江蘇專用2022版高考物理一輪復(fù)習(xí)第2章相互作用第1節(jié)重力彈力摩擦力學(xué)案

江蘇專用2022版高考物理一輪復(fù)習(xí)第2章相互作用第1節(jié)重力彈力摩擦力學(xué)案江蘇專用2022版高考物理一輪復(fù)習(xí)第2章相互作用第1節(jié)重力彈力摩擦力學(xué)案PAGE21-江蘇專用2022版高考物理一輪復(fù)習(xí)第2章相互作用第1節(jié)重力彈力摩擦力學(xué)案第1節(jié)重力彈力摩擦力［高考備考指南］考點(diǎn)內(nèi)容高考（江蘇卷)四年命題情況對照分析20172018201920202021年1月24日適應(yīng)性考試命題分析形變、彈性、胡克定律T9,T14：整體法與隔離法，力的平衡T14：力的平衡T2:力的平衡—T3：力的平衡高考對本章的考查以選擇題為主,命題熱點(diǎn)側(cè)重于彈力、摩擦力的分析與判斷、受力分析、共點(diǎn)力的靜態(tài)平衡和動(dòng)態(tài)平衡問題，熟練掌握解答平衡問題的常用方法是本章備考的重點(diǎn)滑動(dòng)摩擦力、動(dòng)摩擦因數(shù)、靜摩擦力矢量和標(biāo)量力的合成與分解共點(diǎn)力的平衡實(shí)驗(yàn)二探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)三驗(yàn)證力的平行四邊形定則核心素養(yǎng)物理觀念：重力、彈力、摩擦力、合力與分力、力的合成與分解、矢量與標(biāo)量.科學(xué)思維：輕桿模型、輕繩模型、輕彈簧模型、胡克定律、平行四邊形定則、整體法、隔離法、合成法、分解法。科學(xué)探究：探究彈簧形變與彈力的關(guān)系,探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律。第1節(jié)重力彈力摩擦力一、重力和重心1．產(chǎn)生：由于地球的吸引而使物體受到的力。2．大小：與物體的質(zhì)量成正比,即G＝mg.可用彈簧測力計(jì)測量重力.3．方向：總是豎直向下的。4．重心:其位置與物體的質(zhì)量分布和形狀有關(guān)。5．重心位置的確定質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體，重心在其幾何中心；對于形狀不規(guī)則或者質(zhì)量分布不均勻的薄板,重心可用懸掛法確定.二、形變、彈性、胡克定律1．形變物體在力的作用下形狀或體積的變化叫形變.2．彈性(1）彈性形變：有些物體在形變后撤去作用力能夠恢復(fù)原狀的形變.（2)彈性限度:當(dāng)形變超過一定限度時(shí)，撤去作用力后，物體不能完全恢復(fù)原來的形狀,這個(gè)限度叫彈性限度.3．彈力(1）定義：發(fā)生彈性形變的物體,由于要恢復(fù)原狀，對與它接觸的物體會(huì)產(chǎn)生力的作用，這種力叫作彈力。(2）產(chǎn)生條件：物體相互接觸且發(fā)生彈性形變。(3）方向:彈力的方向總是與作用在物體上使物體發(fā)生形變的外力方向相反。4．胡克定律（1)內(nèi)容：彈簧發(fā)生彈性形變時(shí)，彈力的大小F跟彈簧伸長(或縮短)的長度x成正比。(2)表達(dá)式：F＝kx。①k是彈簧的勁度系數(shù)，單位為N/m；k的大小由彈簧自身性質(zhì)決定。②x是形變量，但不是彈簧形變以后的長度.三、滑動(dòng)摩擦力、動(dòng)摩擦因數(shù)、靜摩擦力1．靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力對比名稱項(xiàng)目靜摩擦力滑動(dòng)摩擦力定義兩相對靜止的物體間的摩擦力兩相對運(yùn)動(dòng)的物體間的摩擦力產(chǎn)生條件（1）接觸面粗糙(2）接觸處有壓力(3)兩物體間有相對運(yùn)動(dòng)趨勢(1)接觸面粗糙（2)接觸處有壓力(3）兩物體間有相對運(yùn)動(dòng)大?。?）靜摩擦力為被動(dòng)力，與正壓力無關(guān)，滿足0<f≤f靜max（2）最大靜摩擦力f靜max大小與正壓力大小有關(guān)F＝μN(yùn)方向與受力物體相對運(yùn)動(dòng)趨勢的方向相反與受力物體相對運(yùn)動(dòng)的方向相反作用效果總是阻礙物體間的相對運(yùn)動(dòng)趨勢總是阻礙物體間的相對運(yùn)動(dòng)2．動(dòng)摩擦因數(shù)(1)定義：彼此接觸的物體發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦力的大小和壓力的比值，μ＝eq\f(f,N).（2)決定因素:與接觸面的材料和粗糙程度有關(guān)。1．思考辨析(正確的畫“√”,錯(cuò)誤的畫“×”）(1)重力的方向一定指向地心. （×）(2)物體所受彈力的方向與自身形變的方向相同。 (√）（3）輕繩、輕桿的彈力方向一定沿繩、桿。 （×)(4)運(yùn)動(dòng)的物體也可以受到靜摩擦力作用。 (√)(5)兩物體間正壓力增大時(shí),接觸面間的摩擦力不一定增大。 (√)（6）物體間的摩擦力越大，動(dòng)摩擦因數(shù)一定越大。 (×)2．(人教版必修1P55圖3.2-3改編）如圖所示，小車受到水平向右的彈力作用，與該彈力有關(guān)的說法中正確的是()A．彈簧發(fā)生拉伸形變B．彈簧發(fā)生壓縮形變C．該彈力是小車形變引起的D．該彈力的施力物體是小車［答案］A3．(人教版必修1P52圖3。1.4改編)如圖所示，兩輛車在以相同的速度做勻速運(yùn)動(dòng),根據(jù)圖中所給信息和所學(xué)知識(shí)你可以得出的結(jié)論是()A．物體各部分都受重力作用，但可以認(rèn)為物體各部分所受重力集中于一點(diǎn)B．重力的方向總是垂直向下的C．物體重心的位置與物體形狀和質(zhì)量分布無關(guān)D．力是使物體運(yùn)動(dòng)的原因A[物體各部分都受重力作用，但可以認(rèn)為物體各部分所受重力集中于一點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)就是物體的重心，重力的方向總是和水平面垂直，是豎直向下而不是垂直向下，所以A正確，B錯(cuò)誤；從題圖中可以看出，汽車（包括貨物)的形狀和質(zhì)量分布發(fā)生了變化,重心的位置就發(fā)生了變化,故C錯(cuò)誤；力不是使物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，所以D錯(cuò)誤。］4．（滬科版必修1P81T8改編)如圖所示，在粗糙的水平面上疊放著物體A和B，A和B間的接觸面也是粗糙的,如果用水平拉力F施于A，而A、B仍保持靜止，則下面的說法中正確的是()A．物體A與地面間的靜摩擦力的大小等于eq\f(F,2)B．物體A與地面間的靜摩擦力的大小等于零C．物體A與B間的靜摩擦力的大小等于FD．物體A與B間的靜摩擦力的大小等于零D［以A、B整體為研究對象，分析受力可知，整體水平方向受到拉力F和地面對A的靜摩擦力fA，由平衡條件得到，fA＝F，故A、B錯(cuò)誤；以B為研究對象，分析受力可知，B相對于A沒有運(yùn)動(dòng)趨勢，B不受靜摩擦力，即物體A與B間的靜摩擦力的大小等于零，故C錯(cuò)誤，D正確。］重力和彈力eq\o（［依題組訓(xùn)練]）1．(2019·陜西白河高級(jí)中學(xué)月考）下列關(guān)于重力的說法正確的是（)A．重力的方向不一定豎直向下B．重力是由于物體受到地球的吸引而產(chǎn)生的C．所有物體的重心都在物體上D．只有靜止的物體才受到重力B［本題考查對重力的認(rèn)識(shí).重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的，重力的大小與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，其方向總是豎直向下的，重心是重力的作用點(diǎn)，可能在物體之上,也可能在物體之外，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確。]2．如圖所示，一傾角為45°的斜面固定于墻角，為使一光滑的鐵球靜止于圖示位置,需加一水平力F，且F通過球心.下列說法正確的是（)A．鐵球一定受墻面水平向左的彈力B．鐵球可能受墻面水平向左的彈力C．鐵球一定受斜面通過鐵球的重心的彈力D．鐵球可能受斜面垂直于斜面向上的彈力B［F的大小合適時(shí),鐵球可以靜止在無墻的斜面上，F(xiàn)增大時(shí)墻面才會(huì)對鐵球有彈力，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確；斜面必須有對鐵球斜向上的彈力才能使鐵球不下落,該彈力方向垂直于斜面但不一定通過鐵球的重心，所以選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。]3．(2019·合肥九中月考)一根彈簧受10N拉力時(shí)總長為7cm，受20N拉力時(shí)總長為9cm，已知當(dāng)拉力撤去時(shí)彈簧都能恢復(fù)原長，則彈簧原長為(）A．8cmB．9cmC．7cmD．5cmD［彈簧在大小為10N的拉力作用下,其總長為7cm；設(shè)彈簧原長為l0,根據(jù)胡克定律可知ΔF＝kΔx，有10N＝k×(0.07m－l0)。彈簧在大小為20N拉力作用下,其總長為9cm,有20N－10N＝k×(0。09m－0。07m)；聯(lián)立計(jì)算得出l0＝0.05m＝5cm。故D正確.]1．彈力有無的判斷2．彈力方向的判斷方法（1）常見模型中彈力的方向。（2)根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件或牛頓第二定律確定彈力的方向。3．彈力大小的計(jì)算方法（1）根據(jù)胡克定律進(jìn)行求解。（2）根據(jù)力的平衡條件進(jìn)行求解.(3)根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行求解。摩擦力的分析與計(jì)算eq\o(［講典例示法])1．摩擦力的有無及方向的判斷方法（1)假設(shè)法.（2)狀態(tài)法：根據(jù)平衡條件、牛頓第二定律，判斷靜摩擦力的有無及方向.（3）牛頓第三定律法：先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向，再根據(jù)“力的相互性”確定另一物體受到的靜摩擦力方向。2．求解摩擦力的技巧［典例示法]（2019·濟(jì)寧質(zhì)檢)如圖所示，質(zhì)量為M的長木板放在水平地面上，放在長木板上的質(zhì)量為m的木塊在水平向右的拉力F的作用下向右滑行，長木板保持靜止。已知木塊與長木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，長木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2，下列說法正確的是(）A．地面對長木板的摩擦力的大小一定為μ1mgB．地面對長木板的摩擦力的大小一定為μ2MgC．地面對長木板的摩擦力的大小一定為μ2（m＋M)gD．只要拉力F增大到足夠大，長木板一定會(huì)與地面發(fā)生相對滑動(dòng)A［木塊所受木板的滑動(dòng)摩擦力大小為f1＝μ1mg，方向水平向左，根據(jù)牛頓第三定律得知，木板受到木塊的摩擦力方向水平向右,大小等于μ1mg；木板處于靜止?fàn)顟B(tài)，水平方向受到木塊的滑動(dòng)摩擦力和地面的靜摩擦力，根據(jù)平衡條件可知木板受到地面的摩擦力的大小也是μ1mg，木板相對于地面處于靜止?fàn)顟B(tài)，不能使用滑動(dòng)摩擦力的公式計(jì)算木板受到的地面的摩擦力，所以木板與地面之間的摩擦力不一定是μ2（m＋M）g,故A正確，B、C錯(cuò)誤；開始時(shí)木板處于靜止?fàn)顟B(tài)，說明木塊與木板之間的摩擦力小于木板與地面之間的最大靜摩擦力，與拉力F的大小無關(guān)，所以即使拉力F增大到足夠大，木板仍靜止，故D錯(cuò)誤.］摩擦力分析與計(jì)算的三點(diǎn)注意1．分析物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，判斷是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力。2．滑動(dòng)摩擦力有具體的計(jì)算公式,而靜摩擦力要借助其他公式，如：利用平衡條件列方程或牛頓第二定律列方程等.3．“f＝μN(yùn)”中N并不總是等于物體的重力，如斜面上的物體,且N與重力G在大小上沒有關(guān)系。［跟進(jìn)訓(xùn)練］1．(2020·貴州銅仁一中月考）某人買了一輛前輪驅(qū)動(dòng)的玩具小汽車，接通電源讓小汽車自動(dòng)前行，地面對前輪的摩擦力為Ff1，對后輪的摩擦力為Ff2；關(guān)掉電源，推著小汽車前進(jìn)時(shí)，地面對前輪的摩擦力為F′f1，對后輪的摩擦力為F′f2，則（)A．F′f1與車前進(jìn)方向相同B．F′f2與車前進(jìn)方向相同C．Ff1與車前進(jìn)方向相同D．Ff2與車前進(jìn)方向相同C［玩具汽車接通電源前進(jìn)時(shí)，前輪是主動(dòng)輪，在它與地面接觸處有相對地面向后滑的趨勢，故受到向前的摩擦力;后輪是從動(dòng)輪，它在與地面接觸處有相對于地面向前滑的趨勢，故受向后的摩擦力。而推動(dòng)玩具汽車前進(jìn)時(shí)，地面對前、后輪的摩擦力方向都向后，所以Ff1向前，F(xiàn)f2、F′f1、F′f2向后，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確.］2．(2020·蘇錫常鎮(zhèn)二模）小明將一輛后輪驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)小汽車，按圖示方法置于兩個(gè)平板小車上，三者置于水平實(shí)驗(yàn)桌上。當(dāng)小明用遙控器啟動(dòng)小車向前運(yùn)動(dòng)后，他看到兩個(gè)平板小車也開始運(yùn)動(dòng)，下列標(biāo)出平板小車的運(yùn)動(dòng)方向正確的是(）ABCDC[用遙控器啟動(dòng)小車向前運(yùn)動(dòng)，后輪是主動(dòng)輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所以左側(cè)平板小車對后輪的摩擦力向右,后輪對左側(cè)平板小車的摩擦力向左；前輪是從動(dòng)輪,所以右側(cè)平板小車對前輪的摩擦力向左,前輪對右側(cè)平板小車的摩擦力向右。因此左側(cè)小車向左運(yùn)動(dòng),右側(cè)小車向右運(yùn)動(dòng)。故C項(xiàng)正確,A、B、D錯(cuò)誤.]3．(2019·安徽高三月考)2019年6月24日消息，大連市首屆“工匠杯”職工技能競賽決賽開賽，現(xiàn)場20名砌筑工展現(xiàn)出較高的技術(shù)水準(zhǔn)。如圖所示,競賽工地上的建筑工人用磚夾搬運(yùn)5塊相同的磚（圖中陰影部分相當(dāng)于磚夾）,當(dāng)磚處于平衡狀態(tài)時(shí)，下列說法正確的是（）A．磚夾對磚塊的水平壓力越大，1、5兩塊磚受到的摩擦力越大B．3受到2施加的摩擦力大小等于自身重力的一半C．4對3的摩擦力方向豎直向下D．1受到2施加的摩擦力與4受到5施加的摩擦力完全相同B［先對5塊磚整體受力分析，受重力5G和兩側(cè)磚夾對磚向上的靜摩擦力2f，根據(jù)平衡條件，有：2f＝5G,解得:f1＝eq\f（5，2）G,即磚夾對磚1、5的靜摩擦力為eq\f(5,2）G，對磚5分析,受重力G，磚夾對其向上的靜摩擦力f1＝eq\f（5,2)G,所以磚4對磚5有向下的摩擦力f2＝eq\f(3,2）G；再對磚4分析，受重力G，磚5對磚4有向上的摩擦力f′2＝eq\f（3，2）G，所以磚3對磚4有向下的摩擦力f3＝eq\f(1,2)G;磚4對磚3有向上的摩擦力f′3＝eq\f(1,2）G，故A、C錯(cuò)誤,B正確；1受到2施加的摩擦力與4受到5施加的摩擦力大小相等，方向相反，故D錯(cuò)誤.］摩擦力的突變問題eq\o（［分考向訓(xùn)練])1．常見三種摩擦力的突變問題“靜—靜”突變物體在摩擦力和其他力的共同作用下處于靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)作用在物體上的其他力的合力發(fā)生變化時(shí)，物體雖然仍保持相對靜止，但物體所受的靜摩擦力將發(fā)生突變“動(dòng)—?jiǎng)印蓖蛔兡澄矬w相對于另一物體滑動(dòng)的過程中，若突然相對運(yùn)動(dòng)方向變了，則滑動(dòng)摩擦力方向發(fā)生突變“靜—?jiǎng)?突變物體在摩擦力和其他力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)其他力變化時(shí)，如果物體不能保持靜止?fàn)顟B(tài)，則靜摩擦力將突變成滑動(dòng)摩擦力2．摩擦力突變問題的“臨界點(diǎn)”(1）題目中出現(xiàn)“最大”“最小”和“剛好”等關(guān)鍵詞時(shí)，一般隱藏著摩擦力突變的臨界問題。題意中某個(gè)物理量在變化過程中會(huì)發(fā)生突變,這可能導(dǎo)致摩擦力突變,則該物理量突變時(shí)的狀態(tài)即為臨界狀態(tài).（2)存在靜摩擦的情景中，相對滑動(dòng)與相對靜止的臨界條件是靜摩擦力達(dá)到最大值。（3)研究傳送帶問題時(shí)，物體和傳送帶的速度相等的時(shí)刻往往是摩擦力的大小、方向和運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的分界點(diǎn).“靜—靜”突變1．一木塊放在水平桌面上，在水平方向共受到三個(gè)力，即F1、F2和摩擦力的作用，木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示,其中F1＝10N，F(xiàn)2＝2N。若撤去F1,則木塊受到的摩擦力為(）A．10N，方向向左 B．6N，方向向右C．2N,方向向右 D．0C［當(dāng)物體受F1、F2及摩擦力的作用而處于平衡狀態(tài)時(shí)，由平衡條件可知物體所受的摩擦力的大小為8N，方向向左,可知最大靜摩擦力f靜max≥8N。當(dāng)撤去力F1后，F(xiàn)2＝2N<f靜max，物體仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，由平衡條件可知物體所受的靜摩擦力大小和方向發(fā)生突變，且與作用在物體上的F2等大反向，選項(xiàng)C正確。]“靜—?jiǎng)印蓖蛔?．在探究靜摩擦力變化的規(guī)律及滑動(dòng)摩擦力變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的演示裝置，力傳感器A與計(jì)算機(jī)連接,可獲得力隨時(shí)間變化的規(guī)律，將力傳感器固定在光滑水平桌面上，測力端通過細(xì)繩與一滑塊相連（調(diào)節(jié)力傳感器高度可使細(xì)繩水平），滑塊放在較長的小車上，小車一端連接一根輕繩并跨過光滑的輕定滑輪系一只空沙桶(調(diào)節(jié)滑輪可使桌面上部輕繩水平）,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)打開力