2022屆新高考一輪復(fù)習-第2章-第1講-重力-彈力-摩擦力-教案

一、重力1．以下關(guān)于力的表達中正確的選項是()A．力不能離開物體而獨立存在B．相互接觸的物體間才可能有力的作用C．物體間的作用力可以是相互的，也可以是獨立的D．力的作用效果可以是使物體保持一定的速度向前運動【答案】A【解析】力是物體間的相互作用，不能離開物體而獨立存在，A正確，C錯誤；不接觸的兩個物體之間也可以有力的作用，例如磁體之間的作用力，B錯誤；力的作用效果是改變物體的運動狀態(tài)或使物體發(fā)生形變，D錯誤。2．以下關(guān)于重力和重心的說法正確的選項是()A．物體所受的重力就是地球?qū)ξ矬w產(chǎn)生的吸引力B．物體靜止時，對水平支持物的壓力就是物體的重力C．用細線將物體懸掛起來，靜止時物體的重心一定在懸線所在的直線上D．重心就是物體所受重力的等效作用點，故重心一定在物體上【答案】C【解析】重力是由于地球吸引產(chǎn)生的，是物體所受地球的萬有引力的一個分力，兩者一般不相等，A錯誤。壓力和重力是兩種性質(zhì)不同的力，B錯誤。由平衡條件知，被細線懸掛的物體靜止時，細線拉力和重力平衡，重心在重力作用線上，那么一定在懸線所在的直線上，C正確。重心的位置跟物體的形狀、質(zhì)量分布有關(guān)，是重力的等效作用點，但不一定在物體上，如折彎成直角的均勻直桿，D錯誤。二、彈力【例1】以下圖中各物體均處于靜止狀態(tài)。圖中畫出了小球A所受彈力的情況，其中正確的選項是()【答案】C【解析】選項A中小球只受重力和桿的彈力且處于靜止狀態(tài)，由二力平衡可得小球受到的彈力方向應(yīng)豎直向上，故A錯誤；選項B中，因為右邊的繩豎直向上，如果左邊的繩有拉力，那么豎直向上的那根繩就會發(fā)生傾斜，所以左邊的繩沒有拉力，故B錯誤；球與面接觸處的彈力方向，過接觸點垂直于接觸面(即在接觸點與球心的連線上)，即選項D中大半圓對小球的支持力FN2應(yīng)是沿著過小球與圓弧接觸點的半徑，且指向圓心，故D錯誤；球與球接觸處的彈力方向，垂直于過接觸點的公切面(即在兩球心的連線上)，且指向受力物體，故C正確?！纠?】(多項選擇)如下圖為一輕質(zhì)彈簧的長度L和彈力F的關(guān)系圖線，根據(jù)圖線可以確定()A．彈簧的原長為10cmB．彈簧的勁度系數(shù)為200N/mC．彈簧伸長15cm時彈力大小為10ND．彈簧伸長15cm時彈力大小為30N【答案】ABD【解析】當彈力為零時，彈簧處于原長，那么原長為10cm，故A正確；當彈簧的長度為5cm時，彈力為10N，此時彈簧壓縮量x＝10cm－5cm＝5cm＝0.05m，根據(jù)胡克定律F＝kx得，k＝eq\f(10,0.05)N/m＝200N/m，故B正確；當彈簧伸長量x′＝15cm＝0.15m時，根據(jù)胡克定律得，F(xiàn)＝kx′＝30N，故C錯誤，D正確。3．如下圖，小車內(nèi)沿豎直方向的一根輕質(zhì)彈簧和一條與豎直方向成α角的細繩拴接一小球。當小車與小球相對靜止，一起在水平面上運動時，以下說法正確的選項是()A．細繩一定對小球有拉力B．輕彈簧一定對小球有彈力C．細繩不一定對小球有拉力，但是輕彈簧對小球一定有彈力D．細繩不一定對小球有拉力，輕彈簧對小球也不一定有彈力【答案】D【解析】當小車勻速運動時，彈簧彈力大小等于小球重力大小，細繩的拉力FT＝0；當小車和小球向右做勻加速直線運動時繩的拉力不可能為零，彈簧彈力有可能為零，故D正確。4．(多項選擇)如下圖是鍛煉身體用的拉力器，并列裝有四根相同的彈簧，每根彈簧的自然長度都是40cm，某人用600N的力把它們拉長至1.6m，那么()A．人的每只手受到拉力器的拉力為300NB．每根彈簧產(chǎn)生的彈力為150NC．每根彈簧的勁度系數(shù)為125N/mD．每根彈簧的勁度系數(shù)為500N/m【答案】BC【解析】每只手的拉力均為600N，應(yīng)選項A錯誤；每根彈簧的彈力為F＝eq\f(600,4)N＝150N，應(yīng)選項B正確；每根彈簧的勁度系數(shù)k＝eq\f(F,x)＝eq\f(150,1.6－0.4)N/m＝125N/m，應(yīng)選項C正確，D錯誤。輕桿和輕繩上彈力的分析1．“動桿〞和“定桿〞上的彈力(1)動桿：假設(shè)輕桿用光滑的轉(zhuǎn)軸或鉸鏈連接，當桿處于平衡時桿所受到的彈力方向一定沿著桿，輕桿只能起到“拉〞或“推〞的作用，否那么會引起桿的轉(zhuǎn)動。如圖甲所示，假設(shè)C為轉(zhuǎn)軸，那么輕桿在緩慢轉(zhuǎn)動中，彈力方向始終沿桿的方向。(2)定桿：假設(shè)輕桿被固定不發(fā)生轉(zhuǎn)動，那么桿所受到的彈力方向不一定沿桿的方向。如圖乙所示，定桿的彈力方向應(yīng)根據(jù)物體的運動狀態(tài)，由平衡條件或牛頓第二定律分析判斷。2．輕繩上的彈力(1)同一條輕繩沒有彎折時，繩上的拉力處處相等。例如圖甲中AB段繩上的拉力處處相等。(2)當輕繩繞過光滑的滑輪或掛鉤時，由于滑輪或掛鉤對繩無約束，因此繩上的力的大小是處處相等的，即滑輪或掛鉤只改變力的方向，不改變力的大小。如圖乙中BC、BD兩段繩中的拉力大小都等于重物的重力。(3)當輕繩某處打有死結(jié)時，由于結(jié)點對繩有約束，因此繩上的力的大小可能不是處處相等。例如圖丙中，繩AOB中，AO和OB兩段繩中拉力大小不相等?！纠?】(多項選擇)如下圖，一小球固定在輕桿上端，AB為水平輕繩，小球處于靜止狀態(tài)，那么桿對小球的作用力方向可能是()A．F1B．F2C．F3D．F4【答案】BC【解析】小球處于靜止狀態(tài)，那么桿對小球的作用力方向在重力與繩子拉力夾角的對頂角范圍內(nèi)(不含水平方向)，如下圖，所以桿對小球的作用力方向可能是F2或F3，故B、C正確，A、D錯誤。5．(多項選擇)以下的四個圖中，AB、BC均為輕質(zhì)桿，各圖中桿的A、C端都通過鉸鏈與墻連接，兩桿都在B處由鉸鏈連接，且系統(tǒng)均處于靜止狀態(tài)。關(guān)于能否用等長的輕繩來代替輕桿以保持系統(tǒng)的平衡，以下說法正確的選項是()A．圖中的AB桿可以用輕繩代替的有甲、乙、丙B．圖中的AB桿可以用輕繩代替的有甲、丙、丁C．圖中的BC桿可以用輕繩代替的有乙、丙、丁D．圖中的BC桿不可以用輕繩代替的有甲、乙、丁【答案】BD【解析】圖中的桿均有固定轉(zhuǎn)軸，那么桿上的力均沿桿，如果桿端受拉力作用，可以用與之等長的輕繩代替，如果桿端受壓力作用，那么不可用等長的輕繩代替，如圖甲、丙、丁中的AB桿均受拉力作用，而圖甲、乙、丁中的BC桿均受沿桿的壓力作用，故A、C錯誤，B、D正確。三、摩擦力【例4】矢量發(fā)動機是噴口可向不同方向偏轉(zhuǎn)以產(chǎn)生不同方向推力的一種發(fā)動機。當殲20隱形戰(zhàn)斗機以速度v斜向上飛行時，其矢量發(fā)動機的噴口如下圖。飛機受到重力G、發(fā)動機推力F1、與速度方向垂直的升力F2和與速度方向相反的空氣阻力Ff。以下受力分析示意圖可能正確的選項是()【答案】A【解析】由題給信息可知，升力F2與速度方向垂直，B、D項錯誤；空氣阻力Ff與速度方向相反，C項錯誤，A項正確?！纠?】一木塊放在水平桌面上，在水平方向共受到三個力，即F1、F2和摩擦力的作用，木塊處于靜止狀態(tài)，如下圖，其中F1＝10N，F(xiàn)2＝2N，假設(shè)撤去F1，那么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．0【答案】C【解析】當木塊受F1、F2及摩擦力的作用而處于平衡狀態(tài)時，由平衡條件可知木塊所受的摩擦力的大小為8N，可知最大靜摩擦力Ffmax≥8N；當撤去力F1后，F(xiàn)2＝2N<Ffmax，木塊仍處于靜止狀態(tài)，由平衡條件可知木塊所受的靜摩擦力大小和方向發(fā)生突變，且與作用在木塊上的F2等大反向。1．靜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6．(多項選擇)如下圖，A、B、C三個物體質(zhì)量相等，它們與傳送帶間的動摩擦因數(shù)均相同。三個物體隨傳送帶一起勻速運動，運動方向如圖中箭頭所示，那么以下說法正確的選項是()A．A物體受到的摩擦力方向向右B．三個物體中只有A物體受到的摩擦力是零C．B、C受到的摩擦力方向相同D．B、C受到的摩擦力方向相反【答案】BC【解析】A物體與傳送帶一起勻速運動，它們之間無相對運動或相對運動趨勢，即無摩擦力作用，A錯誤；B、C兩物體雖然運動方向不同，但都處于平衡狀態(tài)，由沿傳送帶方向所受合力為零可知，B、C兩物體均受沿傳送帶方向向上的摩擦力作用，B、C正確，D錯誤。7．如下圖，位于水平桌面上的物塊P，由跨過輕質(zhì)定滑輪的輕繩與物塊Q相連，從滑輪到P和到Q的兩段繩都是水平的，Q與P之間以及P與桌面之間的動摩擦因數(shù)都為μ，兩物塊的質(zhì)量都是m，不計滑輪的摩擦，重力加速度為g，假設(shè)用一水平向右的力F拉P使其做勻速運動，那么F的大小為()A．4μmgB．3μmgC．2μmgD．μmg【答案】A【解析】對Q物塊，設(shè)跨過定滑輪的輕繩拉力為FT，木塊Q與P間的滑動摩擦力Ff＝μmg，根據(jù)共點力平衡條件有FT＝Ff＝μmg；對木塊P受力分析，P水平方向受到拉力F，Q對P向左的摩擦力Ff，地面對P向左的摩擦力Ff′，根據(jù)共點力平衡條件，有F＝Ff＋Ff′＋FT，地面對P物體向左的摩擦力Ff′＝μ·2mg，聯(lián)立解得F＝4μmg，應(yīng)選A。摩擦力的“四類典型〞突變問題1．“靜→靜〞突變物體在摩擦力和其他力的作用下處于靜止狀態(tài)，當作用在物體上的其他力的合力發(fā)生變化時，如果物體仍然保持靜止狀態(tài)，那么物體受到的靜摩擦力的大小和方向?qū)l(fā)生突變。【例6】(多項選擇)如圖甲所示，放在固定斜面上的物體，受到一個沿斜面向上的力F作用，始終處于靜止狀態(tài)，F(xiàn)的大小隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示。那么在0～t0時間內(nèi)物體所受的摩擦力Ff隨時間t的變化規(guī)律可能為以下圖中的(取沿斜面向上為摩擦力Ff的正方向)()【答案】BCD【解析】物體在斜面上始終處于平衡狀態(tài)，沿斜面方向受力平衡，那么有F－mgsinθ＋Ff＝0，解得Ff＝mgsinθ－F，假設(shè)初態(tài)mgsinθ＝F，那么B正確；假設(shè)初態(tài)mgsinθ＞F，那么C正確；假設(shè)初態(tài)mgsinθ＜F，那么D正確。2．“靜→動〞突變物體在摩擦力和其他力作用下處于靜止狀態(tài)，當其他力變化時，如果物體不能保持靜止狀態(tài)，那么物體受到的靜摩擦力將“突變〞成滑動摩擦力?！纠?】(多項選擇)如圖甲所示，A、B兩個物體疊放在水平面上，B的上、下外表均水平，A物體與一拉力傳感器相連接，連拉力傳感器和物體A的細繩保持水平。從t＝0時刻起，用一水平向右的力F＝kt(k為常數(shù))作用在B的物體上，力傳感器的示數(shù)隨時間變化的圖線如圖乙所示，k、t1、t2，且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。據(jù)此可求()A．A、B之間的最大靜摩擦力B．水平面與B之間的滑動摩擦力C．A、B之間的動摩擦因數(shù)μABD．B與水平面間的動摩擦因數(shù)μ【答案】AB【解析】當B被拉動后，力傳感器才有示數(shù)，水平面對B的最大靜摩擦力為Ffm＝kt1，A、B相對滑動后，力傳感器的示數(shù)保持不變，那么FfAB＝kt2－Ffm＝k(t2－t1)，A、B正確；由于A、B的質(zhì)量未知，那么μAB和μ不能求出，C、D錯誤。3．“動→靜〞突變在摩擦力和其他力作用下，做減速運動的物體突然停止滑行時，物體將不再受滑動摩擦力作用，滑動摩擦力可能“突變〞為靜摩擦力?！纠?】如下圖，斜面固定在地面上，傾角為θ＝37°(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)。質(zhì)量為1kg的滑塊以初速度v0從斜面底端沿斜面向上滑行(斜面足夠長，該滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.8)，那么該滑塊所受摩擦力Ff隨時間變化的圖像是(取初速度v0的方向為正方向，g＝10m/s2)()【答案】B【解析】滑塊上升過程中受滑動摩擦力，由Ff＝μFN和FN＝mgcosθ聯(lián)立，得Ff＝6.4N，方向沿斜面向下。當滑塊的速度減為零后，由于重力的分力mgsinθ＜μmgcosθ，滑塊將靜止，滑塊受到的摩擦力為靜摩擦力，由平衡條件得Ff＝mgsinθ，代入可得Ff＝6N，方向沿斜面向上，應(yīng)選項B正確。4．“動→動〞突變物體受到滑動摩擦力和其他力的共同作用，當兩物體間的正壓力發(fā)生變化時，滑動摩擦力的大小隨之而變；或者兩物體到達共同速度時相對滑動方向發(fā)生變化，滑動摩擦力的方向也會隨之而變?！纠?】(多項選擇)如下圖，足夠長的傳送帶與水平面夾角為θ，以速度v0逆時針勻速轉(zhuǎn)動。在傳送帶的上端輕輕放置一個質(zhì)量為m的小木塊，小木塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ＜tanθ，那么以下選項中能客觀地反映小木塊的受力和運動情況的是()【答案】BD1．如下圖，玩具汽車停在模型橋面上。以下說法正確的選項是()A．橋面受向下的彈力，是因為橋梁發(fā)生了彈性形變B．汽車沒有發(fā)生形變，所以汽車不受彈力C．汽車受向上的彈力，是因為橋梁發(fā)生了彈性形變D．汽車受向上的彈力，是因為汽車發(fā)生了形變【答案】C【解析】汽車與橋面相互擠壓，都發(fā)生了形變，B錯誤；由于橋面發(fā)生彈性形變，所以對汽車有向上的彈力，C正確，D錯誤；由于汽車發(fā)生了形變，所以對橋面有向下的彈力，A錯誤。2．重100N的物體，靜止在粗糙的水平面上，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.2，當物體受到一個大小為10N，方向水平向右的拉力作用后，水平面對物體的摩擦力大小和方向是()A．10N，水平向左B．10N，水平向右C．20N，水平向左D．20N，水平向右【答案】A【解析】物體的最大靜摩擦力大于或等于滑動摩擦力，即Fmax≥Ff＝μFN＝μG＝20N，故當物體受到一個大小為10N，方向水平向右的拉力作用后，物體相對地面有向右的運動趨勢，拉力小于最大靜摩擦力，故物體靜止不動，此時摩擦力Ff′＝F＝10N，方向水平向左，故A正確，B、C、D錯誤。3．如下圖，人向右勻速推動水平桌面上的長木板，在木板翻離桌面以前，那么()A．木板露出桌面后，推力將逐漸減小B．木板露出桌面后，木板對桌面的壓力將減小C．木板露出桌面后，桌面對木板的摩擦力將減小D．推力、壓力、摩擦力均不變【答案】D【解析】木塊受重力G、推力F、桌面對木板的支持力FN和摩擦力f，根據(jù)平衡條件得F＝f，F(xiàn)N＝G，又f＝μFN，由于μ不變，G不變，那么得到FN和f均不變，應(yīng)選D。4．如下圖的裝置中，各小球的質(zhì)量均相同，彈簧和細線的質(zhì)量均不計，一切摩擦忽略不計，平衡時各彈簧的彈力大小分別為F1、F2、F3，其大小關(guān)系是()A．F1＝F2＝F3B．F1＝F2＜F3C．F1＝F3＞F2D．F3＞F1＞F2【答案】A5．(多項選擇)如下圖，下雨天，足球運發(fā)動在球場上奔跑時容易滑倒，設(shè)他的支撐腳對地面的作用力為F，方向與豎直方向的夾角為θ，鞋底與球場間的動摩擦因數(shù)為μ，下面對該過程的分析正確的選項是()A．下雨天，動摩擦因數(shù)μ變小，最大靜摩擦力增大B．奔跑步幅越大，越容易滑倒C．當μ＜tanθ時，容易滑倒D．當μ＞tanθ時，容易滑倒【答案】BC【解析】下雨天，地面粗糙程度變小，動摩擦因數(shù)μ變小，最大靜摩擦力減小，故A錯誤；將力F分解，支撐腳對地面的壓力為Fcosθ，奔跑步幅越大，夾角θ越大，那么壓力越小，最大靜摩擦力越小，人越容易滑倒，故B正確；當Fsinθ＞μFcosθ時人容易滑倒，此時μ＜tanθ，故C正確，D錯誤。6．(多項選擇)?中國制造2025?是國家實施強國戰(zhàn)略第一個十年行動綱領(lǐng)，智能機器制造是一個重要方向，其中智能機械臂已廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。如下圖，一智能機械臂鐵夾夾起一個金屬小球后靜止在空中，鐵夾與球接觸面保持豎直，那么()A．假設(shè)增大鐵夾對小球的壓力，小球受到的摩擦力變大B．小球受到的摩擦力與重力大小相等C．鐵夾受到的摩擦力方向豎直向下D．假設(shè)鐵夾水平勻速移動，小球受到的摩擦力變大【答案】BC【解析】對小球受力分析可知，小球受重力、兩側(cè)鐵夾的彈力以及摩擦力作用，根據(jù)平衡條件可知，小球在豎直方向上受到的摩擦力與重力大小相等，方向相反，假設(shè)增大鐵夾對小球的壓力，小球受到的摩擦力不變，A錯誤，B正確；根據(jù)牛頓第三定律可知，鐵夾受到小球的摩擦力方向豎直向下，C正確；假設(shè)水平勻速移動鐵夾，由于小球受力始終平衡，故摩擦力大小不變，D錯誤。7．人站在自動扶梯的水平踏板上，隨扶梯斜向上勻速運動，如下圖，以下說法正確的選項是()A．人受到重力和支持力的作用B．人受到重力、支持力和摩擦力的作用C．人受到的合外力不為零D．人受到的合外力方向與速度方向相同【答案】A【解析】人勻速運動，合力為零，人只受到重力和支持力的作用，故A正確；假設(shè)人受到摩擦力的作用，那么人水平方向受到的合力不為零，這與人受到的合力為零相矛盾，說明人不受摩擦力作用，故B錯誤；人勻速運動，受到的合外力一定為零，故C、D錯誤。8．(2021·全國卷Ⅱ·16)物塊在輕繩的拉動下沿傾角為30°的固定斜面向上勻速運動，輕繩與斜面平行。物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)為eq\f(\r(3),3)，重力加速度取10m/s2.假設(shè)輕繩能承受的最大張力為1500N，那么物塊的質(zhì)量最大為()A．150kgB．100eq\r(3)kgC．200kgD．200eq\r(3)kg【答案】A【解析】設(shè)物塊的質(zhì)量最大為m，將物塊的重力沿斜面方向和垂直斜面方向分解，由平衡條件，在沿斜面方向有F＝mgsin30°＋μmgcos30°，當F＝1500N時，物塊的質(zhì)量最大，解得m＝150kg，A項正確。9．如下圖，兩木塊的質(zhì)量分別為m1和m2，兩豎直輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)分別為k1和k2，上面木塊壓在上面的彈簧上(但不拴接)，整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。現(xiàn)緩慢向上提上面的木塊，直到它剛離開上面彈簧，在此過程中下面木塊移動的距離為(重力加速度為g)()A．eq\f(m1g,k1)B．eq\f(m2g,k1)C．eq\f(m1g,k2)D．eq\f(m2g,k2)【答案】C【解析】初始狀態(tài)時，下面彈簧壓縮量為x1＝eq\f(m1＋m2g,k2)，當上面的木塊離開后，下面彈簧壓縮量為x2＝eq\f(m2g,k2)，下面的木塊移動距離s＝x1－x2＝eq\f(m1g,k2)，應(yīng)選C。10．(多項選擇)如下圖，豎直輕質(zhì)彈簧連接A、B兩物體，A放在水平地面上，B的上端通過豎直細線懸掛在天花板上；A的重力為8N，B的重力為6N，彈簧的彈力為4N。那么地面受到的壓力大小和細線受到的拉力大小可能是()A．18N和10NB．4N和10NC．12N和2ND．14N和2N【答案】BC【解析】A受重力、彈簧的彈力及地面的支持力而處于平衡狀態(tài)；假設(shè)彈力向上，那么支持力FA＝GA－F1＝8N－4N＝4N，假設(shè)彈力向下，那么支持力FA′＝GA＋F1＝8N＋4N＝12N；對整體分析，整體受重力、拉力及地面的支持力，假設(shè)支持力為4N，那么拉力F2＝GA＋GB－FA＝10N，假設(shè)支持力為12N，那么拉力F2′＝GA＋GB－FA′＝2N，故B、C正確，A、D錯誤。11．如下圖，物體A、B置于水平地面上，與地面間的動摩擦因數(shù)均為μ，物體A、B用一跨過光滑輕質(zhì)動滑輪的細繩相連，現(xiàn)用逐漸增大的力向上提升滑輪，某時刻拉A物體的繩子與水平面的夾角為53°，拉B物體的繩子與水平面的夾角為37°，此時A、B兩物體剛好處于平衡狀態(tài)，那么A、B兩物體的質(zhì)量之比eq\f(mA,mB)為(設(shè)最