2013屆高三物理一輪精品課件 2.1重力、彈力、摩擦力課件 新人教版

1、第1節(jié) 重力、彈力、摩擦力,一、力 1力的概念：物體與物體之間的 作用 單位是牛頓，符號(hào)是N. 2力的性質(zhì) (1)物質(zhì)性：力不能脫離 而存在沒(méi)有“施力物體”或“受力物體”的力是不存在的 (2)相互性：力的作用是相互的施力(受力)物體同時(shí)也是受力(施力)物體 (3)矢量性：力是矢量，既有大小，又有方向 (4)獨(dú)立性：一個(gè)力作用于某個(gè)物體上產(chǎn)生的效果，與這個(gè)物體是否受到其他力的作用 ,相互,物體,無(wú)關(guān),力的圖示與受力示意圖是有區(qū)別的力的圖示要求嚴(yán)格畫(huà)出力的大小和方向，在相同標(biāo)度下用線段的長(zhǎng)短表示力的大小，箭頭表示力的方向；受力示意圖著重于力的方向的圖示，不要求作出標(biāo)度,運(yùn)動(dòng)狀態(tài),大小、方向、作用點(diǎn)

2、,二、重力 1產(chǎn)生：由于地球的吸引而使物體受到的力 2大?。篏mg. 3方向：總是 4重心 (1)定義：為了研究方便認(rèn)為各部分受到的重力集中作用的點(diǎn) (2)位置確定 質(zhì)量分布均勻的規(guī)則物體重心在其 對(duì)于形狀不規(guī)則或者質(zhì)量分布不均勻的物體，重心可用 確定,(1)重力的方向總是與當(dāng)?shù)氐乃矫娲怪?，不同地方水平面不同，其垂直水平面向下的方向也就不?(2)重力的方向不一定指向地心 (3)并不是只有重心處才受到重力的作用 (4)重力是萬(wàn)有引力的一個(gè)分力,豎直向下,幾何中心,懸掛法,三、彈力 1定義：發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復(fù)原狀，對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生的作用 2產(chǎn)生的條件 (1)兩物體 ；(2)發(fā)生彈

3、性形變 3方向：彈力的方向總是與物體形變的方向 4大小 (1)彈簧類(lèi)彈力在彈性限度內(nèi)遵從胡克定律，其公式為 ；k為彈簧的勁度系數(shù)，單位：N/m. (2)非彈簧類(lèi)彈力大小應(yīng)由平衡條件或動(dòng)力學(xué)規(guī)律求得,相互接觸,相反,Fkx,四、摩擦力 1定義：兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，在接觸面上產(chǎn)生阻礙 或 的力 2產(chǎn)生條件：接觸面粗糙；接觸面間有彈力；物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì) 3大?。夯瑒?dòng)摩擦力FfFN，靜摩擦力0FfFfmax. 4方向：與相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向 5作用效果：阻礙物體間的 或 ,(1)摩擦力阻礙的是物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，但不一定阻礙物體

4、的運(yùn)動(dòng) (2)受靜摩擦力作用的物體不一定靜止，受滑動(dòng)摩擦力作用的物體不一定運(yùn)動(dòng) (3)接觸面處有摩擦力時(shí)一定有彈力，且彈力與摩擦力方向總垂直，反之不一定成立,相對(duì)運(yùn)動(dòng),相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),相反,相對(duì)運(yùn)動(dòng),相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),1關(guān)于重力，以下說(shuō)法正確的是() A重力的方向總是垂直地面向下的 B把空氣中的物體浸入水中，物體所受重力變小 C掛在繩上靜止的物體，它受到的重力就是繩對(duì)它的拉力 D同一物體在地球各處重力大小是不一定相同的 解析：重力的方向是豎直向下，故A錯(cuò)在空氣或其他液體中，重力大小始終不變，故B錯(cuò)重力和拉力是兩種性質(zhì)的力，故C錯(cuò)在地球的不同位置處，g略有差別，故D對(duì) 答案：D,2下列關(guān)于重心、彈力和

5、摩擦力的說(shuō)法，正確的是() A物體的重心并不一定在物體的幾何中心上 B勁度系數(shù)越大的彈簧，產(chǎn)生的彈力越大 C動(dòng)摩擦因數(shù)與物體之間的壓力成反比，與滑動(dòng)摩擦力成正比 D靜摩擦力的大小是在零和最大靜摩擦力之間發(fā)生變化 解析： 由重心的概念可知A項(xiàng)正確；彈簧彈力的大小還與其形變量有關(guān)，B項(xiàng)錯(cuò)；動(dòng)摩擦因數(shù)與壓力和滑動(dòng)摩擦力無(wú)關(guān)，C項(xiàng)錯(cuò)；靜摩擦力的大小范圍為0FfFfmax，D項(xiàng)正確 答案：AD,3(2012年西安模擬)關(guān)于摩擦力，有人總結(jié)了“四條不一定”，其中說(shuō)法錯(cuò)誤的是() A摩擦力的方向不一定與物體的運(yùn)動(dòng)方向相同 B靜摩擦力的方向不一定與運(yùn)動(dòng)方向共線 C受靜摩擦力或滑動(dòng)摩擦力的物體不一定靜止或運(yùn)動(dòng)

6、D靜摩擦力一定是阻力，滑動(dòng)摩擦力不一定是阻力 解析：摩擦力的方向與跟它相接觸的物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反，與它的運(yùn)動(dòng)方向可能相同，也可能相反，也可以不在一條直線上，故A，B正確；運(yùn)動(dòng)的物體可受靜摩擦力作用，如隨傳送帶一起加速的物體，靜止的物體可受滑動(dòng)摩擦力作用，如滑塊滑過(guò)固定的木板時(shí)木板受的力，故C正確；靜摩擦力也可以充當(dāng)動(dòng)力，故D不正確 答案：D,4(2012年興化模擬)實(shí)驗(yàn)室常用的彈簧測(cè)力計(jì)如圖甲所示，彈簧的一端與連接有掛鉤的拉桿相連，另一端固定在外殼上的O點(diǎn)，外殼上固定一個(gè)圓環(huán)，整個(gè)外殼重為G，彈簧和拉桿的質(zhì)量忽略不計(jì)現(xiàn)將該彈簧測(cè)力計(jì)以如圖乙和丙的兩種方式固定在地面上，并

7、分別用同樣的力F0(F0G)豎直向上拉彈簧測(cè)力計(jì)，則穩(wěn)定后彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)分別為(),A乙圖讀數(shù)為F0G，丙圖讀數(shù)為F0G B乙圖讀數(shù)為F0G，丙圖讀數(shù)為F0G C乙圖讀數(shù)為F0，丙圖讀數(shù)為F0G D乙圖讀數(shù)為F0G，丙圖讀數(shù)為F0 解析：彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)與彈簧的形變成正比，按圖乙方式外殼受力F0FG，則彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)FF0G，按圖丙方式彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)直接由F0引起，彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為F0，D正確 答案：D,彈力的有無(wú)及方向的判斷方法,1彈力有無(wú)的判斷方法 (1)根據(jù)彈力產(chǎn)生的條件直接判斷 根據(jù)物體是否直接接觸并發(fā)生彈性形變來(lái)判斷是否存在彈力此方法多用來(lái)判斷形變較明顯的情況 (2)利用假設(shè)

8、法判斷 對(duì)形變不明顯的情況，可假設(shè)兩個(gè)物體間彈力不存在，即把與我們所研究的物體相接觸的其他物體去掉，看物體還能否保持原有的狀態(tài)，若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，則此處不存在彈力，若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，則此處一定存在彈力 (3)根據(jù)“物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”分析 由狀態(tài)分析彈力，使物體的受力必須與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相符合，依據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，由物體受力平衡(或牛頓第二定律)列方程來(lái)判斷物體間的彈力是否存在,2彈力的方向的判斷方法 (1)彈力的方向與物體形變的方向相反，作用在迫使物體發(fā)生形變的那個(gè)物體上具體情況有以下幾種：,(2)由物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷彈力的方向 物體的受力必須與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相符合可根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，先假設(shè)一個(gè)彈

9、力的方向，由共點(diǎn)力的平衡條件或牛頓第二定律列方程，求出彈力若所得結(jié)果為正值，其方向與假設(shè)方向相同，如果為負(fù)值，其方向與假設(shè)方向相反,(1)繩對(duì)物體只能產(chǎn)生拉力，不能產(chǎn)生推力，且繩子彈力的方向一定沿著繩子并指向繩子收縮的方向，這是由繩子本身的特點(diǎn)決定的 (2)桿既可以產(chǎn)生拉力，也可以產(chǎn)生推力，彈力的方向可以沿桿，也可以不沿桿，這是桿和繩兩種模型的最大區(qū)別,例1如圖甲所示，輕繩AD跨過(guò)固定在水平橫梁BC右端的定滑輪掛住一個(gè)質(zhì)量為10 kg的物體，ACB30；圖乙中輕桿HP一端用鉸鏈固定在豎直墻上，另一端P通過(guò)細(xì)繩EP拉住，EP與水平方向也成30，輕桿的P點(diǎn)用細(xì)繩PQ拉住一個(gè)質(zhì)量也為10 kg的物體

10、g取10 N/kg，求：,(1)輕繩AC段的張力FAC與細(xì)繩EP的張力FEP之比； (2)橫梁BC對(duì)C端的支持力； (3)輕桿HP對(duì)P端的支持力,思路點(diǎn)撥解答本題時(shí)可按以下思路分析：,自主解答圖甲和乙中的兩個(gè)物體M1、M2都處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡條件可判斷，與物體相連的細(xì)繩拉力大小等于物體的重力分別取C點(diǎn)和P點(diǎn)為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析如圖甲和乙所示,答案(1)12(2)100 N，方向與水平方向成30角斜向右上方(3)173 N，方向水平向右,答案：D,靜摩擦力的有無(wú)及方向判斷方法,靜摩擦力的方向與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反，而相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)不如相對(duì)運(yùn)動(dòng)直觀，它具有很強(qiáng)的隱蔽性，所以靜摩擦力的方

11、向判定較困難為此常用下面幾種方法： 1假設(shè)法 利用假設(shè)法判斷摩擦力的有無(wú)及方向的思維程序如下：,2反推法 從研究物體表現(xiàn)出的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)這個(gè)結(jié)果反推出它必須具有的條件，分析組成條件的相關(guān)因素中摩擦力所起的作用，就容易判斷摩擦力的方向了 3根據(jù)摩擦力的效果來(lái)判斷其方向 如平衡其他力、作動(dòng)力、作阻力、提供向心力等 用牛頓第二定律判斷，關(guān)鍵是先判斷物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(即加速度方向)，再利用牛頓第二定律(Fma)確定合力的方向，然后由受力分析判定靜摩擦力的方向,例如，如圖中物塊A(質(zhì)量為m)和B在外力F作用下一起沿水平面向右以加速度a做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦力提供A物體的加速度，A、B之間的摩擦力大小為ma，

12、方向水平向右,4利用牛頓第三定律來(lái)判斷 此法關(guān)鍵是抓住“摩擦力是成對(duì)出現(xiàn)的”，先確定受力較少的物體受到的摩擦力方向，再確定另一物體受到的摩擦力方向,摩擦力的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向，可能相同，也可能相反，還可能成一定夾角,例2(2012年日照模擬)如圖所示，傾角為的 斜面體C置于水平面上，B置于斜面上，通過(guò)細(xì)繩跨 過(guò)光滑的定滑輪與A相連接，連接B的一段細(xì)繩與斜 面平行，A、B、C都處于靜止?fàn)顟B(tài)則() AB受到C的摩擦力一定不為零 BC受到水平面的摩擦力一定為零 C不論B、C間摩擦力大小、方向如何，水平面對(duì)C的摩擦力方向一定向左 D水平面對(duì)C的支持力與B、C的總重力大小相等 思路點(diǎn)撥解答本題應(yīng)把握以下

13、兩點(diǎn)： (1)B受到C的摩擦力方向取決于繩的拉力與B所受重力沿斜面向下的分力的大小關(guān)系 (2)水平面對(duì)C的支持力既不等于B、C的總重力，也不等于A、B、C的總重力,自主解答以B物體為研究對(duì)象，沿斜面方向受到重力沿斜面方向向下的分力、繩的拉力和靜摩擦力，靜摩擦力的大小等于重力沿斜面方向向下的分力與拉力的合力，所以可能為0，可能沿斜面向上或向下，A項(xiàng)錯(cuò)誤；利用整體法可知不論B、C間摩擦力大小、方向如何，水平面對(duì)C的摩擦力方向一定向左，B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；同理，在豎直方向利用整體法判斷水平面對(duì)C的支持力等于B、C的總重力減去拉力在豎直方向上的分力，D項(xiàng)錯(cuò)誤 答案C,2如圖所示，物體A、B在力F作用下

14、一起以相同 速度沿F方向做勻速運(yùn)動(dòng)，關(guān)于物體A所受的摩擦力， 下列說(shuō)法正確的是() A甲、乙兩圖中A均受摩擦力，且方向均與F相同 B甲、乙兩圖中A均受摩擦力，且方向均與F相反 C甲、乙兩圖中A均不受摩擦力 D甲圖中A不受摩擦力，乙圖中A受摩擦力，方向與F相同 解析：(1)水平面上疊加的物體間摩擦力分析，甲圖中選用假設(shè)法， A、B在拉力F作用下一起勻速運(yùn)動(dòng)，若A受摩擦力，則A物體受力不平衡與已知相矛盾，故A、B間無(wú)摩擦力 (2)斜面上疊加的物體間摩擦力分析，乙圖中選用假設(shè)法，設(shè)AB間光滑無(wú)摩擦力，A沿斜面方向受力不平衡，不能勻速運(yùn)動(dòng)故有摩擦力 答案：D,摩擦力大小的計(jì)算方法,計(jì)算摩擦力的大小，首

15、先要判斷摩擦力是屬于靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力，然后根據(jù)靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力的特點(diǎn)計(jì)算其大小 1靜摩擦力大小的計(jì)算 根據(jù)物體所受外力及所處的狀態(tài)(平衡或加速)可分為兩種情況： (1)物體處于平衡狀態(tài)(靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng))，利用力的平衡條件來(lái)判斷其大小 (2)物體有加速度時(shí)，若只有摩擦力提供加速度，則Ffma.例如勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán)上物塊靠摩擦力提供向心力產(chǎn)生向心加速度若除摩擦力外，物體還受其他力，則F合ma，先求合力再求摩擦力 (3)最大靜摩擦力并不一定是物體實(shí)際受到的力，物體實(shí)際受到的靜摩擦力一般小于或等于最大靜摩擦力最大靜摩擦力與接觸面間的壓力成正比一般情況下，為了處理問(wèn)題的方便，最大靜摩擦力可按

16、近似等于滑動(dòng)摩擦力處理,2滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算 滑動(dòng)摩擦力的大小用公式FfFN來(lái)計(jì)算，應(yīng)用此公式時(shí)要注意以下幾點(diǎn)： (1)為動(dòng)摩擦因數(shù)，其大小與接觸面的材料、表面的粗糙程度有關(guān)；FN為兩接觸面間的正壓力，其大小不一定等于物體的重力 (2)滑動(dòng)摩擦力的大小與物體的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，與接觸面的大小也無(wú)關(guān),(1)在分析摩擦力的方向時(shí)，要注意靜摩擦力的方向的“可變性”和滑動(dòng)摩擦力方向的“相對(duì)性” (2)考查摩擦力時(shí)，經(jīng)常結(jié)合共點(diǎn)力的平衡條件和牛頓運(yùn)動(dòng)定律來(lái)確定摩擦力的大小和方向,例3用輕彈簧豎直懸掛質(zhì)量為m的物體，靜止時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量為L(zhǎng)，現(xiàn)用該彈簧沿斜面方向拉住質(zhì)量為2m的物體，系統(tǒng)靜止時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量也為L(zhǎng)，斜

17、面傾角為30，如圖所示則物體所受摩擦力(),思路點(diǎn)撥解答本題時(shí)應(yīng)注意平衡條件的應(yīng)用，首先對(duì)物體進(jìn)行受力分析，建立坐標(biāo)系，規(guī)定正方向，假設(shè)未知力的方向與規(guī)定的正方向相同，然后利用平衡條件列方程即可解答在解題中要注意假設(shè)法的應(yīng)用,自主解答對(duì)豎直懸掛的物體，因處于靜止?fàn)顟B(tài)，故有kLmg 對(duì)斜面上的物體進(jìn)行受力分析，建立如圖所示的坐標(biāo)，并假設(shè)摩擦力方向沿x軸正方向由平衡條件得： kLFf2mg sin 30 聯(lián)立兩式解得：Ff0， 故選項(xiàng)A正確，B、C、D錯(cuò)誤 答案A,3如圖所示，斜面固定在地面上，傾角為37 (sin 370.6，cos 370.8)，質(zhì)量為1 kg的滑塊， 以一定的初速度沿斜面向下

18、滑，斜面足夠長(zhǎng)，滑塊 與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.8.該滑塊所受摩擦力Ff隨時(shí)間變化的圖象是下圖中的(取初速度方向?yàn)檎较?，取g10 m/s2) (),解析：由于mgsin 37mgcos 37，滑塊減速下滑，因斜面足夠長(zhǎng)，故滑塊最終一定靜止在斜面上，開(kāi)始階段Ff滑mgcos 376.4 N，方向沿斜面向上；靜止在斜面上時(shí)，F(xiàn)f靜mgsin 376 N，方向沿斜面向上，由于取初速度方向?yàn)檎较?，故圖象A正確，B、C、D均錯(cuò)誤 答案：A,1(2011年高考天津理綜卷)如圖所示，A、B兩物塊 疊放在一起，在粗糙的水平面上保持相對(duì)靜止地向右做 勻減速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中B受到的摩擦力() A方向向左，大小不變B方向向左，逐漸