高三物理一轮复习教学案13重力弹力摩擦力.docx
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高三物理一轮复习教学案13重力弹力摩擦力
力学学案
1、力重力弹力
[高考要求]
1、掌握力、重力、形变、弹力等概念；2、理解力不仅有大小而且有方向，是矢量；3、知道重力的产生及重心位置的确定；4、掌握判断弹力及其方向的确定方法；5、掌握胡克定律，会计算弹力的大小。
[学习内容]
一、力
1、力的概念：
（1）力是______对_____的作用；
（2）其作用效果是①使受力物体_____________；②使受力物体______________。
形变指物体________或________发生变化。
2、力的基本特性：
（1）力的物质性是指____________；
（2）力的矢量性是指______________；（3）力的相互性是指__________________；（4）力的独立性是指________________。
3、力的表示：
（1）力的三要素是______________；
（2）_____________叫力的图示；（3）_________________叫力的示意图。
4、力的分类：
（1）按力的性质分为_____________；
（2）按力的作用效果分为___________；（3）按作用方式分：
有场力，如_____________有接触力，如__________________；（4）按研究对象分为内力和外力。
5、力的单位：
国际单位制中是_____________，力的测量工具是_____________。
例1、下列关于力的说法中正确的是（）
A.物体受几个力作用时，运动状态一定改变
B.只有直接接触的物体间才有力的作用
C.由相距一定距离的磁铁间有相互作用力可知，力可以离开物体而独立存在
D.力的大小可用弹簧秤测量，且在任何地方1千克力均为9.8N
二、重力
1、重力的产生原因是_____________________________________，重力与引力关系______。
2、重力的大小：
G=mg注意重力的大小与物体运动的速度、加速度___关。
（填有、无）
思考：
物体的重力大小随哪些因素而改变？
3、重力的方向为___________________，或垂直于____________。
4、重心：
物体所受重力的等效作用点。
重心位置与______和______有关。
注意：
重心位置不一定在物体上，对于形状不规则或质量分布不均匀的薄板，可用悬挂法确定其重心位置。
三、弹力
1、定义：
______________________叫弹力。
其产生的条件是_______、________。
2、物体间弹力有无的分析方法——常用假设法。
（1）从物体的形变分析；
（2）从物体的运动状态分析；（3）从物体间相互作用分析。
例2、分析下列各图中A、B间是否有弹力作用（水平面皆为光滑）
B
3、弹力方向的确定
弹力的方向与_____________相反。
弹力作用在迫使这个物体发生形变的那个物体上，具体有以下情况。
（1）轻绳对物体的弹力方向沿______________的方向。
（2）点与面、面与面接触处的弹力方向垂直于_____且指向______物体。
例3、试按要求画出下列各图中的弹力方向
（1）画出AB受地面和墙壁的弹力方向；
（2）画出AB受半球形容器的弹力方向；
（3）AB、CD均为轻杆，画出CD对AB的弹力方向；（4）画出滑轮对绳的弹力方向。
4、弹力大小的计算
（1）弹簧弹力的大小：
在弹性限度内，有F=________，x形变量，k由弹簧本身性质决定，F与x的关系可用图象表示为：
（见右图）
K1
例4、如图所示，两木块的质量分别为m1和m2，两轻弹簧的劲度系数分别为k1和k2，上面木块压在上面的弹簧上（但不拴接），整个系统处于平衡状态，现缓慢向上提上面的木块，直到它刚离开上面弹簧，在这个过程中下面木块移动的距离为。
（）
A.m1g/k1B.m2g/k1C.m1g/k2D.m2g/k2
K2
变化：
若拴接且下面弹簧与地面相连，m2>2m1，问k2弹簧弹力为原来2/3时，m1上移距离________。
（2）除弹力外，其它物体的弹力大小通常应根据研究对象的运动情况，利用平衡条件或运动学规律建立方程求解。
例5、三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相等的光滑圆球a、b、c，支点P、Q在同一水平面上，a球的重心Oa位于球心，b球和c球的重心Ob、Oc分别位于球心的正上方和正下方，如图所示，三球均处于平衡状态，支点P对a球的弹力为Na，对b球和c球的弹力分别为Nb和Nc，则（）
A.Na=Nb=NcB.Nb>Na>Nc
C.NbNb=Nc
例6、如图所示，小车上固定着一根弯成α角的曲杆，杆的另一端固定一个质量为m的小球，试分析下列情况下杆对球的弹力大小和方向。
（1）小车处于静止状态；
（2）小车以加速度a水平向右运动；
（3）小车加速度a为何值时，杆对球的弹力方向沿杆子？
思考：
杆对球的弹力方向与绳对球的弹力方向有何区别？
5、三种模型比较
模型
项目
绳
杆
弹簧
形变情况
施力与受力
方向
力的变化
例7、如图将绳子AB剪断瞬间m1，m2物体加速度分别为多少？
A
B
B
A
2、摩擦力物体受力分析
[高考要求]
1、掌握摩擦力的产生条件，方向判断及定量计算。
2、理解动摩擦因数的概念。
[学习内容]
一、摩擦力的产生
1、摩擦力发生在相互接触且挤压而又发生____________或具有___________的两物体间，其效果总是起着________________作用。
它分滑动摩擦力与静摩擦力两种。
2、产生条件：
___________、_________、________、__________
例、关于摩擦力，下列说法中正确的是（）
A.物体受到摩擦力作用时，一定受到弹力B.只有运动的物体才能受到滑动的摩擦力
C.摩擦力总是阻碍物体的运动D.具有相对运动的两个物体间一定有摩擦力
二、摩擦力的方向及有无判断
1、滑动摩擦力的方向与______________________相反。
2、静摩擦力方向与____________相反。
其判别方法有：
（1）用假设法：
先判断出物体相对运动趋势的方向，即假设没有摩擦力存在，看两物体会发生怎样的相对运动，再根据静摩擦力方向与物体相对运动的趋势方向相反来判断。
例2、如图所示，物体A静止于斜面上，斜面静止于水平地面上，试分析A受静摩擦力的方向的及斜面是否受地面的静摩擦力。
想一想：
▲如图为皮带传动装置，P为主动轮，Q为从动轮，皮带顺时针转动，则皮带上A、B点处所受摩擦力方向如何？
（2）根据物体运动状态判断：
关键是先判明物体的运动状态，再利用牛顿第二定律，分析确定静摩擦力方向。
例3、物体B放在物体A上，A、B的上下表面均与斜面平行（如图）。
当两者以相同的初速度靠惯性沿光滑固定斜面C向上做匀减速运动时（）
A.A受到B的摩擦力沿斜面方向向上
B.A受到B的摩擦力沿斜面方向向下
C.A、B之间的摩擦力为零
例4图
例3图
D.A、B之间是否存在摩擦力取决于A、B表面的性质
3、判断：
（1）从产生条件出发。
（2）从状态出发。
例4、如图物体A随圆盘一起匀速转动，A受到摩擦力吗？
若受到，则方向？
三、摩擦力大小的计算
1、若是滑动摩擦力可用f=μN计算
注意：
①f滑与物体相对速度大小及接触面积无关；②μ与接触面情况和物体材料有关。
2、若是静摩擦力，其大小范围：
0≤f≤fm，求它的大小要看其它外力情况或通过物体实际运动状态分析。
例5、如图所示，一木板B放在水平地面上，木板A放在B的上面，A的右端通过轻质弹簧秤固定在直立的墙壁上，用F向左拉动B，使它以速度V运动，这时弹簧秤示数为T，下列说法中正确的是（）
A.木板B受到的滑动摩擦力的大小等于T
B.地面受到的滑动摩擦力的大小等于T
C.若木板以2V的速度运动，木块A受到的摩擦力的大小等于2T
D.若2F的力作用在木板上，木块A受到的摩擦力的大小等于T
例6、在粗糙的水平面上放一物体A，A上再放一质量为m的物体B，A、B间的动摩擦因数为u，施加一水平力F于A（如图）。
计算下列情况下A对B的摩擦力的大小：
（1）当A、B一起做匀速运动时。
（2）当A、B一起以加速度a向右匀加速运动时。
（3）当力F足够大而使A、B发生相对滑动时。
（4）当A、B发生相对滑动，且B物体的1/5长伸到A的外面时。
思考：
如图所示，物体放在粗糙的较长木板上，木板可以绕M端自由转动，若将其N端缓慢地抬起，木板与水平面的夹角为θ，物体所受木板的摩擦力为f，那么物体所受摩擦力f的大小随θ角怎样变化？
（设物体所受的最大静摩擦力比同等条件下的滑动摩擦力大）
四、受力分析
正确分析物体的受力情况，作出物体受力示意图，是解决物理问题的重要前提，基本步骤是：
1、确定研究对象，并将其隔离。
2、根据周围与其相关联的物体对研究对象的作用，把所受重力、弹力、摩擦力按顺序进行受力分析。
3、逐一正确合理地画出每个作用力的示意图，并标上各力的符号。
4、检验是否做到“一个力不漏，一个力不多，一个力方向不错”的要求。
例7、画出下列各图A、B、C、D的受力示意图。
（已知A、B、C、D均静止）
3、力的合成与分解
[高考要求]
1、理解力的合成与分解的概念；2、解够运用力的平行四边形法则，三角形法则进行力的合成或分解
[学习内容]
一、矢量和标量
1、物理量有两种：
一种是矢量（既有______又有______方向的量），如______等，一种是标量（只有______的量），如：
________等。
2、矢量的合成按照____________法则，标量运算用________。
3、用一直线上矢量的运算法则：
先规定_______________，再____________。
二、力的合成与分解
1、合力和分力
____________________为几个力的合力，________________为这个力的分力。
2、力的合成与分解遵循的法则是__________________________________________
研究：
判断：
下列说法正确的是（）
A、力的分解应严格按照力的效果进行分解，不能随意地进行力的分解
B、力的合成和力的分解都是一种运算手段，一道题既可以用力的合成解答，也可以用力的分解进行解答
C、力的合成与力的分解互为逆运算，能用力的合成求解的题一定不能用力的分解进行求解
3、两个力F1、F2的合力大小范围为__________________________
研究：
三个力的合力大小范围如何求解，如大小为4N、7N、9N的三个力的合力范围________。
例1、三个力的合力和分力的关系的说法中，正确的是（）
A.合力一定比分力大B.合力可以同时垂直于两个分力
C.合力之方向可以与一个分力的方向相反D.两个力的夹角越大，它们的合力也越大
想一想：
若两分力F1、F2夹角为α（α≠π），且α保持不变，则下列说法正确的是（）
A.一力增大合力一定增大B.两个力都增大，合力一定增大
C.两个力都增大合力可能减小D.两个力都增大，合力可能不变
4、力的分解：
同一个力可以分解成__________对大小、方向不同的分力，但通常是根据力的____________进行分解才有意义。
例2、将下图中所标的力矢量按效果分解，并求出两个分力的大小
注意：
合力与分力概念的引入是以力的作用效果为依据的，在受力分析时不能重复考虑。
三、力的合成与分解的方法
1、正交分解法
例3、如图所示，质量为m的物体放在倾角为θ的斜面上，它跟斜面间的动摩擦因数为μ在水平恒定的推力F作用下，物体沿斜面向上运动，试求物体所受的合力。
2、图解法
例4、重G的物体系在OA、OB两根等长的轻绳上，轻绳的A端和B端挂在半圆形的支架上（如图），若固定A端的位置将OB绳的B端沿半圆支架从水平位置逐渐移至竖直位置C的过程中（）
A.OB绳上的张力先减小后增大B.OB绳上的张力先增大后减小
C.OA绳上的张力先减小后增大
D.OA绳上的张力先增大后减小
四、力矢量三角形定则分析力最小的规律
1、当已知合力F的大小、方向及一个分力F1的方向与F夹α角时，另一个分力F2的最小条件是：
两个分力垂直，最小的F2=Fsinα。
2、当已知合力F的方向及一个分力F1的大小、方向时，另一个力F2最小的条件是：
所求分力F2与合力F垂直，最小的F2=F1sinα。
3、当已知合力F的大小及一个分力F1的大小时，另一个分力F2最小的条件是：
已知大小的分力F1与合力F同方向，最小的F2=|F—F1|。
例5、将一个20N的力进行分解，其中一个分力的方向与这个力成30°角，试讨论：
（1）另一个分力的大小不会小于多少？
（2）若另一个分力大小是20N，则已知方向的分力的大小是多少？
想一想：
两人沿河岸拉一船使船沿河中央行驶，大人的拉力F1=400N，方向与河岸成30°，如图所示，为了保持行驶方向不变，求小孩施加最小拉力的大小和方向。
[应用创新]
图为工人利用斜面顶升物体的示意图。
A是倾角为θ的斜面，放在水平面上。
C是下端带滑轮的轻质硬支承杆，B是固定的导轨，只允许支承杆C沿竖直方向运动。
P是被顶升的重物，重力为G。
当在斜面的右侧加一水平向左的推力F时，重物P就可以被升高。
不计一切摩擦阻力。
（1）试求重物P从静止开始被升高时，水平推力F至少必须多大？
（2）根据
（1）的结果说明重物P的重力G一定时，利用斜面升起重物省力的条件。
1、重力弹力
1、下列关于力的说法中正确的是（）
A.物体受几个力作用时，运动状态一定发生改变
B.只有直接接触的物体间才有力的作用
C.由相距一定距离的磁铁间有相互作用力可知，力可以离开物体而独立存在
D.力的大小可以用弹簧秤测量，测量重力时物体可处于运动状态
2、如果物体的重力消失了，将会发生的情况有（）
A.天不会下雨，也不会刮风B.一切物体都没有质量
C.河水仍会流动D.天平仍可测出物体的质量
3、关于重力的说法正确的是（）
A.重力的方向总是垂直于接触面B.物体的重心不一定在物体上
C.物体重力的大小等于它压在水平支持物上的力D.重力的施力物体是地球
4、月球表面重力加速度是地球表面重力加速度的六分之一，取g=10m/s2，一位举重运动员在地球上最多能举起120kg的杠铃，他在月球上最多能举起（）
A.重为120千克力的杠铃B.质量为720kg的杠铃
C.重为1200N的杠铃D.质量为120kg的杠铃
5、关于弹力的说法，正确的是（）
A.只有发生弹性形变的物体才会对跟它接触的物体产生弹力
B.骑自行车转弯时，自行车向里倾斜，轮受弹力方向也适度向里
C.一切物体受力后发生形变都会产生弹力
D.弹力跟外力以及物体的运动情况有关
6、如图，两个弹簧的质量不计，劲度系数分别为K1、K2，它们中间固定一质量为m的物体，另两端固定在P、Q处，当物体平衡时，弹簧K2处于原长，若把物体的质量换为2m，（厚度不计，均在弹性限度内）再次平衡时，物体比第一次平衡时下降的距离为（）
A.
B.
C.
D.
7、如图所示，水平横杆BG的B端固定，C端有一定滑轮，跨在定滑轮上的绳子一端悬一质量为m的物体，另一端固定于A点，当物体静止时，∠ACB=30°，不计定滑轮上的摩擦和绳子的质量，这时定滑轮作用于绳子的力等于（）
A.零B.（
/2）mgC.
D.mg
8、如图所示，四个完全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为F的拉力作用，而左端的情况各不相同：
①中弹簧的左端固定在墙上，②中弹簧的左端受大小也为F的拉力作用，③中弹簧的左端拴一个小物块，物块在光滑的桌面上滑动，④中弹簧的左端拴一小物块，物块在有摩擦的桌面上滑动。
若认为弹簧的质量都为零，以l1、l2、l3依次表示四个弹簧的仲长量，则有（）
A.l2>l1B.l4>l3C.l1>l3D.l2=l4
9、一匀质长方形的薄板，边长AB=30cm，BC=16cm，用一轻绳拴于AB边上的某点E，然后吊起，如右图，BE=21cm，则AB边与坚直绳OE的夹角α=_______。
第10题图
第9题图
10、台秤上放一盛水的杯子，水和杯共重5N，水内一重4.3N的物体A通过滑轮和重2N的物体相连，静止时如图所示（A浸没在水中，但不接触杯底），不计摩擦及绳重，台秤的读数为________。
物体A的体积为_______（g取10m/s2）
第11题图
11、如图所示，一根大弹簧内套一根小弹簧，大弹簧比小弹簧长0.1m，它们的下端固定在地面，上端自由，当用力压缩此组合弹簧时，测得压力与压缩距离之间的关系如图，求这两根弹簧的劲度系数K1和K2分别是多少？
12、用金属制成的线材（如钢丝、钢筋）受到拉力会伸长，17世纪英国物理学家胡克发现，金属丝或金属杆在弹性限度内的伸长与拉力成正比，这就是著名的胡克定律。
这一发现为后人对材料的研究奠定了重要基础。
现有一根用新材料制成的金属杆，长为4m，横截面积为0.8cm2，设计要求它受到拉力后的伸长不超过原长的
。
选用同种材料制成样品进行测试，通过测试取得数据如下：
长度L
伸长x拉力F
截面积S
250N
500N
750N
1000N
1m
0.05㎝2
0.04cm
0.08cm
0.12cm
0.16cm
2m
0.05㎝2
0.08cm
0.16cm
0.24cm
0.32cm
3m
0.05㎝2
0.12cm
0.24cm
0.36cm
0.46cm
4m
0.10㎝2
0.08cm
0.16cm
0.22cm
第13题图
0.32cm
4m
0.20㎝2
0.04cm
0.08cm
0.12cm
0.16cm
（1）请根据测试结果，推导出伸长量x与材料的长度L、材料的截面积S及拉力F之间的函数关系。
（形式为x=）
（2）通过对样品的测试，求出现有金属杆在不超过设计要求伸长量前提下能承受的最大拉力。
（写出过程）
（3）在表中把有明显误差的数据圈出来。
13、如图所示是一个带有游标尺的水银气压计的一部分，游标尺的准确度是0.1mm。
试根据气压计的指示值和已知的地球半径R=6370km，估算包围地球的大气质量约为多少？
（取两位有效数字）
2、摩擦力
1、以下关于摩擦力的说法中正确的是（）
A、滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反，静摩擦力的方向总是与物体的相对运动趋势的方向相反
B、磨擦力总是阻碍物体的运动，正压力越大，磨擦力就越大
C、滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反，大小用公式f=μN直接计算
D、滑动摩擦力的是成对产生的，两个互相接触的物体在运动时，如果有摩擦力，它们都要受到滑动摩擦力的作用
2、卡车上装着一只集装箱，不计空气阻碍力，下面说法正确的是（）
A、当卡车开始运动时，卡车对集装箱的静摩擦力使集装箱随卡车一起运动
B、当卡车匀速运动时，卡车对集装箱的静摩擦力使集装箱随卡车一起运动
C、当卡车匀速运动时，卡车对集装箱的静摩擦力等于零
D、当卡车制动时，卡车对集装箱的静摩擦力等于零
3、运动员用双手握住竖直的竹杆匀速攀上和下滑，他所受的摩擦力分别是f1和f2,则（）
A、f1向下，f2,向上，且f1=f2B、f1向下，f2,向上，且f1>f2
C、f1向上，f2,向上，且f1=f2D、f1向上，f2,向下，且f1=f2
4、如图是皮带传动装置的示意图，O1为主动轮，O2为从动轮，O1匀速转动时，重10N的物体随皮带一起向上运动，无相对滑动。
若物体与皮带间的最大静摩擦力为5N，则（）
A、物体受到的静摩擦力为5NB、物体受到的静摩擦小于5N，但不为零
C、皮带上Q点受到的静摩擦力方向向下D、皮带上P点受到的静摩擦力方向向上
5、如图在u=0.1的水平面上向右运动的物体，质量为20kg在运动时程中，还受到一个水平向左的大小为10N的拉力的作用，则物体受到的滑动摩擦力（g=10m/s2）（）
A、10N,向右B、10N，向左
C、20N，向右D、20N，向左
30°
6、如右图所示，物体A、B、C叠放在水平面上，用水平力F1=5N，F2=8N分别作用于B、C上，三个物体仍保持静止状态，那么A与B、B与C、C与地面的静摩擦力的大小分别为（）
A、5N，0N，8NB、0N，5N，8N
C、0N，5N，3ND、0N，0N，3N
7、如图所示，把一重为G的物体用由小到大的力压在粗糙的竖直墙上，下图中哪一个图能正确的表示物体所受摩擦力f与压力F之间的函数关系（）
8、如图所示，在一粗糙水平面上有两个质量分别为m1和m2的木块1和2，中间用一原长为L、劲度系数为k的轻弹簧连结起来，木块与地面间的动摩擦因数为μ，现用一水平力向右拉木块2，当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是（）
A、L+
B、
第9题图
第8题图
C、
D、
9、在一端封闭的粗细均匀的细玻璃管中，被一段水银柱封闭着一定量空气，用手指夹住玻璃管使它开口向下竖直放置，如图所示，不计管内空气的重力，则玻璃管受到（）
A、3个力B、5个力C、6个力D、7个力
10、在中央电视台五套，每周都有棋类节目，如棋类授课和评析，他们的棋盘都是竖挂在墙上，棋盘上布有磁石，而每个棋子都是一个小磁体，关于棋盘和棋子有下列几种说法：
①小棋子共受四个力的作用；②每小棋子的质量肯定都有细微差异，所以不同棋子所受摩擦力不同；③棋盘面应选取相对粗糙的材料；④如果某个棋子贴不上棋盘，总会滑落，肯定是其质量偏大。
以上说法中正确的是（）
A、①②④B、①②③C、①③④D、②④③
11、两物体质量均为m，A与水平面摩擦因数为μ，滑轮摩擦不计，欲使物体A在水平面上做匀速直线运动，求施于A的水平力F的可能值。
12、如图所示，ABCD为一倾角θ=30°的粗糙斜面，AD边与BC边平行，斜面上有一重力G=10N的物体，当对物体作用一个与AD边平行的拉力F时，物体恰能做匀速直线运动，已知物体与斜面的动摩擦因数
，求①物体受到的摩擦力大小；②拉力F的大小；③物体运动方向与F方向之间的夹角。
13、如右图所示，三角形木块放在倾角为θ的斜面上，若木块与斜面间的摩擦系数μ＞tanθ，则无论作用在木块竖直向下的外力F多大，木块都不会滑动，这种现象叫做“自锁”。
试证明之。
3、力的合成和分解
1、关于合力与分力，下列说法正确的是（）
A.合力的大小，一定大于每一分力的大小
B.合力的大小不可能等于分力的大小
C.合力的方向可能与一个分力的方向相反
D.合力和它的两个分力的矢量总可以构成一个闭合三角形
2、如右图所示，三角形ABC三边中点分别为D、E、F，在三角形中任取一点O，如果OE、OF、DO三个矢量代表三个力的大小及方向，那么这三个力的合力为（）
A.O
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