讲义第2章 第1讲重力 弹力 摩擦力最新备战高考精品讲义.docx

1、讲义第2章 第1讲重力 弹力 摩擦力最新备战高考精品讲义考点一重力、弹力的分析与计算1重力的理解(1)产生：由于地球吸引而使物体受到的力注意：重力不是万有引力，而是万有引力竖直向下的一个分力(2)大小：Gmg，可用弹簧测力计测量注意：物体的质量不会变；G的变化是由在地球上不同位置处g的变化引起的(3)方向：总是竖直向下的注意：竖直向下是和水平面垂直，不一定和接触面垂直，也不一定指向地心(4)重心：物体的每一部分都受重力作用，可认为重力集中作用于一点即物体的重心影响重心位置的因素：物体的几何形状；物体的质量分布不规则薄板形物体重心的确定方法：悬挂法注意：重心的位置不一定在物体上2弹力有无的判断(

2、1)条件法：根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力此方法多用来判断形变较明显的情况(2)假设法：对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，看物体能否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处不存在弹力，若运动状态改变，则此处一定有弹力(3)状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在3弹力方向的判断(1)根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断(2)根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向4弹力大小计算的三种方法(1)根据力的平衡条件进行求解(2)根据牛顿第二定律进行求解(3)根据胡克定律进行求解内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大

3、小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比表达式：Fkx.k是弹簧的劲度系数，单位为N/m；k的大小由弹簧自身性质决定x是弹簧长度的变化量，不是弹簧形变以后的长度思维深化1判断下列说法是否正确(1)地球上物体所受重力是万有引力的一个分力()(2)只要物体发生形变就会产生弹力作用()(3)物体所受弹力方向与自身形变的方向相同()(4)轻绳、轻杆的弹力方向一定沿绳、杆()2.如图1所示，一重为10 N的球固定在支撑杆AB的上端，今用一段绳子水平拉球，使杆发生弯曲，已知绳的拉力为7.5 N，则AB杆对球的作用力方向及大小为多少？图1答案AB杆对球作用力与水平方向夹角为53，大小为12.5 N解析对小球进

4、行受力分析可得，AB杆对球的作用力F和绳的拉力的合力与小球的重力等大、反向，可得F方向斜向左上方，令AB杆对小球的作用力与水平方向夹角为，可得：tan ，53，F12.5 N.1弹力有无的判断如图所示，A、B均处于静止状态，则A、B之间一定有弹力的是()答案B2.弹力方向的判断(多选)如图2所示为位于水平面上的小车，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为，在斜杆的下端固定有质量为m的小球下列关于杆对球的作用力F的判断中，正确的是()图2A小车静止时，Fmgsin ，方向沿杆向上B小车静止时，Fmgcos ，方向垂直于杆向上C小车向右匀速运动时，一定有Fmg，方向竖直向上D小车向右匀加速运动时

5、，一定有Fmg，方向可能沿杆向上答案CD解析小球受重力和杆的作用力F处于静止或匀速运动时，由力的平衡条件知，二力必等大反向，有Fmg，方向竖直向上小车向右匀加速运动时，小球有向右的恒定加速度，根据牛顿第二定律知，mg和F的合力应水平向右，如图所示由图可知，Fmg，方向可能沿杆向上，选项C、D正确3.含弹簧类弹力的分析与计算三个质量均为1 kg的相同木块a、b、c和两个劲度系数均为500 N/m的相同轻弹簧p、q用轻绳连接，如图3所示，其中a放在光滑水平桌面上开始时p弹簧处于原长，木块都处于静止状态现用水平力F缓慢地向左拉p弹簧的左端，直到c木块刚好离开水平地面为止，g取10 m/s2.该过程p

6、弹簧的左端向左移动的距离是()图3A4 cm B6 cm C8 cm D10 cm答案C解析“缓慢地拉动”说明系统始终处于平衡状态，该过程中p弹簧的左端向左移动的距离等于两个弹簧长度变化量之和；最初，p弹簧处于原长，而q弹簧受到竖直向下的压力FN1mbg110 N10 N，所以其压缩量为x12 cm；最终c木块刚好离开水平地面，q弹簧受到竖直向下的拉力FN2mcg110 N10 N，其伸长量为x22 cm，拉力F(mbmc)g210 N20 N，p弹簧的伸长量为x34 cm，所以p弹簧的左端向左移动的距离xx1x2x38 cm.弹力方向的判定技巧和易错提醒1几种常见的弹力方向2技巧点拨利用替代

7、法判断轻杆提供的是拉力还是支持力：轻绳和有固定转轴轻杆的相同点是弹力的方向是沿绳和沿杆的，但轻绳只能提供拉力，轻杆既可以提供拉力也可以提供支持力3易错提醒(1)易错误地将跨过光滑滑轮、杆、挂钩的同一段绳当两段绳处理，认为张力不同；易错误地将跨过不光滑滑轮、杆、挂钩的绳子当成同一段绳子处理，认为张力处处相等(2)易错误地认为任何情况下杆的弹力一定沿杆考点二轻绳模型与轻杆模型1轻绳模型(1)活结模型：跨过滑轮、光滑杆、光滑钉子的细绳为同一根细绳，其两端张力大小相等(2)死结模型：如几个绳端有“结点”，即几段绳子系在一起，谓之“死结”，那么这几段绳子的张力不一定相等2轻杆模型(1)“死杆”：即轻质固

8、定杆，它的弹力方向不一定沿杆的方向，作用力的方向需要结合平衡方程或牛顿第二定律求得(2)“活杆”：即一端有铰链相连的杆属于活动杆，轻质活动杆中的弹力方向一定沿杆的方向4轻绳活结与轻杆死杆模型如图4所示，轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为10 kg的物体，ACB30，g取10 m/s2，求：图4(1)轻绳AC段的张力FAC的大小；(2)横梁BC对C端的支持力的大小及方向答案(1)100 N(2)100 N方向与水平方向成30角斜向右上方解析物体M处于平衡状态，根据平衡条件可判断，与物体相连的轻绳拉力大小等于物体的重力，取C点为研究对象，进行受力分析，如图所示(1)图中轻绳A

9、D跨过定滑轮拉住质量为M的物体，物体处于平衡状态，绳AC段的拉力大小为：FACFCDMg1010 N100 N(2)由几何关系得：FCFACMg100 N方向和水平方向成30角斜向右上方5轻绳死结与轻杆活杆模型若上题中横梁BC换为水平轻杆，且B端用铰链固定在竖直墙上，如图5所示，轻绳AD拴接在C端，求：(计算结果保留三位有效数字)图5(1)轻绳AC段的张力FAC的大小；(2)轻杆BC对C端的支持力答案(1)200 N(2)173 N，方向水平向右解析对结点C受力分析如图：根据平衡方程FACsin 30MgFACcos 30FBC得：FAC2Mg200 NFBC173 N方向水平向右 “轻绳”和

10、“轻杆”模型1两类模型(1)绳与杆的一端连接为结点，轻绳属于“死结”(2)绳跨过光滑滑轮或挂钩，动滑轮挂在绳子上，绳子就属于“活结”，如图6，此时BC绳的拉力等于所挂重物的重力，轻绳属于“活结”模型图62铰链连接三角形支架常见类型和受力特点图7(1)图7甲、乙中AB杆可用轻绳来代替；(2)研究对象为结点B，三力平衡；(3)两杆的弹力均沿杆的方向，可用轻绳代替的AB杆为拉力，不可用轻绳代替的BC杆为支持力考点三摩擦力的分析与计算1两种摩擦力的对比静摩擦力滑动摩擦力定义两个具有相对运动趋势的物体间在接触面上产生的阻碍相对运动趋势的力两个具有相对运动的物体间在接触面上产生的阻碍相对运动的力产生条件(

11、必要条件)(1)接触面粗糙(2)接触处有弹力(3)两物体间有相对运动趋势(仍保持相对静止)(1)接触面粗糙(2)接触处有弹力(3)两物体间有相对运动大小(1)静摩擦力为被动力，与正压力无关，满足0FFmax(2)最大静摩擦力Fmax大小与正压力大小有关滑动摩擦力：FFN(为动摩擦因数，取决于接触面材料及粗糙程度，FN为正压力)方向沿接触面与受力物体相对运动趋势的方向相反沿接触面与受力物体相对运动的方向相反作用点实际上接触面上各点都是作用点，常把它们等效到一个点上，在作力的图示或示意图时，一般把力的作用点画到物体的重心上2.静摩擦力有无及其方向的判定方法(1)假设法：假设法有两种，一种是假设接触

12、面光滑，不存在摩擦力，看所研究物体是否改变原来的运动状态另一种是假设摩擦力存在，看所研究物体是否改变原来的运动状态(2)状态法：静摩擦力的大小与方向具有可变性明确物体的运动状态，分析物体的受力情况，根据平衡方程或牛顿第二定律求解静摩擦力的大小和方向(3)牛顿第三定律法：此法的关键是抓住“力是成对出现的”，先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力的方向思维深化1摩擦力一定与接触面上的压力成正比吗？摩擦力的方向一定与正压力的方向垂直吗？答案(1)滑动摩擦力与接触面上的压力成正比，而静摩擦力的大小与正压力无关，通常由受力平衡或牛顿第二定律求解(2)由于

13、正压力方向与接触面垂直，而摩擦力沿接触面的切线方向，因此二者一定垂直2判断下列说法是否正确(1)静止的物体不可能受滑动摩擦力，运动的物体不可能受静摩擦力()(2)滑动摩擦力一定是阻力，静摩擦力可以是动力，比如放在倾斜传送带上与传送带相对静止向上运动的物体()(3)运动物体受到的摩擦力不一定等于FN.()6关于摩擦力的理解(多选)关于摩擦力，以下说法中正确的是()A运动物体可能受到静摩擦力作用，但静止物体不可能受到滑动摩擦力作用B静止物体可能受到滑动摩擦力作用，但运动物体不可能受到静摩擦力作用C正压力越大，摩擦力可能越大，也可能不变D摩擦力方向可能与速度方向在同一直线上，也可能与速度方向不在同一

14、直线上答案CD7静摩擦力的分析(多选)如图8所示，用一水平力F把A、B两个物体挤压在竖直的墙上，A、B两物体均处于静止状态，下列判断正确的是()图8AB物体对A物体的静摩擦力方向向下BF增大时，A和墙之间的摩擦力也增大C若B的重力大于A的重力，则B受到的摩擦力大于墙对A的摩擦力D不论A、B的重力哪个大，B受到的摩擦力一定小于墙对A的摩擦力答案AD解析将A、B视为整体，可以看出A物体受到墙的摩擦力方向竖直向上对B受力分析可知B受到的摩擦力方向向上，由牛顿第三定律可知B对A的摩擦力方向向下，A正确；由于A、B两物体受到的重力不变，根据平衡条件可知B错误；A和墙之间的摩擦力与A、B两物体的重力等大、

15、反向，故C错误，D正确8摩擦力的分析与计算如图9所示，固定在水平地面上的物体P，左侧是光滑圆弧面，一根轻绳跨过物体P顶点上的小滑轮，一端系有质量为m4 kg的小球，小球与圆心连线跟水平方向的夹角60，绳的另一端水平连接物块3，三个物块重均为50 N，作用在物块2的水平力F20 N，整个系统处于平衡状态，取g10 m/s2，则以下说法正确的是()图9A1和2之间的摩擦力是20 NB2和3之间的摩擦力是20 NC3与桌面间的摩擦力为20 ND物块3受6个力作用答案B解析对小球受力分析可知，绳的拉力等于小球重力沿圆弧面切线方向的分力，由几何关系可知绳的拉力等于20 N将三个物块看成一个整体受力分析，

16、可知水平方向整体受到拉力F和绳的拉力的作用，由于F等于绳的拉力，故整体受力平衡，与桌面间没有摩擦力，故物块3与桌面间的摩擦力为0，C错误由于物块1、2之间没有相对运动的趋势，故物块1和2之间没有摩擦力的作用，A错误隔离物块3受力分析，水平方向受力平衡可知物块2和3之间摩擦力的大小是20 N，B正确物块3受重力、桌面的支持力、物块2的压力、物块2的摩擦力、绳的拉力5个力作用，D错误摩擦力方向的分析技巧和计算1分析技巧(1)在分析两个或两个以上物体间的相互作用时，一般采用整体法与隔离法进行分析(2)要注意灵活应用相对运动趋势法、假设法、状态法和转换法判断静摩擦力的方向2摩擦力的计算(1)在确定摩擦

17、力的大小之前，首先分析物体所处的状态，分清是静摩擦力还是滑动摩擦力(2)滑动摩擦力有具体的计算公式，而静摩擦力要借助其他公式，如：利用平衡条件列方程或牛顿第二定律列方程等(3)“FfFN”中FN并不总是等于物体的重力考点四摩擦力的突变问题摩擦力“突变”的三种模型1“静静”突变：物体在摩擦力和其他力的作用下处于静止状态，当作用在物体上的其他力的合力发生变化时，如果物体仍然保持静止状态，则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变2“动静”突变：在摩擦力和其他力作用下，做减速运动的物体突然停止滑行时，物体将不受摩擦力作用， 或滑动摩擦力“突变”成静摩擦力3“静动”突变：物体在摩擦力和其他力作用下处于

18、静止状态，当其他力变化时，如果物体不能保持静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力9“静静”突变一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力的作用，木块处于静止状态，如图10所示，其中F110 N，F22 N，若撤去F1，则木块受到的摩擦力为()图10A10 N，方向向左B6 N，方向向右C2 N，方向向右D0答案C解析当木块受F1、F2及摩擦力的作用而处于平衡状态时，由平衡条件可知木块所受的摩擦力的大小为8 N，可知静摩擦力Fmax8 N当撤去力F1后，F22 NFmax，木块仍处于静止状态，由平衡条件可知木块所受的静摩擦力大小和方向发生突变，且与作用在木块上

19、的F2等大反向C正确10.“动静”突变如图11所示，质量为1 kg的物体与地面间的动摩擦因数0.2，从t0开始以初速度v0沿水平地面向右滑行，同时受到一个水平向左的恒力F1 N的作用，取g10 m/s2，向右为正方向，该物体受到的摩擦力Ff随时间t变化的图象是(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()图11答案A11“静动”突变表面粗糙的长直木板的上表面的一端放有一个木块，如图12所示，木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与地面的夹角变大，最大静摩擦力大于滑动摩擦力)，另一端不动，则木块受到的摩擦力Ff随角度变化的图象是下列图中的()图12答案C解析下面通过“过程分析法”和“特殊位置法”分别求解：解法一

20、：过程分析法(1)木板由水平位置刚开始运动时：0，Ff静0.(2)从木板开始转动到木板与木块发生相对滑动前：木块所受的是静摩擦力由于木板缓慢转动，可认为木块处于平衡状态，受力分析如图：由平衡关系可知，静摩擦力大小等于木块重力沿斜面向下的分力：Ff静mgsin .因此，静摩擦力随的增大而增大，它们满足正弦规律变化(3)木块相对于木板刚好要滑动而没滑动时，木块此时所受的静摩擦力为最大静摩擦力Ffm.继续增大，木块将开始滑动，静摩擦力变为滑动摩擦力，且满足：FfmFf滑(4)木块相对于木板开始滑动后，Ff滑mgcos ，此时，滑动摩擦力随的增大而减小，满足余弦规律变化(5)最后，Ff滑0.综上分析可

21、知选项C正确解法二：特殊位置法本题选两个特殊位置也可方便地求解，具体分析见下表：特殊位置分析过程木板刚开始运动时此时木块与木板无摩擦，即Ff静0，故A选项错误.木块相对于木板刚好要滑动而没滑动时木块此时所受的静摩擦力为最大静摩擦力，且大于刚开始运动时所受的滑动摩擦力，即FfmFf滑，故B、D选项错误.由以上分析知，选项C正确12“静动”突变(多选)在探究静摩擦力变化的规律及滑动摩擦力变化的规律的实验中，设计了如图13甲所示的演示装置，力传感器A与计算机连接，可获得力随时间变化的规律，将力传感器固定在光滑水平桌面上，测力端通过细绳与一滑块相连(调节传感器高度使细绳水平)，滑块放在较长的小车上，小

22、车一端连接一根轻绳并跨过光滑的轻定滑轮系一只空沙桶(调节滑轮使桌面上部细绳水平)，整个装置处于静止状态实验开始时打开传感器同时缓慢向沙桶里倒入沙子，小车一旦运动起来，立即停止倒沙子，若力传感器采集的图象如图乙所示，则结合该图象，下列说法正确的是()图13A可求出空沙桶的重力B可求出滑块与小车之间的滑动摩擦力的大小C可求出滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小D可判断第50秒后小车做匀速直线运动(滑块仍在车上)答案ABC解析t0时刻，传感器显示拉力为2 N，则滑块受到的摩擦力为静摩擦力，大小为2 N，由车与空沙桶受力平衡可知空沙桶的重力也等于2 N，A对；t50 s时刻摩擦力达到最大值，即最大静摩擦

23、力为3.5 N，同时小车开始运动，说明带有沙的沙桶重力等于3.5 N，此时摩擦力立即变为滑动摩擦力，最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，故摩擦力突变为3 N的滑动摩擦力，B、C对；此后由于沙和沙桶重力3.5 N大于滑动摩擦力3 N，故第50 s后小车将加速运动，D错用临界法分析摩擦力突变问题的三点注意1题目中出现“最大”“最小”和“刚好”等关键词时，一般隐藏着临界问题有时，有些临界问题中并不含上述常见的“临界术语”，但审题时发现某个物理量在变化过程中会发生突变，则该物理量突变时物体所处的状态即为临界状态2静摩擦力是被动力，其存在及大小、方向取决于物体间的相对运动的趋势，而且静摩擦力存在最大值存在静摩

24、擦的连接系统，相对滑动与相对静止的临界条件是静摩擦力达到最大值3研究传送带问题时，物体和传送带的速度相等的时刻往往是摩擦力的大小、方向和运动性质的分界点1(2014广东14)如图14所示，水平地面上堆放着原木，关于原木P在支撑点M、N处受力的方向，下列说法正确的是()图14AM处受到的支持力竖直向上BN处受到的支持力竖直向上CM处受到的静摩擦力沿MN方向DN处受到的静摩擦力沿水平方向答案A解析支持力的方向垂直于支持面，因此M处受到的支持力垂直于地面竖直向上，N处受到的支持力过N垂直于P斜向上，A项正确，B项错；静摩擦力的方向平行于接触面与相对运动趋势的方向相反，因此M处的静摩擦力沿水平方向，N

25、处的静摩擦力沿MN方向，C、D项都错误2如图15所示，物体A、B用细绳与弹簧连接后跨过滑轮A静止在倾角为45的粗糙斜面上，B悬挂着已知质量mA3mB，不计滑轮摩擦，现将斜面倾角由45减小到30，那么下列说法中正确的是()图15A弹簧的弹力将减小B物体A对斜面的压力将减小C物体A受到的静摩擦力将减小D弹簧的弹力及物体A受到的静摩擦力都不变答案C解析取A物体为研究对象进行受力分析：竖直向下的重力、垂直斜面向上的支持力、沿斜面向上的静摩擦力和弹簧向上的弹力弹簧的弹力等于B物体的重力，即弹簧的弹力不变，故A选项错误；正交分解列平衡方程FfF弹mAgsin ，F弹mBg可知，C选项正确，D项错误；根据F

26、Nmgcos ，当倾角减小时，A物体对斜面的压力变大，故B选项错误3如图16所示，小车内有一固定光滑斜面，一个小球通过细绳与车顶相连，细绳始终保持竖直，关于小球的受力情况，下列说法中正确的是()图16A若小车静止，绳对小球的拉力可能为零B若小车静止，斜面对小球的支持力一定为零C若小车向右运动，小球一定受两个力的作用D若小车向右运动，小球一定受三个力的作用答案B解析小车静止时，小球受力平衡，只受重力和绳子拉力两个力的作用，故选项A错误，B正确；小车向右运动可能有三种运动形式：向右匀速运动、向右加速运动和向右减速运动当小车向右匀速运动时，小球受力平衡，只受重力和绳子拉力两个力的作用，当小车向右加速

27、运动时，小球须有向右的合力，但由细绳保持竖直状态和斜面形状可知，该运动形式不可能有当小车向右减速运动时，小球须有向左的合力，则一定受重力和斜面的支持力，可能受绳子的拉力，也可能不受绳子的拉力，故选项C、D错误4如图17所示，斜面固定在地面上，倾角为37(sin 370.6，cos 370.8)质量为1 kg的滑块以初速度v0从斜面底端沿斜面向上滑行(斜面足够长，该滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8)，则该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图象是下图中的(取初速度v0的方向为正方向，g10 m/s2)()图17答案B解析滑块上升过程中受滑动摩擦力，由FfFN和FNmgcos 联立得Ff6.4 N，方向

28、为沿斜面向下，当滑块的速度减为零后，由于重力的分力mgsin mgcos ，滑块不动，滑块受的摩擦力为静摩擦力，由平衡条件得Ffmgsin ，代入可得Ff6 N，方向为沿斜面向上，故选项B正确5(多选)如图18所示，将两相同的木块a、b置于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳系于墙壁开始时a、b均静止，弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，a所受摩擦力Ffa0，b所受摩擦力Ffb0.现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间()图18AFfa大小不变 BFfa方向改变CFfb仍然为零 DFfb方向向右答案AD解析剪断右侧细绳的瞬间，右侧细绳上拉力突变为零，而弹簧对两木块的拉力没有发生突变，与原来一样

29、，所以b相对地面有向左运动的趋势，受到静摩擦力Ffb方向向右，C错误，D正确剪断右侧细绳的瞬间，木块a受到的各力都没有发生变化，A正确，B错误6如图19所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行初速度大小为v2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带若从小物块上传送带开始计时，小物块在传送带上运动的vt图象(以地面为参考系)如图乙所示已知v2v1，则()图19At2时刻，小物块离A处的距离达到最大Bt2时刻，小物块相对传送带滑动的距离达到最大C0t2时间内，小物块受到的摩擦力方向先向右后向左D0t3时间内，小物块始终受到大小不变的摩擦力作用答案B解析当小物块速度为零时，小物块离A处的距离达到最大，为t1时刻，选项A错误；t2时刻，小物块相对传送带滑动的距离达到最大，选项B正确；0t2时间内，小物块受到的摩擦力方向一直向右，选项C错误；0t2时间内，小物块始终受到大小不变的滑动摩擦力作用，t2t3时间内，由于小物块与传送带速度相同，二者相对静止，小物块不受摩擦力作用，选项D错误练出高分基础巩固1下列关于重心、弹力和摩擦力的说法，正确的是()A物体的重心一定在物体的几何中心上