第二章第一节重力弹力摩擦力.docx

1、第二章第一节重力弹力摩擦力考纲展示真题统计命题规律1.滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力2形变、弹性、胡克定律3矢量和标量4力的合成和分解5共点力的平衡实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系实验三：验证力的平行四边形定则说明：处理物体在粗糙面上的问题，只限于已知相对运动趋势或已知运动方向的情况.全国卷全国卷2015T242014T172013T212013T151.题型多为选择题，出题率较高的有：摩擦力、受力分析、共点力的平衡2预计2017年高考仍将以力的合成和分解与共点力平衡的综合应用为考查重点3关注静力学在实际生活中的应用，逐渐培养建立物理模型的能力.第一节重力弹力摩擦力考点一弹力1形变物体在力的

2、作用下形状或体积的变化(1)弹性形变：物体形变后撤去外力后能够恢复原状的形变(2)弹性限度：当形变超过一定限度时，撤去外力物体不能恢复原来的形状，这个限度叫弹性限度2弹力(1)定义：发生弹性形变的物体由于要恢复原状而对与它接触的物体产生的力(2)产生条件：物体相互接触且发生弹性形变(3)方向：总是与施力物体形变的方向相反3胡克定律(1)内容：在弹性限度内，弹力和弹簧形变大小(伸长或缩短的量)成正比(2)表达式：Fkxk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，是相对于弹簧原长而言的命题视角1接触面上弹力的有无及方向判断如图所示，一倾

3、角为45的斜面固定于墙角，为使一光滑的铁球静止于图示位置，需加一水平力F，且F通过球心下列说法正确的是()A球一定受墙水平向左的弹力B球可能受墙水平向左的弹力C球一定受斜面通过铁球的重心的弹力D球可能受斜面垂直于斜面向上的弹力思路点拨用假设法来判定有无弹力，弹力的方向垂直于接触面解析F的大小合适时，球可以静止在无墙的斜面上，F增大时墙才会对球有弹力，所以选项A错误，B正确斜面必须有斜向上的弹力才能使球不下落，但铁球质量分布不一定均匀，该弹力方向垂直于斜面但不一定通过球的重心，所以选项C、D错误答案B命题视角2绳中结点模型分析(多选)如图所示，用滑轮将质量为m1、m2的两物体悬挂起来，忽略滑轮和

4、绳的重力及一切摩擦，使得0180，整个系统处于平衡状态，关于m1、m2的大小关系应为()Am1必大于m2 Bm1必大于Cm1可能等于m2 Dm1可能大于m2审题点睛在O处绳中无结点，则同一根绳上受力是相等的解析结点O受三个力的作用，如图所示，系统平衡时F1F2m1g，F3m2g，所以2m1gcosm2g，m1，所以m1必大于.当120时，m1m2；当120时，m1m2；当120时，m1m2，故B、C、D选项正确答案BCD命题视角3杆上铰链模型分析(2016潍坊模拟)如图甲所示，轻杆OB可绕B点自由转动，另一端O点用细绳OA拉住，固定在左侧墙壁上，质量为m的重物用细绳OC悬挂在轻杆的O点，OA与

5、轻杆的夹角BOA30.乙图中水平轻杆OB一端固定在竖直墙壁上，另一端O装有小滑轮，用一根绳跨过滑轮后悬挂一质量为m的重物，图中BOA30，求：(1)甲、乙两图中细绳OA的拉力各是多大？(2)甲图中轻杆受到的弹力是多大？(3)乙图中轻杆对滑轮的作用力是多大？解析(1)由于甲图中的杆可绕B转动，是转轴杆(是“活杆”)，故其受力方向沿杆方向，O点的受力情况如图甲所示，则O点所受绳子OA的拉力FT1、杆的弹力FN1的合力与物体的重力是大小相等、方向相反的，在直角三角形中可得，FT1mg/sin 302mg；乙图中是用一细绳跨过滑轮悬挂物体的，由于O点处是滑轮，它只是改变绳中力的方向，并未改变力的大小，

6、且AOC是同一段绳子，而同一段绳上的力处处相等，故乙图中绳子拉力为FT1FT2mg.(2)由甲图的受力的平行四边形可知，甲图中轻杆受的弹力为FN1FN1mg/tan 30mg.(3)对乙图中的滑轮受力分析，如图乙所示，由于杆OB不可转动，所以杆所受弹力的方向不一定沿OB方向即杆对滑轮的作用力一定与两段绳的合力大小相等，方向相反，由图乙可得，F22mgcos 60mg，则所求力FN2FN2F2mg.答案(1)2mgmg(2) mg(3)mg命题视角4弹簧类模型分析如图所示，水平轻杆的一端固定在墙上，轻绳与竖直方向的夹角为37，小球的重力为12 N，轻绳的拉力为10 N，水平轻弹簧的弹力为9 N，

7、求轻杆对小球的作用力审题点睛轻绳的弹力方向一定沿绳收缩方向，具有唯一性轻弹簧弹力沿弹簧轴线，方向有两种可能固定轻杆的弹力方向，具有多种可能性因此应分两种情况确定轻杆对小球作用力的大小和方向解析甲(1)弹簧对小球向左拉时：设杆的弹力大小为F，与水平方向的夹角为，小球受力如图甲所示由平衡条件知：代入数据解得：F5 N，53即杆对小球的作用力大小约为5 N，方向与水平方向成53角斜向右上方乙(2)弹簧对小球向右推时：小球受力如图乙所示：由平衡条件知：代入数据解得：F15.5 N，arctan.即杆对小球的作用力大小约为15.5 N，方向与水平方向成arctan斜向左上方答案见解析1.视角1(2016

8、武汉质检)如图所示，在一个正方体的盒子中放有一个质量分布均匀的小球，小球的直径恰好和盒子内表面正方体的棱长相等，盒子沿倾角为的固定斜面滑动，不计一切摩擦，下列说法中正确的是()A无论盒子沿斜面上滑还是下滑，球都仅对盒子的下底面有压力B盒子沿斜面下滑时，球对盒子的下底面和右侧面有压力C盒子沿斜面下滑时，球对盒子的下底面和左侧面有压力D盒子沿斜面上滑时，球对盒子的下底面和左侧面有压力解析：选A.先以盒子和小球组成的系统为研究对象，无论上滑还是下滑，用牛顿第二定律均可求得系统的加速度大小为agsin ，方向沿斜面向下，由于盒子和小球始终保持相对静止，所以小球的加速度大小也是agsin ，方向沿斜面向

9、下，小球沿斜面向下的重力分力大小恰好等于所需的合外力，因此不需要左、右侧面提供弹力故选项A正确2视角2(2014高考重庆卷)为了研究人们用绳索跨越山谷过程中绳索拉力的变化规律，同学们设计了如图甲所示的实验装置他们将不可伸长轻绳的两端通过测力计(不计质量及长度)固定在相距为D的两立柱上，固定点分别为P和Q，P低于Q，绳长为L(L)他们首先在绳上距离P点10 cm处(标记为C)系上质量为m的重物(不滑动)，由测力计读出PC、QC的拉力大小TP、TQ，随后，改变重物悬挂点C的位置，每次将P到C点的距离增加10 cm，并读出测力计的示数，最后得到TP、TQ与绳长的关系曲线如图乙所示由实验可知：(1)曲

10、线中拉力最大时，C与P点的距离为_cm，该曲线为_(选填：TP或TQ)的曲线(2)在重物从P移到Q的整个过程中，受到最大拉力的是_(选填：P或Q)点所在的立柱(3)在曲线、相交处，可读出绳的拉力T0_N，它与L、D、m和重力加速度g的关系为T0_解析：(1)由题图乙可知曲线中拉力最大时，C与P点的距离为60 cm.曲线为TP的曲线(2)由题图乙可知拉力最大值在曲线上，约为5 N，此曲线为TQ的曲线，是Q点所在的立柱受到的力(3)由题图乙可以得到两曲线相交时，TPTQ4.30 N.当TPTQ时，PC、QC与水平方向夹角相等对结点C受力分析如图，将QC延长与左侧立柱交点为P，则，即为绳长L.而以T

11、P、TQ为邻边的平行四边形为菱形，由AOB与QMP相似，(其中作PMQM)得，则TP.答案：(1)60(5664之间的值均可)TP(2)Q(3)4.30(4.254.35之间的值均可) 3视角3如图所示，轻杆A端用光滑水平铰链装在竖直墙面上，B端用水平绳连在墙C处，在B端悬挂一重物P，在水平向右的力F缓慢拉起重物P的过程中，杆AB所受压力的变化情况是()A变大 B变小C先变小再变大 D不变答案：D4视角4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：弹簧的左端固定在墙上；弹簧的左端受大小也为F的拉力作用；弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的

12、桌面上滑动；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质量都为零，以L1、L2、L3、L4依次表示四个弹簧的伸长量，则有()AL2L1 BL4L3CL1L3 DL2L4解析：选D.弹簧伸长量由弹簧的弹力(F弹)大小决定由于弹簧质量不计，这四种情况下，F弹都等于弹簧右端拉力F，因而弹簧伸长量均相同，故选D项1面面接触、点面接触、球面接触、球球接触的弹力垂直于接触公切面，判断弹力有无时常用假设法来判断2对轻绳，弹力方向一定沿绳收缩的方向当绳中无结点或通过滑轮绕时，同一根绳上受力相等；若有结点，则当两段绳处理，张力不一定相等3对轻杆，若端点用铰链连接，弹力方向一定沿杆的方向；若端点固定

13、连接，弹力方向不一定沿杆方向，由端点物体所受其他力的合力及物体的状态判断和计算4对轻弹簧，弹力满足胡克定律且既能产生拉力也可产生支持力，需注意方向的多样性，轻弹簧两端受力始终大小相等，与其运动状态无关弹簧的弹力不能发生突变考点二摩擦力1定义两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动趋势时，在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力2产生条件(1)接触面粗糙；(2)接触面间有弹力；(3)物体间有相对运动或相对运动趋势3大小滑动摩擦力FFN，静摩擦力0FFmax.4方向与相对运动或相对运动趋势方向相反5作用效果阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势命题视角1滑动摩擦力的计算如图所示，斜面为

14、长方形的斜面体倾角为37，其长为0.8 m，宽为0.6 m一重为20 N的木块原先在斜面体上部，当对它施加平行于AB边的恒力F时，刚好使木块沿对角线AC匀速下滑，求木块与斜面间的动摩擦因数和恒力F的大小思路点拨先判断为何种摩擦，对于滑动摩擦力的方向，应抓住与相对运动方向相反这一点进行判断，大小FfFN与运动状态无关解析木块在斜面上的受力示意图如图所示，由于木块沿斜面向下做匀速直线运动，由平衡条件可知：Fmgsin 37tan 200.6N9 N木块受到的摩擦力为FfN15 N由滑动摩擦力公式得.答案9 N命题视角2静摩擦力的方向判断如图所示，某粮库使用电动传输机向粮垛上输送麻袋包，现将一麻袋包

15、放置在倾斜的传送带上，与传送带一起向上匀速运动，其间突遇故障，传送带减速直至停止若上述匀速和减速过程中，麻袋包与传送带始终保持相对静止，下列说法正确的是()A匀速运动时，麻袋包只受重力与支持力作用B匀速运动时，麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上C减速运动时，麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向下D减速运动时，麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上审题点睛当传送带的加速度等于gsin 时，麻袋包相对传送带无运动趋势，不受摩擦力作用；当传送带的加速度大于gsin 时，麻袋包相对传送带有向上的运动趋势，受沿传送带向下的摩擦力作用；当传送带的加速度小于gsin 时，麻袋包相对传送带有向下的运动趋势，受沿传送带

16、向上的摩擦力作用解析传送带匀速运动时，麻袋包受力平衡，麻袋包除受重力、垂直传送带向上的支持力外，还要受沿传送带向上的静摩擦力的作用，A错误，B正确传送带向上减速运动时，麻袋包的加速度沿传送带向下，受到的摩擦力可能沿传送带向上、沿传送带向下或为零，C、D错误答案B命题视角3静摩擦力大小计算的应用(2015高考山东卷)如图所示，滑块A置于水平地面上，滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直)，此时A恰好不滑动，B刚好不下滑已知A与B间的动摩擦因数为1，A与地面间的动摩擦因数为2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力A与B的质量的比值为()A. B. C. D思路点拨计算大小之前，首先判断是静摩擦力

17、还是滑动摩擦力，最大静摩擦力可用FfFN计算解析B恰好不下滑时，1FmBg，A恰好不滑动，则F2(mAgmBg)，所以，选项B正确答案B命题视角4摩擦力的突变问题长直木板的上表面的一端放有一铁块，木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与水平面的夹角变大)，另一端不动，如图所示，则铁块受到的摩擦力Ff随角度的变化图象可能正确的是(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()审题点睛找到物体摩擦力的突变“临界点”是解答此题的关键解析设木板与水平面间的夹角增大到时，铁块开始滑动，显然当时，铁块与木板相对静止，由力的平衡条件可知，铁块受到的静摩擦力的大小为Ffmgsin ；当时铁块与木板间的摩擦力为滑动摩擦力，设动

18、摩擦因数为，由滑动摩擦力公式得铁块受到的摩擦力为Ffmgcos .通过上述分析知道：时，静摩擦力随角增大按正弦函数增大；当时，滑动摩擦力随角增大按余弦规律减小，故C正确答案C5.视角1如图所示，有一半径为r0.2 m的圆柱体绕竖直轴OO以9 rad/s的角速度匀速转动今用力F将质量为1 kg的物体A压在圆柱侧面，使其以v02.4 m/s的速度匀速下降若物体A与圆柱面的动摩擦因数0.25，求力F的大小(已知物体A在水平方向受光滑挡板的作用，不能随轴一起转动)解析：在水平方向上圆柱体有垂直纸面向里的速度，A相对圆柱体有垂直纸面向外的速度为v，vr1.8 m/s；在竖直方向上有向下的速度v02.4

19、m/s.A相对于圆柱体的合速度为v3 m/s，合速度与竖直方向的夹角为，则cos ，A做匀速运动，竖直方向受力平衡，有Ffcos mg，得Ff12.5 N，另FfFN，FNF，故F50 N.答案：50 N6视角2(2014高考广东卷)如图所示，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()AM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解析：选A.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处支持力过N垂直于切面，A项正确、B项错；静摩擦力方向平行于接触面与相对运动趋势的方

20、向相反，因此M处的静摩擦力沿水平方向，N处的静摩擦力沿MN方向，C、D项都错误7.视角3如图所示为武警战士用头将四块砖顶在墙上，苦练头功的照片假设每块砖的质量均为m，砖与墙面、砖与头间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力要使砖恰好静止不动，则武警战士的头对砖施加的水平力为()A. BC. D解析：选B.以四块砖为研究对象，进行受力分析砖恰好静止不动，则砖所受到的摩擦力刚好达到最大，即f1f2F，又f1f24mg，联立两式可得F，即武警战士施加的水平力为F，选项B正确8.视角4如图所示，把一重为G的物体，用一水平方向的推力Fkt(k为恒量，t为时间)压在竖直的足够高的平整墙上，从t0开始

21、物体所受的摩擦力Ff随t的变化关系是下图中的()解析：选B.物体在竖直方向上只受重力G和摩擦力Ff的作用，由于Ff从零开始均匀增大，开始一段时间FfG，物体加速下滑；当FfG时，物体的速度达到最大值；之后FfG，物体向下做减速运动，直至减速为零在整个运动过程中，摩擦力为滑动摩擦力，其大小为FfFNFkt，即Ff与t成正比，是一条过原点的倾斜直线当物体速度减为零后，滑动摩擦力突变为静摩擦力，其大小FfG，所以物体静止后的图线为平行于t轴的线段正确答案为B.摩擦力扫一扫进入精品微课1判断摩擦力方向时应注意的两个问题(1)静摩擦力的方向与物体的运动方向没有必然关系，可能相同，也可能相反，还可能成一定

22、的夹角(2)分析摩擦力方向时，要注意静摩擦力方向的“可变性”和滑动摩擦力方向的“相对性”，考虑不同方向时的两种情况2计算摩擦力大小的三点注意(1)分清摩擦力的性质：静摩擦力或滑动摩擦力(2)应用滑动摩擦力的计算公式FfFN时，注意动摩擦因数，其大小与接触面的材料及其粗糙程度有关，FN为两接触面间的正压力，不一定等于物体的重力(3)滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关，与接触面积的大小无关一、选择题(17小题为单选题，810小题为多选题)1.(2016浙江宁波高三联考)如图所示，A、B两个物块的重力分别是GA3 N，GB4 N，弹簧的重力不计，整个装置沿竖直方向处于静止状态，这时弹簧的弹力F2

23、N，则天花板受到的拉力和地板受到的压力，有可能是()A3 N和4 N B5 N和6 NC1 N和2 N D5 N和2 N导学号76070050解析：选D.当弹簧由于被压缩而产生2 N的弹力时，由受力平衡及牛顿第三定律知识可得：天花板受到的拉力为1 N，地板受到的压力为6 N；当弹簧由于被拉伸而产生2 N的弹力时，可得天花板受到的拉力为5 N，地板受到的压力为2 N，D正确2.如图所示，人向右匀速推动水平桌面上的长木板，在木板翻离桌面以前，则()A木板露出桌面后，推力将逐渐减小B木板露出桌面后，木板对桌面的压力将减小C木板露出桌面后，桌面对木板的摩擦力将减小D推力、压力、摩擦力均不变导学号760

24、70051解析：选D.在木板翻离桌面以前，由其竖直方向受力分析可知，桌面对木板的支持力等于重力，所以木板所受到的摩擦力不变，又因为长木板向右匀速运动，所以推力等于摩擦力，不变综上所述，选项D正确3.(2016济南外国语学校月考)如图所示，两个弹簧的质量不计，劲度系数分别为k1、k2，它们一端固定在质量为m的物体上，另一端分别固定在Q、P上，当物体平衡时上面的弹簧处于原长，若把固定的物体换为质量为2m的物体(弹簧的长度不变，且弹簧均在弹性限度内)，当物体再次平衡时，物体比第一次平衡时的位置下降了x，则x为()A. BC. D导学号76070052解析：选A.物体质量为m时，上面的弹簧处于原长，由

25、于物体处于平衡状态，下面的弹簧一定对物体有向上的支持力，因此下面的弹簧被压缩x1，由平衡条件得k1x1mg0.换成质量为2m的物体后，下面的弹簧将进一步压缩x，同时上面的弹簧被拉伸x，平衡时有k1(x1x)k2x2mg0，联立解得x.4.(2016东北六校联考)如图，质量mAmB的两物体A、B叠放在一起，靠着竖直墙面让它们由静止释放，在沿粗糙墙面下落过程中，物体B的受力示意图是()导学号76070053解析：选A.虽然墙面粗糙，但是物体与墙面之间无弹力，所以物体与墙面之间无摩擦力，A、B均只受重力，A项正确5.质量为m的物体放在水平面上，在大小相等、互相垂直的水平力F1和F2的作用下，从静止开

26、始沿水平面运动，如图所示，若物体与水平面间的动摩擦因数为，则物体()A在F1的反方向上受到Ff1mg的摩擦力B在F2的反方向上受到Ff2mg的摩擦力C在F1、F2合力的反方向上受到的摩擦力为Ff合mgD在F1、F2合力的反方向上受到的摩擦力为Ff合mg导学号76070054解析：选D.由于F1和F2的合力是恒力，物体由静止开始运动，必沿F1和F2的合力方向做直线运动，滑动摩擦力的方向必沿F1和F2的合力的反方向，滑动摩擦力的大小为Ff合FN，又因为FNmg，故Ff合mg.6.在倾角37的固定斜面上叠放着A、B两物块，A、B通过绕过定滑轮的轻绳相连，如图所示A、B间光滑，B与斜面的动摩擦因数0.

27、5，物块A的质量为m，B的质量为M.不计绳与滑轮间摩擦，系统处于静止状态，sin 370.6，cos 370.8，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力则下列判断正确的是()A斜面对B的摩擦力可能为零B连接A、B的轻绳张力为0.2(mM)gCA、B的质量关系必须满足M5mD物块B受到的静摩擦力方向一定沿斜面向上导学号76070055解析：选A.由于A、B间光滑，因此A受三个力而平衡，如图甲所示，轻绳张力Tmgsin 370.6mg.对B受力分析如图乙所示，除斜面对B的静摩擦力方向不确定外，其他力的方向确定，由平衡条件得TMgsin 37Ff0，其中Ff(mM)gcos 370.4(mM)g

28、，可得(0.2M0.4m)gT(M0.4m)g，则0.2Mm5M，而当mM时，摩擦力为零，A对，B、C、D均错7(2016湖北黄冈模拟)如图甲所示，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑，斜劈保持静止，则地面对斜劈的摩擦力为f1；如图乙所示，若对该物块施加一平行于斜面向下的推力F1使其加速下滑，则地面对斜劈的摩擦力为f2；如图丙所示，若对该物块施加一平行于斜面向上的推力F2使其减速下滑，则地面对斜劈的摩擦力为f3；如图丁所示，若对该物块施加一与斜面成30斜向下的推力F3使其沿斜面下滑，则地面对斜劈的摩擦力为f4.下列关于f1、f2、f3和f4大小及其关系式中正确的是()Af10 Bf2f3Cf2f4 Df3f4导学号76070056解析：选D.由题图甲可知，斜劈和物块都平衡，对斜劈和物块整体进行受力分析知地面对斜劈的摩擦力为零不论物块受力情况和运动状态如何，只要物块沿斜面下滑，物块对斜面的摩擦力与压力的合力总是竖直向下的，所以有f1f2f3f40，即只有选项D正确8用水平力F拉着一物块在水平地面上做匀速直线运动，从t0时刻起水平力F的大小随时间均匀减小，到t1时刻F减小为零，则物体所受的摩擦力Ff随时间t的变化图