2020版高考物理总复习2第1讲重力弹力摩擦力教案新人教版.docx

第1讲重力弹力摩擦力一、力1力是物体对物体的作用，力的三要素：力的大小、方向、作用点。2力的性质(1)力不能脱离物体而独立存在，没有施力物体或受力物体的力是不存在的。(2)力的作用是相互的，施力物体同时也一定是受力物体。3力的表示方法(1)力的图示。(2)力的示意图。二、重力1产生：由于地球的吸引而使物体受到的力。2大小：与物体的质量成正比，即Gmg。可用弹簧测力计测量重力。3方向：总是竖直向下的。4重心：其位置与物体的质量分布和形状有关。三、弹力1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作用力。(2)产生的条件物体间直接接触。接触处发生弹性形变。(3)方向：总是与物体形变的方向相反。2胡克定律(1)内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。(2)表达式：Fkx。k是弹簧的劲度系数，由弹簧自身的性质决定，单位是N/m，x是弹簧长度的改变量，不是弹簧形变以后的长度。四、摩擦力滑动摩擦力和静摩擦力的对比名称项目静摩擦力滑动摩擦力定义两相对静止的物体间的摩擦力两相对运动的物体间的摩擦力产生条件接触面粗糙接触处有压力两物体间有相对运动趋势接触面粗糙接触处有压力两物体间有相对运动大小、方向大小：0ffm方向：与受力物体相对运动趋势的方向相反大小：fFN方向：与受力物体相对运动的方向相反作用效果总是阻碍物体间的相对运动趋势总是阻碍物体间的相对运动滑动摩擦力大小的计算公式fN中为比例常数，称为动摩擦因数，其大小与两个物体的材料和接触面的粗糙程度有关。(判断正误，正确的画“”，错误的画“”。)1重力的方向一定指向地心。()2物体所受弹力的方向与自身形变的方向相同。()3轻绳、轻杆的弹力方向一定沿绳、杆。()4运动的物体也可以受到静摩擦力作用。()5两物体间正压力增大时，接触面间的摩擦力不一定增大。()6物体间的摩擦力越大，动摩擦因数一定越大。()1(重力和重心)把一个月牙状的薄板悬挂起来，静止时如图所示，则薄板的重心可能是图中的()AA点 BB点CC点 DD点解析将物体悬挂起来，竖直方向上受重力和绳的拉力，由二力平衡条件分析可得，重心位置可能是D点。答案D2(弹力)(多选)一个物体放在水平地面上，下列关于物体和地面受力情况的叙述中，因果关系正确的是()A地面受到向下的弹力是因为地面发生了形变B地面受到向下的弹力是因为物体发生了形变C物体受到向上的弹力是因为地面发生了形变D物体受到向上的弹力是因为物体发生了形变解析弹力产生的直接原因是施力物体的形变。地面受到的向下的弹力的施力物体是地面上的物体，A项错误，B项正确；物体受到的向上的弹力的施力物体是地面，C项正确，D项错误。答案BC3(胡克定律)(多选)两个劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧a、b串接在一起，a弹簧的一端固定在墙上，如图所示。开始时两弹簧均处于原长状态，现用水平力作用在b弹簧的P端向右拉动弹簧，已知a弹簧的伸长量为L，则()Ab弹簧的伸长量也为LBb弹簧的伸长量为CP端向右移动的距离为2LDP端向右移动的距离为L解析两个劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧a、b串接在一起，两弹簧中的弹力大小相等，k1Lk2x，解得b弹簧的伸长量为x，选项A错误，B正确；P端向右移动的距离为LxL，C项错误，D项正确。答案BD4(摩擦力)某同学双手握住竖直竹竿匀速攀上和匀速滑下的过程中，该同学受到的摩擦力分别为f1和f2，那么()Af1方向竖直向下，f2方向竖直向上，且f1f2Bf1方向竖直向上，f2方向竖直向上，且f1f2Cf1为滑动摩擦力，f2为滑动摩擦力Df1为静摩擦力，f2为静摩擦力解析匀速攀上时，其重力与静摩擦力平衡，由平衡条件可知：f1方向竖直向上，f1G；匀速下滑时，其重力与滑动摩擦力平衡，则f2方向竖直向上，且f2G，所以f1f2，A项错误，B项正确；双手握住竖直竹竿匀速攀上过程受到静摩擦力作用，匀速滑下的过程中，受到滑动摩擦力作用，C、D两项错误。答案B考点1弹力的分析和计算考|点|速|通1弹力有无的判断“三法”(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。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，可假设两个物体间不存在弹力，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，则此处一定存在弹力。(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是否存在弹力。2弹力方向的确定典|例|微|探【例1】如图所示，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为，在斜杆下端固定有质量为m的小球，重力加速度为g，下列关于杆对球的作用力F的判断中，正确的是()A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小车向右以加速度a运动时，一定有FD小车向左匀速运动时，Fmg，方向竖直向上解析小车静止时，球受到重力和杆的弹力作用，由平衡条件可得杆对球的作用力Fmg，方向竖直向上，A、B两项错误；小车向右以加速度a运动时，只有当agtan时，才有F，如图所示，C项错误；小车向左匀速运动时，根据平衡条件知，杆对球的弹力大小为mg，方向竖直向上，D项正确。答案D弹力大小的常用计算方法1根据胡克定律进行求解。2根据共点力的平衡条件求解。3根据牛顿第二定律求解。 题|组|冲|关1.如图所示，一小车的表面由一光滑水平面和光滑斜面连接而成，其上放一球，球与水平面的接触点为a，与斜面的接触点为b。当小车和球一起在水平桌面上做直线运动时，下列结论正确的是()A球在a、b两点处一定都受到支持力B球在a点处一定受到支持力，在b点处一定不受支持力C球在a点处一定受到支持力，在b点处不一定受到支持力D球在a点处不一定受到支持力，在b点处也不一定受到支持力解析若球与车一起水平匀速运动，则球在b处不受支持力作用，若球与车一起水平向左匀加速运动，则球在a处的支持力可能为零，D项正确。答案D2.如图所示，质量均为m的木块A和B，用一个劲度系数为k的轻质弹簧连接，最初系统静止，现在用力缓慢拉A直到B刚好离开地面，重力加速度为g，则这一过程A上升的高度为()A.B. C.D.解析系统最初静止时，以木块A为研究对象得弹簧的压缩量x1。B刚好离开地面时，以木块B为研究对象得弹簧的伸长量x2。A上升的高度hx1x2，故B项正确。答案B考点2静摩擦力的有无及方向判断考|点|速|通静摩擦力有无及方向的三种判断方法1假设法利用假设法判断的思维程序如下：2状态法此法关键是先判明物体的运动状态(即加速度的方向)，再利用牛顿第二定律(Fma)确定合力，然后通过受力分析确定静摩擦力的大小及方向。3转换法利用牛顿第三定律(作用力与反作用力的关系)来判定。此法关键是抓住“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大小和方向，再确定另一物体受到的反作用力静摩擦力的大小和方向。典|例|微|探【例2】(多选)如图甲、乙所示，倾角为的斜面上放置一滑块M，在滑块M上放置一个质量为m的物块，M和m相对静止，一起沿斜面匀速下滑，下列说法正确的是()A图甲中物块m受到摩擦力B图乙中物块m受到摩擦力C图甲中物块m受到水平向左的摩擦力D图乙中物块m受到与斜面平行向上的摩擦力解析对图甲：设物块m受到重力、支持力、摩擦力，而重力、支持力平衡，若受到摩擦力作用，其方向与接触面相切，方向水平，则物体m受力将不平衡，与题中条件矛盾，故假设不成立，A、C两项错误；对图乙：设物块m不受摩擦力，由于m匀速下滑，m必受力平衡，若m只受重力、支持力作用，由于支持力与接触面垂直，故重力、支持力不可能平衡，则假设不成立，由受力分析知：m受到与斜面平行且向上的摩擦力，B、D两项正确。答案BD应用“状态法”解题时应注意的问题状态法是分析判断静摩擦力有无及方向的常用方法，使用状态法解题时，首先明确物体的运动状态，分析物体的受力情况，然后根据平衡条件或牛顿第二定律求解静摩擦力的大小和方向。如例2图乙中m受到的摩擦力可用状态法分析，十分方便。m的重力平行斜面向下有分力作用，一定有力要和此分力平衡，根据题中条件，只可能是M对m平行斜面向上的摩擦力作用。 题|组|冲|关1如图所示，放在粗糙水平面上的物体A上叠放着物体B，A和B之间有一根处于压缩状态的弹簧，A、B均处于静止状态，下列说法中正确的是()AB受到向左的摩擦力BB对A的摩擦力向右C地面对A的摩擦力向右D地面对A没有摩擦力解析压缩状态的弹簧对B有向左的弹力，B有向左运动的趋势，受到向右的摩擦力，A项错误；由上可知，A对B的摩擦力向右，根据牛顿第三定律可知，B对A的摩擦力向左，B项错误；对整体研究，根据平衡条件分析可知，地面对A没有摩擦力，C项错误，D项正确。答案D2(多选)如图所示，倾角为的斜面体c置于水平地面上，小物块b置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与沙漏a连接，连接b的一段细绳与斜面平行。在a中的沙子缓慢流出的过程中，a、b、c都处于静止状态，则()Ab对c的摩擦力一定减小Bb对c的摩擦力方向可能平行斜面向上C地面对c的摩擦力方向一定向右D地面对c的摩擦力一定减小解析设a、b的重力分别为Ga、Gb，若GaGbsin，b受到c的摩擦力为零；若GaGbsin，b受到c的摩擦力不为零；若Gav1，则()At2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，A项错误；t2时刻，小物块相对传送带滑动的距离达到最大，B项正确；0t2时间内，小物块受到的摩擦力方向一直向右，C项错误；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，D项错误。答案B摩擦力方向与运动方向的三种关系摩擦力方向与运动方向可能相同、可能相反、也可能不共线，但一定与其相对运动方向或相对运动趋势方向相反。1摩擦力方向与运动方向相同【经典考题1】(多选)如图所示为表面粗糙的倾斜皮带传输装置，皮带的传动速度保持不变。物体被无初速度地放在皮带的底端A上，开始时物体在皮带上滑动，当它到达位置B后就不再相对皮带滑动，而是随皮带一起匀速运动，直至传送到顶端C，在传送过程中，物体受到的摩擦力()A在AB段为沿皮带向上的滑动摩擦力B在AB段为沿皮带向下的滑动摩擦力C在BC段不受静摩擦力D在BC段受沿皮带向上的静摩擦力解析在AB段，物体相对皮带向下滑动，受到沿皮带向上的滑动摩擦力，A项正确；在BC段，物体相对皮带有向下滑的趋势，受到沿皮带向上的静摩擦力，D项正确。答案AD2摩擦力方向与运动方向相反【经典考题2】如图，在0.1的水平面上向右运动的物体，质量为40kg，在运动过程中，还受到一个水平向左的大小为20N的推力作用，则物体受到的滑动摩擦力为(g取10N/kg)()A40N，向右 B40N，向左C20N，向右 D20N，向左解析物体运动，受滑动摩擦力，fFN0.1400N40N，方向与相对运动方向相反，所以为水平向左，B项正确。答案B3摩擦力方向与运动方向不共线【经典考题3】如图所示，一木块受到一水平力F作用静止于斜面上，此力F的方向与斜面平行，如果将力F撤掉，下列对木块的描述正确的是()A木块将沿斜面下滑 B木块受到的摩擦力变大C木块立即获得加速度 D木块所受的摩擦力方向改变解析设木块的重力为G，将木块所受的重力分解为垂直于斜面方向和沿斜面向下方向，沿斜面向下的分力大小为Gsin，在斜面平面内受力如图甲。力F未撤掉时，由图根据平衡条件得，静摩擦力大小f1，力F撤掉时，重力分力Gsin，所以木块仍保持静止。由图乙，根据平衡条件得f2Gsin，所以木块受到的摩擦力变小。由图看出，木块所受的摩擦力方向发生了改变。故D项正确。答案D必|刷|好|题1.(多选)如图所示，质量为m的木块在水平推力F的作用下静止在竖直墙壁上，若推力F的大小增加到2F，则()A木块所受墙面的弹力增加到原来的两倍B木块所受墙面的摩擦力增加到原来的两倍C木块所受墙面的摩擦力方向向下D木块所受墙面的摩擦力不变解析由于木块是静止的，所以木块与墙面之间的摩擦力为静摩擦力。木块在水平方向受到推力F和墙对它的弹力，它们是一对平衡力，即FNF，则当F增加到2F时，FN也增加到2F，A项正确；在竖直方向上，木块的重力与墙面对木块的静摩擦力是一对平衡力，即木块受到墙面的静摩擦力大小恒等于木块的重力大小，方向与重力的方向相反，沿墙壁向上，B、C两项错误，D项正确。答案AD2.如图所示为某运动员在100 m决赛途中的两个瞬间，其中图甲、乙分别表示运动员脚用力后蹬和前脚刚好接触地面，用f1、f2分别表示运动员在两瞬间所受到的摩擦力，则关于f1、f2的方向，以下说法正确的是()Af1向后，f2向后 Bf1向前，f2向前Cf1向前，f2向后 Df1向后，f2向前解析奔跑过程中脚与地面接触时，脚与地面相对静止，受到静摩擦力。题图(甲)中，脚用力后蹬，相对地面有向后滑的趋势，受到向前的静摩擦力，f1向前，图(乙)中脚接触地面时有相对地面向前滑的趋势，受到的静摩擦力向后，f2向后，C项正确。答案C3.如图所示，均匀T形物块A质量为m，夹在两个相同的水平垫板中，A与垫板间的动摩擦因数为，当垫板B、C以相同的水平速率v1对称且匀速地向两侧退开时，若要使A以速率v2匀速前移，作用在A中央位置上与v2同向的水平拉力F的大小满足()AFmg D不能确定解析 对A进行受力分析，可知A在水平方向受到B和C对A摩擦力的作用和拉力的作用，由于滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反，所以A相对B的运动方向如图(实线)，滑动摩擦力的方向以及滑动摩擦力的分解如图中虚线，由对称性可知，B与C对A的支持力都是mg，则B对A的摩擦力f1mg，由图可知，由于f1，所以f1yf1mg；同理，沿y方向C对A的摩擦力也满足f2yf2mg，所以作用在A中央位置上与v2同向的水平拉力F的大小满足Ff1yf2ymg，故A项正确。答案A误区警示滑动摩擦力方向的判断同学们都觉得没什么难度，此题对同学们的认知造成很大的冲击，使同学们对基本概念的理解更加深刻。1(2017全国卷)一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80 cm的两点上，弹性绳的原长也为80 cm。将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为100 cm；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)()A86 cm B92 cmC98 cm D104 cm解析平衡时绳的总长度为100 cm，则每段绳的长度为50 cm，平衡时弹性绳与水平方向的夹角为，则cos，弹性绳的拉力为T，则2Tsinmg，解得Tmg。根据胡克定律，Tkx1，将弹性绳的两端移动到同一点，则2kx2mg，x110 cm，则x26 cm，总长度为80 cm26 cm92 cm，故B项正确。答案B2.(2017全国卷)如图，一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。若保持F的大小不变，而方向与水平面成60角，物块也恰好做匀速直线运动，则物块与桌面间的动摩擦因数为()