高考物理大一轮复习专题重力弹力摩擦力课件.ppt

专题二 相互作用与物体平衡,第1讲,重力 弹力 摩擦力,一、重力,吸引,mg,1.定义：由于地球的_而使物体受到的力.,2.大小：G_.,竖直向下,水平面向下,3.方向：_，即垂直于_.,4.重心：重力的作用点.,形状,质量分布,(1)物体的重心与它的_以及_有关.重 心不一定在物体上. (2)质量分布均匀且有规则几何外形的物体，其重心在物体,的_.,几何中心,5.重力与万有引力的关系：重力是万有引力的_，,粗略计算时可认为两者大小相等.,分力,【基础检测】,1.下列关于重力和重心的说法正确的是(,),A.物体所受的重力就是地球对物体产生的吸引力 B.重力的方向总是指向地心 C.用细线将重物悬挂起来，静止时物体的重心一定在悬线 所在的直线上 D.重心就是物体所受重力的等效作用点，故重心一定在物 体上 答案：C,二、形变和弹力,完全恢复原状,弹性形变,1.弹性形变：撤去外力后物体能够_的形变. 2.弹力：物体由于发生_而对跟它接触的物体 产生力的作用.,3.弹力产生的条件,直接接触,弹性形变,(1)两物体_. (2)接触处发生_.,4.弹力方向的判断,绳收缩,受力,受力,(1)细绳的拉力方向一定沿绳指向_的方向. (2)接触平面上的弹力，其方向垂直于接触平面指向_ 物体. (3)两球面接触处的弹力，其方向垂直于两球面的公切面指 向_物体. (4)杆的弹力可沿杆，也可不沿杆，应具体问题具体分析. 5.弹簧的弹力：在弹性限度内，弹簧弹力的大小遵循胡克 定律，公式为 F_，式中的 k 为弹簧的劲度系数， x 为弹簧的形变量(并非原长或总长).,kx,【基础检测】 2.(多选)如图 2-1-1 所示，一倾角为 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.铁球一定受墙水平向左的弹力 B.铁球可能受墙水平向左的弹力 C.铁球一定受垂直斜面向上的弹力,图 2-1-1,D.铁球可能受垂直斜面向上的弹力 答案：BC,三、滑动摩擦力和静摩擦力,1.滑动摩擦力,相对滑动,相对滑动,(1)定义：两个相互接触的物体有_时，在物体之 间产生的阻碍相对滑动的作用力. (2)产生条件(缺一不可)：两物体相互接触并挤压(有弹力)； 接触面粗糙；两物体间有_. (3)大小：与正压力成正比，即 f_.叫动摩擦因数， 与接触面的_和_有关. (4)方向：与物体_的方向相反，与物体运动的,方向无关.,FN,材料,粗糙程度,相对滑动,2.静摩擦力,相对滑动趋势,相对滑动趋势,(1) 定义：两个相互接触的物体间有_ 时，在接触面上产生的阻碍相对滑动趋势的力. (2)产生条件(缺一不可)：两物体相互接触并挤压(有弹力)； 接触面粗糙；两物体间有_. (3)大小：物体间的静摩擦力大小可以改变(两物体间接触面 的粗糙程度和弹力不变的情况下)，随着其他外力的变化而变化. (4)方向：跟物体_的方向相反，并且摩,擦力的方向总跟接触面平行(或相切).,相对滑动趋势,(5)最大静摩擦力 fmax：静摩擦力有一个_，在数 值上等于物体刚要滑动时所需要的沿相对滑动趋势方向的外力. 静摩擦力的大小取值范围为：_.实际中，最大静摩擦 力略大于滑动摩擦力.一般情况下，可近似认为最大静摩擦力等,于滑动摩擦力.,最大值,0ffmax,【基础检测】 3.(2016 年北京朝阳区二模)如图 2-1-2 所示，质量为 10 kg 的物体 A 拴在一个被水平拉伸的弹簧一端，弹簧的拉力为 5 N 时，物体 A 处于静止状态.若小车以 1 m/s2 的加速度向右运动后，,则(g10 m/s2)(,),A.物体 A 相对小车向右运动 B.物体 A 受到的摩擦力减小,图 2-1-2,C.物体 A 受到的摩擦力大小不变 D.物体 A 受到的弹簧拉力增大,解析：由题意得物体 A 与平板车的上表面间的最大静摩擦 力 Fm5 N，F合ma10 N，可知此时平板车对物体 A 的摩擦 力为 5 N，方向向右，且为静摩擦力，所以物体 A 相对于车仍 然静止，故 A 错误； F合ma10 N，此时平板车对物体 A 的 摩擦力为 5 N，方向向右，所以物体 A 受到的摩擦力大小不变， 故 B 错误，C 正确；物体 A 相对于车仍然静止，所以受到的弹 簧的拉力大小不变，故 D 错误.,答案：C,考点 1 对重力的理解 重点归纳,同一物体在两极处，所受重力最大，大小等于万有引力；,在赤道上，所受的重力最小.,【考点练透】,1.下列关于重力的说法中正确的是(,),A.物体只有静止时才受重力作用 B.重力的方向总是指向地心 C.地面上的物体在赤道上受的重力最小 D.物体挂在弹簧秤下，弹簧秤的示数一定等于物体的重力 解析：任何物体均受重力作用，重力的方向竖直向下，不 一定指向地心，A、B 均错误；地面上的物体在赤道上受到的重 力最小，C 正确；当物体处于静止状态时，弹簧秤的示数才等 于悬挂的物体的重力大小，D 错误. 答案：C,考点 2 弹力的分析与计算 重点归纳,1.弹力有无的判断,(1)根据物体是否直接接触并且发生明显弹性形变来判断,是否存在弹力.,(2)假设法：当对一些微小形变难以直接判断时，可假设有,弹力存在，看是否能改变物体的运动状态.,(3)撤物法：将与研究对象接触的某一物体撤离，看物体的,运动状态是否能保持原来的状态.,(4)状态法：依据物体的运动状态，由平衡条件或牛顿运动 定律列方程求解，如由此方法计算出以加速度 ag 下降的升降 机对底板上的物体无弹力作用.,2.弹力方向的确定,典例剖析 例 1：如图 2-1-3 所示，在甲图中悬挂小球的细线处于竖直 状态，在乙图中悬线与竖直方向成角，在丙图和丁图中都是一 支持面水平，另一面倾斜，且各面都光滑.各图中小球均处于静,),止状态.则小球与斜面之间存在弹力的是( 图 2-1-3,A.甲,B.乙,C.丙,D.丁,思维点拨：判断斜面对小球是否存在弹力，可用“撤物 法”，若去掉斜面后物体仍能保持原来的状态，则斜面对小球 无弹力作用，否则小球受斜面的弹力作用.,解析：在图甲中，若小球与斜面间有弹力，则其必沿垂直 斜面方向，而小球所受重力竖直向下，悬线中拉力必竖直向上， 此时小球所受 3 个力的合力不为零，与小球处于静止状态相悖， 故此时球与斜面间无弹力作用.图乙中，若球与斜面间无弹力作 用，则小球仅受竖直向下的重力和沿线方向的拉力，而此两力 不在一条直线上，小球不能处于静止状态，故小球与斜面间有,弹力.在图丙、丁中，小球受力如图 2-1-4 戊、己中的实线所示， 若小球与斜面之间有弹力的作用(如戊、己中的虚线所示)，则 小球无法保持平衡，故小球与斜面间无弹力作用.,图 2-1-4 答案：B,备考策略：判断有无弹力，主要看有没有发生弹性形变， 但很多弹性形变是微小形变，无法直接观察到，所以很多情况 要间接判断，如“假设法”“撤离法”“平衡法”等，在物理 学习中，常常用间接的方法处理物理问题.,【考点练透】 2.如图 2-1-5 所示，图中所有的球都是相同的，且形状规则， 质量分布均匀.甲球放在光滑斜面和光滑水平面之间，乙球与其 右侧的球相互接触并放在光滑的水平面上，丙球与其右侧的球 放在另一个大的光滑球壳内部并相互接触，丁球是一足球，一 学生将足球踢向斜台的示意图如图所示.关于这四个球的受力,情况，下列说法正确的是(,),A.甲球受到两个弹力的作用 B.乙球受到两个弹力的作用 C.丙球受到两个弹力的作用 D.丁球(足球)与斜台作用时斜台给足,球的弹力方向先沿 v1 的方向后沿 v2 的方向,图 2-1-5,解析：对甲、乙、丙三球运用假设法和平衡法，假设甲球 受斜面的弹力，则甲球就不能平衡了，假设乙球受右面球的弹 力，乙球将向左运动，假设丙球不受右侧球的弹力则丙球将向 右下方滚动，故 A、B 均错误，C 正确；弹力的方向垂直于接触 面故 D 错误.,答案：C,考点 3 弹力的分析与计算 重点归纳,分析物体的运动情况，然后根据物体的运动状态，利用共,点力的平衡条件或牛顿第二定律求弹力.,例 2：如图 2-1-6 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(,图 2-1-6,拉伸x，平衡时有k1(x1x)k2x 2mg0，联立解得 x,解析：物体质量为 m 时，上面的弹簧处于原长，由于物体 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 k1x1 mg0.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,mg k1k2,.,答案：A,备考策略：弹簧类弹力的计算要点是弹簧形变量的确定，,思维程序为：,(1)恢复弹簧的原长确定弹簧处于原长时端点的位置； (2)判断弹簧的形变形式和形变量：从弹簧端点的实际位置 与弹簧处于原长时端点的位置对比判断弹簧的形变形式和形变 量 x，并由形变形式判断弹力的方向；,(3)由胡克定律计算弹力的大小.,【考点练透】 3.一轻弹簧两端分别连接物体甲、乙，在水平力作用下共 同向右做匀加速运动，如图 2-1-7 所示，在水平面上时，力为 F1，弹簧长为L1，在斜面上时，力为F2，弹簧长为L2 ，已知甲、 乙两物体与接触面间的动摩擦因数相同，则轻弹簧的原长为,(,),图 2-1-7,k(L1L0),解析：设物体甲、乙的质量分别为 m1、m2，与接触面间的 动摩擦因数为，弹簧原长为 L0，在水平面上时，以整体为研究 对象有,F1(m1m2)g(m1m2)a 隔离甲物体有,k(L1L0)m1gm1a 联立解得,m1 m1m2,F1 ,k(L2L0),同理可得,m1 m1m2,F2 ,联立可得轻弹簧的原长为 L0,F2L1F1L2 F2F1,，C 正确.,答案：C,考点 4 摩擦力的分析和计算 重点归纳,1.判断静摩擦力的有无及方向的三种方法 (1)假设法,利用假设法判断的思维程序如下：,(2)运动状态法,此法关键是先确定物体的运动状态( 如平衡或求出加速 度)，再利用平衡条件或牛顿第二定律(Fma)确定静摩擦力的 方向.,(3)牛顿第三定律法,“力是物体间的相互作用”，先确定受力较少的物体受到 的静摩擦力的方向，再根据牛顿第三定律确定另一物体受到的 静摩擦力的方向.,2.摩擦力大小的计算,(1)物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)，利用力的平,衡条件来判断其大小.,(2)物体有加速度时，若只有摩擦力，则 Ffma，例如匀速 转动的圆盘上物块靠摩擦力提供向心力产生向心加速度.若除 摩擦力外，物体还受其他力，则 F合ma，先求合力再求摩擦 力.,(3)滑动摩擦力的大小用公式 fFN 来计算.,典例剖析 例 3：(2014 年广东广州执信、广雅、六中三校联考)如图 2-1-8所示，物体 a、b和c 叠放在水平桌面上，水平力 Fb 5 N， Fc10 N 分别作用于物体 b、c 上，a、b 和 c 仍保持静止，以 f1、f2、f3 分别表示 a 与 b、b 与 c、c 与桌面间的静摩擦力的大,小，则(,),A.f15 N，f20，f35 N B.f15 N，f25 N，f30 N,图 2-1-8,C.f10 N，f25 N，f35 N D.f10 N，f210 N，f35 N,思维点拨：判断摩擦力方向和有无的方法：首先将物体进 行隔离，然后判断是否有相对滑动或相对滑动的趋势，从而得 到所求的摩擦力，必要时也可用假设法求解.,解析：将 a 进行隔离分析可知，物体 a 相对物体 b 没有相 对滑动趋势，故 a、b 间的摩擦力为零.隔离 b 进行受力分析， 可得 b、c 间的摩擦力大小等于 Fb 的大小，将三个物体看作整 体进行受力分析可知，物体所受合力为零，相对地面有相对运 动的趋势，物体 c 与地面间的摩擦力大小f3FcFb 5 N，故 C 正确.,答案：C,备考策略：计算摩擦力时的三点注意,(1)首先分清摩擦力的性质，因为只有滑动摩擦力才有公 式，静摩擦力通常只能用平衡条件或牛顿定律来求解. (2)公式FfFN 中 FN 为两接触面间的正压力，与物体的重,力没有必然联系，不一定等于物体的重力.,(3)滑动摩擦力的大小与物体速度的大小无关，与接触面积,的大小也无关.,【考点练透】 4.如图 2-1-9 所示，质量为 1 kg 的物体与地面间的动摩擦 因数为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，g 取 10 m/s2，向 右为正方向，该物体受到的摩擦力 f 随时间变化的图象是(最大,静摩擦力等于滑动摩擦力)(,) 图 2-1-9,A C,B D,解析：从t0 开始以初速度 v0 沿水平地面向右做匀减速运 动，受到的滑动摩擦力大小为 fmg0.2110 N2 N，方 向向左，为负值.当物体的速度减到零时，物体所受的最大静摩 擦力为 fmmg2 N，因为Ffm ，所以物体不能被拉动而处于 静止状态，受到静摩擦力作用，其大小为fF1 N，方向向右， 为正值，根据数学知识得知，A 正确.,答案：A,易错点 1 摩擦力方向的判断 例 4：(2015 年广东仲元中学等七校联考)如图 2-1-10 所示， 激情爬竿在春晚受到观众的好评.当杂技演员用双手握住固 定在竖直方向的竿匀速攀上和匀速攀下时，他所受的摩擦力分,别是 f1 和 f2，那么(,),A.f1 向下，f2 向上，且 f1f2 B.f1 向下，f2 向上，且 f1f2 C.f1 向上，f2 向上，且 f1f2,D.f1 向上，f2 向下，且 f1f2,图 2-1-10,错解分析：认为摩擦力的方向与速度方向相反.选择 A. 正解分析：杂技演员在爬上与爬下的过程中，手与竿保持 相对静止，故受到的是静摩擦力的作用，根据重力与摩擦力平 衡，可得匀速攀上和匀速攀下时，摩擦力方向均沿竿向上，大 小与重力相等，故 C 正确.,答案：C,指点迷津：静摩擦力的方向与物体的运动方向无关，与物 体相对运动的趋势相反，可用平衡条件或牛顿第二定律求解.,【触类旁通】 1.(多选，2016 年福建福州格致中学期中)如图 2-1-11 所示， 质量为 m 的物体在与斜面平行向上的拉力 F 作用下，沿着水平 地面上质量为 M 的粗糙斜面匀速上滑，在此过程中斜面保持静,止，则地面对斜面(,),A.无摩擦力 B.支持力等于(mM)g,图 2-1-11,C.支持力为(Mm)gFsin D.有水平向左的摩擦力，大小为 Fcos 答案：CD,易错点 2 摩擦力的“突变”问题 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.静动“突变”,物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态，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.,3.动动“突变”,某物体相对于另一物体滑动的过程中，若突然相对运动方,向变了，则滑动摩擦力方向发生“突变”.,例 5：(2013 年新课标全国卷)如图 2-1-12 所示，在固定 斜面上的一物块受到一外力 F 的作用，F 平行于斜面向上.若要 物块在斜面