高考物理一轮复习 第二章 第一节 重力 弹力 摩擦力课件.ppt

第二章相互作用 2015高考导航 第一节重力弹力摩擦力 一 力1 力的概念 物体与物体之间的 作用 相互 形变 运动状态 二 重力1 产生 由于地球的吸引而使物体受到的力 2 大小 g mg 3 方向 总是 4 重心 因为物体各部分都受重力的作用 从效果上看 可以认为各部分受到的重力作用集中于一点 这一点叫做物体的重心 特别提示 1 重力的方向不一定指向地心 2 并不是只有重心处才受到重力的作用 竖直向下 三 弹力1 弹力 1 定义 发生弹性形变的物体由于要 对与它接触的物体产生力的作用 2 产生的条件 两物体 发生 3 方向 与物体形变方向 特别提示 产生弹力的两个物体一定接触 但两个接触的物体之间不一定产生弹力 恢复原状 相互接触 弹性形变 相反 2 胡克定律 1 内容 弹簧发生弹性形变时 弹簧的弹力的大小f跟弹簧伸长 或缩短 的长度x成 2 表达式 f kx k是弹簧的 单位为n m k的大小由弹簧 决定 x是弹簧长度的 不是弹簧形变以后的长度 正比 劲度系数 自身性质 变化量 四 摩擦力1 产生 相互接触且发生形变的粗糙物体间 有 或 时 在接触面上所受的阻碍 或 的力 2 产生条件 接触面 接触面间有弹力 物体间有 或 3 大小 滑动摩擦力f 静摩擦力 0 f fmax 4 方向 与相对运动或相对运动趋势方向 5 作用效果 阻碍物体间的 或 相对运动 相对运动趋势 相对运动 相对运动趋势 粗糙 相对运动 相对运动趋势 n 相反 相对运动 相对运动趋势 1 关于力的概念 下列说法正确的是 a 一个受力物体可能受到两个施力物体的作用力b 保持静止不动的物体 一定不受力的作用c 只有相互接触的物体之间才可能存在力的作用d 一个受力物体可以不对其他物体施力2 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 a c 3 1 在下图中 a b a b均处于静止状态 间一定有弹力的是 b d d 弹力的分析与计算 1 弹力有无的判断方法 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 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 2 五种常见模型中弹力的方向 弹簧两端的弹力 与弹簧中心轴线重合 指向弹簧恢复原状的方向 轻绳的弹力 沿绳指向绳收缩的方向 面与面接触的弹力 垂直于接触面指向受力物体 点与面接触的弹力 过接触点垂直于接触面 或接触面的切面 而指向受力物体 杆的弹力 可能沿杆 也可能不沿杆 应具体情况具体分析 3 计算弹力大小的三种方法 1 根据胡克定律进行求解 2 根据力的平衡条件进行求解 3 根据牛顿第二定律进行求解 2014 宁德模拟 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与轻杆的夹角 boa 30 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 boa 30 求 1 甲 乙两图的细绳oa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 审题突破 1 甲图中的o点是死结还是活结 乙图中的呢 2 甲图中杆受到的力一定沿杆吗 乙图中呢 解析 1 由于图甲中的杆可绕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n1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 ft1 mg sin30 2mg 图乙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 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f t1 f t2 mg 答案 见解析 总结提升 一般情况下 插入墙中的杆属于固定杆 如钉子 弹力方向不一定沿杆 而用铰链相连的杆属于活动杆 弹力方向一定沿杆 1 在如图所示的四幅图中 ab bc均为轻质杆 各图中杆的a c端都通过铰链与墙连接 两杆都在b处由铰链相连接 下列说法正确的是 a 图中的ab杆可以用与之等长的轻绳代替的有甲 乙b 图中的ab杆可以用与之等长的轻绳代替的有甲 丙 丁c 图中的bc杆可以用与之等长的轻绳代替的有乙 丙d 图中的bc杆可以用与之等长的轻绳代替的有乙 丁 b 摩擦力的分析与计算 计算摩擦力时首先要分清是静摩擦力还是滑动摩擦力 1 滑动摩擦力由公式f n计算 应用此公式时要注意以下两点 1 为动摩擦因数 其大小与接触面的材料 表面的粗糙程度有关 n为两接触面间的正压力 其大小不一定等于物体的重力 2 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 2 静摩擦力的计算 1 它的大小和方向都跟产生相对运动趋势的力密切相关 跟接触面相互挤压力n无直接关系 因此它具有大小 方向的可变性 变化性强是它的特点 对具体问题 要具体分析研究对象的运动状态 根据物体所处的状态 平衡 加速等 由力的平衡条件或牛顿运动定律求解 2 最大静摩擦力fmax 是物体将要发生相对运动这一临界状态时的摩擦力 它的数值与n成正比 在n不变的情况下 fmax比滑动摩擦力稍大些 通常认为二者相等 而静摩擦力可在0 fmax间变化 如图所示 人重600n 木块a重400n 人与木块 木块与水平面间的动摩擦因数均为0 2 现人用水平力拉绳 使他与木块一起向右做匀速直线运动 滑轮摩擦不计 求 1 人对绳的拉力大小 2 人脚对a的摩擦力的大小和方向 审题突破 人和木块一起做匀速直线运动 分析受力时能不能视为一个整体 求人脚对a的摩擦力时二者还能视为一个整体吗 解析 设绳子的拉力为ft 木块与地面间的摩擦力为fa 1 取人和木块为整体 并对其进行受力分析 如图甲所示 由题意可知fa ma m人 g 200n 由于系统处于平衡状态 故2ft fa所以ft 100n 2 取人为研究对象 对其进行受力分析 如图乙所示 由于人处于平衡状态 故ft f人 100n由于人与木块a处于相对静止状态 故人与木块a之间的摩擦力为静摩擦力 由牛顿第三定律可知人脚对木块a的摩擦力方向水平向右 大小为100n 答案 1 100n 2 100n方向水平向右 乙 规律总结 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 受静摩擦力作用的物体不一定是静止的 受滑动摩擦力作用的物体不一定是运动的 3 摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势 但摩擦力不一定阻碍物体的运动 即摩擦力不一定是阻力 2 如图所示 a b c三个物体质量相等 它们与传送带间的动摩擦因数相同 三个物体随传送带一起匀速运动 运动方向如图中箭头所示 则下列说法错误的是 a a物体受到的摩擦力为零b 三个物体只有a物体受到的摩擦力为零c b c受到的摩擦力大小相等 方向相同d b c受到的摩擦力大小相等 方向相反 d 解析 a物体与传送带一起匀速运动 没有发生相对滑动 也没有相对运动趋势 所以a物体不受摩擦力 选项a正确 对b c物体进行受力分析 可知b c所受的静摩擦力大小均为mgsin 方向均沿传送带向上 选项b c正确 d错误 3 原创题 如图所示 斜面c固定在水平地面上 一斜劈形物体b放在斜面上 小物块a放在斜劈形物体b的水平面上 在不为零的水平力f作用下 物体a与b均保持静止 则下面说法错误的是 a 斜面对物体b的摩擦力方向可能沿斜面向下b 斜面对物体b可能没有摩擦力c 斜面对物体b的摩擦力方向可能沿斜面向上d 物体b可能受到三个力 d 解析 先对a b整体分析 设a b总质量为m 如果fcos mgsin 则受到沿斜面向下的静摩擦力 选项a正确 如果fcos mgsin 则不受摩擦力 b正确 如果fcos mgsin 则受到沿斜面向上的静摩擦力 选项c正确 b的受力情况可能为重力 斜面的支持力 a对b的压力 a对b的摩擦力 可能还有斜面给b的摩擦力 故b的受力可能为4个或者5个 d错误 轻弹簧模型 规范解答 该得的分一分不丢 位于a点和b点时物体受力分别如图甲 乙所示 设弹簧原长为l0 在a点时 k l1 l0 mgsin mgcos 4分 在b点时 k l0 l2 mgcos mgsin 4分 两式相加得k l1 l2 2 mgcos 代入数据得 0 14 2分 答案 0 14 建模感悟 中学物理中的 弹簧 和 橡皮绳 是理想化模型 具有如下几个特性 1 胡克定律f kx中的x是指弹簧的形变量 2 轻 即弹簧 或橡皮绳 的质量可视为零 由此特点可知 同一弹簧的弹力大小处处相等 3 弹簧既能受拉力 也能受压力 沿着弹簧的轴线 橡皮绳只能受拉力 不能受压力 4 由于弹簧和橡皮绳受力时 其形变较大 发生形变需要一段时间 所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变 但是 当弹簧和橡皮绳被剪断时 它们所受的弹力立即消失 a 1 误认为f滑与接触面积有关范例如图所示 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 对摩擦力认识的两个误区 d 误区警示 认为木板露出桌面后对桌面的压力减小 错选b 认为接触面积变小摩擦力变小 错选c 进而错选a 解析 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 真知灼见 1 压力大小与接触面积大小无关 2 公式f n中 与两接触面的粗糙程度有关 与接触面的材料