高考物理大一轮复习 第02章 相互作用 第1讲 弹力 摩擦力学案 新人教版.doc

第一讲弹力摩擦力考试内容要求高考命题统计命题规律201520162017卷卷卷卷卷卷卷卷滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力受力分析是研究物体运动状态和运动规律的前提，并且将贯穿力学和电学问题分析的全过程从历年命题看，主要在选择题中单独考查，同时对平衡问题的分析在后面的计算题中往往有所涉及.形变、弹性、胡克定律矢量和标量力的合成和分解t166分共点力的平衡t196分t146分t176分t216分t166分t176分实验：探究弹力与弹簧伸长量的关系实验：探究力的平行四边形定则t226分一弹力1.弹性形变：撤去外力作用后能够恢复原状的形变2弹力：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3产生条件：对照教材：关于弹力的产生，教材是这样描述的“发生弹性形变的物体，由于物体要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫弹力”逐字逐句阅读这句话，抓住关键词归纳弹力产生的条件_(1)图中物体a、b均处于静止状态且接触面光滑，a、b间一定有弹力的是_(2)画出图中物体a受力的示意图试总结拉力、压力、支持力几种弹力的方向有何特点？提示：接触发生弹性形变(1)b(2)弹力方向与水平成45斜向上，其余略.二胡克定律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：fkx(1)k是弹簧的劲度系数，单位是牛顿每米，用符号n/m表示；k的大小由弹簧自身因素决定(2)x是弹簧长度的变化量，不是弹簧形变以后的长度3如图是探究某根弹簧的伸长量x与所受拉力f之间的关系图(1)写出图线代表的函数表达式(x的单位为m)(2)当弹簧伸长20 cm或压缩20 cm，弹力大小相等吗？提示：(1)由图知k2103 n/m，故f2000x(2)相等三摩擦力1.静摩擦力与滑动摩擦力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0ffffmfffn方向与受力物体相对运动趋势的方向相反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2.动摩擦因数(1)定义：彼此接触的物体发生相对运动时，摩擦力和正压力的比值(2)决定因素：接触面的材料和粗糙程度3如图所示，物体a、b沿水平面向右运动，(a，b接触面粗糙)，则：(1)当vavb时，物体b受不受摩擦力？(2)当vavb时，物体b所受摩擦力方向向哪？(3)当vavb时，物体b所受摩擦力方向向哪？提示：(1)不受(2)水平向右(3)水平向左4滑动摩擦力的计算公式ffn(1)阅读教材 “几种材料间的动摩擦因数”，此表说明什么问题？(2)静止的物体可以受滑动摩擦力吗？举例说明(3)如图所示，在竖直墙面上，如果物块在外力f的作用下沿粗糙的竖直墙面下滑，物块的质量增大，摩擦力增大吗？提示：(1)动摩擦因数与材料及接触面间的粗糙程度有关(2)可以如黑板擦在黑板上滑动时，黑板受到滑动摩擦力的作用(3)不会增大，ffn中的fn与重力无关1判断正误(1)只要物体发生形变就会产生弹力作用()(2)轻杆对物体的弹力方向一定沿轻杆()(3)摩擦力的大小一定与正压力成正比()(4)运动物体受到的摩擦力不一定等于fn.()(5)摩擦力的方向可能与运动方向垂直()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2(多选)关于胡克定律，下列说法正确的是()a由fkx可知，在弹性限度内弹力f的大小与弹簧形变量x成正比b由k可知，劲度系数k与弹力f成正比，与弹簧的长度改变量成反比c弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的性质决定的，与弹力f的大小和弹簧形变量x的大小无关d弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的大小答案：acd3(粤教版必修1p74第9题改编)(多选)关于摩擦力，有人总结了四条“不一定”，其中说法正确的是()a摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相同b静摩擦力的方向不一定与运动方向共线c受静摩擦力或滑动摩擦力的物体不一定静止或运动d静摩擦力一定是阻力，滑动摩擦力不一定是阻力答案：abc4(人教版必修1p61第3题)重量为100 n的木箱放在水平地板上，至少要用35 n的水平推力，才能使它从原地开始运动木箱从原地移动以后，用30 n的水平推力，就可以使木箱继续做匀速运动由此可知：木箱与地板间的最大静摩擦力fmax_；木箱所受的滑动摩擦力f_，木箱与地板间的动摩擦因数_如果用20 n的水平推力推木箱，木箱所受的摩擦力是_答案：35 n30 n0.320 n(对应学生用书p19)考点一弹力的分析和计算1.弹力有无的判断“三法”(1)假设法假设将与研究对象接触的物体解除接触，判断研究对象的运动状态是否发生改变若运动状态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此处一定存在弹力(2)替换法用细绳替换装置中的杆件，看能不能维持原来的力学状态如果能维持，则说明这个杆提供的是拉力；否则，提供的是支持力(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(多选)如图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()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，一定有fmg，方向可能沿杆向上解析：选cd小车静止或匀速向右运动时，小球的加速度为零，合力为零，由平衡条件可得，杆对球的作用力竖直向上，大小为fmg，故选项a、b错误，c正确；若小车向右匀加速运动，小球的合力沿水平方向向右，由牛顿第二定律可得：fymg，fxma，fmg，tan ，当a的取值合适时，可以等于，故选项d正确轻杆弹力的确定方法杆的弹力与绳的弹力不同，绳的弹力始终沿绳指向绳收缩的方向，但杆的弹力方向不一定沿杆的方向，其大小和方向的判断要根据物体的运动状态来确定，可以理解为“按需提供”，即为了维持物体的状态，由受力平衡或牛顿运动定律求解得到所需弹力的大小和方向，杆就会根据需要提供相应大小和方向的弹力如图甲所示，小车上固定着三角硬杆，杆的端点处固定着一个质量为m的小球当小车有水平向右的加速度且从零开始逐渐增大时，杆对小球的作用力的变化(用f1至f4变化表示)可能是图乙中的(oo沿杆方向)()解析：选c由例2解析可知tan ，当a增大时，增大，杆中的弹力f也增大，在竖直方向上始终有fymg，故c正确1下列关于常见力的说法中正确的是()a弹力、重力、支持力、摩擦力都是按照力的性质命名的b有规则形状的物体，其重心就在物体的几何中心c两接触面间有摩擦力存在，则一定有弹力存在d力是一个物体就可以产生的，不需要其他物体的存在解析：选c支持力是根据力的作用效果命名的，故a错误只有质量分布均匀、形状规则的物体，重心才在其几何中心，故b错误弹力产生的条件：相互接触并挤压；摩擦力产生的条件接触面粗糙、相互接触并挤压、有相对运动或相对运动趋势，可见，有摩擦力，必有弹力，故c正确力是物体与物体间的相互作用，故d错误2一根轻质弹簧一端固定，用大小为f1的力压弹簧的另一端，平衡时长度为l1；改用大小为f2的力拉弹簧，平衡时长度为l2.弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，该弹簧的劲度系数为()abc d解析：选c由胡克定律可知：k，得k，故c项正确考点二摩擦力的分析与计算1.静摩擦力的有无和方向的判断方法(1)假设法：利用假设法判断的思维程序如下：(2)状态法：先判断物体的状态(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)牛顿第三定律法：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方向2静摩擦力大小的计算(1)物体处于平衡状态(静止或匀速运动)，利用力的平衡条件来判断静摩擦力的大小(2)物体有加速度时，若只有静摩擦力，则ffma.若除静摩擦力外，物体还受其他力，则f合ma，先求合力再求静摩擦力3滑动摩擦力大小的计算滑动摩擦力的大小用公式fffn来计算，应用此公式时要注意以下几点：(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；fn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和接触面的大小均无关如图，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上保持静止，f的取值应有一定范围，已知其最大值和最小值分别为f1和f2(f20)由此可求出()a物块的质量b斜面的倾角c物块与斜面间的最大静摩擦力d物块对斜面的正压力解析：选c当物块所受外力f为最大值f1时，具有向上的运动趋势由平衡条件可得：f1mgsin fm；同理：当物块所受外力f为最小值f2时，具有向下的运动趋势，即f2fmmgsin 联立解得fm，f1f22mgsin ，由于物块质量m或斜面的倾角未知，故选项c正确；选项a、b、d错误摩擦力方向的判定方法(1)无法直接用摩擦力的产生条件判断是否存在摩擦力时，有时可借助假设法来判断(2)根据“物体的运动状态”来判定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如图所示，位于斜面上的物块m在沿斜面向上的力f作用下，处于静止状态，则斜面作用于物块的静摩擦力的()a方向可能沿斜面向上b方向可能沿斜面向下c大小不可能等于零d大小可能等于f解析：选abd在斜面方向上，m受重力沿斜面向下的分力gsin 、静摩擦力ff、沿斜面向上的推力f三个力作用平衡，取沿斜面向上为正方向，由平衡条件得fgsin ff0，求得ffgsin f.当gsin f时，ff0，沿斜面向上当gsin f时，ff0，沿斜面向下当gsin f时，ff0.当gsin 2f时，fff，沿斜面向上(2018江苏省仪征中学高三检测)如图所示，在物体p左边用一根水平轻弹簧和竖直墙壁相连，放在粗糙水平面上，静止时弹簧的长度大于弹簧的原长若再用一个从零开始逐渐增大的水平力f向右拉p，直到把p拉动在p被拉动之前的过程中，弹簧对p的弹力n的大小和地面对p的摩擦力f的大小的变化情况是()an始终增大，f始终减小bn先不变后增大，f先减小后增大cn保持不变，f始终减小dn保持不变，f先减小后增大解析：选d由题意可知，放在粗糙水平面上，静止时弹簧的长度大于原长，则弹簧对p的拉力向左，由于粗糙水平面，因此同时受到水平向右的静摩擦力，当再用一个从零开始逐渐增大的水平力f向右拉p，直到把p拉动前过程中，物体p受到的静摩擦力从向右变为水平向左，所以其大小先减小后增大，故只有d正确，abc均错误3如图所示，建筑装修中，工人用质量为m的磨石对斜壁进行打磨，当对磨石施加竖直向上大小为f的推力时，磨石恰好沿斜壁向上匀速运动，已知磨石与斜壁之间的动摩擦因数为，则磨石受到的摩擦力是()a(fmg)cos b(fmg)sin c(fmg)cos d(fmg)解析：选a磨石受重力、推力、斜壁的弹力及摩擦力而处于平衡状态，由图可知，f一定大于重力，先将重力及向上的推力合成后，将二者的合力向垂直于斜壁方向及沿斜壁方向分解，在沿斜壁方向有f(fmg)cos ，在垂直于斜壁方向上有fn(fmg)sin ，则f(fmg)cos (fmg)sin ，方向沿斜壁向下，a正确4如图所示，质量为m的木块在质量为m的长木板上受到水平向右的拉力f作用向右滑行，长木板处于静止状态已知木块与木板间的动摩擦因数为1，木板与地面间的动摩擦因数为2.下列说法正确的是()a木板受到地面的摩擦力的大小一定是2mgb木板受到地面的摩擦力的大小一定是 1(mm)gc当f2(mm)g时，木板发生运动d无论怎样改变f的大小，木板都不可能运动解析：选d因长木板处于静止状态，故其所受的摩擦力为静摩擦力，其大小等于物块对它的滑动摩擦力，即1mg，选项a、b错误；分析可知，木块对木板的摩擦力f1不大于地面对木板的最大静摩擦力，当f改变时，f1不变，则木板不可能运动，故选项c错误，d正确.考点三摩擦力的突变问题1.静摩擦力的突变问题静摩擦力是被动力，其存在及大小、方向取决于物体间的相对运动趋势，而且静摩擦力存在最大值静摩擦力为零的状态是方向变化的临界状态；静摩擦力达到最大值是物体恰好保持相对静止的临界状态2滑动摩擦力的突变问题滑动摩擦力的大小与接触面的动摩擦因数和接触面受到的正压力均成正比，发生相对运动的物体，如果接触面发生变化或接触面受到的正压力发生变化，则滑动摩擦力就会发生变化(2018山东德州统考)如图所示，轻弹簧的一端与物体p相连，另一端固定在木板上先将木板水平放置，并使弹簧处于拉伸状态缓慢抬起木板的右端，使倾角逐渐增大，直至物块p刚要沿木板向下滑动，在这个过程中，物块p所受力的大小变化情况是()a支持力一直减小，摩擦力也一直减小b摩擦力一直增大c摩擦力先减小后增大d弹簧对物块p的弹力逐渐增大解析：选c设木板与水平面的夹角为，物块对木板的压力等于其重力垂直木板的分力gcos ，由于一直增大，故支持力一直减小，设物块的重力为g，弹簧的弹力大小为f，静摩擦力大小为f；缓慢抬起木板的右端，使倾角逐渐增大，直至物块p刚要沿木板向下滑动的过程中，弹簧的拉力不变，物块p的重力沿木板向下的分力先小于弹簧的弹力，后大于弹簧的弹力，物块p所受的静摩擦力方向先沿木板向下，后沿木板向上；当物块p的重力沿木板向下的分力小于弹簧的弹力时，则有gsin ff，增大时，f不变，f减小；当物块p的重力沿木板向下的分力大于弹簧的弹力时，则有gsin ff，增大时，f不变，f增大，所以物块p所受静摩擦力的大小先减小后增大，故c正确，a、b错误；因物块没有发生滑动，因此弹簧的长度不变，故弹簧对物块p的弹力大小不变，故d错误表面粗糙的长直木板的上表面的一端放有一个木块，如图所示，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()解析：选c当木块未滑动时f1mgsin ；当木块滑动时f2mgcos ，时，滑动摩擦力减小到零，综合以上分析，c选项正确5如图，物块a、b静置在水平地面上，某时刻起，对b施加一沿斜面向上的力f，力f从零开始随时间均匀增大，在这一过程中，a、b始终保持静止，则()a地面对a的支持力不变b地面对a的支持力减小c物体b受到的摩擦力逐渐增大d物体b受到的摩擦力逐渐减小解析：选b设斜面的倾角为，以a、b整体为研究对象，因为a、b始终保持静止，由平衡条件得(mamb)gfnfsin ，f均匀增大，故支持力fn减小，选项b正确，a错误；对于b，当fmbgsin 时，fbmbgsin f，fb随着f的增大而减小，当fmbgsin 时，fbfmbgsin ，fb随着f的增大而增大，选项c、d错误6(2018长沙一中检测)如