高考物理一轮复习 21 重力、弹力、摩擦力课件 新人教版.ppt

第二章相互作用 1 在复习本章内容时 要弄清弹力 摩擦力产生的条件 弹力 摩擦力方向的判断 以及滑动摩擦力 静摩擦力大小的计算方法 弄清滑动摩擦 静摩擦及最大静摩擦的区别和联系 对共点力的平衡问题要重点复习好受力分析 灵活运用平衡条件解决物理问题 2 在复习本章知识时 应注重与实际相结合 掌握建立物理模型的方法 受力分析的方法 整体法和隔离法 力的合成与分解的方法 力的图示法和正交分解法 通过训练规范解题习惯 提高理解能力 推理能力 分析综合能力及运用数学知识解决物理问题的能力 考点1 学案1重力 弹力 摩擦力 力和四种基本相互作用 1 作力的图示时应注意 不能用不同标度画同一物体所受的不同力 力的图示与力的示意图不同 力的图示要求严格 而力的示意图着重于力的方向 不要求做出标度 2 性质相同的力 效果可以相同 也可以不同 效果相同的力 性质可以相同 也可以不同 典例一 力与力的图示 例1 甲 乙两拳击运动员竞技 甲一拳击中乙肩部 观众可认为甲运动员 的拳头 是施力物体 乙运动员 的肩部 是受力物体 但是在甲一拳打空的情况下 下列说法中正确的是 a 这是一种只有施力物体 没有受力物体的特殊情况b 此时的受力物体是空气c 甲的拳头 胳膊与自身躯干构成相互作用的物体d 以上说法都不正确 解析 力的作用是相互的 只要有力产生必然存在着施力物体与受力物体 甲运动员击空了 但在其击拳过程中 其拳头 胳膊与躯干的组成的系统内由于相互作用而产生力 选c 本题的关键是对受力物体的分析上 如果有力 一定要有受力物体 谁是受力物体呢 本题要求学生掌握力的内涵与外延 理解力的作用的相互性与物质性 c 1 如图所示 静止木块对桌面的压力为6n 试画压力的图示 说明施力物体和受力物体 并画出木块所受重力和支持力的示意图 答案 压力的图示如图甲 重力 支持力的示意图如图乙或图丙所示 压力的施力物体是木块 受力物体是桌子 考点2 重力 2 重力的大小随纬度的升高而增大 随高度的增大而减小 同一地方 物体重力的大小与运动状态无关 重力的大小可以小于或等于万有引力的大小 如图所示 万有引力的方向一定指向地心 但重力的方向不一定指向地心 只不过由于f向引起的重力变化不大 一般情况下可以不考虑地球的自转效应 近似认为重力等于万有引力 1 重力是地球对物体的吸引而产生的 但不能说重力就是地球对物体的吸引力 当物体处在地球两极时 物体的重力与万有引力相等 在地球上其他位置 由于物体随地球自转 重力是万有引力的一个分力 1 重心是一个物体各部分受到的重力作用的等效作用点 2 质量分布均匀的物体 重心的位置只跟物体的形状有关 有规则几何形状的均匀物体 它的重心的位置在它的几何中心 如实心铅球的重心就在球心 3 质量分布不均匀的物体 重心的位置与物体的形状有关 还跟物体质量的分布有关 悬挂物静止时 悬线所在直线必过重心 两次悬挂找悬线的交点 即为重心位置 4 物体重心的位置可以在物体上 也可以在物体外 例如一块平板的重心在板上 而一个铁环的重心就不在铁环上 5 重心的位置与物体的位置 放置状态及运动状态无关 但一个物体的质量分布发生变化时 其重心的位置也发生变化 典例二 重力与重心 例2 运输货车的制造标准是 当货车侧立在倾角为30 的斜坡上时 如图所示 仍不致翻倒 也就是说 货车受到的重力的作用线仍落在货车的支持面 地面上 以车轮为顶点构成的平面 以内 如果车轮间的距离为2m 车身的重心不能高出地面多少m 货车不翻倒的临界点就是货车的重力作用线不能落到它的支持面外 解析 重力的作用线在竖直方向 由题意知 要求重力的作用线落在货车的支持面内 即要求重力作用线与斜坡的交点应在车轮与中轴线之间 当交点位于车轮与斜坡的接触点时 对应的重心的位置即为满足条件的最高重心位置 作出示意图 利用几何关系可求解 作出如图所示的示意图 设重心离斜面的最高位置为x a点是车轮与斜面的交点 b为中轴线与斜面的交点 由几何关系可知 在 abo中 aob 30 有ab x tan30 将ab 1m代入得x m 1 7m 答案 1 7m 2 关于重力的大小 下列说法中正确的是 a 物体的重力大小总是恒定的b 同一地点 物体的重力与物体的质量成正比c 物体落向地面时 它受到的重力大于它静止时所受的重力d 物体的重力总等于它对竖直测力计的拉力 b 考点3 弹力 1 弹力有无的判断方法 1 根据弹力产生的条件直接判断根据物体间是否直接接触并发生弹性形变来判断 此方法多用来判断形变较明显的情况 2 利用假设法判断对于形变不明显的情况 可假设两个物体间弹力存在 再根据所受其它力和运动情况来判断弹力的有无 3 根据物体的运动状态分析静止 或匀速直线运动 的物体都处于受力平衡状态 这可以作为判断某个接触面上弹力是否存在的依据 2 弹力方向的判断方法 1 根据物体产生形变的方向判断物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反 与自身形变方向相同 2 根据物体的运动状态判断根据物体的运动状态 由共点力平衡条件或牛顿第二定律列方程 确定弹力方向 1 杆的弹力方向可能沿着杆 也可能不沿着杆 2 绳子只能产生拉力 且拉力方向沿着绳收缩的方向 3 几种常见模型中弹力方向的确定 典例三 弹力的方向 例3 如图所示 支架固定在小车上 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 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 f mgcos 方向沿杆向上b 小车静止时 f mgcos 方向垂直杆向上c 小车向右以加速度a运动时 一定有f ma sin d 小车向左以加速度a运动时 f 方向斜向左上方 与竖直方向的夹角为arctan a g 解析 小车静止时 由物体的平衡条件可知 此时杆对球的作用力方向竖直向上 且大小等于球的重力mg 小车向右以加速度a运动时 设小球受杆的作用力方向与竖直方向的夹角为 如图所示 根据牛顿第二定律有 fcos mg fsin ma 联立解得tan a g 可见 只有当球的加速度a gtan 时 杆对球的作用力才沿杆的方向 此时才有f ma sin 根据力的合成 这三力构成图所示矢量三角形 由图得f 方向斜向左上方 与竖直方向的夹角为 arctan a g 杆产生的弹力方向可能沿杆 也可能不沿杆 需结合物体的其他受力情况 运动情况 由平衡条件或f合 ma确定 小车向左以加速度a运动时 根据牛顿第二定律知小球受重力mg和杆对球的作用力f的合力大小为ma 方向水平向左 答案 d 3 如图所示 小球b放在真空容器a内 球b的直径恰好等于正方体a的边长 将它们以初速度v0竖直向上抛出 下列说法中正确的是 a 若不计空气阻力 上升过程中 a对b有向上的支持力b 若考虑空气阻力 上升过程中 a对b的压力向下c 若考虑空气阻力 下落过程中 b对a的压力向上d 若不计空气阻力 下落过程中 b对a没有压力 bd 典例四 胡克定律的应用 例4 如图所示 两木块的质量分别为m1和m2 两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2 上面的木块压在上面的弹簧上 但不拴接 整个系统处于平衡状态 现缓慢地向上提上面的木块 直到它刚离开上面的弹簧 求这个过程中下面木块移动的距离 解决此类问题的关键是明确初 末状态弹簧的弹力大小 伸长还是压缩 端点和物体移动距离与形变量的关系 必要时辅以作图明示 答案 m1g k2 解析 根据题意 向上提上面木块前 有k2x2 m1 m2 g 向上提上面木块后 有k2x2 m2g 下面木块向上移动的距离为 x2 x2 x2 联立 得 x2 m1g k2 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 中弹簧的左端固定在墙上 中弹簧的左端受大小也为f的拉力作用 中弹簧的左端拴一小物块 物块在光滑的桌面上滑动 中弹簧的左端拴一小物块 物块在有摩擦的桌面上滑动 若认为弹簧的质量都为零 以l1 l2 l3 l4依次表示四个弹簧的伸长量 则有 a l2 l1b l4 l3c l1 l3d l2 l4 d 考点4 摩擦力 1 区分两种摩擦力静止的物体也可能受滑动摩擦力作用 运动的物体也可能受静摩擦力作用 这里的静摩擦力的 静 和滑动摩擦力的 动 是针对接触面之间的相对运动而言的 区分 运动 和 相对运动 相对运动趋势 是不同的 2 摩擦力的方向可能和运动方向相同 充当动力 做正功 可能和运动方向相反 充当阻力 做负功 也可能和运动方向成某一夹角 3 静摩擦力的方向判断 1 假设法 即假设接触面光滑 若两物体发生相对运动 则说明它们原来有相对运动趋势 并且原来相对运动趋势的方向跟假设接触面光滑时的相对运动的方向相同 然后根据静摩擦力方向跟物体相对运动趋势方向相反 便可以确定静摩擦力的方向 2 结合物体的运动状态判断 由运动情况确定受力情况 1 物体受到滑动摩擦力时 物体不一定是运动的 也可能是静止的 但一定发生了相对运动 如图甲所示 水平传送带以速度v运动 放上初速为零的物体 此时物体受到的是滑动摩擦力 2 同样 物体受到静摩擦力时 物体不一定是静止的 也可能是运动的 但一定是相对静止的 如图乙所示 物体随传送带一起以速度v向上运动 物体相对传送带静止 物体虽然运动受到的却是静摩擦力 典例五 静摩擦力的求解 例5 如图所示 倾角为 的斜面体c置于水平面上 b置于斜面上 通过细绳跨过光滑的定滑轮与a相连接 连接b的一段细绳与斜面平行 a b c都处于静止状态 则 a b受到c的摩擦力一定不为零b c受到水平面的摩擦力一定为零c 不论b c间摩擦力大小 方向如何 水平面对c的摩擦力方向一定向左d 水平面对c的支持力与b c的总重力大小相等 关于摩擦力的问题 一定要先判断物体所受的是静摩擦力还是滑动摩擦力 然后再结合平衡条件或滑动摩擦力公式 灵活选取整体法或隔离法分析 c 解析 以b物体为研究对象 沿斜面方向受到重力沿斜面方向向下的分力 绳的拉力和静摩擦力 静摩擦力的大小等于重力沿斜面方向向下的分力与拉力的合力 所以可能为0 可能沿斜面向上或向下 a项错误 利用整体法可知不论b c间摩擦力大小 方向如何 水平面对c的摩擦力方向一定向左 b项错误 c项正确 同理 在竖直方向利用整体法判断水平面对c的支持力等于b c的总重力减去拉力在竖直方向上的分力 d项错误 故正确答案为c 5 如图所示 物体a b和c叠放在水平桌面上 水平力为fb 5n fc 10n 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 f1 5n f2 0 f3 5nb f1 5n f2 5n f3 0c f1 0 f2 5n f3 5nd f1 0 f2 10n f3 5n c 典例六 滑动摩擦力的求解 例6 如图所示 质量为m的物体在水平向右的力f的作用下沿竖直墙壁匀速下滑 物体与墙壁间的动摩擦因数为 则物体所受滑动摩擦力的大小和方向为 a mg 竖直向上b f 竖直向上c mg 竖直向下d mg 竖直向上 本题考查受力分析 物体的平衡和摩擦力的计算 正确进行受力分析 明确是滑动摩擦力还是静摩擦力 应用平衡条件即可作题 bd 解析 物体沿墙壁匀速下滑 受到四个力的作用 受力如图所示 物体匀速运动 所以它在竖直方向和水平方向上的力