2014高中物理总复习第二章 第1讲 重力 弹力 摩擦力.ppt

第1讲重力弹力摩擦力 高考成功方案第1步 高考成功方案第2步 高考成功方案第3步 每课一得 每课一测 第二章 回扣一力重力1 下面说法中正确的是 A 被踢出去的足球能在空中飞行 除受重力和空气阻力外 还受到踢球的脚对它施加的力B 由一定距离的磁极间有相互作用力可知 力可以离开物体而独立存在 C 力的大小可以用天平测量D 在力的示意图中 长的线段所对应的力不一定比短的线段所对应的力大 解析 被踢出的球 在空中飞行时 脚对球已无作用力 A错误 力不可能离开物体而存在 B错误 力的大小可用测力计测量 天平测物体的质量 C错误 在力的示意图中 线段的长短不严格表示力的大小 D正确 答案 D 2 判断正误 1 物体所受的重力就是地球对物体产生的吸引力 2 物体静止时 对水平支持物的压力就是物体的重力 3 用细线将物体悬挂起来 静止时物体的重心一定在悬线所在的直线上 4 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 解析 1 重力是由地球吸引产生的 是所受引力的一个分力 两者一般不等 2 压力和重力是两种性质不同的力 3 由平衡条件知 细线拉力和重力平衡 重心在重力作用线上 4 重心跟物体的形状 质量分布有关 是重力的等效作用点 不一定在物体上 如折弯成直角的均匀直杆 答案 1 2 3 4 回扣二弹力3 关于弹力 下列说法中正确的是 A 发生形变的物体才能有弹力 也一定有弹力B 物体的形变越大 弹力也越大C 弹力的方向一定与施力物体发生形变的方向相反D 弹力的大小与物体大小有关 体积越大的物体产生的弹力也越大 解析 弹力产生于相互接触的发生弹性形变的物体之间 A错误 其方向与施力物体形变的方向相反 C正确 弹力的大小不仅与形变量的大小有关 还与产生形变的物体本身有关 B D错误 答案 C 4 在弹性限度内 弹簧挂0 5N的重物时 弹簧伸长2cm 挂0 75N的重物时弹簧长度是10cm 则弹簧原长是 cm 解析 挂0 5N物时 0 5N 2 10 2m k得 k 25N m挂0 75N物时 0 75N 10 l0 10 2m 25N m得 l0 7cm 答案 7 回扣三摩擦力5 下面关于摩擦力的说法中 正确的是 A 只要物体相互接触 物体间就会产生摩擦力B 与滑动摩擦力大小有关的因素有两个 一是物体间的动摩擦因数 二是物体重力的大小C 如果物体受摩擦力作用 则物体一定受弹力作用D 摩擦力总是阻碍物体的运动 解析 由摩擦力的产生条件可知 A错 滑动摩擦力与压力有关 B错 摩擦力阻碍物体间的相对运动 D错 答案 C 6 质量为2kg的物体 静止在水平地面上 物体与地面间的动摩擦因数为0 5 最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等 给物体一水平拉力 1 当拉力大小为5N时 地面对物体的摩擦力是多大 2 当拉力大小变为12N时 地面对物体的摩擦力是多大 解析 最大静摩擦力Fmax 滑动摩擦力 大小为Fmax FN mg 0 5 2 10N 10N 1 当拉力F 5N时 F Fmax 物体没有滑动 地面对物体的摩擦力为静摩擦力 F静 F 5N 2 当拉力F 12N时 F Fmax 物体滑动起来 地面对物体的摩擦力为滑动摩擦力 F滑 FN mg 0 5 2 10N 10N 答案 1 5N 2 10N 知识必会 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 利用假设法判断 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 根据物体的运动状态分析 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 例如 如图2 1 1所示 小球A在车厢内随车厢一起向右运动 可根据小球的运动状态分析车厢后壁对球A的弹力的情况 图2 1 1 若车厢和小球做匀速直线运动 则小球A受力平衡 所以车厢后壁对小球无弹力 若车厢和小球向右做加速运动 则由牛顿第二定律可知 车厢后壁对小球的弹力水平向右 2 弹力方向的判断方法 1 根据物体产生形变的方向判断 2 根据物体的运动情况 利用平衡条件或牛顿第二定律判断 此法关键是先判明物体的运动状态 即加速度的方向 再根据牛顿第二定律确定合力的方向 然后根据受力分析确定弹力的方向 3 弹力大小的计算方法 1 一般物体之间的弹力 要利用平衡条件或牛顿第二定律来计算 2 弹簧的弹力 由胡克定律 F kx 计算 名师点睛 1 绳对物体只能产生拉力 不能产生推力 且绳子弹力的方向一定沿着绳子并指向绳子收缩的方向 这是由绳子本身的特点决定的 2 杆既可以产生拉力 也可以产生推力 弹力的方向可以沿杆 也可以不沿杆 这是杆和绳两种模型的最大区别 3 弹力是被动力 其大小与物体所受的其他力的作用以及物体的运动状态有关 典例必研 例1 双选 如图2 1 2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 在斜杆的下端固定图2 1 2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 mgsin 方向沿杆向上B 小车静止时 F mgcos 方向垂直于杆向上C 小车向右匀速运动时 一定有F mg 方向竖直向上D 小车向右匀加速运动时 一定有F mg 方向可能沿杆向上 思路点拨 由小球的运动状态确定小球受到的合力大小 进而确定弹力的大小和方向 解析 小球受重力和杆的作用力F处于静止或匀速运动 由力的平衡条件知 二力必等大反向 有 F mg 方向竖直向上 小车向右匀加速运动时 小球有向右的恒定加速度 根据牛顿第二定律知 mg和F的合力应水平向右 如图所示 由图可知 F mg 方向可能沿杆向上 答案 CD 冲关必试 1 如图2 1 3所示 一倾角为45 的斜面固定于墙角 为使一光滑且质量分布均匀的铁球静止 需加一水平力F 且F通过球心 下列说法正确的是 A 球一定受墙水平向左的弹力图2 1 3B 球可能受墙水平向左的弹力C 球一定受斜面竖直向上的弹力D 球不一定受斜面的弹力作用 解析 F的大小合适时 球可以不受墙的作用力 F增大时墙才会对球有弹力 所以选项A错误 B正确 斜面对球必须有斜向上的弹力才能使小球不下落 该弹力方向垂直于斜面 C D错 答案 B 2 画出图2 1 4中物体A和B所受重力 弹力的示意图 各接触面均光滑 各物体均静止 图2 1 4 答案 物体A和B所受重力 弹力的示意图 如图所示 知识必会 1 摩擦力 1 定义 相互接触且发生形变的粗糙物体间 有相对运动或相对运动趋势时 在接触面上所受的阻碍相对运动或相对运动趋势的力 2 产生条件 接触面粗糙 接触面处有弹力 物体间有相对运动或相对运动趋势 3 大小 滑动摩擦力F FN 静摩擦力 0 F Fm 4 方向 与相对运动或相对运动趋势方向相反 5 作用效果 阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势 2 摩擦力的判断 1 假设法 利用假设法判断摩擦力的有无及方向的思路如下 2 反推法 从研究物体表现出的运动状态这个结果反推出它必须具有的条件 分析组成条件的相关因素中摩擦力所起的作用 就容易判断摩擦力的有无及方向了 3 利用牛顿第三定律来判断 此法的关键是抓住 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方向 再根据 反向 确定另一物体受到的静摩擦力方向 名师点睛 1 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 2 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 3 摩擦力的方向与物体的运动方向可能相同 也可能相反 典例必研 例2 如图2 1 5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 图2 1 5A 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 审题指导 A B的质量关系及斜面的倾角大小都是不确定的 因此 B的运动趋势不能确定 解析 由于B受到的重力沿斜面向下的分力与绳对它的拉力关系未知 所以B受到C的摩擦力情况不确定 A错 对B C整体 受力如图所示 C受到水平面的摩擦力与拉力的水平分力相等 水平面对C的支持力等于B C的总重力大小与拉力的竖直分力的差值 故C对 答案 C 冲关必试 3 2012 曲靖模拟 把一个重为G的物体 用一水平推力F kt k为常量 t为时间 压在竖直的足够高的平整墙面上 如图2 1 6所示 图2 1 6从t 0开始物体所受的摩擦力f随时间t的变化关系是图2 1 7中的哪一个 图2 1 7 解析 当f ktG时 物体开始减速 在物体停止运动前 所受摩擦力为滑动摩擦力 大小为f kt 当物体停止运动时 摩擦力立即变为静摩擦力 大小为G 故本题正确选项为B 答案 B 4 如图2 1 8所示 物体A置于倾斜的传送带上 它能随传送带一起向上或向下做匀速运动 下列关于物体A在上述两种情况下的受力描述 正确的图2 1 8是 A 物体A随传送带一起向上运动时 A所受的摩擦力沿斜面向下B 物体A随传送带一起向下运动时 A所受的摩擦力沿斜面向下C 物体A随传送带一起向下运动时 A不受摩擦力作用D 无论A随传送带一起向上还是向下运动 传送带对物体A的作用力均相同 解析 无论传送带向上还是向下运动 物体A随传送带匀速运动处于平衡状态 在重力作用下有相对于传送带沿斜面向下的运动趋势 传送带对物体有沿斜面向上的静摩擦力 根据平衡条件可得Ff mgsin 所以D正确 答案 D 知识必会 1 滑动摩擦力大小的计算 1 滑动摩擦力的大小用公式F FN来计算 但应注意 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为两接触面间正压力 其大小不一定等于物体的重力 滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关 与接触面的面积大小也无关 2 根据物体的运动状态求解 若物体处于平衡状态 利用平衡条件求解 若物体有加速度 利用牛顿第二定律和受力分析结合起来求解 2 静摩擦力的计算 1 其大小 方向都跟产生相对运动趋势的外力密切相关 但跟接触面相互挤压力FN无直接关系 因而静摩擦力具有大小 方向的可变性 其大小只能依据物体的运动状态进行计算 若为平衡状态 静摩擦力将由平衡条件建立方程求解 若为非平衡状态 可由动力学规律建立方程求解 2 最大静摩擦力Fm是物体将要发生相对滑动这一临界状态时的摩擦力 它的数值与FN成正比 在FN不变的情况下 滑动摩擦力略小于Fm 而静摩擦力可在0 Fm间变化 名师点睛 1 最大静摩擦力略大于滑动摩擦力 但在特别指明的情况下可以认为最大静摩擦力Fm等于滑动摩擦力F 2 解题时首先要判定物体之间的摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力 静摩擦力的大小不能用滑动摩擦力的公式进行计算 典例必研 例3 如图2 1 9所示 斜面固定在地面上 倾角为37 sin37 0 6 cos37 0 8 质量为1kg的滑块以初速度v0从斜面图2 1 9底端沿斜面向上滑行 斜面足够长 该滑块与斜面间的动摩擦因数为0 8 则该滑块所受摩擦力F随时间变化的图像是图2 1 10中的 取初速度方向为正方向 g 10m s2 图2 1 10 审题指导 当物体的速度减到0时 摩擦力的性质可能会发生转变 解析 物体上升过程中受滑动摩擦力 由F FN和FN mgcos 联立得F 6 4N 方向向下 当物体的速度减为零后 由于重力的分力mgsin mgcos 物体不动 物体受的摩擦力为静摩擦力 由平衡条件得F mgsin 代入可得F 6N 方向向上 故B项正确 答案 B 答案 C 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的摩擦力方向向右 大小为100N 答案 1 100N 2 100N方向向右 每课一得 弹簧发生弹性形变时 弹力的大小F跟弹簧伸长 或缩短 的长度x成正比 即F kx 这就是胡克定律 注意在弹性限度内该定律才成立 解答含有弹簧的力学问题时 要深刻理解胡克定律中弹簧长度变化量x的物理意义 切不可与弹簧的实际长度相混淆 另外要特别注意区分弹簧是处于压缩状态还拉伸状态 示例 如图2 1 13所示 质量为m的物体A压在置于水平面上的劲度系数为k1的竖直轻弹簧B上 用细绳跨过定滑轮将物体A与另一根劲度系数为k2的轻弹簧C连接 当弹簧C处在水平位置且未发生形变图