高考物理大一轮复习 第二章 相互作用 第1课时 重力 弹力 摩擦力创新课件.ppt

考纲要求 第1课时重力弹力摩擦力 1 力重力 1 力是物体与物体之间的 力的作用效果是改变物体的运动状态和使物体发生形变 2 力的三要素 作用点 3 重力 定义 由于地球对物体的 而使物体受到的力 大小 重力加速度g随纬度的增大而 随高度的增大而 方向 重心 其位置与物体的 和形状有关 相互作用 大小 方向 吸引 mg 增大 减小 竖直向下 质量分布 2 弹力 1 定义 直接接触的物体间由于发生 而产生的力 2 产生条件 和 3 方向 与物体形变的方向 如绳子拉力方向总是沿着绳且指向 的方向 压力或支持力的方向总是垂直于支持面且指向 的物体 4 大小 一般情况下弹力的大小跟弹性形变有关 弹性形变越大 弹力越大 弹簧弹力 胡克定律的公式为f 其中k是劲度系数 由弹簧本身特性决定 与弹簧的粗细 长度 材料 匝数等因素有关 弹性形变 直接接触 弹性形变 相反 绳收缩 被压或被支持 kx 3 摩擦力 1 产生 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 在接触面上所受到的 相对运动或相对运动趋势的力 2 两种摩擦力的比较 阻碍 相对运动趋势 相对运动 相对运动 相对运动趋势 相对运动 0 f fmax 有关 材料 相对运动趋势 相反 相对运动 相反 思考判断 1 只有接触的物体间才会有力的作用 2 物体的重心一定在物体上 3 重力的方向竖直向下 不一定与接触面垂直 4 绳 杆的弹力方向一定沿绳 杆 5 有摩擦力一定有弹力 6 静止的物体不可能受到滑动摩擦力 7 滑动摩擦力的方向一定与物体运动方向相反 8 摩擦力的方向可能与运动方向垂直 考点一重力基本相互作用 c c 要点突破 1 与重力有关知识易错点再认识 1 误认为重力的大小与物体的运动状态有关 2 误认为重力的方向指向地心 实际上重力的方向是竖直向下 不一定指向地心 3 误认为重力没有施力物体 实际上重力的施力物体是地球 任何力同时具有施力物体与受力物体 4 误认为只有相互接触的物体间才存在作用力 实际上有些力可以发生在不接触的物体间 如重力等 2 重力方向竖直向下也就是沿重垂线的方向 不能将竖直向下说成垂直向下 也不能说成指向地心 竖直向下是指垂直于当地的水平面向下 而垂直向下可以指垂直于任何支持面向下 只有在两极或赤道时 重力的方向才指向地心 针对训练 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 解析重心是由于地球的吸引而产生的 但不是地球的吸引力 a错误 重力的方向竖直向下 b错误 由平衡条件可知 细线拉力和重力平衡 重心在重力作用线上 c正确 重心位置跟物体的形状 质量分布有关 是重力的等效作用点 但不一定在物体上 如球壳 其重心就不在球壳上 d错误 答案c 2 关于物体的重力和重心 下列说法正确的是 a 物体所受的重力是由于受到地球的吸引而产生的 所以方向总是垂直于地面向下b 同一物体在地球上的不同位置 当用不同的弹簧测力计测量时其所受重力大小是不同的 当用同一弹簧测力计测量时所受重力大小一定相同c 物体的重心就是物体各部分所受重力的等效作用点d 形状规则的物体 如正方体 其重心一定在其几何中心处 解析重力的方向为竖直向下而不是垂直地面向下 选项a错误 同一物体在地球上不同位置所受重力不同 与弹簧测力计无关 选项b错误 重心为物体各部分所受重力的等效作用点 选项c正确 重心的位置与物体的形状与质量分布是否均匀有关 如果质量分布不均匀 仅有规则几何外形 其重心也不一定在几何中心上 选项d错误 答案c 考点二弹力 c c 要点突破 1 弹力有无的判断方法 2 常见的弹力方向判断 3 利用胡克定律f kx时 要注意 1 弹簧要在弹性限度内形变 2 x为弹簧的伸长量或压缩量 并不是弹簧的长度 3 轻弹簧 即弹簧 或橡皮绳 的重力可视为零 4 弹簧既能受到拉力作用 也能受到压力作用 沿着弹簧的轴线 橡皮绳只能受到拉力作用 不能受到压力作用 典例剖析 例1 如图所示 一个球形物体静止于光滑水平面上 并与竖直光滑墙壁接触 a b两点是球跟墙和地面的接触点 则下列说法中正确的是 a 物体受重力 b点的支持力 a点的弹力作用b 物体受重力 b点的支持力作用c 物体受重力 b点的支持力 地面的弹力作用d 物体受重力 b点的支持力 物体对地面的压力作用解析假设没有光滑墙壁 物体也不会左右滚动 可见物体并未受到a点的弹力 a错误 b点对物体的支持力和地面对物体的弹力实为一个力 所以c错误 物体对地面的压力作用在地面上 并不是物体受到的力 受力分析时一定要明确研究对象 d错误 综上 b正确 答案b 例2 弹簧一端固定 另一端受到拉力f的作用 f与弹簧伸长的关系如图所示 该弹簧的劲度系数为 a 2n mb 4n mc 20n md 0 05n m 答案c 例3 如图所示 一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 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 解析小球受重力和杆的作用力f 处于静止或匀速运动时 由力的平衡条件知 二力必等大反向 有f mg 方向竖直向上 选项a b错误 c正确 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 选项d错误 答案c 方法总结 弹力方向的判断方法1 压力和支持力一定垂直于它们的接触面 且指向受力物体 2 绳对物体的拉力方向总是沿着绳且指向绳收缩的方向 3 分析物体的运动状态 是平衡还是加速运动 结合平衡条件和牛顿第二定律 就容易分析出弹力的方向 4 当遇到弹力难以判断时 可尝试用假设法 针对训练 1 玩具汽车停在模型桥面上 如图所示 下列说法正确的是 a 桥面受向下的弹力 是因为桥梁发生了弹性形变b 汽车没有发生形变 所以汽车不受弹力c 汽车受向上的弹力 是因为桥梁发生了弹性形变d 汽车受向上的弹力 是因为汽车发生了形变 解析汽车与桥面相互挤压都发生了形变 b错误 由于桥面发生弹性形变 所以对汽车有向上的弹力 c正确 d错误 由于汽车发生了形变 所以对桥面产生向下的压力 a错误 答案c 2 体育课上一学生将足球踢向墙壁 如图所示 下列关于足球与墙壁作用时墙壁给足球的弹力方向的说法中 正确的是 a 沿v1的方向b 沿v2的方向c 先沿v1的方向后沿v2的方向d 沿垂直于墙壁 斜向左上方 的方向 解析足球与墙壁的作用是球面与平面接触 足球所受弹力方向垂直于墙壁指向足球球心 即斜向左上方的方向 故选项d正确 答案d 3 如图所示 质量均为m的物体a b通过一劲度系数为k的轻质弹簧相连 开始时b放在地面上 a b都处于静止状态 现通过细绳将a加速向上拉起 当b刚要离开地面时 a上升距离为l 假设弹簧一直在弹性限度范围内 则 答案b 考点三速度摩擦力 c c 要点突破 一 摩擦力方向判断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 f ma 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 滑动摩擦力方向判断 1 根据滑动摩擦力方向与相对运动方向相反判断 2 根据运动状态判断 二 摩擦力大小计算1 摩擦力大小的计算方法 1 先要依据条件判断是滑动摩擦力还是静摩擦力 2 滑动摩擦力的大小可以用f fn计算 也可以用平衡条件计算 3 静摩擦力的大小要根据平衡条件计算 2 计算摩擦力大小时的 三点注意 1 公式f fn中的fn是两个物体接触面上的压力 称为正压力 垂直于接触面的力 性质上属于弹力 它不一定等于物体的重力 许多情况下需结合物体的平衡条件等加以确定 2 滑动摩擦力f的大小与物体的运动速度无关 与接触面的大小无关 3 该公式适用于滑动摩擦力大小的计算 求静摩擦力的大小时 该公式不成立 典例剖析 例1 如图所示 在水平桌面上有一向右运动的物体 其质量为20kg 与桌面间的动摩擦因数 0 1 物体在运动过程中 还受到一个方向水平向左的大小为10n的拉力作用 则物体受到的滑动摩擦力为 g 10m s2 a 10n 水平向右b 10n 水平向左c 20n 水平向右d 20n 水平向左 解析题中物体与水平面间的摩擦力是滑动摩擦力 其方向与相对运动方向相反 即水平向左 大小可根据ff fn mg求解 代入数据得ff 20n d正确 答案d 例2 长直木板的上表面的一端放有一铁块 木板由水平位置缓慢向上转动 即木板与水平面的夹角 变大 另一端不动 如图所示 则铁块受到的摩擦力ff随角度 的变化图象可能正确的是下图中的 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力 解析设木板与水平面间的夹角增大到 时 铁块开始滑动 显然当 时 铁块与木板相对静止 由力的平衡条件可知 铁块受到的静摩擦力的大小为ff mgsin 当 时铁块与木板间的摩擦力为滑动摩擦力 设动摩擦因数为 由滑动摩擦力公式得 铁块受到的滑动摩擦力为ff mgcos 通过上述分析知道 当 时 静摩擦力随 角增大按正弦规律增大 当 时 滑动摩擦力随 角增大按余弦规律减小 所以正确选项为c 答案c 方法总结 静摩擦力的 两个 关键点 1 总是与相对运动的趋势方向相反 可以与运动同方向 可以与运动反方向 注意与接触面的 相对性 2 对于静摩擦力的方向和大小的判断 一般要根据物体的受力情况和运动状态分析 结合平衡条件及牛顿运动定律 就比较容易把问题解决 针对训练 1 一物块m在水平力拉动下 沿静止的水平传送带由a端运动到b端 如图甲所示 这时所受摩擦力为f1 现开动机械让传送带向左匀速传动 再次将同样的物块m由传送带的左端匀速拉动到右端 这时所受摩擦力大小为f2 如图乙所示 则f1 f2的大小关系满足 a f1 f2b f1 f2c f1 f2d 上述三种情况都有可能 解析两种情况下 物块与传送带之间均为滑动摩擦力 只是相对速度不同而已 由滑动摩擦力的计算公式f fn可知 滑动摩擦力的大小与相对速度的大小无关 故选a 答案a 2 如图所示 质量为m的木块在质量为m的木板上滑行 木板与地面间的动摩擦因数为 1 木块与木板间的动摩擦因数为 2 木板一直静止 那么木块与木板间 木板与地面间的摩擦力大小分别为 a 2mg 1mgb 2mg 2mgc 2mg 1 m m gd 2mg 1mg 2mg 解析因为木板一直静止 单独隔离木板受力分析 在水平方向上木板所受地面的静摩擦力与木块对它的滑动摩擦力 这两个力大小相等 方向相反 木块对木板的压力大小等于mg 故ff 2fn 2mg b对 答案b 3 用如图所示的方法可以测定木块a与长木板b之间的滑动摩擦力的大小 把一个木块a放在长木板b上 长木板b放在光滑水平面上 在恒力f作用下 长木板b在水平面上运动 水平弹簧测力计的示数为ft 下列说法中正确的是 a 木块a受到的滑块摩擦力的大小等于ftb 木块a受到的滑动摩擦力的大小等于fc 若长木板b以2v的速度匀速运动时 木块a受到的摩擦力的大小等于2ftd 若用2f的力作用在长木板b上 木块a受到的摩擦力的大小等于2f 解析木块a受到的摩擦力与长木板b的受力及运动状态无关 只要木块a处于静止状态 长木板b对木块a的摩擦力都等于ft 故选项a正确 选项b c d错误 答案a 1 2016 10月浙江学考 中国女排在2016年奥运会比赛中再度夺冠 图为比赛中精彩瞬间的照片 此时排球受到的力有 a 推力b 重力 推力c 重力 空气对球的作用力d 重力 推力 空气对球的作用力 解析排球受重力 空气阻力 但排球与手不接触 排球不受推力 故c正确 答案c 2 2017 丽水模拟 如图所示 在粗糙水平面上放置有一竖直截面为平行四边形的木块 图中木块倾角为 木块与水平面间动摩擦因数为 木块所受重力为g 现用一水平恒力f推木块 使木块由静止开始向左运动 则木块所受的摩擦力大小为 解析木块由静止开始向左运动 受到的摩擦力为滑动摩擦力 故ff fn g 选项c正确 c 3 一根轻质弹簧未悬挂重物时 指针正对 0 刻度 在弹性限度内 当挂上40n重物时 指针指在 10 刻度 要使指针正对 5 刻度 如图所示 应挂重物的重力 a 10nb 20nc 30nd 40n 解析据题 当挂上40n重物时 弹簧的弹力为f1 40n 弹簧伸长为x1 10l0 指针正对刻度 5 时 弹簧伸长为x2 5