高考物理一轮复习 2.1 重力 弹力 摩擦力课件.ppt

第二章相互作用 第1节重力弹力摩擦力 4 一 力的概念1 力的概念 1 力是物体间的相互作用 力总是成对出现的 这一对力的性质相同 不接触的物体间也可以有力的作用 如重力 电磁力等 2 力是矢量 其作用效果由大小 方向及作用点三个要素决定 力的作用效果是使物体产生形变或加速度 2 力的分类按力的性质可分为重力 弹力 摩擦力等 按力的效果可分为动力 阻力 向心力 回复力 浮力 压力 支持力等 即使力的作用效果相同 这些力产生的条件及性质也不一定相同 3 力的表示方法 1 力的图示 2 力的示意图 5 二 常见的三种力1 重力 1 产生 由于地球对物体的吸引而使物体受到的力 2 大小 g mg 大小与物体的运动状态无关 与物体所在的纬度 高度有关 3 方向 竖直向下 4 重心 定义 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 这一点叫物体的重心 重心的确定 质量分布均匀的规则物体的重心在其几何中心 形状不规则或质量分布不均匀的薄板 重心可用悬挂法确定 6 2 弹力 1 定义 发生弹性形变的物体由于要恢复原状会对跟它接触的物体产生力的作用 这种力叫作弹力 2 产生的条件 两物体相互接触 发生弹性形变 3 方向 与施力物体恢复形变的方向相同 选填 相同 或 相反 作用在迫使物体发生形变的那个物体上 4 大小 胡克定律 内容 弹簧发生弹性形变时 弹力的大小跟弹簧伸长 或缩短 的长度x成正比 表达式 f kx k是弹簧的劲度系数 由弹簧自身的性质决定 单位是牛 米 用符号n m表示 x是弹簧长度的形变量 不是弹簧形变以后的长度 7 3 摩擦力两种摩擦力对比 8 1 答案 2 答案 摩擦力的方向与物体 相对运动 的方向相反 3 答案 动摩擦因数与材料有关 与接触面积的大小无关 9 1 关于力的概念 下列说法正确的是 a 没有相互接触的物体间也可能有力的作用b 力是使物体位移增加的原因c 压缩弹簧时 手先给弹簧一个压力而使之压缩 弹簧压缩后再反过来给手一个弹力d 力可以从一个物体传给另一个物体 而不改变其大小 答案 解析 10 2 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 答案 解析 11 3 如图所示 小车受到水平向右的弹力作用 与该弹力的有关说法中正确的是 a 弹簧发生拉伸形变b 弹簧发生压缩形变c 该弹力是小车形变引起的d 该弹力的施力物体是小车 答案 解析 12 4 探究弹力和弹簧伸长的关系时 在弹性限度内 悬挂15n重物时 弹簧长度为0 16m 悬挂20n重物时 弹簧长度为0 18m 则弹簧的原长l0和劲度系数k分别为 a l0 0 02m k 500n mb l0 0 10m k 500n mc l0 0 02m k 250n md l0 0 10m k 250n m 答案 解析 13 5 关于摩擦力产生的条件 下列说法中正确的是 a 相互压紧的粗糙物体之间总有摩擦力的作用b 相对运动的两个物体之间一定存在摩擦力的作用c 一个物体在另一个物体表面滑动或有相对滑动趋势时 就一定受到摩擦力作用d 只有相互压紧且发生相对运动或有相对运动趋势的粗糙物体之间才有摩擦力作用 答案 解析 14 考点一 考点二 例1 对点训练1 考点三 弹力的分析与计算1 弹力有无的判断 三法 例2 例3 15 考点一 考点二 考点三 例1 对点训练1 例2 例3 16 考点一 考点二 考点三 例1 对点训练1 例2 例3 17 考点一 考点二 考点三 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 例1 对点训练1 例2 例3 18 考点一 考点二 考点三 如图所示 在一个正方体盒子中放有一个质量分布均匀的小球 小球的直径恰好和盒子内表面正方体的边长相等 盒子沿倾角为 的固定斜面滑动 不计一切摩擦 下列说法中正确的是 a 无论盒子沿斜面上滑还是下滑 小球都仅对盒子的下底面有压力b 盒子沿斜面下滑时 小球对盒子的下底面和右侧面有压力c 盒子沿斜面下滑时 小球对盒子的下底面和左侧面有压力d 盒子沿斜面上滑时 小球对盒子的下底面和左侧面有压力 例1 对点训练1 例2 例3 答案 解析 19 考点一 考点二 考点三 解题探究 请分析盒子与小球上滑或下滑时整体的受力情况和运动情况 以小球为研究对象 根据其运动情况分析小球的受力情况 例1 对点训练1 例2 例3 提示 盒子与小球整体上滑或下滑时只受重力和斜面的支持力作用 做匀变速直线运动 其加速度均为gsin 提示 盒子上滑或下滑时 小球的运动情况与整体的运动情况相同 其加速度也为gsin 小球重力沿斜面向下的分力大小产生的加速度为gsin 故小球只受重力和盒子底面的支持力 20 考点一 考点二 考点三 特别提醒 1 弹力产生在直接接触的物体之间 但直接接触的物体之间不一定存在弹力 2 小球与盒子的四个内表面都直接接触 不要误认为盒子上滑会受到左侧面的压力 盒子下滑会受到右侧面的压力 实际上是否存在左 右侧面的压力 与运动方向无关 而与运动状态有关 例1 对点训练1 例2 例3 21 考点一 考点二 考点三 2015 江西九江外国语月考 如图所示 一重力为10n的球固定在支杆ab的上端 今用一段绳子水平拉球 使杆发生弯曲 已知绳的拉力为7 5n 则ab杆对球的作用力 a 大小为7 5nb 大小为10nc 方向与水平方向成53 角斜向右下方d 方向与水平方向成53 角斜向左上方 例1 对点训练1 例2 例3 答案 解析 22 考点一 考点二 考点三 例1 对点训练1 例2 例3 如图所示 两个弹簧的质量不计 劲度系数分别为k1 k2 它们一端固定在质量为m的物体上 另一端分别固定在q p上 当物体平衡时上面的弹簧处于原长 若把固定的物体换为质量为2m的物体 弹簧的长度不变 且弹簧均在弹性限度内 当物体再次平衡时 物体比第一次平衡时的位置下降了x 则x为 答案 解析 23 考点一 考点二 考点三 例1 对点训练1 例2 例3 方法归纳 弹簧类弹力的计算要点是弹簧形变量的确定 思维程序为 1 恢复弹簧的原长确定弹簧处于原长时端点的位置 2 判断弹簧的形变形式和形变量 从弹簧端点的实际位置与弹簧处于原长时端点的位置对比判断弹簧的形变形式和形变量x 并由形变形式判断弹力的方向 3 由胡克定律计算弹力的大小 24 考点一 考点二 考点三 例1 对点训练1 例2 例3 如图所示 固定在小车支架上的斜杆与竖直杆的夹角为 在斜杆下端固定一个质量为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d 小车向左以加速度a运动时 方向斜向左上方 与竖直方向的夹角的正切值为 答案 解析 25 考点一 考点二 例4 对点训练2 考点三 例5 摩擦力的分析与计算1 滑动摩擦力的计算方法可用公式ff fn计算 注意对物体间相互挤压的弹力fn的分析 并不总是等于物体的重力 它与研究对象受到的垂直接触面方向的力密切相关 也与研究对象在该方向上的运动状态有关 2 静摩擦力的计算方法 1 最大静摩擦力ffmax的计算 最大静摩擦力ffmax只在刚好要发生相对滑动这一特定状态下才表现出来 比滑动摩擦力稍大些 通常认为二者相等 即ffmax nf 2 一般静摩擦力的计算 一般静摩擦力ff的大小和方向都与产生相对运动趋势的力密切相关 跟接触面间相互挤压的弹力fn无直接关系 因此ff具有大小 方向的可变性 对具体问题要结合研究对象的运动状态 静止 匀速运动或加速运动 利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解 26 考点一 考点二 考点三 例4 对点训练2 例5 多选 2015 山东平阴统考 如图所示 物块a放在直角三角形斜面体b上面 b放在弹簧上面并紧挨着竖直墙壁 初始时a b静止 现用力f沿斜面向上推a 但a b并未运动 下列说法正确的是 a a b之间的摩擦力可能大小不变b a b之间的摩擦力一定变小c b与墙之间可能没有摩擦力d 弹簧弹力一定不变 答案 解析 27 考点一 考点二 考点三 例4 对点训练2 例5 解题探究 用力f沿斜面向上推a b对a的摩擦力方向是否发生改变 提示 有可能变为沿斜面向下 28 考点一 考点二 考点三 例4 对点训练2 例5 如图所示 固定在水平地面上的物体p 左端是光滑圆弧面 一根轻绳跨过物体p顶点上的小滑轮 一端系有质量为m 4kg的小球 小球与圆心连线跟水平方向的夹角 60 绳的另一端水平连接物块3 三个物块重力均为50n 作用在物块2的水平力f 20n 整个系统处于平衡状态 g取10m s2 则以下说法正确的是 a 1和2之间的摩擦力是20nb 2和3之间的摩擦力是20nc 3与桌面间的摩擦力为20nd 物块3受6个力作用 答案 解析 29 考点一 考点二 考点三 例4 对点训练2 例5 特别提醒 摩擦力分析中的 三点注意 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 30 考点一 考点二 考点三 例4 对点训练2 例5 2015 湖北荆州质检 如图所示 在水平桌面上叠放着质量相等的a b两块木板 在木板a上放着质量为m的物块c 木板和物块均处于静止状态 a b c之间以及b与桌面之间的动摩擦因数均为 设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等 重力加速度为g 现用水平恒力f向右拉木板a 则以下判断正确的是 a 不管f多大 木板b一定保持静止b a c之间的摩擦力大小一定等于 mgc b受到桌面的滑动摩擦力大小一定小于fd a b之间的摩擦力大小不可能等于f 答案 解析 31 考点一 考点二 考点三 例6 对点训练3 摩擦力的 突变 问题1 静 静 突变 物体在摩擦力和其他力的作用下处于静止状态 当作用在物体上的其他力的合力发生变化时 如果物体仍然保持静止状态 则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生 突变 2 静 动 突变 物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态 当其他力变化时 如果物体不能保持静止状态 则物体受到的静摩擦力将 突变 成滑动摩擦力 3 动 动 突变 某物体相对于另一物体滑动的过程中 若突然相对运动方向改变了 则滑动摩擦力方向发生 突变 32 考点一 考点二 考点三 例6 对点训练3 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 c 33 考点一 考点二 考点三 例6 对点训练3 解题探究 随着夹角 的变大 木块是否一直静止在木板上 提示 随着夹角 的变大 木块一定会运动 木块与木板间的摩擦力由静摩擦力变为滑动摩擦力 34 考点一 考点二 考点三 例6 对点训练3 解析 下面通过 过程分析法 和 特殊位置法 分别求解 解法一 过程分析法 1 木板由水平位置刚开始运动时 0 ff静 0 2 从木板开始转动到木板与木块发生相对滑动前 木块所受的是静摩擦力 由于木板缓慢转动 可认为木块处于平衡状态 受力分析如图所示 由平衡关系可知 静摩擦力大小等于木块重力沿斜面向下的分力即ff静 mgsin 因此 静摩擦力随 的增大而增大 它们满足正弦规律变化 35 考点一 考点二 考点三 例6 对点训练3 3 木块相对于木板刚好要滑动而没滑动时 木块此时所受的静摩擦力为最大静摩擦力ffm 继续增大 木块将开始滑动 静摩擦力变为滑动摩擦力 且满足ffm ff滑 4 木块相对于木板开始滑动后 ff滑 mgcos 此时 滑动摩擦力随 的增大而减小 满足余弦规律变化 36 考点一 考点二 考点三 例6 对点训练3 5 最后 ff滑 0 综上分析可知 选项c正确 解法二 特殊位置法本题选两个特殊位置也可方便地求解 具体分析见下表 由以上分析知 选项c正确 37 考点一 考点二 考点三 例6 对点训练3 在探究静摩擦力变化的规律及滑动摩擦力变化的规律的实验中 特别设计了如图甲所示的演示装置 力传感器a与计算机连接 可获得力随时间变化的规律 将力传感器固定在光滑水平桌面上 测力端通过细绳与一滑块相连 调节传感器高度可使细绳水平 滑块放在较长的小车上 小车一端连接一根轻绳并跨过光滑的轻定滑轮系一只空沙桶 调节滑轮可使桌面上部细绳水平 整个装置处于静止状态 实验开始时打开传感器同时缓慢向沙桶里倒入沙子 小车一旦运动起来 立即停止倒沙子 若力传感器采集的图象如图乙 则结合该图象 下列说法不正确的是 a 可求出空沙桶的重力b 可求出滑块与小车之间的滑动摩擦力的大小c 可求出滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小d 可判断第50s后小车做匀速直线运动 滑块仍在车上 答案 解析 38 轻杆 轻绳 轻弹簧模型三种模型对比 39 例题 多选 如图所示 一条细线一端与地板上的物体b 物体b质量足够大 相连 另一端绕过质量不计的定滑轮与小球a相连 定滑轮用另一条细线悬挂在天花板上的o 点 细线与竖直方向所成角度为 则 a 如果将物体b在地板上向右移动一点 角将增大b 无论物体b在地板上左移还是右移 只要距离足够小 角将不变c 增大小球a的质量 角一定减小d 悬挂定滑轮的细线的弹力不可能等于小球a的重力 答案 ad 40 解析 o a之间的细线一定沿竖直方向 如果物体b在地板上向右移动一点 o b间的细线将向右偏转 oa与ob间的夹角将增大 oa与ob两段细线上的弹力都等于小球a的重力 其合力与悬挂定滑轮的细线的弹力大小相等 方向相反 悬挂定滑轮的细线的弹力方向 即oo 的方向 与 aob的平分线在一条直线上 显然物体b在地板上向右移动时 角将增大 选项a正确 b错误 增大小球a的质量 只要物体b的位置不变 则 角也不变 选项c错误 因物体b无论在地板上移动多远 aob都不可能达到120 故悬挂定滑轮的细线的弹力不可能等于小球a的重力 选项d正确 41 特别提醒 解决三种模型问题时应注意的事项 1 轻杆 轻绳 轻弹簧都是忽略质量的理想化模型 2 分析轻杆上的弹力时必须结合物体的运动状态 3 讨论轻弹簧上的弹力时应明确弹簧处于伸长还是压缩状态 42 跟踪训练1 2015 山西名校联盟联考 如图所示 滑轮本身的质量可忽略不计 滑轮轴o安在一根轻木杆b上 一根轻绳ac绕过滑轮 a端固定在墙上 且绳保持水平 c端挂一重物 bo与竖直方向夹角 45 系统保持平衡 若保持滑轮的位置不变 改变夹角 的大小 则滑轮受到木杆作用力大小变化情况是 a 只有角 变小 作用力才变大b 只有角 变大 作用力才变大c 不论角 变大或变小 作用力都变大d 不论角 变大或变小 作用力都不变 答案 解析 43 跟踪训练2 多选 如图所示 将两相同的木块a b置于粗糙的水平地面上 中间用一轻弹簧连接 两侧用细绳系于墙壁 开始时a b均静止 弹簧处于伸长状态 两细绳均有拉力 a所受摩擦力ffa 0 b所受摩擦力ffb 0 现将右侧细绳剪断 则剪断瞬间 a ffa大小不变b ffa方向改变c ffb仍然为零d ffb方向向右 答案 解析 44 1 2 3 4 5 1 2015 河北石家庄一中月考 物块m位于斜面上 受到平行于斜面的水平力f的作用处于静止状态 如图所示 若将外力f撤去 则 a 物块可能会沿斜面下滑b 物块受到的摩擦