高考物理一轮复习 第2章 相互作用 第1讲 重力 弹力 摩擦力课件 新人教版.ppt

走向高考 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 高考总复习 相互作用 第二章 第1讲重力弹力摩擦力 第二章 1 掌握重力的大小 方向及重心的概念 2 掌握弹力的有无 方向的判断及大小的计算的基本方法 3 掌握胡克定律 4 会判断摩擦力的大小和方向 5 会计算摩擦力的大小 1 力的概念 力是 2 力的性质 1 力不能离开 而独立存在 2 力是物体之间的 作用 3 力是 既有大小又有方向 3 力的作用效果 1 使物体发生 2 改变物体的 使物体产生 4 力的三要素 1 2 3 5 力的表示方法 1 力的图示 2 物体受力的示意图 力的基本概念 物体对物体的作用 物体 相互 矢量 形变 运动状态 加速度 大小 方向 作用点 6 力的基本特性 1 物质性 由于力是物体对物体的作用 所以力是不能脱离物体而独立存在的 任意一个力必然与两个物体密切相关 一个是其施力物体 另一个是其受力物体 2 矢量性 力不仅有大小 而且有方向 在相关的运算中所遵从的是平行四边形定则 3 瞬时性 所谓的力的瞬时性特征 指的是力与其作用效果是在同一瞬间产生的 4 独立性 力的独立性特征指的是某个力的作用效果与其他力是否存在毫无关系 只由该力的三要素来决定 5 相互性 力的作用总是相互的 物体a施力于物体b的同时 物体b也必将施力于物体a 而两个物体间相互作用的这一对力总是大小相等 方向相反 作用线共线 分别作用于两个物体上 同时产生 同种性质等关系 7 力的分类 1 按力的性质分可分为 分子力 核力等 2 按力的作用效果分可分为 动力 阻力 回复力等 3 按作用方式分可分为 和 万有引力 电磁力等均属于场力 弹力 摩擦力等均属于接触力 4 按研究对象分可分为 和 万有引力 包含重力 弹力 摩擦力 电磁力 压力 支持力 向心力 场力 接触力 外力 内力 重力 地球 万有引力 mg 弹簧秤 竖直向下 水平面 一点 形状 质量分布 悬挂法 弹力 1 产生条件 1 两物体 2 发生 两者缺一不可 并且弹力和形变同时 同时 2 弹力的方向 1 轻绳和细线的拉力 指向它们收缩趋势的方向 2 点与平面 平面与平面接触处的弹力 若是曲面则垂直于接触处的公切面 指向 的物体 3 弹簧的弹力方向 总是沿 指向恢复原长的方向 接触 形变 产生 消失 沿绳和线 垂直于平面 被压或被支持 中心轴线 3 弹力的大小 1 弹力在弹性限度内弹力的大小遵循胡克定律 f 式中k为劲度系数 其大小由弹簧本身的 决定 即 材料 匝数 粗细 x为 并非原长或总长 2 一般情况下 应根据物体的运动状态 利用 或 来计算 kx 因素 形变量 平衡条件 牛顿第二定律 1 产生 两个相互接触的物体发生 时产生的摩擦力 2 作用效果 总是起着阻碍物体间 的作用 3 产生条件 相互接触且 有 运动 4 大小 滑动摩擦力大小与 成正比 即 ff 5 方向 跟接触面相切 并跟物体 相反 滑动摩擦力 相对运动 相对运动 挤压 相对 接触面粗糙 压力 fn 相对运动方向 1 产生 两个相互接触的物体 有 时产生的摩擦力 2 作用效果 总是起着阻碍物体间 的作用 3 产生条件 相互接触且 有 4 大小 随外力的变化而变化 即 只与外力有关而与正压力无关 计算时只能根据物体所处的状态 平衡或加速 由平衡条件或牛顿运动定律求解 静摩擦力 相对运动趋势 相对运动趋势 挤压 相对运动趋势 接触面粗糙 5 方向 总是与物体的 方向相反 6 最大静摩擦力 静摩擦力的最大值与接触面的压力成 还与接触面的粗糙程度有关系 在实际问题中最大静摩擦力 于滑动摩擦力 但在一般计算时 若无特别说明 认为二者 相对运动趋势 正比 大 相等 7 静摩擦力一定是阻力 滑动摩擦力不一定是阻力 8 运动的物体不可能受到静摩擦力的作用 9 正压力越大 摩擦力可能越大 也可能不变 10 动摩擦因数与接触面积有关 相同材料的两物体接触面积越大 动摩擦因数越大 答案 1 重力是由于地球对物体的吸引而产生的 但重力不一定等于地球对物体的吸引力 2 物体的重心不一定在物体上 3 4 绳对物体的拉力方向沿绳而指向绳收缩的方向 5 6 摩擦力的方向与物体 相对运动 的方向相反 而不是与物体 运动 的方向相反 7 静摩擦力和滑动摩擦力都可以充当动力 不一定总是阻力 8 运动的物体也可以受到静摩擦力的作用 比如随倾斜传送带匀速运动的物体 9 10 动摩擦因数与材料有关 与接触面积无关 答案 a 解析 力是物体对物体的作用 两物体不接触也可有相互作用 如两磁铁靠近时可发生相互作用 故a正确 b错误 足球在飞行过程中 脚已离开球 不再发生作用 c错误 两物体间的相互作用是同时产生的 无先后之分 d错误 答案 b解析 当水流出时 水的重心不断下降 当水全流尽时 系统的重心位置又回到了容器的中心 故b项正确 a项错 由于水流出过程 系统的重力减小 故系统对地球的引力减小 c项错 重力和绳的拉力平衡 故绳的方向始终过重心且竖直 d项错 答案 c 解析 汽车与桥面相互挤压都发生了形变 b错 由于桥面发生弹性形变 所以对汽车有向上的弹力 c对d错 由于汽车发生了形变 所以对桥面产生向下的压力 a错 弹力的分析与计算 1 弹力有无的判断 2 几种常见模型中弹力的方向 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 思路引导 1 分析结点c的受力情况 明确绳中拉力和横梁支持力的特点 绳ac和绳cd中拉力大小 横梁对绳支持力的方向与绳ac和绳cd的拉力的合力方向 2 请画出结点c的受力分析图 答案 相等 相反 略 答案 1 100n 2 100n方向与水平方向成30 角斜向右上方 名师归纳 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 答案 c 摩擦力方向的判断 静摩擦力有无及方向的判断 三法 1 假设法 利用假设法判断的思维程序如下 2 状态法 先判明物体的运动状态 即加速度的方向 再利用牛顿第二定律 f ma 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 a 匀速运动时 麻袋包只受重力与支持力作用b 匀速运动时 麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上c 减速运动时 麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向下d 减速运动时 麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上 思路引导 1 麻袋包随传送带匀速运动时 麻袋包处于平衡状态 麻袋包的受力情况是重力 垂直斜面向上的支持力和沿斜面向上的静摩擦力 2 麻袋包随传送带减速运动时 麻袋包相对传送带的运动趋势与传送带的加速度大小存在什么关系 答案 当传送带的加速度等于gsin 时 麻袋包相对传送带无运动趋势 不受摩擦力作用 当传送带的加速度大于gsin 时 麻袋包相对传送带有向上的运动趋势 受沿传送带向下的摩擦力作用 当传送带的加速度小于gsin 时 麻袋包相对传送带有向下的运动趋势 受沿传送带向上的摩擦力作用 解析 传送带匀速运动时 麻袋包受力平衡 麻袋包除受重力 垂直斜面向上的支持力外 还要受沿斜面向上的静摩擦力的作用 a错误 b正确 传送带向上减速运动时 麻袋包的加速度沿斜面向下 受到的摩擦力可能沿传送带向上 沿传送带向下或为零 c d错误 答案 b 名师归纳 判断摩擦力方向时应注意的两个问题 1 静摩擦力的方向与物体的运动方向没有必然关系 可能相同 也可能相反 还可能成一定的夹角 2 分析摩擦力方向时 要注意静摩擦力方向的 可变性 和滑动摩擦力的 相对性 答案 ad解析 将a b视为整体 可以看出a物体受到墙的摩擦力方向竖直向上 对b受力分析可知b受到的摩擦力方向向上 由牛顿第三定律可知b对a的摩擦力方向向下 a正确 由于a b两物体受到的重力不变 根据平衡条件可知b错误 a和墙之间的摩擦力与a b两物体的重力等大 反向 故c错误 d正确 摩擦力大小的计算 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 fn 2 一般静摩擦力的计算 一般静摩擦力f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f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 思路引导 1 物体向右滑行时 判断摩擦力的方向 2 分析物体速度减到零时 物体受到的摩擦力的大小及方向 答案 1 方向水平向左 2 物体的最大静摩擦力ffm mg 2n f 物体速度减到零时将停止运动 受到水平向右的静摩擦力 其大小ff2 f 1n 解析 从t 0开始物体以一定初速度v0向右滑行时 物体受到水平向左的滑动摩擦力 由公式ff fn得摩擦力为ff1 fn mg 2n 物体的最大静摩擦力ffm mg 2n 由于f ffm 所以当物体的速度减小到零时 物体将停止运动 受到水平向右的静摩擦力 由平衡条件得物体受到的静摩擦力为ff2 f 1n 故选项a正确 答案 a 名师归纳 计算摩擦力大小的三点注意 1 分清摩擦力的性质 静摩擦力或滑动摩擦力 2 应用滑动摩擦力的计算公式ff fn时 注意动摩擦因数 其大小与接触面的材料及其粗糙程度有关 fn为两接触面间的正压力 不一定等于物体的重力 3 滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关 与接触面积的大小无关 答案 ad 对弹力的有无判断错误 错因分析 误认为a与墙壁接触就一定有弹力 物体匀速上升 一定存在滑动摩擦力而误选d 误区警示 弹力是摩擦力产生的必要条件 两接触面间存在摩擦力 则接触面间一定有弹力 但两接触面间存在弹力 却不一定存在摩擦力 要有摩擦力还要具备以下两个条件 两接触面不光滑 接触的两物体间存在相对运动或相对运动趋势 答案 a解析 小球必定受到重力和绳的拉力 小球和光滑斜面接触 斜面对小球没有弹力 假设有弹力 小球将受到三个力作用 重力和绳的拉力在竖直方向上 弹力垂直于斜面向上 三个力的合力不可能为零 小球将向右上方运动 与题设条件矛盾 故斜面对小球没有弹力 故小球只受到重力和细线对它的拉力两个力 故a正确 b c d错误 静摩擦力的存在及方向的判断 根据静摩擦力的有无及方向的判断方法 确定静摩擦力的方向 3 物体a放在车上 在刹车过程中a相对于车厢静止 如图丙所示 4 物体a在水平转台上 随转台一起匀速转动 如图丁所示 解析 运用假设法不难判断出图甲斜面上的物体有沿斜面向下滑动的趋势 所受的静摩擦力沿斜面向上 图乙中的物体a有向右滑动的趋势 所受静摩擦力沿水平面向左 判断静摩擦力方向 还可以根据共点力作用下物体的平衡条件或牛顿第二定律判断 图丙中 a物体随车一起向右减速运动 其加速度水平向左 故a物体所受静摩擦力水平向左 与加速度同向 图丁中 a物体随转台匀速转动 做匀速圆周运动 其加速度总指向圆心 则a受到的静摩擦力也总指向圆心 答案 1 沿斜面向上 2 水平向左 3 水平向左 4 总指向圆心 名师归纳 先假设接触面光滑 再分析在假设条件下物体是否发生相对滑动 若滑动 说明原来物体有相对运动趋势 且相对运动趋势与假设条件下的滑动方向相同 若不滑动 则说明原来物体就没有相对运动的趋势 答案 bd解析 本题考查摩擦力有无及方向的判断 受力分析 物体的平衡条件 整体法 隔离法等知识点 意在考查考生的逻辑分析能力 以a b c整体为研究对象 受力分析 其受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力 故c受到水平面的摩擦力一定为零 选项b正确 c错误 对物块b受力分析 由于物块b的重力和物块a的重力大小关系无法确定 故物块b在斜面上受到的静摩擦力也无法确定 选项a错误 若将细绳剪断 物块b静止在斜面上 以b c整体为研究对象 其受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力 故c受到水平面的摩擦力一定为零 选项d正确 答案 a 解析 本题考查弹力和摩擦力的方向 解题关键要明确弹力方向垂直于接触面 摩擦力方向沿接触