【与名师对话】高考物理总复习 第二章 第一讲 重力、弹力、摩擦力课件 新人教版必修1.ppt

对应学生用书p19 一 形变 弹性 胡克定律 1 弹力 1 定义 发生弹性形变的物体由于要恢复原状 对与它接触的物体产生力的作用 2 产生条件 物体相互接触 并且发生弹性形变 3 方向 弹力的方向总是与物体形变的方向相反 2 胡克定律 1 内容 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 2 表达式 f kx k是弹簧的劲度系数 单位为n m k的大小由弹簧本身性质决定 x是弹簧长度的变化量 不是弹簧形变以后的长度 问题探究1 1 两个相互接触的物体间是否一定会产生弹力 2 轻绳和轻弹簧都可以产生拉力 比较它们的拉力有何不同 提示 1 不一定 只有相互接触的物体发生弹性形变时 物体间才会产生弹力 2 轻绳的拉力可忽略绳子的形变量 其大小可由受力平衡或牛顿第二定律计算得出 轻弹簧的拉力与弹簧的形变量有关 其大小可由胡克定律求得 二 滑动摩擦力 动摩擦因数 静摩擦力 1 静摩擦力 1 产生 两个相互接触的物体 有相对运动趋势时产生的摩擦力 2 作用效果 总是起着阻碍物体间相对运动趋势的作用 3 产生条件 相互接触且挤压 有相对运动趋势 接触面粗糙 4 大小 随外力的变化而变化 大小在零和最大静摩擦力之间 5 方向 与接触面相切 且总是与物体的相对运动趋势方向相反 6 最大静摩擦力 静摩擦力的最大值 叫做最大静摩擦力 2 滑动摩擦力 1 产生 两个相互接触的物体发生相对运动时产生的摩擦力 2 作用效果 总是起着阻碍物体间相对运动的作用 3 产生条件 相互接触且挤压 有相对运动 接触面粗糙 4 大小 滑动摩擦力太小与压力成正比 即 ff fn 5 方向 跟接触面相切 并跟物体相对运动方向相反 要正确理解摩擦力产生条件中 相对 的含义 相对 既不是对 地 也不是对 观察者 相对 的是跟它接触的物体 即把其中一个物体作参考系 分析另一个物体相对于参考系的运动 问题探究2摩擦力是否可以理解成 运动的物体受到滑动摩擦力的作用 而静止的物体受到静摩擦力的作用 提示 物体受静摩擦力还是滑动摩擦力作用 不能根据物体是运动还是静止来判断 而应先判断物体相对于另一物体是有 相对运动 还是有 相对运动趋势 若两物体有相对运动 则两物体接触面间存在滑动摩擦力 若两物体有相对运动趋势 则两物体接触面间受静摩擦力作用 受静摩擦力作用的物体不一定静止 如物体随传送带加速运动 物体运动却受到静摩擦力作用 受滑动摩擦力作用的物体也不一定运动 如物体在地面上滑动 物体对地面的摩擦力为滑动摩擦力 但地面却处于静止状态 对应学生用书p19 要点一如何判断弹力的有无 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 看物体还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 则此处一定存在弹力 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 如右图所示 小球a在车厢内随车厢一起向右运动 可根据小球的运动的状态分析车厢后壁对球a的弹力的情况 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 2 若车厢和小球向右做加速运动 则由牛顿第二定律可知 后车厢壁对小球的弹力水平向右 2011 日照市第一次联考 如图所示 细绳竖直拉紧 小球和斜面接触 并处于静止状态 则小球受到的力可能是 a 重力 绳的拉力b 重力 绳的拉力 斜面的弹力c 重力 斜面的弹力d 重力 绳的拉力 斜面的弹力和摩擦力 解析 若斜面光滑 小球只受重力和绳的拉力作用 a正确 若斜面粗糙 则小球可能受到重力 绳的拉力 斜面的弹力和摩擦力的作用 d也正确 答案 ad 要点二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 受力物体 形变方向相同 2 根据物体的运动状态判断由状态分析弹力 即物体的受力必须与物体的运动状态符合 依据物体的运动状态 由共点力的平衡条件或牛顿第二定律列方程 确定弹力方向 3 几种常见模型中弹力方向的确定 画出下图中物体受弹力的方向 各接触面均光滑 答案 物体受弹力的方向如下图所示 要点三对静摩擦力的理解1 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 如下图所示 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 2 其大小 方向都跟产生相对运动趋势的外力密切相关 但跟接触面相互间压力fn无直接关系 因而静摩擦力具有大小 方向的可变性 变化性强是它的特点 其大小只能依据物体的运动状态进行计算 若为平衡态 静摩擦力将由平衡条件建立方程求解 若为非平衡态 可由动力学规律建立方程求解 3 最大静摩擦力ffm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ffm 而静摩擦力可在0 ffm间变化 2012 安徽省省城名校联考 如图 甲 所示 斜面体固定在水平面上 斜面上有一物块在拉力f的作用下始终处于静止状态 拉力f在如图 乙 所示的范围内变化 取沿斜面向上为正方向 则物块所受的摩擦力ff与时间t的关系正确的是 解析 物块在重力 斜面支持力和拉力f作用下处于平衡状态 在0时刻和t1时刻物块都能恰好静止 所以开始时 摩擦力沿斜面向下 且为最大静摩擦力 静摩擦力f f mgsin 所以摩擦力随着拉力的减小而减小 当拉力减小到与重力沿斜面方向分力相等时 t1时刻之前 摩擦力减小到零 随着拉力继续减小 摩擦力反向增大 所以选项b正确 答案 b 要点四滑动摩擦力的理解1 如何理解公式 ff fn 滑动摩擦力的大小用公式ff fn来计算 应用此公式时要注意以下几点 1 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为两接触面间的正压力 其大小不一定等于物体的重力 2 滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关 与接触面的大小也无关 2 如何理解滑动摩擦力的特点 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 2 滑动摩擦力一定与相对运动的方向相反 一定阻碍物体的相对运动 并不是说一定与物体运动的方向相反 即不一定阻碍物体的运动 滑动摩擦力可以作动力 对物体做正功 也可以作阻力 对物体做负功 受滑动摩擦力的物体如果没有发生位移 滑动摩擦力对物体不做功 2011 田家炳实验中学模拟 某同学在探究摩擦力的实验中采用了如图所示的操作 将一个长方体木块放在水平桌面上 然后用一个力传感器对木块施加一个水平拉力f 并用另外一个传感器对木块的运动状态进行监测 表中是她记录的实验数据 木块的重力为10 00n 重力加速度g 9 80m s2 根据表格中的数据回答下列问题 答案保留3位有效数字 1 木块与桌面间的最大静摩擦力ffm n 2 木块与桌面间的动摩擦因数 3 木块匀加速运动时受到的摩擦力ff n 解析 1 木块匀速运动时的滑动摩擦力为4 01n 因此最大静摩擦力ffm一定大于4 01n 2 由ff mg得 0 401 3 木块匀加速运动时所受的摩擦力为滑动摩擦力 故ff 4 01n 答案 1 4 01 2 0 401 3 4 01 对应学生用书p21 题型一弹力的分析与计算 1 中间没有打结的轻绳上各处的张力大小都是一样的 如果绳子打结 则以结点为界 不同位置上的张力大小可能是不一样的 2 杆可分为固定杆和活动杆 固定杆的弹力方向不一定沿杆 弹力方向视具体情况而定 活动杆只能起到 拉 和 推 的作用 例1如图 a 所示 轻绳ad跨过固定的水平横梁bc右端的定滑轮挂住一个质量为m1的物体 acb 30 图 b 中轻杆hg一端用铰链固定在竖直墙上 另一端g通过细绳eg拉住 eg与水平方向也成30 轻杆的g点用细绳gf拉住一个质量为m2的物体 求 1 轻绳ac段的张力ftac与细绳eg的张力fteg之比 2 轻杆bc对c端的支持力 3 轻杆hg对g端的支持力 思路诱导 1 绳ac cd上的拉力大小相同吗 绳eg gf上的拉力大小相同吗 2 杆bc hg的弹力方向是否沿杆 为什么 尝试解答 图 a 和图 b 中的两个物体m1 m2都处于平衡状态 根据平衡的条件 首先判断与物体相连的细绳 其拉力大小等于物体的重力 分别取c点和g点的研究对象 进行受力分析如下图 a 和 b 所示 根据平衡规律可求解 2012 洛阳市期中 如图所示 小车上有一根固定的水平横杆 横杆左端固定的轻杆与竖直方向成 角 轻杆下端连接一小铁球 横杆右端用一根细线悬挂一小铁球 当小车做匀变速直线运动时 细线保持与竖直方向成 角 若 则下列说法中正确的是 a 轻杆对小球的弹力方向沿着轻杆方向向上b 轻杆对小球的弹力方向与细线平行向上c 小车一定以加速度gtg 向右做匀加速运动d 小车一定以加速度gtg 向右做匀加速运动 解析 由于两小球加速度方向相同 所受弹力方向也应该相同 所以轻杆对小球的弹力方向与细线平行向上 选项a错误b正确 对细线悬挂的小铁球受力分析 由牛顿第二定律可得 小车一定以加速度gtg 向右做匀加速运动 选项c正确d错误 答案 bc 题型二静摩擦力方向的判断静摩擦力方向的判断方法 2 状态法 根据二力平衡条件 牛顿第二定律或牛顿第三定律 可以判断静摩擦力的方向 假如用一水平力推桌子 若桌子在水平地面上静止不动 这时地面会对桌子施一静摩擦力 根据二力平衡条件可知 该静摩擦力的方向与推力的方向相反 加速状态时物体所受的静摩擦力可由牛顿第二定律确定 3 利用牛顿第三定律 即作用力与反作用力的关系 来判断 此法关键是抓住 力是成对出现的 先确定受力较少的物体受到的静摩擦力方向 再根据 反向 确定另一物体受到的静摩擦力 例2 2011 东师附中模拟 如图所示 在车厢内悬线下悬挂一小球m 当汽车做匀变速直线运动时 悬线将与竖直方向成某一角度 若在汽车底板上还有一个跟其相对静止的物体m1 则关于汽车的运动情况和物体m1的受力情况正确的说法是 a 汽车一定向右做加速运动b 汽车也可能向左运动c m1除受到重力 底板的支持力作用外 还一定受到向右的摩擦力作用d m1除受到重力 底板的支持力作用外 还可能受到向左的摩擦力作用 思路诱导 根据m的受力情况得出汽车的加速度方向 但不能得出运动方向 m1受到底板的摩擦力的方向可用 假设法 或 牛顿第二定律 分析得出 尝试解答 因小球受到竖直向下的重力和斜向右上的绳的拉力作用 因此 合力一定向右 故汽车的加速度水平向右 但有可能是向左做匀减速运动 故a错误 b正确 分析m1的受力可知 只有受到的摩擦力水平向右 m1才能产生向右的加速度 故c正确 d错误 答案 bc 本题中m1受到的静摩擦力的方向也可以用假设法分析 汽车向右匀加速运动时 若底板光滑 m1将相对底板向左滑 即m1有相对底板向左滑动的趋势 因此m1受到的静摩擦力方向一定向右 有一辆遥控电动玩具汽车 已知车内电动马达驱动后轮转动 现玩具汽车的后轮 前轮分别放在平板小车甲 乙之上 如图所示 按动遥控器上的 前进 后退 键 汽车就能前进或后退 地面与甲 乙车之间的摩擦力不计 以下叙述正确的是 a 按动遥控器上的 前进 键 甲车对后轮摩擦力向前 甲车相对地面向后退b 按动遥控器上的 前进 键 乙车对前轮摩擦力向前 乙车相对地面向前进 c 按动遥控器上的 后退 键 甲车对后轮摩擦力向后 甲车相对地面向前进d 按动遥控器上的 后退 键 乙车对前轮摩擦力向后 乙车相对地面向后退 解析 因为车内电动马达驱动后轮转动 汽车前进时 后轮受力向前 前轮受力向后 汽车后退时 后轮受力向后 前轮受力向前 根据牛顿第三定律知 选项ac正确 答案 ac 题型三摩擦力的分析和计算摩擦力大小的计算方法 在计算摩擦力的大小之前 必须首先分析物体的运动情况 判明是滑动摩擦 还是静摩擦 1 滑动摩擦力的计算方法 可用ff fn计算 最关键的是对相互挤压力fn的分析 并不总是等于物体的重力 它跟研究物体受到的垂直于接触面方向的力密切相关 2 静摩擦力的计算方法一般应根据物体的运动情况 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 例3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 如果将外力f撤去 则物块 a 会沿斜面下滑b 摩擦力的大小变小c 摩擦力大小变大d 摩擦力方向一定变化 思路诱导 f撤去之前物块m在斜面平面内受到几个力的作用 此时摩擦力大小为多少 能否判断最大静摩擦力的范围 撤去f之后 在斜面平面内又受到几个力的作用 判断物体的状态及摩擦力的大小 答案 bd 解决本题的关键是由受力平衡判断静摩擦力的大小和方向 判断最大静摩擦力的范围 进一步判断撤去f后物体的状态 认为摩擦力的方向只能沿斜面向下是很多同学经常出现的错误 应引起足够的重视 2011 泉州模拟 如图甲所示 一物块在粗糙斜面上 在平行斜面向上的外力f作用下 斜面和物块始终处于静止状态 当f按图乙所示规律变化时 关于物块与斜面间摩擦力的大小变化的说法中正确的是 a 一定增大b 可能一直减小c 可能先减小后增大d 可能一直增大 解析 由于不知力f与mgsin 为斜面的倾角 的大小关系 故无法确定开始时摩擦力的方向 因此当f mgsin 时 随力f的减小 ff可能先向下减小再向上增大 当f mgsin 时 ff一直向上增大 故c d正确 答案 cd 对应学生用书p22 易错点1 由于对弹力的方向问题认识不全面造成的错误如图所示 小车沿水平面向右做匀加速直线运动 车上固定的硬杆和水平面的夹角为 杆的顶端固定着一个质量为m的小球 当小车运动的加速度逐渐增大时 杆对小球的作用力 f1至f4变化 的变化图示 沿杆方向 可能是 易错分析 认为杆对小球的弹力一定沿杆的方向 当小车的加速度增大时 拉力增大 选a 正确解答 小球只受重力和杆的弹力作用 杆的弹力f的竖直分量与重力平衡 水平分量产生加速度 即f竖直 mg f水平 ma 所以选项c正确 要清楚杆的弹力和绳的拉力方向的不同 绳的拉力一定沿绳的方向 杆的弹力方向不一定沿杆的方向 分析杆对物体的弹力方向一般要结合物体的运动状态进行分析 比如本题中 不论小车加速度多大 小球在竖直方向上合力为0 就是解题的关键 答案为c 手握轻杆 杆的另一端装有一个小滑轮 支持着悬挂重物的绳子 如图所示 现保持滑轮的位置不变 使杆向下转动一个角度 则杆对滑轮的作用力将 a 变大b 不变c 变小d 无法判断 解析 由于同一根绳上各处张力大小相等 故两段绳对滑轮的作用力大小相等 杆向下转动一个角度时 由于两段绳对滑轮的作用力不变 故它们的合力也不变 因此杆对滑轮的作用力将不变 答案为b 答案 b 易错点2 分不清是滑动摩擦力还是静摩擦力木块a b分别重50n和60n 它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0 25 夹在a b之间的轻弹簧被压缩了2cm 弹簧的劲度系数为400n m系统置于水平地面上静止不动 现用f 1n的水平拉力作用在木块b上 如图所示 力f作用后 a 木块a所受摩擦力大小是12 5nb 木块a所受摩擦力大小是11 5nc 木块b所受摩擦力大小是9nd 木块b所受摩擦力大小是7n 易错分析 没有真正理解静摩擦力与滑动摩擦力的概念 特别是最大静摩擦力与滑动摩擦力的关系 错选a或d项 实际上当物体刚刚开始运动时物体所受的拉力或推力 在数值上就等于最大静摩擦力 一旦物体发生了运动 此时的摩擦力就是滑动摩擦力 正确解答 由题给条件知未施加力f时 弹簧的弹力大小为f k x 400 0 02n 8n物块a与地面间的滑动摩擦力大小为f a fna 0 25 50n 12 5n物块b与地面间的滑动摩擦力大小为f b fnb 0 25 60n 15n令施加力f后装置仍处于静止状态 b受地面的摩擦力为fb a受地面的摩擦力为fa 由平衡条件有 f f fb fa f代入数据解得 fb 9n fa 8n综合以上分析可知 所给选项中只有c项正确 把重为g的物体用一水平力f压在竖直的足够高的平整墙壁上 f随时间t变化的图象如图所示 则从t 0时刻开始 物体所受的摩擦力f 随时间t变化的图象是下图中的哪一个 答案 c 对应学生用书p23 1 2011 青岛模拟 关于重力的大小 以下说法正确的是 a 悬挂在竖直绳子上的物体 绳子对它的拉力一定等于其重力b 静止在水平面上的物体对水平面的压力一定等于其重力c 自由落体运动的物体依然受到重力作用d 向上运动的物体所受重力可能小于向下运动的物体所受重力 答案 c 2 如右图所示是2008年残奥会开幕式上我国残疾田径运动员侯斌即将点燃火炬的一幅感人的照片 关于侯斌在拉