高考物理大一轮复习 第02章 相互作用 第1讲 弹力 摩擦力课件 新人教版.ppt

相互作用 第二章 第一讲弹力摩擦力 栏 目 导 航 1 弹性形变 撤去外力作用后能够 的形变 2 弹力 定义 发生 的物体由于要恢复原状而对与它接触的物体产生的作用力 恢复原状 弹性形变 3 产生条件 对照教材 关于弹力的产生 教材是这样描述的 发生弹性形变的物体 由于物体要恢复原状 对与它接触的物体会产生力的作用 这种力叫弹力 逐字逐句阅读这句话 抓住关键词归纳弹力产生的条件 1 图中物体a b均处于静止状态且接触面光滑 a b间一定有弹力的是 2 画出图中物体a受力的示意图 试总结拉力 压力 支持力几种弹力的方向有何特点 提示 接触发生弹性形变 1 b 2 弹力方向与水平成45 斜向上 其余略 1 内容 在弹性限度内 弹力和弹簧形变大小 伸长或缩短的量 成 2 表达式 f kx 1 k是弹簧的 单位是牛顿每米 用符号n m表示 k的大小由弹簧 决定 2 x是弹簧长度的 不是弹簧形变以后的长度 正比 劲度系数 自身因素 变化量 3 如图是探究某根弹簧的伸长量x与所受拉力f之间的关系图 1 写出图线代表的函数表达式 x的单位为m 2 当弹簧伸长20cm或压缩20cm 弹力大小相等吗 1 静摩擦力与滑动摩擦力 相对静止 相对运动 粗糙 压力 相对运动趋势 粗糙 压力 相对运动 相反 相反 相对运动趋势 相对运动 相对运动 粗糙程度 3 如图所示 物体a b沿水平面向右运动 a b接触面粗糙 则 1 当va vb时 物体b受不受摩擦力 2 当va vb时 物体b所受摩擦力方向向哪 3 当va vb时 物体b所受摩擦力方向向哪 提示 1 不受 2 水平向右 3 水平向左 4 滑动摩擦力的计算公式f fn 1 阅读教材 几种材料间的动摩擦因数 此表说明什么问题 2 静止的物体可以受滑动摩擦力吗 举例说明 3 如图所示 在竖直墙面上 如果物块在外力f的作用下沿粗糙的竖直墙面下滑 物块的质量增大 摩擦力增大吗 提示 1 动摩擦因数与材料及接触面间的粗糙程度有关 2 可以 如黑板擦在黑板上滑动时 黑板受到滑动摩擦力的作用 3 不会增大 f fn中的fn与重力无关 1 判断正误 1 只要物体发生形变就会产生弹力作用 2 轻杆对物体的弹力方向一定沿轻杆 3 摩擦力的大小一定与正压力成正比 4 运动物体受到的摩擦力不一定等于 fn 5 摩擦力的方向可能与运动方向垂直 答案 1 2 3 4 5 答案 acd 3 粤教版必修1p74第9题改编 多选 关于摩擦力 有人总结了四条 不一定 其中说法正确的是 a 摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相同b 静摩擦力的方向不一定与运动方向共线c 受静摩擦力或滑动摩擦力的物体不一定静止或运动d 静摩擦力一定是阻力 滑动摩擦力不一定是阻力答案 abc 4 人教版必修1p61第3题 重量为100n的木箱放在水平地板上 至少要用35n的水平推力 才能使它从原地开始运动 木箱从原地移动以后 用30n的水平推力 就可以使木箱继续做匀速运动 由此可知 木箱与地板间的最大静摩擦力fmax 木箱所受的滑动摩擦力f 木箱与地板间的动摩擦因数 如果用20n的水平推力推木箱 木箱所受的摩擦力是 答案 35n30n0 320n 1 弹力有无的判断 三法 1 假设法假设将与研究对象接触的物体解除接触 判断研究对象的运动状态是否发生改变 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 2 替换法用细绳替换装置中的杆件 看能不能维持原来的力学状态 如果能维持 则说明这个杆提供的是拉力 否则 提供的是支持力 3 状态法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 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 多选 如图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 cd 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 如图甲所示 小车上固定着三角硬杆 杆的端点处固定着一个质量为m的小球 当小车有水平向右的加速度且从零开始逐渐增大时 杆对小球的作用力的变化 用f1至f4变化表示 可能是图乙中的 oo 沿杆方向 c 1 下列关于常见力的说法中正确的是 a 弹力 重力 支持力 摩擦力都是按照力的性质命名的b 有规则形状的物体 其重心就在物体的几何中心c 两接触面间有摩擦力存在 则一定有弹力存在d 力是一个物体就可以产生的 不需要其他物体的存在 c 解析 支持力是根据力的作用效果命名的 故a错误 只有质量分布均匀 形状规则的物体 重心才在其几何中心 故b错误 弹力产生的条件 相互接触并挤压 摩擦力产生的条件接触面粗糙 相互接触并挤压 有相对运动或相对运动趋势 可见 有摩擦力 必有弹力 故c正确 力是物体与物体间的相互作用 故d错误 c 1 静摩擦力的有无和方向的判断方法 1 假设法 利用假设法判断的思维程序如下 2 状态法 先判断物体的状态 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 2 静摩擦力大小的计算 1 物体处于平衡状态 静止或匀速运动 利用力的平衡条件来判断静摩擦力的大小 2 物体有加速度时 若只有静摩擦力 则ff ma 若除静摩擦力外 物体还受其他力 则f合 ma 先求合力再求静摩擦力 3 滑动摩擦力大小的计算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和接触面的大小均无关 如图 在固定斜面上的一物块受到一外力f的作用 f平行于斜面向上 若要物块在斜面上保持静止 f的取值应有一定范围 已知其最大值和最小值分别为f1和f2 f2 0 由此可求出 a 物块的质量b 斜面的倾角c 物块与斜面间的最大静摩擦力d 物块对斜面的正压力 c 摩擦力方向的判定方法 1 无法直接用摩擦力的产生条件判断是否存在摩擦力时 有时可借助假设法来判断 2 根据 物体的运动状态 来判定此法关键是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 如图所示 位于斜面上的物块m在沿斜面向上的力f作用下 处于静止状态 则斜面作用于物块的静摩擦力的 a 方向可能沿斜面向上b 方向可能沿斜面向下c 大小不可能等于零d 大小可能等于f解析 在斜面方向上 m受重力沿斜面向下的分力gsin 静摩擦力ff 沿斜面向上的推力f三个力作用平衡 取沿斜面向上为正方向 由平衡条件得f gsin ff 0 求得ff gsin f 当gsin f时 ff 0 沿斜面向上 当gsin f时 ff 0 沿斜面向下 当gsin f时 ff 0 当gsin 2f时 ff f 沿斜面向上 abd 解析 2018 江苏省仪征中学高三检测 如图所示 在物体p左边用一根水平轻弹簧和竖直墙壁相连 放在粗糙水平面上 静止时弹簧的长度大于弹簧的原长 若再用一个从零开始逐渐增大的水平力f向右拉p 直到把p拉动 在p被拉动之前的过程中 弹簧对p的弹力n的大小和地面对p的摩擦力f的大小的变化情况是 a n始终增大 f始终减小b n先不变后增大 f先减小后增大c n保持不变 f始终减小d n保持不变 f先减小后增大 d 解析 由题意可知 放在粗糙水平面上 静止时弹簧的长度大于原长 则弹簧对p的拉力向左 由于粗糙水平面 因此同时受到水平向右的静摩擦力 当再用一个从零开始逐渐增大的水平力f向右拉p 直到把p拉动前过程中 物体p受到的静摩擦力从向右变为水平向左 所以其大小先减小后增大 故只有d正确 abc均错误 3 如图所示 建筑装修中 工人用质量为m的磨石对斜壁进行打磨 当对磨石施加竖直向上大小为f的推力时 磨石恰好沿斜壁向上匀速运动 已知磨石与斜壁之间的动摩擦因数为 则磨石受到的摩擦力是 a f mg cos b f mg sin c f mg cos d f mg a 解析 磨石受重力 推力 斜壁的弹力及摩擦力而处于平衡状态 由图可知 f一定大于重力 先将重力及向上的推力合成后 将二者的合力向垂直于斜壁方向及沿斜壁方向分解 在沿斜壁方向有f f mg cos 在垂直于斜壁方向上有fn f mg sin 则f f mg cos f mg sin 方向沿斜壁向下 a正确 4 如图所示 质量为m的木块在质量为m的长木板上受到水平向右的拉力f作用向右滑行 长木板处于静止状态 已知木块与木板间的动摩擦因数为 1 木板与地面间的动摩擦因数为 2 下列说法正确的是 a 木板受到地面的摩擦力的大小一定是 2mgb 木板受到地面的摩擦力的大小一定是 1 m m gc 当f 2 m m g时 木板发生运动d 无论怎样改变f的大小 木板都不可能运动 d 解析 因长木板处于静止状态 故其所受的摩擦力为静摩擦力 其大小等于物块对它的滑动摩擦力 即 1mg 选项a b错误 分析可知 木块对木板的摩擦力f1不大于地面对木板的最大静摩擦力 当f改变时 f1不变 则木板不可能运动 故选项c错误 d正确 1 静摩擦力的突变问题静摩擦力是被动力 其存在及大小 方向取决于物体间的相对运动趋势 而且静摩擦力存在最大值 静摩擦力为零的状态是方向变化的临界状态 静摩擦力达到最大值是物体恰好保持相对静止的临界状态 2 滑动摩擦力的突变问题滑动摩擦力的大小与接触面的动摩擦因数和接触面受到的正压力均成正比 发生相对运动的物体 如果接触面发生变化或接触面受到的正压力发生变化 则滑动摩擦力就会发生变化 2018 山东德州统考 如图所示 轻弹簧的一端与物体p相连 另一端固定在木板上 先将木板水平放置 并使弹簧处于拉伸状态 缓慢抬起木板的右端 使倾角逐渐增大 直至物块p刚要沿木板向下滑动 在这个过程中 物块p所受力的大小变化情况是 a 支持力一直减小 摩擦力也一直减小b 摩擦力一直增大c 摩擦力先减小后增大d 弹簧对物块p的弹力逐渐增大 c 解析 设木板与水平面的夹角为 物块对木板的压力等于其重力垂直木板的分力gcos 由于 一直增大 故支持力一直减小 设物块的重力为g 弹簧的弹力大小为f 静摩擦力大小为f 缓慢抬起木板的右端 使倾角逐渐增大 直至物块p刚要沿木板向下滑动的过程中 弹簧的拉力不变 物块p的重力沿木板向下的分力先小于弹簧的弹力 后大于弹簧的弹力 物块p所受的静摩擦力方向先沿木板向下 后沿木板向上 当物块p的重力沿木板向下的分力小于弹簧的弹力时 则有gsin f f 增大时 f不变 f减小 当物块p的重力沿木板向下的分力大于弹簧的弹力时 则有gsin f f 增大时 f不变 f增大 所以物块p所受静摩擦力的大小先减小后增大 故c正确 a b错误 因物块没有发生滑动 因此弹簧的长度不变 故弹簧对物块p的弹力大小不变 故d错误 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 5 如图 物块a b静置在水平地面上 某时刻起 对b施加一沿斜面向上的力f 力f从零开始随时间均匀增大 在这一过程中 a b始终保持静止 则 a 地面对a的支持力不变b 地面对a的支持力减小c 物体b受到的摩擦力逐渐增大d 物体b受到的摩擦力逐渐减小 b 解析 设斜面的倾角为 以a b整体为研究对象 因为a b始终保持静止 由平衡条件得 ma mb g fn fsin f均匀增大 故支持力fn减小 选项b正确 a错误 对于b 当f mbgsin 时 fb mbgsin f fb随着f的增大而减小 当f mbgsin 时 fb f mbgsin fb随着f的增大而增大 选项c d错误 6 2018 长沙一中检测 如图甲所示 一物块放在粗糙斜面上 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 物块与斜面间的摩擦力大小变化规律可能是图中的 d 解析 设t 0时刻f f0 则f与t的关系式为f f0 kt k是图线斜率的大