【走向高考】高考物理总复习 第二章 第1讲 重力弹力摩擦力课件.ppt

本部分内容在高考中占10 左右 题型非常全面 考查方式灵活多样 既有选择题 实验题 也有计算题 题目难度以中等为主 但涉及到弹簧类问题时 由于弹簧形变而造成的弹力变化的变力问题会使题目难度增大 高考命题的热点集中在共点力平衡及摩擦力问题 常以生活实际及科普知识为背景 结合牛顿运动定律 功能关系及电磁学相关知识考查 例如2010年新课标全国卷第15题考查胡克定律 第18题考查力的分解和共点力的平衡 2010年山东卷第17题 考查了共点力平衡 摩擦力 2010年福建卷第20题 考查了受力分析 牛顿运动定律及电磁场等知识 2010年浙江卷第21 题 考查了 探究弹簧弹力大小与伸长量的关系 实验 温故自查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 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 考点精析1 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 2 力的分类 1 按力的性质分可分为万有引力 包含重力 弹力 摩擦力 分子力 电磁力 核力等 2 按力的作用效果分可分为压力 支持力 动力 阻力 向心力 回复力等 3 按作用方式分可分为场力和接触力 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外力和内力 注意该知识点在 受力分析 中应注意 受力分析 分析的是性质力 不是效果力 如 对做圆周运动的物体进行受力分析 不能添加 向心力 因 向心力 是效果力 对确定的研究对象进行受力分析 分析的是 外力 不是 内力 温故自查 地球 弹簧秤 mg 竖直向下 一点 万有引力 水平面 形状 质量分布 悬挂法 2 重力是由于地球的吸引而产生 但不能说重力就是地球的吸引力 3 在赤道上时 重力等于万有引力减去向心力 即f引 g f向 4 在两极时重力等于物体所受到的万有引力 在地球上其他位置时 重力不等于万有引力 2 重心 1 概念 物体的各部分都受重力的作用 我们可以认为各部分受到的重力都集中于一点 这个点就是重力的作用点 叫做物体的重心 重心概念的实质是从作用效果上命名的 是一种等效的处理方法 2 测量 物体的重心可用悬挂法测出 二力平衡原理 但并不是说 所有物体的重心都可用悬挂法测出 一般适用于薄板等 3 几种情况的重心位置 质量分布均匀 有规则形状的物体的重心在几何中心 均匀杆或链的重心 随其形状变化而变化 重心不一定在物体上 如匀质环 质量分布不均匀的物体 重心位置除跟物体的形状有关外 还与物体的质量分布情况有关 例如载重汽车的重心 随所装货物多少和装载位置的变化而变化 4 几何上所讲的重心 是三条中线的交点 不是物理概念中的重心 同时注意 重心 也不能认为是 中心 温故自查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 接触 形变 产生 消失 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 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 kx 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 因素 形变量 平衡 条件 牛顿第二定律 考点精析1 弹力的方向弹力方向与物体形变的方向相反 作用在迫使物体发生形变的那个物体上 常见的几种情况 1 弹簧两端的弹力方向 与弹簧测力计中心轴线相重合 指向弹簧恢复原状方向 2 轻绳对物体的弹力方向 沿绳指向绳收缩的方向 3 面与面接触的弹力方向 垂直于接触面指向受力物体 4 点与面接触的弹力方向 过接触点垂直于接触面 或接触面的切面 且指向受力物体 5 球与面接触的弹力方向 在接触点与球心连线上 且指向受力物体 6 球与球接触的弹力方向 垂直于过接触点的公切面 且指向受力物体 7 轻杆两端受到拉伸或挤压时会出现拉力或压力 拉力或压力的方向沿细杆方向 因为此时只有轻杆两端受力 在这两个力作用下杆处于平衡 则这两个力必共线 即沿杆的方向 当杆受力较复杂时 杆中弹力的方向要具体问题具体分析 2 弹力的大小 1 弹簧 橡皮条类 它们的形变可视为弹性形变 弹力的大小跟形变关系符合胡克定律 f kx 上式中k叫弹簧的劲度系数 单位 n m 跟弹簧的材料 粗细 直径及原长都有关系 x是弹簧的形变量 拉伸或压缩量 切不可认为是弹簧的原长 2 其他情况下的弹力计算 要根据物体所处的运动状态 由平衡条件或动力学规律来求 常用牛顿运动定律求解 温故自查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 f 5 方向 跟接触面相切 并跟物体相反 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 考点精析1 对f fn的理解 1 将f fn定义为动摩擦因数 即 f fn 只与接触面的粗糙程度 接触面的材料有关 与接触面积和接触面上受力 运动状态无关 2 f fn 中fn 并不总是等于物体的重力 是易错点 例如 质量为m的物块沿倾角为 的斜面下滑 则压力大小fn mgcos 只有物体置于水平接触面上且在竖直方向上处于平衡状态时 才有fn mg成立 2 滑动摩擦力的方向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 温故自查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 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 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 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 考点精析1 静摩擦力的大小与方向 1 其大小 方向都跟产生相对运动趋势的外力密切相关 但跟接触面相互挤压力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 2 最大静摩擦力fm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fm 而静摩擦力可在0 fm间变化 2 静摩擦力的作用效果特点静摩擦力阻碍的是物体间的相对运动趋势 并不是阻碍物体的运动 它可以作阻力 也可以作动力 例如 如图中的甲图 物体b叠放在物体a上 水平地面光滑 外力f作用于物体a上 使它们一起运动 因b随a一起向右加速 故b受合力一定向右 而b在水平方向只受静摩擦力的作用 所以 b受静摩擦力一定向右 如图中的乙图 对b起动力的作用 由作用力与反作用力关系知a受到b的静摩擦力向左 对a起阻力的作用 命题规律对重力的产生 重力的方向及重心的确定的考查 考例1 一个物体所受重力在下列哪些情形下要发生变化 a 在地面上把它从赤道拿到两极b 在地面上把它浸入水中c 把它送到月球上d 将物体置于向下减速运行的电梯中 解析 从赤道到两极g变大 重力变大 在月球上g变小 重力变小 浸入水中和处于减速状态均不能改变其重力 答案 ac 总结评述 重力的大小与物体所处的纬度和高度有关 与物体的运动状态无关 重心的位置与质量分布 形状都有关 并不一定在物体上 一个圆球形薄壳容器所受重力为g 用一细线悬挂起来 如图所示 现在容器里装满水 若在容器底部有一个小阀门 将小阀门打开让水慢慢流出 在此过程中 系统 包括容器和水 的重心位置 a 慢慢下降b 慢慢上升c 先下降后上升d 先上升后下降 答案 c 解析 球形容器和水组成的系统 两部分都是均匀物质 水流出前均为球形 重心重合 在球心上 水流出后 只剩容器 重心仍在球心位置上 故在水慢慢流出时 系统重心先下降后上升 命题规律对弹力的有无 弹力的大小和方向判断的考查 解析 小车静止时 由物体的平衡条件知杆对球的作用力方向竖直向上 且大小等于球的重力mg 故选项a b错 小车向右以加速度a运动 设小球受杆的作用力方向与竖直方向的夹角为 如图a所示 答案 d 总结评述 杆的弹力与绳的弹力不同 绳的弹力始终沿着绳子方向 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 由受力平衡或牛顿定律求解得到弹力的大小和方向 杆就会根据需要提供相应大小和方向的弹力 2009 海南 两刚性球a和b的质量分别为ma和mb 直径分别为da和db da db 将a b球依次放入一竖直放置 内径为d da d da db 的平底圆筒内 如图所示 设a b两球静止时对圆筒侧面的压力大小分别为f1和f2 筒底所受的压力大小为f 已知重力加速度大小为g 若所有接触面都是光滑的 则 a f ma mb g f1 f2b f ma mb g f1 f2c mag f ma mb g f1 f2d mag f ma mb g f1 f2 答案 a 解析 对两刚性球a和b整体分析 其重力方向竖直向下 而侧壁产生的压力水平 故不能增大对底部的挤压 所以f ma mb g 水平方向上 由于物体处于平衡 所以受力也平衡 因此f1 f2 a正确 命题规律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 考例3 指明物体a在以下四种情况下所受的静摩擦力的方向 1 物体a静止于斜面上 如图甲所示 2 物体a受到水平拉力作用而仍静止在水平面上 如图乙所示 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 总结评述 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 如图所示 物体b叠放在物体a上 水平地面光滑 外力f作用于物体a上 使它们一起运动 试分析两物体受到的静摩擦力的方向 答案 b受到a的摩擦力向右 a受到b的摩擦力向左 解析 ab一起向右加速运动 整体有向右的加速度 对b分析 b一定受到向右的合力 而b在水平方向只受摩擦力的作用 所以b受到的摩擦力一定向右 由作用力与反作用力的关系可知a受到b的摩擦力向左 命题规律 1 根据摩擦定律求物体间摩擦力 2 根据物体的运动情况 利用平衡条件或牛顿第二定律求解摩擦力 考例4 一质量m 20kg的钢件架在两完全相同的 平行长直圆柱上 如图所示 钢件的重心与两柱等距 两柱的轴线在同一水平面内 圆柱的半径r 0 025m 钢件与圆柱件的动摩擦因数 0 20 两圆柱各绕自己的轴线做转向相反的转动 角速度 40rad s 若沿平行于柱轴方向施加推力推着钢件做速度v0 0 05m s的匀速运动 推力是多大 设钢件左右受光滑槽限制 图中未画出 不发生横向运动 g取10m s2 答案 2n 总结评述 准确判断出钢件相对于圆柱体的运动方向 才能正确地求解出两圆柱体对钢件滑动摩擦力的合力 从而顺利解题 答案 b 解析 考查受力分析与平衡条件