(安徽适用)2013高考物理一轮复习要点提示第2讲重力弹力摩擦力.ppt

第二章相互作用 一 力1 力的概念 物体与物体之间的作用 单位是牛顿 符号是N 2 力的性质 1 物质性 力不能脱离而存在 没有 施力物体 或 受力物体 的力是不存在的 2 相互性 力的作用是相互的 施力 受力 物体同时也是受力 施力 物体 3 矢量性 力是矢量 既有大小 又有方向 4 独立性 一个力作用于某个物体上产生的效果 与这个物体是否受到其他力的作用 相互 物体 无关 力的图示与受力示意图是有区别的 力的图示要求严格画出力的大小和方向 在相同标度下用线段的长短表示力的大小 箭头表示力的方向 受力示意图着重于力的方向的图示 不要求作出标度 运动状态 大小 方向 作用点 二 重力1 产生 由于地球的吸引而使物体受到的力 2 大小 G mg 3 方向 总是 4 重心 1 定义 为了研究方便认为各部分受到的重力集中作用的点 2 位置确定 质量分布均匀 形状规则的物体重心在其 对于形状不规则或者质量分布不均匀的物体 重心可用确定 1 重力的方向总是与当地的水平面垂直 不同地方水平面不同 其垂直水平面向下的方向也就不同 2 重力的方向不一定指向地心 3 并不是只有重心处才受到重力的作用 4 重力是万有引力的一个分力 竖直向下 几何中心 悬挂法 三 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的作用 2 产生的条件 1 两物体 2 发生弹性形变 3 方向 弹力的方向总是与物体形变的方向 4 大小 1 弹簧类弹力在弹性限度内遵从胡克定律 其公式为 k为弹簧的劲度系数 单位 N m 2 非弹簧类弹力大小应由平衡条件或动力学规律求得 相互接触 相反 F kx 四 摩擦力1 定义 两个相互接触的物体 当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时 在接触面上产生阻碍或的力 2 产生条件 接触面 接触面间有弹力 物体间有相对运动或相对运动趋势 3 大小 滑动摩擦力Ff FN 静摩擦力0 Ff Ffmax 4 方向 与相对运动或相对运动趋势方向 5 作用效果 阻碍物体间的或 1 摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势 但不一定阻碍物体的运动 2 受静摩擦力作用的物体不一定静止 受滑动摩擦力作用的物体不一定运动 3 接触面处有摩擦力时一定有弹力 且弹力与摩擦力方向总垂直 反之不一定成立 相对运动 相对运动趋势 相反 相对运动 相对运动趋势 粗糙 1 关于重力 以下说法正确的是 A 重力的方向总是垂直地面向下的B 把空气中的物体浸入水中 物体所受重力变小C 挂在绳上静止的物体 它受到的重力就是绳对它的拉力D 同一物体在地球不同处重力大小是不一定相同的解析 重力的方向总是竖直向下 故A错 在空气或其他液体中 重力大小始终不变 故B错 重力和拉力是两种性质不同的力 故C错 在地球的不同位置处 g略有差别 故D对 答案 D 2 下列关于重心 弹力和摩擦力的说法 正确的是 A 物体的重心并一定在物体的几何中心上B 劲度系数越大的弹簧 产生的弹力越大C 动摩擦因数与物体之间的压力成反比 与滑动摩擦力成正比D 静摩擦力的大小是在零和最大静摩擦力之间发生变化解析 由重心的概念可知A项错 弹簧弹力的大小还与其形变量有关 B项错 动摩擦因数与压力和滑动摩擦力均无关 C项错 静摩擦力的大小范围为0 Ff Ffmax D项正确 答案 D 3 2012年安庆模拟 关于摩擦力 有人总结了 四条不一定 其中说法错误的是 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解析 摩擦力的方向与跟它相接触的物体的相对运动方向或相对运动趋势的方向相反 与它的运动方向可能相同 也可能相反 也可能不在一条直线上 故A B正确 运动的物体可受静摩擦力作用 如随传送带一起加速的物体 静止的物体可受滑动摩擦力作用 如滑块滑过固定的木板时木板受的力 故C正确 静摩擦力也可以充当动力 故D不正确 答案 D 4 2012年阜阳模拟 实验室常用的弹簧测力计如图甲所示 弹簧的一端与连接有挂钩的拉杆相连 另一端固定在外壳上的O点 外壳上固定一个圆环 整个外壳重为G 弹簧和拉杆的质量忽略不计 现将该弹簧测力计以如图乙和丙的两种方式固定在地面上 并分别用同样的力F0 F0 G 竖直向上拉弹簧测力计 则稳定后弹簧测力计的读数分别为 A 乙图读数为F0 G 丙图读数为F0 GB 乙图读数为F0 G 丙图读数为F0 GC 乙图读数为F0 丙图读数为F0 GD 乙图读数为F0 G 丙图读数为F0解析 弹簧测力计的读数与弹簧的形变成正比 按图乙方式外壳受力F0 F G 则弹簧测力计的读数F F0 G 按图丙方式弹簧测力计的读数直接由F0引起 弹簧测力计的读数为F0 D正确 答案 D 弹力的有无及方向的判断方法 1 弹力有无的判断方法 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 即把与我们所研究的物体相接触的其他物体去掉 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 分析由状态分析弹力 使物体的受力必须与物体的运动状态相符合 依据物体的运动状态 由物体受力平衡 或牛顿第二定律 列方程来判断物体间的弹力是否存在 2 弹力的方向的判断方法 1 弹力的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 具体情况有以下几种 2 由物体的运动状态判断弹力的方向物体的受力必须与物体的运动状态相符合 可根据物体的运动状态 先假设一个弹力的方向 由共点力的平衡条件或牛顿第二定律列方程 求出弹力 若所得结果为正值 其方向与假设方向相同 如果为负值 其方向与假设方向相反 1 绳对物体只能产生拉力 不能产生推力 且绳子弹力的方向一定沿着绳子并指向绳子收缩的方向 这是由绳子本身的特点决定的 2 杆既可以产生拉力 也可以产生推力 弹力的方向可以沿杆 也可以不沿杆 这是杆和绳两种模型的最大区别 例1 如图甲所示 轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为10kg的物体 ACB 30 图乙中轻杆HP一端用铰链固定在竖直墙上 另一端P通过细绳EP拉住 EP与水平方向也成30 轻杆的P点用细绳PQ拉住一个质量也为10kg的物体 g取10N kg 求 1 轻绳AC段的张力FAC与细绳EP的张力FEP大小之比 2 横梁BC对C端的支持力 3 轻杆HP对P端的支持力 思路点拨 解答本题时可按以下思路分析 自主解答 图甲和乙中的两个物体M1 M2都处于平衡状态 根据平衡条件可判断 与物体相连的细绳拉力大小等于物体的重力 分别取C点和P点为研究对象 进行受力分析如图 甲 和 乙 所示 甲 乙 答案 1 1 2 2 100N 方向与水平方向成30 角斜向右上方 3 173N 方向水平向右 答案 D 静摩擦力的有无及方向判断方法 静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反 而相对运动趋势不如相对运动直观 它具有很强的隐蔽性 所以静摩擦力的方向判定较困难 为此常用下面几种方法 1 假设法利用假设法判断摩擦力的有无及方向的思维程序如下 2 反推法从研究物体表现出的运动状态这个结果反推出它必须具有的条件 分析组成条件的相关因素中摩擦力所起的作用 就容易判断摩擦力的方向了 3 根据摩擦力的效果来判断其方向如平衡其他力 作动力 作阻力 提供向心力等 用牛顿第二定律判断 关键是先判断物体的运动状态 即加速度方向 再利用牛顿第二定律 F ma 确定合力的方向 然后由受力分析判定静摩擦力的方向 例如 如图中物块A 质量为m 和B在外力F作用下一起沿水平面向右以加速度a做匀加速直线运动时 摩擦力提供A物体的加速度 A B之间的摩擦力大小为ma 方向水平向右 4 利用牛顿第三定律来判断此法关键是抓住 摩擦力是成对出现的 先确定受力较少的物体受到的摩擦力方向 再确定另一物体受到的摩擦力方向 摩擦力的方向与物体运动方向 可能相同 也可能相反 还可能成一定夹角 例2 2012年淮南模拟 如图所示 倾角为 的斜面体C置于水平面上 B置于斜面上 通过细绳跨过光滑的定滑轮与A相连接 连接B的一段细绳与斜面平行 A B C都处于静止状态 则 A B受到C的摩擦力一定不为零B C受到水平面的摩擦力一定为零C 不论B C间摩擦力大小 方向如何 水平面对C的摩擦力方向一定向左D 水平面对C的支持力与B C的总重力大小相等 思路点拨 解答本题应把握以下两点 1 B受到C的摩擦力方向取决于绳的拉力与B所受重力沿斜面向下的分力的大小关系 2 水平面对C的支持力既不等于B C的总重力 也不等于A B C的总重力 自主解答 以B物体为研究对象 沿斜面方向受到重力沿斜面方向向下的分力 绳的拉力和静摩擦力 静摩擦力的大小等于重力沿斜面方向向下的分力与拉力的合力 所以可能为0 可能沿斜面向上或向下 A项错误 利用整体法可知不论B C间摩擦力大小 方向如何 水平面对C的摩擦力方向一定向左 B项错误 C项正确 同理 在竖直方向利用整体法判断水平面对C的支持力大小等于B C的总重力减去拉力在竖直方向上的分力 D项错误 答案 C 2 如图所示 物体A B在力F作用下一起以相同速度沿F方向做匀速运动 关于物体A所受的摩擦力 下列说法正确的是 A 甲 乙两图中A均受摩擦力 且方向均与F相同B 甲 乙两图中A均受摩擦力 且方向均与F相反C 甲 乙两图中A均不受摩擦力D 甲图中A不受摩擦力 乙图中A受摩擦力 方向与F相同解析 1 水平面上叠加的物体间摩擦力分析 甲图中选用假设法 A B在拉力F作用下一起匀速运动 若A受摩擦力 则A物体受力不平衡与已知相矛盾 故A B间无摩擦力 2 斜面上叠加的物体间摩擦力分析 乙图中选用假设法 设AB间光滑无摩擦力 A沿斜面方向受力不平衡 不能匀速运动故有摩擦力 答案 D 摩擦力大小的计算方法 计算摩擦力的大小 首先要判断摩擦力是属于静摩擦力还是滑动摩擦力 然后根据静摩擦力和滑动摩擦力的特点计算其大小 1 静摩擦力大小的计算根据物体所受外力及所处的状态 平衡或加速 可分为两种情况 1 物体处于平衡状态 静止或匀速直线运动 利用力的平衡条件来判断其大小 2 物体有加速度时 若只有摩擦力提供加速度 则Ff ma 例如匀速转动的圆盘上物块靠摩擦力提供向心力产生向心加速度 若除摩擦力外 物体还受其他力 则F合 ma 先求合力再求摩擦力 3 最大静摩擦力并不一定是物体实际受到的力 物体实际受到的静摩擦力一般小于或等于最大静摩擦力 最大静摩擦力与接触面间的压力成正比 一般情况下 为了处理问题的方便 最大静摩擦力可按近似等于滑动摩擦力处理 2 滑动摩擦力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无关 与接触面的大小也无关 1 在分析摩擦力的方向时 要注意静摩擦力的方向的 可变性 和滑动摩擦力方向的 相对性 2 考查摩擦力时 经常结合共点力的平衡条件和牛顿运动定律来确定摩擦力的大小和方向 例3 用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体 静止时弹簧的伸长量为L 现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体 系统静止时弹簧伸长量也为L 斜面倾角为30 如图所示 则物体所受摩擦力 思路点拨 解答本题时应注意平衡条件的应用 首先对物体进行受力分析 建立坐标系 规定正方向 假设未知力的方向与规定的正方向相同 然后利用平衡条件列方程即可解答 在解题中要注意假设法的应用 自主解答 对竖直悬挂的物体 因处于静止状态 故有kL mg 对斜面上的物体进行受力分析 建立如图所示的坐标 并假设摩擦力方向沿x轴正方向 由平衡条件得 kL Ff 2mgsin30 联立 两式解得 Ff 0 故选项A正确 B C D错误 答案 A 3 如图所示 斜面固定在地面上 倾角 为37 sin37 0 6 cos37 0 8 质量为1kg的滑块 以一定的初速度沿斜面向下滑 斜面足够长 滑块与斜面间的动摩擦因数为0 8 该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图象是下图中的 取初速度方向为正方向 取g 10m s2 解析 由于mgsin37 mgcos37 滑块减速下滑 因斜面足够长 故滑块最终一定静止在斜面上 开始阶段Ff滑 mgcos37 6 4N 方向沿斜面向上 静止在斜面上时 Ff静 mgsin37 6N 方向沿斜面向上 由于取初速度方向为正方向 故图象A正确 B C D均错误 答案 A 1 2011年高考天津理综 如图所示 A B两物块叠放在一起 在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动 运动过程中B受到的摩擦力 A 方向向左 大小不变B 方向向左 逐渐减小C 方向