高考物理 第二章 第一单元 重力 弹力 摩擦力课时训练营课件.ppt

相互作用 第一单元重力弹力摩擦力 一 力1 力是 对 的作用 物体之间力的作用是 2 作用效果 改变物体的 使物体发生 3 三要素 4 基本特征 1 物质性 力不能脱离 而独立存在 2 相互性 物体间力的作用是 的 只要有作用力 就一定有对应的 3 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 4 矢量性 力既有大小 又有方向 力的运算遵循 定则 或 定则 5 力的图示力可以用一条带箭头的线段表示 线段的长度表示力的 箭头的指向表示力的 箭首 或箭尾 画在力的作用点上 线段所在直线叫做力的作用线 特别提醒 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画法 不要求作出标度 二 重力1 产生 是由于 对物体的 而使物体受到的力 2 大小 g 3 g的变化 重力加速度g会随着 的增大而 随着高度的增大而 4 方向 向下 5 重心 为了研究方便人为认定的重力的 特别提醒 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 三 弹力1 定义 发生弹性形变的物体由于要 对与它 的物体产生力的作用 2 弹力的产生条件 两个物体直接接触 并发生弹性形变 3 弹力的方向 与形变的方向 4 弹力的大小a 对有明显形变的物体 如弹簧等 弹力的大小与形变量有关 形变量越大 弹力 b 对没有明显形变的物体 如桌面 绳子等物体 弹力大小由物体的受力情况和运动情况共同确定 c 弹簧的弹力遵从胡克定律 f k称为弹簧的劲度系数 单位 四 摩擦力1 产生 相互接触且发生形变的粗糙物体间 有 或 时 在接触面上所受的 相对运动或相对运动趋势的力 2 两种摩擦力的比较 特别提醒 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 且弹力与摩擦力总垂直 反之不一定成立 对重力和重心的理解1 重力与万有引力的关系 1 地球对物体的吸引力是万有引力 重力是万有引力的一个分力 另一个分力是物体随地球自转所需的向心力 如图 2 物体在地球上不同的纬度处随地球自转所需的向心力大小不同 重力大小也不同 两极处 物体所受重力最大 大小等于万有引力 赤道上 物体所受重力最小 g f向 f引 3 一般情况下 可不考虑地球的自转效应 近似地认为mg f引 2 重心位置的理解和确定 1 重心是一个物体各部分所受重力作用的等效作用点 2 质量分布均匀的物体 重心的位置只跟物体的形状有关 有规则几何形状的均匀物体 它的重心的位置在它的几何中心上 如实心铅球的重心就在球心上 3 质量分布不均匀的物体 重心的位置不仅与物体的形状有关 还跟物体质量的分布有关 4 物体重心的位置可以在物体上 也可以在物体外 例如一个圆平板的重心在板上 而一个铁环的重心就不在铁环上 5 重心的位置与物体的位置 放置状态及运动状态无关 但一个物体的质量分布发生变化时 其重心的位置也发生变化 例如 一个充气的篮球 其重心在几何中心处 若将篮球内充入一定量的水 未满 则充水的球相对于原球重心将随水的多少变化 1 如图所示 两辆汽车以相同的速度做匀速运动 根据图中所给信息和所学知识你可以得出的结论是 a 物体各部分都受重力作用 但可以认为物体各部分所受重力集中于一点b 重力的方向总是垂直向下的c 物体重心的位置与物体形状和质量分布有关d 力是使物体运动的原因 解析 物体各部分都受重力作用 但可以认为物体各部分所受重力集中于一点 这个点就是物体的重心 故a正确 重力的方向总是和水平面垂直 是竖直向下而不是垂直向下 故b错误 从图中可以看出 汽车 包括货物 的形状和质量分布发生了变化 重心的位置就发生了变化 故c正确 力不是使物体运动的原因 而是使物体发生形变或产生加速度的原因 故d错误 答案 ac 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 在下图中 a b a b均处于静止状态 间一定有弹力的是 答案 bc 静摩擦力方向的判断1 关于相对运动和相对运动趋势的理解要准确地判断摩擦力的方向 关键在于对物体间 相对运动方向 或 相对运动趋势方向 的判断 相对运动 是指相互接触的两物体 以其中的一个物体为参考系 考察另一个物体相对于它所做的运动 而 相对运动趋势 是指如果没有摩擦力存在 两物体将要做相对运动 因为有了摩擦力的存在 这个运动被阻止 这种 要动 而 没有动 的情况就叫相对运动趋势 要判断物体间相对运动趋势方向 可以先假定物体间没有摩擦 以另一物体为参考系 然后判断这一物体相对于另一物体的 运动方向 这个 运动方向 就是这一物体对另一物体具有的相对运动趋势方向 2 相对运动趋势不如相对运动直观 具有很强的隐蔽性 所以静摩擦力的方向判断较困难 为此常用以下几种方法判断 1 假设法 假定没有摩擦力 即光滑 分析相对静止的物体间能否发生相对运动 若能 则有静摩擦力 方向与相对运动趋势方向相反 若不能 则没有静摩擦力 2 运动状态法 根据物体的运动状态利用平衡条件或牛顿第二定律判断 此方法关键是先确定物体的运动状态 静止或加速 再利用平衡条件或牛顿第二定律列式计算 确定静摩擦力存在与否及静摩擦力的方向 3 反作用法 利用牛顿第三定律 即作用力与反作用力的关系 来判断 先确定受力较少的物体受到的静摩擦力方向 再确定另一物体受到的静摩擦力方向 3 如图所示是主动轮p通过皮带带动从动轮q的示意图 a与b c与d分别是皮带上与轮缘上相互接触的点 则下列判断正确的是 a b点相对于a点运动趋势方向与b点运动方向相反b d点相对于c点运动趋势方向与c点运动方向相反c d点所受静摩擦力方向与d点运动方向相同d 主动轮受到的摩擦力是阻力 从动轮受到的摩擦力是动力 解析 p为主动轮 假设接触面光滑 b点相对于a点的运动方向一定与b点的运动方向相同 a错误 q为从动轮 d相对于c的运动趋势方向与c点的运动方向相反 q轮通过静摩擦力带动 因此 d点所受的静摩擦力方向与d点的运动方向相同 b c均正确 主动轮靠摩擦带动皮带 从动轮靠摩擦被皮带带动 故d也正确 故选bcd 答案 bcd 题型一弹力的分析与判断如图所示 小车上固定着一根弯成 角的曲杆 杆的另一端固定一个质量为m的球 试分析下列情况下杆对球弹力的大小和方向 1 小车静止时 2 小车以加速度a向右加速运动时 3 小车向右匀速运动时 4 小车以加速度a向右减速运动时 解析 1 小车静止时 根据物体平衡条件知 杆对球的弹力方向竖直向上 且大小等于球的重力mg 2 小车以加速度a向右加速运动时 球所受重力和杆的弹力的合力方向一定水平向右 此时 弹力f的方向一定指向右上方 只有这样 才能保证球在竖直方向上受力平衡 水平方向上具有向右的加速度 答案 见解析 规律小结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 具体情况有以下几种 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 确定弹力方向 1 有一固定 光滑斜面的小车静止在水平面上 小球通过细绳与车顶相连 小球某时刻正处于如图所示的状态 且已知小车正在加速运动 设斜面对小球的支持力为fn 细绳对小球的拉力为ft 关于此时刻小球的受力情况 下列说法正确的是 a 若小车向左运动 fn可能为零b 若小车向左运动 ft可能为零c 若小车向右运动 fn不可能为零d 若小车向右运动 ft不可能为零 解析 静止时 小球受重力g 支持力fn和拉力ft作用 三力平衡 合力为零 从静止开始加速时 若向左加速 则加速度方向向左 ft可能为零 若向右加速 则加速度方向向右 fn可能为零 而ft不可能为零 故b d两项正确 答案 bd 题型二摩擦力大小的计算如图所示 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 规律小结计算摩擦力的大小 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 平衡或有速度 可分为两种情况 物体处于平衡状态 静止或匀速 利用力的平衡条件来判断其大小 物体有加速度时 若只有摩擦力 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 这种与运动状态有关的特点 区别于滑动摩擦力 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 3 最大静摩擦力并不是物体实际受到的力 物体实际受到的静摩擦力小于最大静摩擦力 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 长直木板的上表面的一端放置一个铁块 木板放置在水平面上 将放置铁块的一端由水平位置缓慢地向上抬起 木板另一端相对水平面的位置保持不变 如图所示 铁块受到的摩擦力ff随木板倾角 变化的图线可能正确的是 设最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力大小 解析 铁块开始相对木板不动 受静摩擦力作用 ff1 mgsin 当 增大到一定程度 铁块相对木板滑动时 受滑动摩擦力作用 ff2 mgcos 由数学知识可知 只有c正确 答案 c 题型三胡克定律的应用如图所示 两木块a b的质量分别为m1和m2 两轻质弹簧k1 k2的劲度系数分别k1和k2 a压在弹簧k1上 但不拴接 整个系统处于平衡状态 现缓慢上提a木块 直到它刚离开k1 在这过程中b木块移动的距离为多少 规律小结弹簧弹力的大小一般根据胡克定律计算即可 只是需要注意其中的x为形变量 3 如图所示 四个完全相同的弹簧都处于水平位置 它们的右端受到大小皆为f的拉力作用 而左端的情况各不相同 中弹簧的左端固定在墙上 中弹簧的左端受到大小也为f的拉力作用 中弹簧的左端拴一小物块 物块在光滑的桌面上滑动 中弹簧的左端拴一小物块 物块在有摩擦的桌面上滑动 若认为弹簧的质量都为零 以l1 l2 l3 l4依次表示四个弹簧的伸长量 则有 a l2 l1b l4 l3c l1 l3d l2 l4 答案 d 1 2010年济宁模拟 下列关于物体重力的说法中正确的是 a 地球上的物体只有运动时才受到重力b 同一物体在某处向上抛出后所受重力较小 向下抛出后所受重力较大c 某物体在同一位置时 所受重力与静止还是运动无关 重力大小是相同的d 物体所受重力大小与其质量有关 解析 地球上的物体运动或静止时都受地球的吸引作用 故运动或静止的物体均受重力 a错误 某物体在地球上某点处所受地球吸引而产生的重力一定 与此物体的运动状态无关 b错误 c正确 物体所受重力g mg 在g一定时 g由m决定 d正确 答案 cd 2 2010年东城模拟 如图所示 物块m在静止的传送带上以速度v匀速下滑时 传送带突然启动 方向如图中箭头所示 若传送带的速度大小也为v 则传送带启动后 a m静止在传送带上b m可能沿斜面向上运动c m受到的摩擦力不变d m下滑的速度不变 解析 由m匀速下滑可知其处于平衡状态 受重力 摩擦力 支持力 传送带启动以后对m受力没有影响 自然也不会影响其运动状态 故c d正确 答案 cd 3 南通 扬州 泰州三市2011届第一次联考 如图所示 轻质弹簧的劲度系数为k 小球重g 平衡时小球在a处 今用力f压小球至b处 使弹簧缩短x 则此时弹簧的弹力为 a kxb kx gc g kxd 以上都不对 解析 设球在a处时弹簧已压缩了 x 球平衡时弹力fa g k x 球在b处时 弹簧又压缩x 球再达平衡时弹力fb k x x g kx 故选项b是正确的 注意 此题易错选为a项 原因是x并非球在b处时弹簧的变化量 即不是弹簧压缩后与原长的差值 答案 b 4 如图甲所示 物体m静止于倾角为 的斜面上 现用垂直于斜面的压力f kt k为比例常量 t