高考物理一轮复习第2章相互作用第1讲重力弹力摩擦力课件.pptx

选考导航 第1讲重力弹力摩擦力 知识排查 重力基本相互作用 1 重力产生 由于 的吸引而使物体受到的力 2 重力大小 与物体的质量成 即G 可用 测量重力 3 重力方向 总是 的 4 重心 其位置与物体的 分布和 有关 5 四种基本相互作用 mg 地球 正比 弹簧测力计 竖直向下 质量 形状 引力相互作用 电磁相互作用 强相互作用 弱相互作用 1 弹性 1 弹性形变 有些物体在形变后撤去作用力能够 的形变 2 弹性限度 当形变超过一定限度时 撤去作用力后 物体不能完全恢复原来的 这个限度叫弹性限度 2 弹力 1 定义 发生弹性形变的物体 由于要 对与它接触的物体会产生力的作用 这种力叫做弹力 2 产生条件 物体相互 且发生 3 方向 弹力的方向总是与作用在物体上使物体发生形变的外力方向 弹力 恢复原状 形状 恢复原状 接触 弹性形变 相反 3 胡克定律 1 内容 弹簧发生 时 弹力的大小F跟弹簧伸长 或缩短 的长度x成 2 表达式 F k是弹簧的 单位为N m k的大小由弹簧 决定 x是 但不是弹簧形变以后的长度 弹性形变 正比 kx 劲度系数 自身性质 形变量 滑动摩擦力 静摩擦力 粗糙 弹力 运动 趋势 相切 相反 相切 相反 3 摩擦力的大小 静摩擦力的大小与相对运动趋势的强弱有关 趋势越强 静摩擦力越大 但不能超过最大静摩擦力 即0 F Fm 滑动摩擦力的大小 F 其中 为动摩擦因数 与接触面的 和 有关 滑动摩擦力与最大静摩擦力的关系 一般最大静摩擦力比滑动摩擦力略大一些 在许多问题的处理过程中往往认为其大小等于滑动摩擦力 FN 材料 粗糙程度 小题速练 1 思考判断 1 只有接触的物体间才会有力的作用 2 物体的重心一定在物体上 3 重力的方向竖直向下 不一定与接触面垂直 4 绳 杆的弹力方向一定沿绳 杆 5 有摩擦力一定有弹力 6 静止的物体不可能受到滑动摩擦力 7 滑动摩擦力的方向一定与物体运动方向相反 8 摩擦力的方向可能与运动方向垂直 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 2 在下列各图中 a b均处于静止状态 且接触面均光滑 a b间一定有弹力的是 答案B 3 一轻质弹簧原长为8cm 在4N的拉力作用下伸长了2cm 弹簧未超出弹性限度 则该弹簧的劲度系数为 A 40m NB 40N mC 200m ND 200N m 答案D 4 人教版必修1 P61 T3改编 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 下列说法正确的是 A 木箱与地板间的最大静摩擦力为30NB 木箱所受的滑动摩擦力为35NC 木箱与地板间的动摩擦因数为0 35D 木箱与地板间的动摩擦因数为0 3答案D 重力 1 与重力有关知识易错点再认识 1 误认为重力的大小与物体的运动状态有关 2 误认为重力的方向指向地心 实际上重力的方向是竖直向下 不一定指向地心 3 误认为重力没有施力物体 实际上重力的施力物体是地球 任何力同时具有施力物体与受力物体 4 误认为只有相互接触的物体间才存在作用力 实际上有些力可以发生在不接触的物体间 如重力等 2 重力方向竖直向下也就是沿重垂线的方向 不能将竖直向下说成垂直向下 也不能说成指向地心 竖直向下是指垂直于当地的水平面向下 而垂直向下可以指垂直于任何支持面向下 只有在两极或赤道时 重力的方向才指向地心 1 下列关于重力和重心的说法正确的是 A 物体所受的重力就是地球对物体产生的吸引力B 重力的方向总是指向地心C 用细线将重物悬挂起来 静止时物体的重心一定在悬线所在的直线上D 重心就是物体所受重力的等效作用点 故重心一定在物体上 解析重力是由于地球的吸引而产生的 但不是地球的吸引力 A错误 重力的方向竖直向下 不一定指向地心 B错误 由平衡条件可知 细线拉力和重力平衡 重心在重力作用线上 C正确 重心位置跟物体的形状 质量分布有关 是重力的等效作用点 但不一定在物体上 如质量分布均匀的球壳 其重心就不在球壳上 D错误 答案C 2 关于物体的重力和重心 下列说法正确的是 A 物体所受的重力是由于受到地球的吸引而产生的 所以方向总是垂直于地面向下B 同一物体在地球上的不同位置 当用不同的弹簧测力计测量时其所受重力大小是不同的 当用同一弹簧测力计测量时所受重力大小一定相同C 物体的重心就是物体各部分所受重力的等效作用点D 形状规则的物体 如正方体 其重心一定在其几何中心处 解析重力的方向为竖直向下而不是垂直地面向下 选项A错误 同一物体在地球上不同位置所受重力不同 与弹簧测力计无关 选项B错误 重心为物体各部分所受重力的等效作用点 选项C正确 重心的位置与物体的形状与质量分布是否均匀有关 如果质量分布不均匀 仅有规则几何外形 其重心也不一定在几何中心上 选项D错误 答案C 1 三法 判断弹力的有无 弹力 2 弹力方向的判断 1 常见模型中弹力的方向 2 根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律判断 3 计算弹力大小的方法 1 弹簧 橡皮条等物体的弹力可以由胡克定律F kx计算 2 其他弹力可以根据物体的受力情况和运动情况 利用平衡条件或牛顿第二定律来确定大小 4 利用胡克定律F kx时 要注意 1 弹簧要在弹性限度内形变 2 x为弹簧的伸长量或压缩量 并不是弹簧的长度 3 轻弹簧 即弹簧 或橡皮绳 的重力可视为零 1 2018 浙江东阳中学期中 如图1所示 足球迎面撞上运动员的脸部 下列说法错误的是 A 由于运动员的脸部形变 它对运动员脸部产生弹力B 发生撞击时 足球的形变越明显说明产生弹力越大C 由于足球的形变 它对运动员脸部产生弹力D 足球与运动员脸部之间产生弹力的前提是它们相互接触 图1 解析运动员脸部形变 则运动员对足球产生弹力 A错误 发生撞击时 足球的形变越明显说明产生弹力越大 B正确 足球形变对运动员脸部产生弹力 C正确 弹力产生需直接接触和发生弹性形变两个条件 D正确 答案A 2 2018 河北遵化一中月考 如图2所示 为一轻质弹簧的弹力大小和长度的关系 根据图象判断 正确的结论是 图2A 弹簧的劲度系数为1N mB 弹簧的劲度系数为100N mC 弹簧的原长为4cmD 弹簧伸长0 02m时 弹力的大小为4N 答案B 3 如图3所示 一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 图3 解析小球受重力和杆的作用力F 处于静止或匀速运动时 由力的平衡条件知 二力必等大反向 有F mg 方向竖直向上 选项A B错误 C正确 小车向右匀加速运动时 小球有向右的恒定加速度 根据牛顿第二定律知 mg和F的合力应水平向右 如图所示 由图可知 F mg 方向可能沿杆向上 选项D错误 答案C 4 如图4所示 质量均为m的物体A B通过一劲度系数为k的轻质弹簧相连 开始时B放在地面上 A B都处于静止状态 现通过细绳将A加速向上拉起 当B刚要离开地面时 A上升距离为L 假设弹簧一直在弹性限度范围内 则 图4 答案B 1 明晰 三个方向 摩擦力的分析和计算 2 静摩擦力的有无及方向的判断方法 1 假设法 2 状态法根据平衡条件 牛顿第二定律 判断静摩擦力的方向 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 3 摩擦力的计算 1 在确定摩擦力的大小之前 首先分析物体所处的状态 分清是静摩擦力还是滑动摩擦力 2 滑动摩擦力有具体的计算公式 而静摩擦力要利用平衡条件列方程或牛顿第二定律列方程等计算 3 滑动摩擦力的大小可以用F FN计算 也可以用平衡条件或牛顿第二定律计算 4 计算摩擦力大小时的 三点注意 1 公式F FN中的FN是两个物体接触面上的压力 称为正压力 垂直于接触面的力 性质上属于弹力 它不一定等于物体的重力 许多情况下需结合物体的平衡条件等加以确定 2 滑动摩擦力F的大小与物体的运动速度无关 与接触面积的大小无关 3 该公式适用于滑动摩擦力大小的计算 求静摩擦力的大小时 该公式不成立 典例1 如图5所示 在水平桌面上有一向右运动的物体 其质量为20kg 与桌面间的动摩擦因数 0 1 物体在运动过程中 还受到一个方向水平向左的大小为10N的拉力作用 则物体受到的滑动摩擦力为 g 10m s2 图5A 10N 水平向右B 10N 水平向左C 20N 水平向右D 20N 水平向左 解析题中物体与水平面间的摩擦力是滑动摩擦力 其方向与相对运动方向相反 即水平向左 大小可根据Ff FN mg求解 代入数据得Ff 20N D正确 答案D 典例2 如图6所示 物体A B在力F作用下一起以相同速度沿F方向匀速运动 关于物体A所受的摩擦力 下列说法正确的是 图6A 甲 乙两图中物体A均受摩擦力 且方向均与F相同B 甲 乙两图中物体A均受摩擦力 且方向均与F相反C 甲 乙两图中物体A均不受摩擦力D 甲图中物体A不受摩擦力 乙图中物体A受摩擦力 方向和F相同 解析用假设法分析 甲图中 假设A受摩擦力 与A做匀速运动在水平方向合力为零不符 所以A不受摩擦力 乙图中 假设A不受摩擦力 A将相对B沿斜面向下运动 则知A受沿F方向的摩擦力 选项D正确 答案D 1 如图7所示 质量为m的木块P在质量为M的长木板ab上滑行 长木板放在水平面上一直处于静止状态 若ab与地面间的动摩擦因数为 1 木块P与长木板ab间的动摩擦因数为 2 则长木板ab受到地面的摩擦力大小为 图7A 1MgB 1 m M gC 2mgD 1Mg 2mg 解析木块P对长木板的滑动摩擦力大小为F 2mg 长木板始终静止 则地面对长木板的静摩擦力大小为F F 2mg 故选项C正确 答案C 2 用如图8所示的方法可以测定木块A与长木板B之间的滑动摩擦力的大小 把木块A放在长木板B上 长木板B放在光滑水平面上 在恒力F作用下 长木板B在水平面上运动 水平弹簧测力计的示数为FT 下列说法中正确的是 A 木块A受到的滑块摩擦力的大小等于FTB 木块A受到的滑动摩擦力的大小等于FC 若长木板B以2v的速度匀速运动时 木块A受到的摩擦力的大小等于2FTD 若用2F的力作用在长木板B上 木块A受到的摩擦力的大小等于2F 图8 解析木块A受到的摩擦力与长木板B的受力及运动状态无关 只要木块A处于静止状态 长木板B对木块A的摩擦力都等于FT 故选项A正确 选项B C D错误 答案A 3 2018 11月浙江选考 小明在观察如图9所示的沙子堆积时 发现沙子会自然堆积成圆锥体 且在不断堆积过程中 材料相同的沙子自然堆积成的圆锥体的最大底角都是相同的 小明测出这堆沙子的底部周长为31 4m 利用物理知识测得沙子之间的摩擦因数为0 5 估算出这堆沙的体积最接近 图9A 60m3B 200m3C 250m3D 500m3 答案A 计算摩擦力时的三点注意 1 首先分清摩擦力的性质 因为只有滑动摩擦力才能利用公式F FN计算 静摩擦力通常只能根据物体的运动状态求解 2 公式F FN中 FN为两接触面间的正压力 与物体的重力没有必然联系 不一定等于物体的重力 3 滑动摩擦力的大小与物体速度的大小无关 与接触面积的大小也无关 1 静 静 突变物体在摩擦力和其他力的作用下处于静止状态 当作用在物体上的其他力的合力发生变化时 如果物体仍然保持静止状态 则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变 2 静 动 突变或 动 静 突变物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态 当其他力变化时 如果物体不能保持静止状态 则物体受到的静摩擦力将 突变 成滑动摩擦力 3 动 动 突变某物体相对于另一物体滑动的过程中 若突然相对运动方向变了 则滑动摩擦力方向发生 突变 摩擦力的突变问题 典例1 如图10所示 物体A静止在粗糙水平面上 左边用一轻质弹簧和竖直墙相连 弹簧的长度大于原长 现用从零开始逐渐增大的水平力F向右拉A 直到A被拉动 在A被拉动之前的过程中 弹簧对A的弹力F1的大小和地面对A的摩擦力Ff大小的变化情况是 图10A F1减小B F1增大C Ff先减小后增大D Ff始终减小审题关键点 A静止在粗糙水平面上 弹簧的长度大于原长 从零开始逐渐增大的水平力F向右拉A 直到A被拉动 解析在A被拉动之前的过程中 弹簧仍处于原状 因此弹力F1不变 静止时弹簧的长度大于原长 则弹簧对A的拉力向左 由于水平面粗糙 因此物体受到水平向右的静摩擦力Ff 当再用一个从零开始逐渐增大的水平力F向右拉A 直到把A拉动前过程中 物体A受到的静摩擦力Ff从向右变为水平向左 所以Ff大小先减小后增大 故选项C正确 A B D错误 答案C 典例2 长直木板的上表面的一端放有一铁块 木板由水平位置缓慢向上转动 即木板与水平面的夹角 变大 另一端不动 如图11所示 则铁块受到的摩擦力Ff随角度 的变化图象可能正确的是下图中的 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力 图11 解析设木板与水平面间的夹角增大到 时 铁块开始滑动 显然当 时 铁块与木板相对静止 由力的平衡条件可知 铁块受到的静摩擦力的大小为Ff mgsin 当 时铁块与木板间的摩擦力为滑动摩擦力 设动摩擦因数为 由滑动摩擦力公式得 铁块受到的滑动摩擦力为Ff mgcos 通过上述分析知道 当 时 静摩擦力随 角增大按正弦规律增大 当 时 滑动摩擦力随 角增大按余弦规律减小 所以正确选项为C 答案C 1 一木块放在水平桌面上 在水平方向共受到三个力即F1 F2和摩擦力的作用 木块处于静止状态 如图12所示 其中F1 10N F2 2N 若撤去F1 则木块受到的摩擦力为 图12A 10N 方向向左B 6N 方向向右C 2N 方向向右D 0 解析当物体受F1 F2及摩擦力的作用而处于平衡状态时 由平衡条件可知物体所受的摩擦力的大小为8N 方向向左 可知最大静摩擦力Ffmax 8N 当撤去力F1后 F2 2N Ffmax 物体仍处于静止状态 由平衡条件可知物体所受的静摩擦力大小和方向发生突变 且与作用在物体上的F2等大反向 选项C正确 答案C 2 如图13所示 斜面固定在地面上 倾角为37 sin37 0 6 cos37 0 8 质量为1kg的滑块以初速度v0从斜面底端沿斜面向上滑行 斜面足够长 该滑块与斜面间的动摩擦因数为0 8 则该滑块所受摩擦力F随时间变化的图象是下图中的 取初速度v0的方向为正方向 g 10m s2 图13 解析滑块上升过程中受到滑动摩擦力作用 由F FN和FN mgcos 联立得F 6 4N 方向为沿斜面向下 当滑块的速度减为零后 由于重力的分力mgsin mgcos 滑块不动 滑块受的摩擦力为静摩擦力 由平衡条件得F mgsin 代入可得F 6N 方向为沿斜面向上 故选项B正确 答案B 物理观