物理-2014高考物理一轮精细复习弹力 摩擦力课件

弹力,想一想,如图211所示的甲、乙、丙三个小球均处于静止状态，各接触面均光滑，请思考三个小球各受几个弹力作用？并指出弹力的具体方向。,图211,提示：甲受一个弹力作用，方向垂直于水平支持面竖直向上；乙受一个弹力作用，方向垂直于水平面竖直向上；丙受两个弹力作用，一个水平向左，另一个沿半径方向斜向右上方。,记一记,1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： 两物体相互 ； 发生 。 (3)方向：弹力的方向总是与施力物体形变的方向 。,恢复原状,接触,弹性形变,相反,2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 ，单位为牛/米；k的大小由弹簧 决定。 x是弹簧长度的 ，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,变化量,试一试1一根轻质弹簧一端固定，用大小为F1的力压弹簧的另一端，平衡时长度为l1；改用大小为F2的力拉弹簧，平衡时长度为l2。弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，该弹簧的劲度系数为 (),答案：C,摩擦力的大小和方向,想一想,(1)摩擦力的方向与物体的运动方向不相同就相反，这种说法对吗？ (2)物体m沿水平面滑动时，受到的滑动摩擦力大小一定等于mg吗？ (3)滑动摩擦力是不是一定阻碍物体的运动？,提示：(1)摩擦力的方向可以与物体的运动方向相同，也可以相反，还可以与物体的运动方向成任何角度，但一定与相对运动方向相反。 (2)物体m沿水平面滑动时，对水平面的压力不一定为mg，故大小也不一定为mg。 (3)滑动摩擦力的方向与物体的运动方向相同时，促使物体运动是动力，但滑动摩擦力一定阻碍物体间的相对运动。,1.静摩擦力与滑动摩擦力,相对静止,相对滑动,粗糙,弹力,相对运动,粗糙,弹力,相对运动,0,相反,FN,相反,2.摩擦力与弹力的依存关系 两物体间有摩擦力，物体间一定有弹力，两物体间有弹力，物体间不一定有摩擦力。,试一试,2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212所示。则物体所受摩擦力 (),图212,解析：对竖直悬挂的物体，因处于静止状态，故有kLmg对斜面上的物体进行受力分析，建立如图所示的坐标系，并假设摩擦力方向沿x轴正方向。由平衡条件得：kLFf2mgsin 30联立两式解得：Ff0，故选项A正确，B、C、D错误。答案：A,弹力方向的判断,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 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。 例如：如图213所示，小球A在车厢内随车厢一起向右运动，可根据小球的运动状态分析车厢后壁对球A的弹力的情况。 (1)若车厢和小球做匀速直线运动，则小球A受力平衡，所以车厢后壁对小球无弹力。 (2)若车厢和小球向右做加速运动，则由牛顿第二定律可知，车厢后壁对小球的弹力水平向右。,图213,4几种接触弹力的方向,弹力,弹力的方向,面与面接触的弹力,垂直于接触面，指向受力物体,过接触点垂直于接触面(或接触面的切面)，指向受力物体,在接触点与球心连线上，指向受力物体,垂直于过接触点的公切面，指向受力物体,点与面接触的弹力,球与面接触的弹力,球与球接触的弹力,5.绳和杆的弹力的区别 (1)绳只能产生拉力，不能产生支持力，且绳子弹力的方向一定沿着绳子收缩的方向。 (2)杆既可以产生拉力，也可以产生支持力，弹力的方向可能沿着杆，也可能不沿杆。,例1如图214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，Fmgsin ，方向沿杆向上 B小车静止时，Fmgcos ，方向垂直于杆向上 C小车向右匀速运动时，一定有Fmg，方向竖直向上 D小车向右匀加速运动时，一定有Fmg，方向可能沿杆向上,图214,尝试解题 小球受重力和杆的作用力F处于静止或匀速运动，由力的平衡条件知，二力必等大反向，有：Fmg，方向竖直向上。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，Fmg，方向可能沿杆向上。 答案CD,审题指导,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。,摩擦力的大小计算和方向判断方法,1.静摩擦力有无及方向的常用判断方法 (1)假设法：利用假设法判断的思维程序如下：,(2)状态法：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(Fma)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：此法的关键是抓住“力是成对出现的”，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。 (4)在分析摩擦力的方向时，要注意静摩擦力方向的“可变性”和滑动摩擦力方向的“相对性”。,2摩擦力大小的计算 (1)滑动摩擦力的计算： 滑动摩擦力的大小用公式FFN计算，应用此公式时要注意以下两点： 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。 滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关，与接触面积的大小无关。,(2)静摩擦力的计算： 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，其大小只能依据物体的运动状态进行计算，若为平衡状态，静摩擦力可由平衡条件建立方程求解；若为非平衡状态，可由动力学规律建立方程求解。 最大静摩擦力Ffm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Ffm，而静摩擦力可在0Ffm间变化。,例2如图215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方向向右，大小不变 D方向向右，逐渐减小,图215,审题指导 第一步：抓关键点,关键点,保持相对静止,向右做匀减速直线运动,第二步：找突破口 要确定物块B受到的摩擦力的大小和方向，应明确物体运动状态，确定物块做匀减速运动的加速度的大小和方向。利用牛顿第二定律Fma求解。,获取信息,物块B可能受静摩擦力,加速度水平向左,尝试解题 对A、B整体受力分析如图所示，滑动摩擦力Ff使整体产生加速度a，a等于g不变，对B受力分析知，B所受静摩擦力FfmBamBg，大小不变，方向向左，故A对，B、C、D错。 答案A,应用“状态法”分析静摩擦力方向时应注意的两点 (1)明确物体的运动状态，分析物体的受力情况，根据平衡方程或牛顿第二定律求解静摩擦力的大小和方向。 (2)静摩擦力的方向与物体的运动方向没有必然关系，可能相同，也可能相反，还可能成一定的夹角。,模型概述轻杆、轻绳、轻弹簧都是忽略质量的理想模型，与这三个模型相关的问题在高中物理中有相当重要的地位，且涉及的情景综合性较强，物理过程复杂，能很好地考查学生的综合分析能力，倍受高考命题专家的青睐。,即可伸长，也可压缩，各处弹力大小相等,柔软，只能发生微小形变，各处张力大小相等,只能发生微小形变,形变特点,模型特点,模型图示,轻弹簧,轻绳,轻杆,三种模型,一般不能发生突变,可以发生突变,可以发生突变,大小突变特点,可以提供拉力、推力,只能提供拉力,可提供拉力、推力,作用效果特点,一定沿弹簧轴线，与形变方向相反,只能沿绳，指向绳收缩的方向,不一定沿杆，可以是任意方向,方向特点,模型特点,轻弹簧,轻绳,轻杆,三种模型,典例如图216所示，水平轻杆的一端固定在墙上，轻绳与竖直方向的夹角为37，小球的重力为12 N，轻绳的拉力为10 N，水平轻弹簧的拉力为9 N，求轻杆对小球的作用力。,图216,图217,题后悟道 (1)对于弹力方向的确定，一定要分清情景类型及相关结论和规律，尤其要注意结合物体运动状态分析。 (2)轻杆对物体的弹力不一定沿杆，其具体方向与物体所处的状态有关，一般应结合物体平衡或牛顿第二定律分析。,如图218所示，将两相同的木块a、b置于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳系于墙壁。开始时a、b均静止，弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，a所受摩擦力Fa0，b所受摩擦力Fb0，现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间 ()AFa大小不变BFa方向改变CFb仍然为零 DFb方向向左,图218,解析：本题考查物体的受力分析、牛顿第二定律的瞬时性和弹簧的瞬时作用问题，意在考查考生对弹簧类问题中瞬时力的作用引起的状态变化的掌握程度。右侧细绳剪断的瞬间，弹簧弹力来不及发生变化，故a的受力情况不变，a左侧细绳的拉力、静摩擦力的大小方向均不变，A正确，B错误；而b在剪断细绳的瞬间，右侧细绳的拉力立即消失，静摩擦力向右，C、D错误。答案：A,随堂巩固落实,1.如图219所示，重为G的木棒，可绕光滑轴O自由转动，现将棒搁在表面粗糙的小车上，小车原来静止，如果用水平力F拉动小车，则棒受到的摩擦力方向 ()A向右B向左C等于零 D都有可能解析：由题图可直接判断出木棒相对小车水平向左运动，则棒受到小车给棒的摩擦力方向水平向右。答案:A,图219,2(2012海南高考)下列关于摩擦力的说法，正确的是()A作用在物体上的滑动摩擦力只能使物体减速，不可 能使物体加速B作用在物体上的静摩擦力只能使物体加速，不可能 使物体减速C作用在物体上的滑动摩擦力既可能使物体减速，也 可能使物体加速D作用在物体上的静摩擦力既可能使物体加速，也可 能使物体减速,解析：摩擦力总是阻碍物体的相对运动(或相对运动趋势)，而物体间的相对运动与物体的实际运动无关。当摩擦力的方向与物体的运动方向一致时，摩擦力是动力，方向相反时为阻力，故C、D项正确。答案：CD,3(2013曲靖模拟)把一个重为G的物体，用一水平推力Fkt(k为常量，t为时间)压在竖直的足够高的平整墙面上，如图2110所示，从t0开始物体所受的摩擦力f随时间t的变化关系是图2111中的哪一个(),图2110,图2111,解析：当fktG时，物体开始减速。在物体停止运动前，所受摩擦力为滑动摩擦力，大小为fkt；当物体停止运动时，摩擦力立即变为静摩擦力，大小为G，故本题正确选项为B。答案：B,4在如图2112所示的四幅图中，AB、BC均为轻质杆，各图中杆的A、C端都通过铰链与墙连接，两杆都在B处由铰链相连接。下列说法正确的是 (),图2112,A图中的AB杆可以用与之等长的轻绳代替的有(1)、(2)B图中的AB杆可以用与之等长的轻绳代替的有(1)、(3)C图中的BC杆可以用与之等长的轻绳代替的有(2)、(3)D图中的BC杆可以用与之等长的轻绳代替的有(2)、(4)解析：如果杆端受拉力作用，则可用等长的绳代替，若杆端受到沿杆的压力作用，则杆不可用等长的轻绳代替，如图(1)、(3)、(4)中的AB杆受拉力作用，而(1)、(2)、(4)中的BC杆均受沿杆的压力作用，故A、C、D均错误，B正确。答案：B,5.某学习小组为了体验最大静摩擦力与滑动摩擦力的临界状态，设计了如图2113所示的装置，一位同学坐在长直木板上，让长直木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与地面的夹角变大)，另一端不动，则该同学受到支持力FN、合外力F合、重力沿斜面方向的分力G1、摩擦力Ff随角度的变化关系图2114中正确的是 (),图2113,解析：重力沿斜面方向的分力G1mgsin ，C正确，支持力FNmgcos ，A正确；该同学滑动之前，F合0，Ffmgsin ，滑动后，F合mgsinmgcos，Ffmgcos，考虑到最大静摩擦力略大于滑动摩擦力的情况，可知B错误，D正确。,答案:ACD,图2114,1如图1所示，传送带向右上方匀速运转，石块从漏斗里竖直掉落到传送带上，然后随传送带向上运动，下述说法中正确的是()A石块落到传送带上可能先做加速运动后做匀速运动B石块在传送带上一直受到向右上方的摩擦力作用C石块在传送带上一直受到向左下方的摩擦力作用D开始时石块受到向右上方的摩擦力后来不受摩擦力,图1,（给有能力的学生加餐）,解析：由相对运动可知，石块受到向上的滑动摩擦力，使石块加速向上运动，达到与皮带共速，若所经位移大于两滑轮间距，则一直加速；若达到共速时所经位移小于两滑轮间距，共速后石块与皮带相对静止，此后受静摩擦力的作用，方向仍沿皮带向上。答案：AB,2如图2所示，物块A放在倾斜的木板上，已知木板的倾角分别为30和45时物块所受摩擦力的大小恰好相同，则物块和木板间的动摩擦因数为(),图2,解析：由题意可以判断出，当倾角30时，物块受到的摩擦力是静摩擦力，大小为F1mgsin 30，当45时，物块受到的摩擦力为滑动摩擦力，大小为F2FNmgcos 45，由F1F2得 。答案：C,3(2012佛山模拟)如图3所示，A、B两个物体的重力分别为GA3 N、GB4 N，弹簧的重力不计，整个装置沿竖直方向处于静止状态，这时弹簧的弹力F2 N，则天花板受到的拉力和地板受到的压力有可能是 ()A1 N、6 N B5 N、6 NC1 N、2 N D5 N、2 N,图3,解析：若弹簧处于拉伸状态，对A物体有FTGAF3 N2 N5 N，对B物体有FNGBF4 N2 N2 N，故天花板受到的拉力和地板受到的压力分别为5 N和2 N；若弹簧处于压缩状态，对A物体有FTGAF3 N2 N1 N，对B物体有FNGBF4 N2 N6 N，故天花板受到的拉力