高考物理一轮复习 第二章 相互作用 1 重力 弹力 摩擦力课件.ppt

第二章相互作用 2 第1节重力弹力摩擦力 4 基础夯实 自我诊断 一 力的概念1 力的概念 1 力是物体间的相互作用 力总是成对出现的 这一对力的性质相同 不接触的物体间也可以有力的作用 如重力 电磁力等 2 力是矢量 其作用效果由大小 方向及作用点三个要素决定 力的作用效果是使物体产生形变或加速度 2 力的分类按力的性质可分为重力 弹力 摩擦力等 按力的效果可分为动力 阻力 向心力 回复力 浮力 压力 支持力等 即使力的作用效果相同 但这些力产生的条件及性质也不一定相同 3 力的表示方法 1 力的图示 2 力的示意图 5 基础夯实 自我诊断 二 常见的三种力1 重力 1 产生 由于地球对物体的吸引而使物体受到的力 2 大小 g mg 与物体的运动状态无关 与物体所在的纬度 高度有关 3 方向 竖直向下 4 重心 定义 物体各部分都受重力的作用 从效果上看 可以认为各部分受到的重力作用集中于一点 这一点叫物体的重心 重心的确定 质量分布均匀的规则物体的重心在其几何中心 形状不规则或质量分布不均匀的薄板 重心可用悬挂法确定 6 基础夯实 自我诊断 2 弹力 1 定义发生弹性形变的物体由于要恢复原状会对跟它接触的物体产生力的作用 这种力叫作弹力 2 产生的条件 两物体相互接触 发生弹性形变 3 方向与施力物体恢复形变的方向相同 选填 相同 或 相反 作用在迫使物体发生形变的那个物体上 7 基础夯实 自我诊断 4 大小 胡克定律 内容 弹簧发生弹性形变时 弹力的大小跟弹簧伸长 或缩短 的长度x成正比 表达式 f kx k是弹簧的劲度系数 由弹簧自身的性质决定 单位是牛 米 x是弹簧长度的形变量 不是弹簧形变以后的长度 8 基础夯实 自我诊断 3 摩擦力两种摩擦力对比 9 基础夯实 自我诊断 1 试分析图中光滑半圆柱体上a b c三点所受的弹力方向 提示如图 因为圆柱体受重力作用 则a点受水平面给它的竖直向上的弹力fa c点受到的弹力fc垂直于点与曲面的切线 指向圆心 b点受到的弹力fb垂直于接触面水平向左 10 基础夯实 自我诊断 2 用弹簧测力计测定木块a和木块b间的动摩擦因数 有如图甲 乙两种装置 1 为了用弹簧测力计的读数表示滑动摩擦力的大小 两种情况中木块a是否都一定要做匀速直线运动 2 若木块a均做匀速直线运动 图甲中a b间摩擦力是否等于拉力fa 提示 1 题图甲中a可以不做匀速运动 题图乙中a必须做匀速运动 2 不等于 11 基础夯实 自我诊断 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 答案 解析 12 基础夯实 自我诊断 2 2016 广东清远质检 如图所示 小车受到水平向右的弹力作用 与该弹力有关的说法中正确的是 a 弹簧发生拉伸形变b 弹簧发生压缩形变c 该弹力是小车形变引起的d 该弹力的施力物体是小车 答案 解析 13 基础夯实 自我诊断 3 多选 关于胡克定律 下列说法正确的是 a 由f kx可知 在弹性限度内弹力f的大小与弹簧形变量x成正比b 由可知 劲度系数k与弹力f成正比 与弹簧的形变量x成反比c 弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的性质决定的 与弹力f的大小和弹簧形变量x的大小无关d 弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长 或缩短 单位长度时弹力的大小 答案 解析 14 基础夯实 自我诊断 4 2016 广东中山模拟 如图所示 放在粗糙水平面上的物体a上叠放着物体b a和b之间有一根处于压缩状态的弹簧 a b均处于静止状态 下列说法中正确的是 a b受到向左的摩擦力b b对a的摩擦力向右c 地面对a的摩擦力向右d 地面对a没有摩擦力 答案 解析 15 基础夯实 自我诊断 5 如图所示 甲 乙 丙三个物体质量相同 与地面的动摩擦因数相同 受到三个大小相同的作用力f 当它们滑动时 受到的摩擦力大小关系是 a 甲 乙 丙所受摩擦力相同b 甲受到的摩擦力最大c 乙受到的摩擦力最大d 丙受到的摩擦力最大 答案 解析 16 考点一 考点二 考点三 考点一弹力的分析与计算 师生共研 想一想如图所示 一重为10n的球固定在支撑杆ab的上端 今用一段绳子水平拉球 使杆发生弯曲 已知绳的拉力为7 5n 则ab杆对球的作用力方向及大小为多少 提示 ab杆对球作用力与水平方向夹角为53 大小为12 5n 17 考点一 考点二 考点三 知识整合1 弹力有无的判断 三法 18 考点一 考点二 考点三 19 考点一 考点二 考点三 2 弹力方向的确定 20 考点一 考点二 考点三 3 计算弹力大小的三种方法 1 根据胡克定律进行求解 2 根据力的平衡条件进行求解 3 根据牛顿第二定律进行求解 21 考点一 考点二 考点三 例1 多选 如图所示 一倾角为45 的斜面固定于竖直墙上 为使一光滑的铁球静止 需加一水平力f 且f通过球心 下列说法正确的是 a 球一定受墙的弹力且水平向左b 球可能受墙的弹力且水平向左c 球一定受斜面的弹力且垂直斜面向上d 球可能受斜面的弹力且垂直斜面向上 答案 解析 22 考点一 考点二 考点三 例2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的小球 下列关于杆对球的作用力f的判断正确的是 a 小车静止时 f mgcos 方向沿杆向上b 小车静止时 f mgcos 方向垂直杆向上 答案 解析 23 考点一 考点二 考点三 思维点拨 1 小车静止时 由平衡条件判断 2 小车加速运动时 由牛顿第二定律判断 24 考点一 考点二 考点三 例3如图所示 两个弹簧的质量不计 劲度系数分别为k1 k2 它们一端固定在质量为m的物体上 另一端分别固定在q p上 当物体平衡时上面的弹簧处于原长 若把物体换为质量为2m的物体 弹簧均在弹性限度内 当物体再次平衡时 物体比第一次平衡时的位置下降了x 则x为 答案 解析 25 考点一 考点二 考点三 方法归纳1 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 2 弹簧类弹力的计算要点是弹簧形变量的确定 思维过程为 1 恢复弹簧的原长确定弹簧处于原长时端点的位置 2 判断弹簧的形变形式和形变量 从弹簧端点的实际位置与弹簧处于原长时端点的位置对比判断弹簧的形变形式和形变量x 并由形变形式判断弹力的方向 3 由胡克定律计算弹力的大小 26 考点一 考点二 考点三 突破训练1 2016 山东聊城模拟 如图所示 小车上固定一根弹性直杆a 杆顶固定一个小球b 现让小车从光滑斜面上自由下滑 在下图的情况中杆发生了不同的形变 其中正确的是 答案 解析 27 考点一 考点二 考点三 2 多选 2016 山东潍坊质检 如图所示 在倾角为30 的光滑斜面上 a b两个质量均为m的滑块用轻质弹簧相连 弹簧的劲度系数为k 水平力f作用在滑块b上 a和b均静止 此时弹簧长度为l 且在弹性限度内 则下列说法正确的是 答案 解析 28 考点一 考点二 考点三 考点二摩擦力的分析与计算 师生共研 1 静摩擦力的有无和方向的判断方法 1 假设法 利用假设法判断的思维过程如下 2 状态法 先判断物体的状态 即加速度的方向 再利用牛顿第二定律 f ma 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 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 29 考点一 考点二 考点三 2 静摩擦力大小的计算 1 物体处于平衡状态 静止或匀速运动 利用力的平衡条件来判断静摩擦力的大小 2 物体有加速度时 若只有静摩擦力 则ff ma 若除静摩擦力外 物体还受其他力 则f合 ma 先求合力再求静摩擦力 3 滑动摩擦力大小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和接触面的大小均无关 30 考点一 考点二 考点三 例4 2016 山东青岛模拟 如图所示 某粮库使用电动传输机向粮垛上输送麻袋包 现将一麻袋包放置在倾斜的传送带上 与传送带一起向上匀速运动 其间突遇故障 传送带减速直至停止 若上述匀速和减速过程中 麻袋包与传送带始终保持相对静止 下列说法正确的是 a 匀速运动时 麻袋包只受重力与支持力作用b 匀速运动时 麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上c 减速运动时 麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向下d 减速运动时 麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上 答案 解析 31 考点一 考点二 考点三 答案 解析 32 考点一 考点二 考点三 例6 多选 2016 四川成都高新区月考 如图所示 斜面体a静置于水平地面上 其倾角为 45 上底面水平的物块b在a上恰能匀速下滑 现对b施加一个沿斜面向上的力f 使b能缓慢地向上匀速运动 某时刻在b上轻轻地放上一个质量为m的小物体c 图中未画出 a始终静止 b保持运动状态不变 关于放上c之后的情况 下列说法正确的是 答案 解析 33 考点一 考点二 考点三 思维点拨 1 b在a上恰能匀速下滑 则 放上c后 b对a的压力增大了 则摩擦力也增大了 2 放上c后 将b c作为一个整体 重力沿斜面向下的分力增大了 3 将a b c作为整体 a受地面的摩擦力等于推力f的分力 tan 水平方向 34 考点一 考点二 考点三 特别提醒摩擦力大小计算时注意事项 1 分清摩擦力的性质 是静摩擦力还是滑动摩擦力 2 只有滑动摩擦力才能用公式ff fn计算 其中的fn表示正压力 不一定等于重力g 滑动摩擦力大小与物体速度 接触面积的大小无关 3 静摩擦力大小不能用ff fn计算 只有当静摩擦力达到最大值 其最大值认为等于滑动摩擦力时 才有fm fn 4 静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同确定 其可能的取值范围是0 ff ffmax 35 考点一 考点二 考点三 突破训练3 多选 2016 江苏南京模拟 如图所示 a b c三个物体质量相等 它们与传送带间的动摩擦因数也相同 三个物体随传送带一起匀速运动 运动方向如图中箭头所示 则下列说法正确的是 a a物体受到的摩擦力方向向右b 三个物体中只有a物体受到的摩擦力是零c b c受到的摩擦力方向相同d b c受到的摩擦力方向相反 答案 解析 36 考点一 考点二 考点三 4 如图所示 质量为mb 24kg的木板b放在水平地面上 质量为ma 22kg的木箱a放在木板b上 一根轻绳一端拴在木箱上 另一端拴在天花板上 轻绳伸直时与水平方向的夹角为 37 已知木箱a与木板b之间的动摩擦因数 1 0 5 现用水平向右 大小为200n的力f将木板b从木箱a下面匀速抽出 sin37 0 6 cos37 0 8 g取10m s2 则木板b与地面之间的动摩擦因数 2的大小为 a 0 3b 0 4c 0 5d 0 6 答案 解析 37 考点一 考点二 考点三 考点三摩擦力的突变问题 师生共研 当物体的受力或运动发生变化时 摩擦力也常发生突变 常见类型如下 1 静 静突变当作用在物体上的其他力的合力发生变化时 物体仍保持静止 而所受静摩擦力方向发生180 突变 则突变点是静摩擦力为零时 2 动 动突变某物体相对于另一物体在滑动的过程中 若相对运动方向变了 则滑动摩擦力方向也发生突变 突变点为两物体相对速度为零时 3 静 动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为滑动摩擦力 突变点为静摩擦力达到最大值时 38 考点一 考点二 考点三 4 动 静突变两物体相对滑动的过程中 若相对速度变为零 则滑动摩擦力突变为静摩擦力 突变点为两物体相对速度刚好为零时 39 考点一 考点二 考点三 例7 多选 2016 江苏盐城模拟 将力传感器a固定在光滑水平桌面上 测力端通过轻质水平细绳与滑块相连 滑块放在较长的小车上 如图甲所示 力传感器a与计算机相连接 可获得力随时间变化的规律曲线 一水平轻质细绳跨过光滑的定滑轮 一端连接小车 另一端系砂桶 整个装置开始处于静止状态 在滑块与小车分离前缓慢向砂桶里倒入细砂 力传感器采集的f t图象如图乙所示 则下列分析正确的是 40 考点一 考点二 考点三 a 2 5s前小车做变加速运动b 2 5s后小车做变加速运动c 2 5s前小车所受摩擦力不变d 2 5s后小车所受摩擦力不变 答案 解析 41 考点一 考点二 考点三 思维点拨力传感器所受拉力的大小等于小车对滑块的摩擦力的大小 当小车静止时 拉力 滑块所受静摩擦力 砂桶和砂的重力三者相等 当小车运动时 拉力等于滑块所受滑动摩擦力 小于砂桶和砂的重力 42 考点一 考点二 考点三 方法归纳用临界法分析摩擦力突变问题的三点注意1 题目中出现 最大 最小 和 刚好 等关键词时 一般隐藏着临界问题 有时 有些临界问题中并不含上述常见的 临界术语 但审题时发现某个物理量在变化过程中会发生突变 则该物理量突变时物体所处的状态即为临界状态 2 静摩擦力是被动力 其存在及大小 方向取决于物体间的相对运动的趋势 而且静摩擦力存在最大值 存在静摩擦的连接系统 相对滑动与相对静止的临界条件是静摩擦力达到最大值 3 研究传送带问题时 物体和传送带的速度相等的时刻往往是摩擦力的大小 方向和运动性质的分界点 43 考点一 考点二 考点三 突破训练5 一木块放在水平桌面上 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 如图所示 其中f1 10n f2 2n 若撤去f1 则木块受到的摩擦力为 a 10n 方向向左b 6n 方向向右c 2n 方向向右d 0 答案 解析 44 考点一 考点二 考点三 6 如图所示 质量为1kg的物体与地面间的动摩擦因数 0 2 从t 0开始以初速度v0沿水平地面向右滑行 同时受到一个水平向左的恒力f 1n的作用 g取10m s2 向右为正方向 该物体受到的摩擦力ff随时间t变化的图象是 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力 答案 解析 45 考点一 考点二 考点三 7 2017 江西名校联考 如图所示 物块a放在倾斜的木板上 已知木板的倾角 分别为 1和 2 1 2 时 物块a所受摩擦力的大小恰好相同 则物块a和木板间的动摩擦因数为 答案 解析 46 考点一 考点二 考点三 8 多选 在探究静摩擦力变化的规律及滑动摩擦力变化的规律的实验中 某同学设计了如图甲所示的演示装置 力传感器a与计算机连接 可获得力随时间变化的规律 将力传感器固定在光滑水平桌面上 测力端通过细绳与一滑块相连 调节传感器高度使细绳水平 滑块放在较长的小车上 小车一端连接一根轻绳并跨过光滑的轻定滑轮系一只空沙桶 调节滑轮使桌面上部细绳水平 整个装置处于静止状态 实验开始时打开传感器同时缓慢向沙桶里倒入沙子 小车一旦运动起来 立即停止倒沙子 若力传感器采集的图象如图乙所示 则结合该图象 下列说法正确的是 47 考点一 考点二 考点三 a 可求出空沙桶的重力b 可求出滑块与小车之间的滑动摩擦力的大小c 可求出滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小d 可判断第50秒后小车做匀速直线运动 滑块仍在车上 答案 解析 48 思维激活 模型建立 典例示范 以题说法 类题过关 轻杆 轻绳 轻弹簧模型轻绳 轻弹簧和轻杆的弹力的方向一定沿着它们自身吗 提示 轻绳 轻弹簧的弹力方向一定沿着它们自身指向它们收缩的方向 轻杆的弹力的方向不一定沿着轻杆的方向 49 思维激活 模型建立 典例示范 以题说法 类题过关 三种模型对比 50 思维激活 模型建立 典例示范 以题说法 类题过关 51 思维激活 模型建立 典例示范 以题说法 类题过关 例题 14分 如图所示 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12n 轻绳的拉力为10n 水平轻弹簧的弹力为9n 小球处于静止状态 求轻杆对小球的作用力 52 思维激活 模型建立 典例示范 以题说法 类题过关 解析 1 弹簧对小球向左拉时 设杆的弹力大小为f 与水平方向的夹角为 小球受力如图甲所示 由平衡条件知fcos f1sin37 f2 2分 fsin f1cos37 g 2分 代入数据解得f 5n 53 2分 即杆对小球的作用力大小为5n 方向与水平方向成53 角斜向右上方 1分 53 思维激活 模型建立 典例示范 以题