导学教程高考物理总复习 第二章 相互作用 第一节 重力 弹力 摩擦力课件 新人教版.ppt

第二章相互作用 2017高考备考导航 第一节重力弹力摩擦力 主干回顾 接触 弹性 kx 牛顿第二 相反 相对静止 不光滑 运动趋势 接触面 相反 相对滑动 不光滑 弹力 运动 相反 fn 1 判断下列说法的正误 1 只要物体发生形变就会产生弹力作用 2 滑动摩擦力的方向一定与物体运动方向相反 3 运动的物体不可能受到静摩擦力的作用 4 静摩擦力一定是阻力 滑动摩擦力不一定是阻力 5 受滑动摩擦力作用的物体 可能处于静止状态 6 接触处有摩擦力作用时一定有弹力作用 自我检测 2 2016 清远质检 如图2 1 1所示 小车受到水平向右的弹力作用 与该弹力的有关说法中正确的是图2 1 1 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a 3 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 4 多选 关于摩擦力 以下说法中正确的是a 运动物体可能受到静摩擦力作用 但静止物体不可能受到滑动摩擦力作用b 静止物体可能受到滑动摩擦力作用 但运动物体不可能受到静摩擦力作用c 正压力越大 摩擦力可能越大 也可能不变d 摩擦力方向可能与速度方向在同一直线上 也可能与速度方向不在同一直线上答案cd 答案d 6 如图2 1 2所示 轻弹簧的一端与物块p相连 另一端固定在木板上 先将木板水平放置 并使弹簧处于拉伸状态 缓慢抬起木板的右端 使倾角逐渐增大 直至物块p刚要沿木板向下滑动 在这个过程中 物块p所受静摩擦力的大小变化情况是图2 1 2 a 先减小后增大b 先增大后减小c 一直增大d 保持不变解析当木板倾角较小时 物块p有沿木板向上的运动趋势 由受力平衡可知静摩擦力随着角度的增大而减小 当弹簧的弹力大小等于物块重力沿木板向下的分力时 静摩擦力减小到零 之后物块有沿木板向下的运动趋势 随着角度的增大 静摩擦力逐渐增大 直到物块与木板发生相对滑动为止 a对 答案a 考点一弹力的分析与计算1 弹力有无的判断 四法 1 条件法 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 假设法 对形变不明显的情况 可假设两个物体间弹力不存在 看物体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 则此处一定有弹力 3 状态法 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 4 替换法 可以将硬的 形变不明显的施力物体用软的 易产生明显形变的物体来替换 看能否发生形态的变化 若发生形变 则此处一定有弹力 2 弹力方向的确定 1 几种常见模型中弹力方向 2 根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律判断 考向1弹力有无的判断 例1 多选 如图2 1 3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 下列说法正确的是图2 1 3 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 解析 f大小合适时 球可以静止在无墙的斜面上 f增大到一定程度时墙才对球有水平向左的弹力 故a错误 b正确 而斜面对球必须有斜向上的弹力才能使球不下落 故c正确 d错误 答案 bc 考向2弹力大小的计算 例2 如图2 1 4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的判断正确的是图2 1 4 思路引导 小车静止时 由平衡条件判断 小车加速运动时 由牛顿第二定律判断 解析 小车静止时 由物体的平衡条件知此时杆对球的作用力方向竖直向上 且大小等于球的重力mg 故a b都错 小车向右以加速度a运动时 此时弹力f的方向一定指向右上方 只有这样 才能保证小球在竖直方向上受力平衡 水平方向上具有向右的加速度 假设小球所受弹力方向与竖直方向的夹角为 如图所示 据牛顿第二定律得 可见 只有当球的加速度a gtan 时 杆对球的作用力才沿杆的方向 此时才有f ma sin 故c错 d正确 答案 d 规律总结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 考点二静摩擦力的有无及方向的判断静摩擦力的有无及其方向的判定方法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 状态法从物体的运动状态反推出必须具备的受力条件 并进一步分析具备条件中静摩擦力所起的作用 从而判断出静摩擦力的有无及方向 3 利用牛顿第三定律来判断此法的关键是抓住 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的方向 考向1静摩擦力有无的判断 例3 如图2 1 5甲 乙所示 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2 1 5 a 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 甲图中 由于a匀速运动 则a一定不受摩擦力 否则a不会处于匀速运动状态 乙图中 a除受重力 b对a的支持力外 还必受平行斜面向上的摩擦力 只有这样a才能匀速运动 故选项d正确 答案 d 考向2静摩擦力方向的判定 例4 2016 青岛模拟 如图2 1 6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 图2 1 6a 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 解析 传送带匀速运动时 麻袋包受力平衡 麻袋包除受重力 垂直斜面向上的支持力外 还要受沿斜面向上的摩擦力的作用 a错误 b正确 传送带向上减速运动时 麻袋包的加速度沿斜面向下 受到的摩擦力可能沿传送带向上 沿传送带向下或为零 c d错误 答案 b 规律总结应用 状态法 分析摩擦力时应注意的两个问题用状态法分析判断静摩擦力有无及方向 大小 可以不必分析物体相对运动的趋势 在使用状态法处理问题时 需注意以下两点 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 考点三摩擦力大小的计算1 静摩擦力大小的计算 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求解其大小 2 物体有加速度时 若只有摩擦力 则ff ma 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 最大静摩擦力与接触面间的压力成正比 为了处理问题的方便 最大静摩擦力常常按近似等于滑动摩擦力处理 4 物体实际受到的静摩擦力一般小于最大静摩擦力 2 滑动摩擦力大小的计算 1 滑动摩擦力的大小可以用公式ff fn计算 2 结合研究对象的运动状态 静止 匀速运动或变速运动 利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解 考向1滑动摩擦力大小的计算 例5 如图2 1 7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 重力加速度g取10m s2 则木板b与地面之间的动摩擦因数 2的大小为 图2 1 7a 0 3b 0 4c 0 5d 0 6 解析 对a受力分析如图甲所示 由题意得ftcos ff1 fn1 ftsin mag ff1 1fn1 由 得 ft 100n 对a b整体受力分析如图乙所示 由题意得ftcos ff2 f fn2 ftsin ma mb g ff2 2fn2 由 得 2 0 3 故a选项正确 答案 a 考向2静摩擦力大小的计算 例6 如图2 1 8所示 人重600n 木块a重400n 人与木块 木块与水平面间的动摩擦因数均为0 2 现人用水平力拉轻绳 使他与木块一起向右做匀速直线运动 滑轮摩擦不计 求 图2 1 8 1 人对轻绳的拉力大小 2 人脚对a的摩擦力的大小和方向 审题探究 人与木块间的摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力 不知人脚对a的摩擦力的方向 是否可以先假设一个方向 解析 设绳的拉力为ft 木块与地面间的摩擦力为ffa 1 取人和木块组成的系统为研究对象 并对其进行受力分析 如图所示 由题意可知ffa ma m人 g 200n 由于系统处于平衡状态 故2ft ffa所以ft 100n 2 取人为研究对象 对其进行受力分析 如图所示 由于人处于平衡状态 故ft ff人 100n由于人与木块a处于相对静止状态 故人与木块a之间的摩擦力为静摩擦力 由牛顿第三定律可知人脚对木块a的摩擦力方向水平向右 大小为100n 答案 1 100n 2 100n 方向向右 规律总结计算摩擦力大小时的三个注意事项 1 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 2 在计算滑动摩擦力的公式ff fn中 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 3 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 考点四摩擦力的突变问题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 考向1由滑动摩擦力突变为静摩擦力 例7 如图2 1 9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 取g 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 最大静摩擦力等于滑动摩擦力 图2 1 9 答案 a 考向2由静摩擦力突变为滑动摩擦力 多维度分析问题 例8 长直木板的上表面的一端放有一个木块 如图2 1 10所示 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 则木块受到的摩擦力ff随角度 的变化图象是选项 图2 1 10 解析 下面通过 过程分析法 和 特殊位置法 分别求解 解法一过程分析法 1 木板由水平位置刚开始运动时 0 ff静 0 2 从木板开始转动到木块与木板发生相对滑动前 木块所受的是静摩擦力 由于木板缓慢转动 可认为木块处于平衡状态 受力分析如图 由平衡条件可知 静摩擦力大小等于木块重力沿斜面向下的分力 ff静 mgsin 因此 静摩擦力随 的增大而增大 它们按正弦规律变化 解法二特殊位置法本题选两个特殊位置也可方便地求解 具体分析见表 答案 c 1 2014 广东理综 如图2 1 11所示 水平地面上堆放着原木 关于原木p在支撑点m n处受力的方向 下列说法正确的是 随堂巩固 图2 1 11a m处受到的支持力竖直向上b n处受到的支持力竖直向上c m处受到的静摩擦力沿mn方向d n处受到的静摩擦力沿水平方向 解析支持力的方向垂直于支持面 因此m处受到的支持力垂直于地面竖直向上 n处支持力过n垂直于切面 a项正确 b项错误 静摩擦力方向平行于接触面与相对运动趋势的方向相反 因此m处的静摩擦力沿水平方向 n处的静摩擦力沿mn方向 c d项都错误 答案a 2 2015 山东理综 如图2 1 12所示 滑块a置于水平地面上 滑块b在一水平作用下紧靠滑块a a b接触面竖直 此时a恰好不滑动 b刚好不下滑 已知a与b间的动摩擦因数为 1 a与地面间的动摩擦因数为 2 最大静摩擦力等于滑动摩擦力 a与b的质量之比为 图2 1 12 答案b 3 2016 宁波联考 如图2 1 13所示 a b两个物块的重力分别是ga 3n gb 4n 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f 2n 则天花板受到的拉力和地板受到的压力 有可能是图2 1 13 a 3n和4nb 5n和6nc 1n和2nd 5n和2n解析当弹簧由于被压缩而产生2n的弹力时 由受力平衡及牛顿第三定律知识可得 天花板受到的拉力为1n 地板受到的压力为6n 当弹簧由于被拉伸而产生2n的弹力时 可得天花板受到的拉力为5n 地板受到的压力为2n d正确 答案d 4 2016 辽宁联考 如图2 1 14所示 铁板ab与水平地面之间的夹角为 一块磁铁吸附