高考物理一轮复习 第二章 相互作用 2.1 重力 弹力 摩擦力课件.ppt

第二章相互作用第1讲重力弹力摩擦力 知识导图 弹性形变 直接接触 弹性形变 相反 弹性限度 正比 接触面粗糙 接触处有弹力 相对运动趋势 0 ffm 相反 fn 相反 粗糙程度 微点拨 1 弹力有无要判断 1 条件法 2 假设法 3 状态法 4 替换法 2 记忆口诀 摩擦力要确定 先看是静还是动 静摩擦力很被动 大小要由外力定 滑 动摩擦力是定值 大小公式 ff fn 来确定 慧眼纠错 1 只要物体发生形变就会产生弹力作用 纠错 2 物体所受弹力方向与施力物体形变方向相同 纠错 只有物体发生弹性形变才会产生弹力作用 物体 发生形变 但不一定产生弹力作用 物体所受弹力的方向与施力物体形变的方向相反 与自身形变的方向相同 3 轻杆的弹力方向一定沿杆方向 纠错 4 滑动摩擦力的方向不可能与物体运动方向相同 纠错 轻杆如果可以自由转动 平衡时杆的弹力方向一 定沿杆方向 如果轻杆不能自由转动 杆上的弹力方向 可能沿杆 也可能不沿杆方向 滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反 与物体 的运动方向可能相同 也可能相反 5 物体受到静摩擦力的大小为ff fn 纠错 6 运动的物体只能受到滑动摩擦力的作用 纠错 最大静摩擦力的大小等于ff fn 静摩擦力的大 小范围 0 ff fn 两个相对静止的物体之间有相对运动趋势 会受 到静摩擦力的作用 但两物体可能是运动的 也可能是 静止的 考点1弹力的分析与计算 典题探究 典例1 多选 2018 大连模拟 如图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 导学号04450023 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 题眼直击 1 固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为 2 在斜杆下端固定有质量为m的小球 解析 选c d 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 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c d正确 通关秘籍 1 弹力有无的判断 1 根据弹力产生的条件直接判断 2 利用假设法判断 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 4 利用替换法判断 可以将硬的 形变不明显的施力物体用软的 易发生明显形变的物体来替换 看能否维持原来的力学状态 若发生形变 则此处一定有弹力 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确定弹力的方向 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 考点冲关 1 如图所示 一小车的表面由一光滑水平面和光滑斜面连接而成 其上放一球 球与水平面的接触点为a 与斜面的接触点为b 当小车和球一起在水平桌面上做直线运动时 下列结论正确的是 a 球在a b两点处一定都受到支持力b 球在a点一定受到支持力 在b点处一定不受支持力c 球在a点一定受到支持力 在b点处不一定受到支持力d 球在a点处不一定受到支持力 在b点处也不一定受到支持力 解析 选d 若球与小车一起做水平匀速运动 则球在b处不受支持力作用 若球与小车一起做水平向左匀加速运动 则球在a处受到的支持力可能为零 选项d正确 2 2017 全国卷 一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80cm的两点上 弹性绳的原长也为80cm 将一钩码挂在弹性绳的中点 平衡时弹性绳的总长度为100cm 再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点 则弹性绳的总长度变为 弹性绳的伸长始终处于弹性限度内 a 86cmb 92cmc 98cmd 104cm 解析 选b 设弹性绳的劲度系数为k 左右两半段弹性绳的伸长量 l 10cm 如图所示 由共点力的平衡条件可知 钩码的重力为g 2k lcos53 将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点时 钩码的重力为g 2k l 解得 l l 6cm 弹性绳的总长度变为l0 2 l 92cm 故b正确 a c d错误 加固训练 如图所示的四个图中 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处由铰链连接 且系统均处于静止状态 现用等长的轻绳来代替轻杆 能保持平衡的是 a 图中的ab杆可以用轻绳代替的有甲 乙 丙b 图中的ab杆可以用轻绳代替的有甲 丙 丁c 图中的bc杆可以用轻绳代替的有乙 丙 丁d 图中的bc杆可以用轻绳代替的有甲 乙 丁 解析 选b 如果杆端受拉力作用 可以用与之等长的轻绳代替 如果杆端受压力作用 则不可用等长的轻绳代替 如题图中甲 丙 丁中的ab杆均受拉力作用 而甲 乙 丁中的bc杆均受沿杆的压力作用 故a c d均错误 b正确 考点2摩擦力的分析与计算 典题探究 典例2 多选 2018 菏泽模拟 如图甲 乙所示 倾角为 的斜面上放置一滑块m 在滑块m上放置一个质量为m的物块 m和m相对静止 一起沿斜面匀速下滑 下列说法正确的是导学号04450024 a 图甲中物块m受到摩擦力b 图乙中物块m受到摩擦力c 图甲中物块m受到水平向左的摩擦力d 图乙中物块m受到与斜面平行向上的摩擦力 题眼直击 1 m和m相对静止 m和m之间 2 一起沿斜面匀速下滑 m和m均处于 没有发生相 对运动 平衡状态 解析 选b d 对题图甲 设物块m受到摩擦力 则物块m受到重力 支持力 摩擦力 而重力 支持力平衡 若受到摩擦力作用 其方向与接触面相切 方向水平 则物块m受力将不平衡 与题中条件矛盾 故假设不成立 a c错误 对题图乙 设物块m不受摩擦力 由于m匀速下滑 m必受力平衡 若m只受重力 支持力作用 由于支 持力与接触面垂直 故重力 支持力不可能平衡 则假设不成立 由受力分析知 m受到与斜面平行向上的摩擦力 b d正确 通关秘籍 1 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 判断静摩擦力的有无及方向 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 2 求解摩擦力的技巧 考点冲关 1 某电视台每周都有棋类节目 铁质的棋盘竖直放置 每个棋子都是一个小磁铁 能吸在棋盘上 不计棋子间的相互作用力 下列说法正确的是 a 小棋子共受三个力作用b 棋子对棋盘的压力大小等于重力c 磁性越强的棋子所受的摩擦力越大d 质量不同的棋子所受的摩擦力不同 解析 选d 小棋子受到重力 向上的摩擦力 棋盘的吸引力和棋盘的支持力作用 选项a错误 棋盘对棋子的摩擦力等于棋子的重力 故无论棋子的磁性多强 摩擦力是不变的 质量不同的棋子所受的重力不同 故摩擦力不同 选项b c错误 d正确 2 如图所示 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 a 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 选a m处支持力方向垂直于地面 因此竖直向上 a项正确 n处的支持力方向垂直于原木p 因此b项错误 m处受到的静摩擦力方向平行于地面 c项错误 n处受到的静摩擦力方向平行于原木p d项错误 加固训练 如图所示 固定在水平地面上的物体p 左侧是光滑圆弧面 一根轻绳跨过物体p顶点上的小滑轮 一端系有质量为m 4kg的小球 小球与圆心连线跟水平方向的夹角 60 绳的另一端水平连接物块3 三个物块重均为50n 作用在物块2的水平力f 20n 整个系统处于平衡状态 g取10m s2 则以下说法正确的是 a 1和2之间的摩擦力是20nb 2和3之间的摩擦力是20nc 3与桌面间的摩擦力为20nd 物块3受6个力作用 解析 选b 对小球受力分析可知 绳的拉力等于小球重力沿圆弧面切线方向的分力 由几何关系可知绳的拉力等于20n 将三个物块看成一个整体受力分析 可知水平方向整体受到拉力f和绳的拉力的作用 由于f等于绳的拉力 故整体受力平衡 与桌面间没有摩擦力 故物块3与桌面间的摩擦力为0 c错误 由于物块1 2之间 没有相对运动的趋势 故物块1和2之间没有摩擦力的作用 a错误 隔离物块3受力分析 由水平方向受力平衡可知物块2和3之间摩擦力的大小是20n b正确 物块3受重力 桌面的支持力 物块2的压力 物块2的摩擦力 绳的拉力5个力作用 d错误 考点3摩擦力的突变问题 典题探究 典例3 2018 宿州模拟 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随时间变化的图象是 最大静摩擦力等于滑动摩擦力 导学号04450025 解析 选a 物体在力f和摩擦力作用下向右做匀减速直线运动 此时滑动摩擦力水平向左 大小为ff1 mg 2n 物体的速度为零后 物体在力f作用下处于静止状态 物体受水平向右的静摩擦力 大小为ff2 f 1n 故只有图a正确 迁移训练 迁移1 静 动 突变如图所示 完全相同的a b两物体放在水平地面上 与水平地面间的动摩擦因数均为 0 2 每个物体重g 10n 设物体a b与水平地面间的最大静摩擦力均为ffm 2 5n 若对a施加一个向右的由0均匀增大到6n的 水平推力f 有四位同学将a物体所受到的摩擦力随水平推力f的变化情况在图中表示出来 其中表示正确的是 解析 选d 推力f由0均匀增大到2 5n a b均未动 而ffa由0均匀增大到2 5n 推力f由2 5n增大到5n ffa 2 5n 推力f由5n增大到6n a处于运动状态 ffa g 2n d正确 迁移2 动 静 突变 多选 2018 广州模拟 如图所示 用水平力f拉着一物体在水平地面上做匀速直线运动 从t 0时刻起水平力f的大小随时间均匀减小 到t1时刻f减小为零 物体所受的摩擦力ff随时间t的变化图象可能是 解析 选a d 物体开始做匀速直线运动 说明物体所受的拉力f与滑动摩擦力等大反向 当f减小时 物体做减速运动 若f减小为零之前物体始终运动 则摩擦力始终为滑动摩擦力 大小不变 a正确 若f减小为零之前物体已停止运动 则停止前摩擦力为滑动摩擦力 大小不变 停止后摩擦力为静摩擦力 大小随f的减小而减小 d正确 迁移3 动 动 突变如图所示 绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行 初速度大小为v2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的a处滑上传送带 若从小物块滑上传送带开始计时 小物块在传送带上运动的v t图象 以地面为参考系 如图乙所示 已知v2 v1 则 a t2时刻 小物块离a处的距离达到最大b t2时刻 小物块相对传送带滑动的距离达到最大c 0 t2时间内 小物块受到的摩擦力方向先向右后向左d 0 t3时间内 小物块始终受到大小不变的摩擦力作用 解析 选b 当小物块速度为零时 小物块离a处的距离达到最大 为t1时刻 选项a错误 t2时刻 小物块相对传送带滑动的距离达到最大 选项b正确 0 t2时间内 小物块受到的摩擦力方向一直向右 选项c错误 0 t2时间内 小物块始终受到大小不变的滑动摩擦力作用 t2 t3时间内 由于小物块与传送带速度相同 二者相对静止 小物块不受摩擦力作用 选项d错误 通关秘籍 用临界法分析摩擦力突变问题 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 存在静摩擦力的连接系统 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 加固训练 如图所示 斜面固定在地面