高中物理力学专题

考点一形变和弹力弹力产生的条件是“接触且有弹性形变”若.物体间虽然有接触但无拉伸或挤压，则无弹力产生.在许多情况下由于物体的形变很小，难于观察到，因而判断弹力的产生要用“反证法”，即由已知运动状态及有关条件，利用平衡条件或牛 顿运动定律进行逆向分析推理.另外， a 、b 两个物体之间有作用力，b 物体所受弹力的直接原因是a 物体发生形变，a 物体受到弹力的直接原因是 b 物体发生形变.【例 1】如图所示 ,一匀质木棒 ,搁置于台阶上保持静止,下图关于木棒所受的弹力的示意图中正确的是（）考点二轻绳、轻杆、轻弹簧的弹力要区分轻绳、轻杆、轻弹簧三个模型弹力的特点：轻绳：绳对物体的拉力是沿绳收缩的方向.同一根绳上各点受拉力大小都相等.轻杆：杆对物体的弹力不一定沿杆方向，如果轻直杆只有两端受力而处于平衡状态，则轻杆两端对物体的弹力方向一定沿杆方向.轻弹簧：弹簧对物体的力可能为支持力，也可能为拉力，但一定沿弹簧轴线方向.【例 2】.如图所示，为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系根据图象判断，正确的结论是()a 弹簧的劲度系数为1 n mb 弹簧的劲度系数为100 n mc. 弹簧的原长为6 cmd 弹簧伸长02 m 时，弹力的大小为4 n考点三弹力大小的计算例 4、探究弹力和弹簧伸长的关系时，在弹性限度内，悬挂15n 重物时，弹簧长度为0.16m；悬挂 20n 重物时， 弹簧长度为0.18m，则弹簧的原长l 原和劲度系统k 分别为（）a l 原 0.02m k 500n m b l 原 0.10m k 500n m c l 原 0.02m k 250n m d l 原 0.10m k 250n m【变式探究】 2、如图所示， 滑轮本身的质量可忽略不计，滑轮轴 o 安在一根轻木杆b 上，一根轻绳ac 绕过滑轮，a 端固定在墙上，且绳保持水平，c 端下面挂一个重物，bo 与竖直方向夹角45，系统保持平衡，若保持滑轮的位置不变，改变的大小，则滑轮受到木杆的弹力大小变化情况是()a 只有角变小，弹力才变小b 只有角变大，弹力才变大bac不论角变大或变小，弹力都变大od 不论角变大或变小，弹力都不变c考点五摩擦力的大小及方向的判断例 5、用轻弹簧竖直悬挂的质量为m 物体， 静止时弹簧伸长量为l 0 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 0，斜面倾角为30，如图 2-1-7 所示 .则物体所受摩擦力（）a 等于零b 大小为c大于为1mg ,方向沿斜面向下23 mg ，方向沿斜面向上2d 大小为mg,方向沿斜面向上图 2-1-7例 6、如图 2-1-8, 一固定斜面上两个质量相同的小物块a 和 b 紧挨着匀速下滑, a 与 b 的接触面光滑. 已 知 a 与斜面之间的动摩擦因数是b 与斜面之间动摩擦因数的2 倍, 斜面倾角为. ，则 b 与斜面之间的动摩擦因数是（）2a tan 3b 2 cot3c tand cot图 2-1-8【变式探究】1、如图所示，两个等大的水平力f 分别作用在b 和 c 上 a、 b、c 都处于静止状态各接触面与水平地面平行a、c 间的摩擦力大小为f1， b、c 间的摩擦力大小为f2，c 与地面间的摩擦力大小为f3，则（）a f1=0， f2 =0， f3 =0 b f1 =0， f2 =f， f3 =0 c f1 =f， f2=0， f3 =0 d f1=0， f2 =f， f3=f【变式探究】2、如图所示，小木块以初速度v0 沿三角形木块a的粗糙斜面向上滑动，至速度为零后又沿斜面加速返回斜面底端，三角形木块a始终相对水平面保持静止，则水平面对三角形木块a的摩擦力方向是()a 始终向左b 始终向右c先向左后向右d 先向右后向左【经典考题精析】（ 2013山东卷）如图所示，用完全相同的轻弹簧a 、b、c 将两个相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，弹簧 a 与竖直方向的夹角为30，弹簧 c 水平，则弹簧 a、c 的伸长量之比为()a.3 4b 43c 1 2d 2 1（ 2013广东卷）如图所示， 物体 p 静止于固定的斜面上，p 的上表面水平 现把物体q 轻轻地叠放在p 上，则() a p 向下滑动b p 静止不动c p 所受的合外力增大d p 与斜面间的静摩擦力增大（ 2013福建卷）质量为m 、长为3l 的杆水平放置，杆两端a 、b 系着长为3l 的不可伸长且光滑的柔软轻绳，绳上套着一质量为m 的小铁环已知重力加速度为g，不计空气影响(1) 现让杆和环均静止悬挂在空中，如图甲，求绳中拉力的大小；(2) 若杆与环保持相对静止，在空中沿ab 方向水平向右做匀加速直线运动，此时环恰好悬于a 端的正下方，如图乙所示求此状态下杆的加速度大小a；为保持这种状态需在杆上施加一个多大的外力，方向如何？【当堂巩固】1关于力的概念，下列说法正确的是()a 一个力必定联系着两个物体，其中每个物体既是受力物体，又是施力物体b 放在桌面上的木块受到桌面对它向上的弹力，这是由于木块发生微小形变而产生的c压缩弹簧时，手先给弹簧一个压力f，等弹簧再压缩x 距离后才反过来给手一个弹力d 根 据 力 的 作 用 效 果 命 名 的 不 同 名 称 的 力 ， 性 质 可 能 也 不 相 同2三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相等的光滑圆球a、b、c，支点 p、q 在同一水平面上a 的重心位于球心， b、c 的重心分别位于球心的正上方和正下方，如图1 甲，三球皆静止，支点p 对 a 球的弹力为fna，对 b球和 c 球的弹力分别为fnb 和 f nc，则 ().a fna fnb f ncb f nbfna fncc f nbfnafnb f nc4. 如图 2 所示， a、b 两个物块的重力分别是ga 3 n，gb 4 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f 2 n，则天花板受到的拉力和地板受到的压力，有可能是()a 1 n 和 6 nb 5 n 和 6 nc 1 n 和 2nd 5 n 和 2 n5. 如图3 所示，将一根不能伸长、柔软的轻绳两端分别系于a、b 两点上，一物体用动滑轮悬挂在绳子上，达到平衡时，两段绳子间的夹角为1，绳子张力为f 1；将绳子 b 端移至 c 点，待整个系统达到平衡时，两段绳子间的夹角为2，绳子张力为f 2；将绳子 b 端移至 d 点，待整个系统达到平衡时，两段绳子间的夹角为3，绳子张力为f3，不计摩擦，则()a 12 3b 1 2f2f 3d f1f 2k2； a 和 b 表示质量分别为ma 和 mb 的两个小物块， mamb，将弹簧与物块按图4 所示的方式悬挂起来，现要求两根弹簧的总长度最短，则应使()a s1 在上， a 在上b s1 在上， b 在上c s2 在上， a 在上d s2 在上， b 在上7. 图 5 中弹簧秤、绳和滑轮的重量均不计，绳与滑轮间的摩擦力不计，物体的重力都是 g，在图甲、乙、丙三种情况下，弹簧秤的读数分别是 f 1、f 2、f 3，则以下判断正确的是()a f3f1 f 2b f 3f 1f 2c f 1f 2 f 3d f1f 2 f 38. 如下图所示，a 为长木板，在水平面上以速度v1 向右运动，物块b 在木板 a 的上面以速度v2 向右运动，下列判断正确的是 ()a 若是 v1 v2， a、b 之间无滑动摩擦力b 若是 v1v2，a 受到了 b 所施加的向右的滑动摩擦力c若是 v1v2， b 受到了 a 所施加的向左的滑动摩擦力9. 一个圆球形薄壳容器所受重力为g，用一细线悬挂起来，如图9 所示，现在容器里装满水，若在容器底部有一个小阀门，将小阀门打开让水慢慢流出，在此过程中，系统(包括容器和水)的重心位置，重力的大小如何变化()a 重力慢慢减小b 重心慢慢上升c重心先下降后上升d 重心先上升后下降10. 如图 10 所示是主动轮p 通过皮带带动从动轮q 的示意图， a 与 b、c 与 d 分别是皮带上与轮缘上相互接触的点，则下列判断正确的是()a b 点相对于 a 点运动趋势方向与 b 点运动方向相反b d 点相对于 c 点运动趋势方向与 c 点运动方向相反c d 点所受静摩擦力方向与 d 点运动方向相同d 主动轮受到的摩擦力是阻力，从动轮受到的摩擦力是动力11. 物块静止在固定的斜面上，分别按如图11 所示的方向对物块施加大小相等的力f， a 中 f 垂直于斜面向上，b 中 f 垂直于斜面向下， c 中 f 竖直向上，d 中 f 竖直向下，施力后物块仍然静止， 则物块所受的静摩擦力增大的是()12l 型木板 p(上表面光滑 )放在固定斜面上，轻质弹簧一端固定在木板上，另一端与置于木板上表面的滑块q 相连，如图 12 所示若p、 q 一起沿斜面匀速下滑，不计空气阻力则木板p 的受力个数为 ()a 3b 4c 5d 613. 如图 13 所示， ao 是具有一定质量的均匀细杆，可绕o 点在竖直平面内自由转动细杆上的p 点与放在水平桌面上的圆柱体接触，圆柱体靠在竖直的挡板上而保持平衡已知杆的倾角 60，圆柱体的重力大小为g，竖直挡板对圆柱体的压力大小为23g，各处的摩擦都不计，试回答下列问题：(1) 作出圆柱体的受力分析图；(2) 通过计算求出圆柱体对均匀细杆 ao 的作用力的大小和水平地面对圆柱体作用力的大小14. (如图 15(a) 所示，轻绳 ad 跨过固定在水平横梁 bc 右端的定滑轮挂住一个质量为 m 1 的物体， acb 30；如图 9(b) 中轻杆 hg 一端用铰链固定在竖直墙上，另一端 g 通过细绳 eg 拉住， eg 与水平方向也成 30，轻杆的 g 点用细绳 cf 拉住一个质量为 m 2 的物体，求：(1) 细绳 ac 段的张力 tac 与细绳 eg 的张力 teg 之比；(2) 轻杆 bc 对 c 端的支持力；(3) 轻杆 hg 对 g 端的支持力16. 如图所示，在倾角为37的固定斜面上静置一个质量为5kg 的物体，物体与斜面间的动摩擦因数为0.8.求：(1) 物体所受的摩擦力；(sin37 =0.6 ， cos37 =0.8)(2) 若用原长为10cm，劲度系数为3.1 103n/m 的弹簧沿斜面向上拉物体，使之向上匀速运动，则弹簧的最终长度是多少？ (取 g=10m/s217. 如图 2 1 7 所示，原长分别为l1 和 l 2，劲度系数分别为k1 和 k2 的轻质弹簧竖直悬挂在天花板上，两弹簧之间有一质量为m1 的物体，最下端挂着质量为m2 的另一物体，整个装置处于静止状态求：(1) 这时两弹簧的总长(2) 若用一个质量为m 的平板把下面的物体竖直缓慢地向上托起，直到两弹簧的总长度等于两弹簧的原长之和，求这时平板受到下面物体m2 的压力考点一静摩擦力方向的判断例 1、如图所示， 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【特别提醒】假设法：静摩擦力的方向一定与物体相对运动趋势方向相反，利用“假设法”可以判断出物体相对运动趋势的方向 2状态法：根据二力平衡条件、牛顿第二定律，可以判断静摩擦力的方向3. 利用牛顿第三定律( 即作用力与反作用力的关系) 来判断，此法关键是抓住“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“反向”确定另一物体受到的静摩擦力的方向 考点二摩擦力大小的计算例 2、如图所示，人重600 n，木块 a 重 400 n，人与木块、木块与水平面间的动摩擦因数均为0.2. 现人用水平力拉绳，使他与木块一起向右做匀速直线运动，滑轮摩擦不计，求：(1) 人对绳的拉力大小；(2) 人脚对 a 的摩擦力的大小和方向【特别提醒】计算摩擦力时首先要分清是静摩擦力还是滑动摩擦力(1) 滑动摩擦力由公式f fn 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) 静摩擦力的计算它的大小和方向都跟产生相对运动趋势的力密切相关，跟接触面相互挤压力fn 无直接关系，因此它具有大小、方向的可变性，变化性强是它的特点对具体问题，要具体分析研究对象的运动状态，根据物体所处的状态( 平衡、加速等 ) ，由力的平衡条件或牛顿运动定律求解最大静摩擦力fmax：是物体将要发生相对运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， fmax 比滑动摩擦力稍大些，通常认为二者相等，而静摩擦力可在0 fmax间变化 考点三摩擦力的突变问题例 3、长直木板的上表面的一端放有一个木块，如图8 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 的变化图象是下列图中的()【特别提醒】该类问题常涉及摩擦力的突变问题，在分析中很容易发生失误在解决此类问题时应注意以下两点：(1) 如题干中无特殊说明，一般认为最大静摩擦力略大于滑动摩擦力(2) 由于此类问题涉及的过程较为复杂，采用特殊位置法解题往往比采用过程分析法解题更为简单 考点四滑动摩擦力滑动摩擦力的方向不是与物体的运动方向相反，而是与物体的相对运动的方向相反，滑动摩擦力的公式fn 中的 n 是指物体对接触面的正压力，而物体对接触面的正压力和接触面对物体的支持力的大小是相等的，故n 的大小可理解为物体所受的支持力.【例 4】如图所示， 有黑白两条毛巾交替折叠地放在地面上，白毛巾的中部用细线与墙连接着，黑毛巾的中部用细线拉住 . 设细线均水平，欲使黑白毛巾分离开来，若每条毛巾的质量均为m、毛巾之间及其与地面之间的动摩擦因数均为，则将黑毛巾匀速拉出需施加的水平拉力f 值为 ()a. 2 mgb.4 mgc.5 mgd.5mg 2考点五静摩擦力正压力是静摩擦力产生的条件之一，但静摩擦力的大小与正压力无关（最大静摩擦力除外），当物体处于平衡状态时，静摩擦力的大小由平衡条件来求；而物体处于非平衡态的某些静摩擦力的大小应由牛顿第二定律求解.【例 5】木块 a、b 分别重 50 n 和 60 n，它们与水平地面之间的动磨擦因数均为0.25 ；夹在 a、b 之间轻弹簧被压缩了 2cm，弹簧的劲度系数为400n/m. 系统置于水平地面上静止不动. 现用 f=1 n 的水平拉力作用在木块b上. 如图所示. 力 f 作用后（）faba. 木块a 所受摩擦力大小是12.5 nb. 木块a 所受摩擦力大小是11.5 nc. 木块b 所受摩擦力大小是9 nd. 木块b 所受摩擦力大小是7 n【经典考题精析】（ 2013浙江卷）如图所示，水平木板上有质量m 1.0 kg 的物块，受到随时间t 变化的水平拉力f 作用，用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力ff 的大小取重力加速度g 10 m/s2，下列判断正确的是()a 5 s 内拉力对物块做功为零b 4 s 末物块所受合力大小为4.0 nc物块与木板之间的动摩擦因数为0.42d 6 s 9 s 内物块的加速度大小为2.0 m/s（ 2013北京卷）倾角为、质量为 m 的斜面体静止在水平桌面上，质量为m 的木块静止在斜面体上下列结论正确的是 ()a 木块受到的摩擦力大小是mgcos b 木块对斜面体的压力大小是mgsin c桌面对斜面体的摩擦力大小是mgsin cos d 桌面对斜面体的支持力大小是(m m)g(2012 海南单科 8)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(2011 安徽 14)一质量为 m的物块恰好静止在倾角为的斜面上现对物块施加一个竖直向下的恒力f ，如图所示则物块()a 仍处于静止状态b 沿斜面加速下滑c受到的摩擦力不变d 受到的合外力增大(2011 海南 5)如图所示，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0 匀速下滑，斜劈保持静止，则地面对斜劈的摩擦力() a 等于零b 不为零，方向向右c不为零，方向向左d 不为零， v0 较大时方向向左， v0 较小时方向向右(2010 课标全国 18)如图所示，一物块置于水平地面上，当用与水平方向成 60角的力 f1 拉物块时，物块做匀速直线运动；当改用与水平方向成 30角的力 f 2 推物块时，物块仍做匀速直线运动若 f1 和 f 2 的大小相等，则物块与地面之间的动摩擦因数为 ( )313a.3 1b 23c.2 2d 1 2【当堂巩固】1关于摩擦力，有人总结了“四条不一定 ”，其中说法错误的是() a 摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相同b 静摩擦力的方向不一定与运动方向共线c受静摩擦力或滑动摩擦力的物体不一定静止或运动d 静 摩 擦 力 一 定 是 阻 力 ， 滑 动 摩 擦 力 不 一 定 是 阻 力2卡车上放一木箱，车在水平路面上运动时，以下说法中正确的是() a 车启动时，木箱给卡车的摩擦力向后b 车做匀速直线运动时，车给木箱的摩擦力向前c车做匀速直线运动时，车给木箱的摩擦力为零d 车突然制动时，木箱获得向前的摩擦力，使木箱向前滑动3人握住旗杆匀速上爬，则下列说法正确的是() a 人受到的摩擦力的方向是向下的b 人受到的摩擦力的方向是向上的c人握旗杆用力越大，人受的摩擦力也越大d 人握旗杆用力越大，并不会使人受的摩擦力也增大4. 如图所示，物块a 放在倾斜的木板上，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()2a. 12b. 325c. 2d. 25. 如图所示，有一重力不计的方形容器，被水平力f 压在竖直的墙面上处于静止状态，现缓慢地向容器内注水， 直到注满为止，此过程中容器始终保持静止，则下列说法正确的是()a 容器受到的摩擦力不断增大b 容器受到的摩擦力不变c水平力 f 必须逐渐增大d 容器受到的合力逐渐增大6. 如图所示，倾角为的斜面体c 置于水平面上，b 置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与a 相连接，连接b 的一段细绳与斜面平行，a、b、c 都处于静止状态则()a b 受到 c 的摩擦力一定不为零b c 受到水平面的摩擦力一定为零c不论 b、c 间摩擦力大小、方向如何，水平面对c 的摩擦力方向一定向左d 水平面对c 的支持力与b、 c 的总重力大小相等7. 如下图所示，质量为m 的物块，在力f 作用下静止于倾角为的斜面上，力f 大小相等且f2(m m)g 时，长木板便开始运动d 无论怎样改变f 的大小，长木板都不可能运动13. 如图所示，两个长方体木块p、q 叠放在水平地面上第一次用大小为f 的水平拉力拉p，第二次也用大小为 f 的水平拉力拉q，两次都能使p、q 保持相对静止共同向右做匀速运动设第一次pq 间、 q 与地面间的摩擦力大小分别为f f1、 ff1，第二次pq 间、 q 与地面间的摩擦力大小分别为ff2、