天之骄子高考物理一轮总复习第2章相互作用第1节重力、弹力、摩擦力课件新人教版.ppt

2017高三一轮总复习 物理 必修一 第二章相互作用 第一节重力弹力摩擦力 栏目导航 基础知识整合 热门考点研析 方法技巧归纳 考题随堂演练 物理模型构建 基础知识整合 把一重为G 初速度为零的物体 用一个水平推力F压在竖直的足够高的平整的墙上 如图所示 力F与时间的关系为F kt k为常量 t为时间 1 从t 0开始物体所受摩擦力Ff随时间t的变化关系是图中的 2 从t 0开始物体的运动速度与时间的关系可能是下列图象中的 思路引导 1 物体所受的重力和摩擦力等大反向时 是否停止运动 2 物体运动停止时 摩擦力会突变吗 解析 本题涉及摩擦力突变的问题 注意掌握滑动摩擦力和静摩擦力的求法 滑动摩擦力利用公式Ff FN计算 静摩擦力大小根据物体的受力情况和运动情况确定 1 从t 0开始 物体受到水平推力F kt 墙壁对物体的压力不断增大 物体在重力作用下沿墙壁下滑 同时受到滑动摩擦力作用 根据Ff FN可知 滑动摩擦力不断增大 当Ff G后 物体做减速运动 直至速度减小到零 此时物体受到静摩擦力作用 Ff G 物体保证静止状态不变 故B选项符合题意 2 从t 0开始 推力不断增大 墙壁对物体的压力不断增大 根据牛顿第二定律得 G FN ma 物体做加速度减小的加速运动 当G FN时 速度达到最大值 随着推力的继续增大 压力继续增大 FN G ma 物体做加速度增大的减速运动 直至减小到零 C选项正确 重力1 定义 由于地球对物体的吸引而使物体受到的力 2 方向 3 重力随纬度的增加而增大 随高度的增加而减小 4 重力的作用点 重心 1 质量分布均匀 形状规则的几何体 重心位置在 2 重心的位置可能在物体上 也可能在物体外部 3 薄板的重心位置可以用 法确定 知识点1 竖直向下 几何中心 悬挂 弹力1 定义 发生 的物体由于要恢复原状而对与它接触的物体产生的作用力 2 弹力产生条件 接触 弹性形变 3 弹力的方向 垂直于接触面 与施力物体形变的方向 知识点2 弹性形变 相反 胡克定律1 内容 在 内 弹力和弹簧形变量大小成 2 表达式 k是弹簧的劲度系数 单位是牛顿每米 k的大小由弹簧 决定 知识点3 弹性限度 正比 F kx 自身性质 摩擦力1 产生条件 2 动摩擦因数 1 定义 彼此接触的物体发生 时 摩擦力与正压力的比值 2 表达式 3 决定因素 接触面的材料和 3 大小 滑动摩擦力Ff 与正压力成正比 与接触面的面积无关 静摩擦力的大小高中阶段只能根据平衡条件或牛顿运动定律来求解 4 方向 沿着接触面 与物体的 方向或 方向相反 知识点4 直接接触 弹性形变 接触面粗糙 相对运动或相对 运动趋势 相对运动 粗糙程度 FN 相对运动 相对运动趋势 特别提醒1 对胡克定律的理解 1 弹簧发生形变必须在弹性限度内 2 x是弹簧的形变量 不是原长 也不是形变后的总长度 2 摩擦力大小的计算 1 只有滑动摩擦力才能使用公式Ff FN 计算时 FN表示正压力 不一定等于重力G 2 静摩擦力大小不能用Ff FN计算 只有达到最大静摩擦力时 才认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力 即Ffm FN 3 静摩擦力大小根据物体的受力情况和运动情况确定 取值范围 0 Ff Ffm 热门考点研析 1 弹力有无的判断 1 条件法 产生弹力的条件是接触 形变 对于形变较明显的现象 可以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 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 弹力的分析 考点1 3 状态法 根据物体的运动状态 利用共点力平衡条件或牛顿第二定律判断弹力是否存在 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 看能否维持原来的运动状态 比如绳子只可以提供拉力 杆可以提供拉力和支持力 如果绳子替代杆后 仍可以维持原状态不变 那么题干中杆提供的是拉力 2 弹力方向的判断 1 弹力的方向是垂直于接触面 指向受力物体 面与面接触的弹力 垂直于接触面指向受力物体 点与面接触的弹力 过接触点垂直于接触面 或接触面的切面 指向受力物体 球与面接触的弹力 在接触点与球心连线上 指向受力物体 球与球接触的弹力 垂直于过接触点的公切面 指向受力物体 2 接触面不明确的情况下 根据共点力平衡条件或牛顿第二定律判断弹力的方向 3 弹力大小的计算 1 物体处于平衡状态 根据力的平衡条件进行求解 2 物体处于非平衡状态 根据牛顿第二定律求解 3 弹簧的弹力可以根据胡克定律求解 如图所示 小车内有一固定光滑斜面 一个小球通过细绳与车顶相连 小车在水平面上做直线运动 细绳始终保持竖直 关于小球的受力情况 下列说法中正确的是 A 若小车静止 绳对小球的拉力可能为零B 若小车静止 斜面对小球的支持力一定为零C 若小车向右运动 小球一定受两个力的作用D 若小车向右运动 小球一定受三个力的作用 思路引导 1 细绳始终保持竖直状态 弹力是什么方向 2 小车向右运动时 加速 减速和匀速运动时 受力如何 例1 解析 小车静止时 小球处于平衡状态 绳子对小球的拉力与重力等大反向 斜面对小球的支持力一定为零 A选项错误 B选项正确 小车向右运动时 受力情况取决于运动状态 匀速向右运动时 小球处于平衡状态 受到重力和绳子拉力作用 加速向右运动时 绳子拉力和重力的合力提供水平向右的加速度 减速向右运动时 重力和斜面的支持力提供水平向左的加速度 绳子拉力可能存在 C D选项错误 答案 B 总结提升 分析弹力的步骤1 选取合适的研究对象 判断物体的运动状态 2 分析物体的受力情况 假设物体受弹力作用 3 根据平衡条件或牛顿第二定律列方程 4 求解弹力 若有解 则弹力存在 若无解 则弹力不存在 如图所示 倾角为 的光滑斜面ABC放在水平面上 劲度系数分别为k1 k2的两个轻弹簧沿斜面悬挂着 两弹簧之间有一质量为m1的重物 最下端挂一质量为m2的重物 此时两重物处于平衡状态 现把斜面ABC绕A点缓慢地顺时针旋转90 后 重新达到平衡 试求m1 m2沿斜面各移动的距离 针对训练1 1 滑动摩擦力方向的判断 1 选研究对象 受滑动摩擦力作用的物体 2 选跟研究对象接触的物体为参考系 3 找出研究对象相对参考系的运动方向 4 滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反 2 静摩擦力方向的判断 1 直接法 对于相对运动趋势比较明显的情况 可以根据 静摩擦力的方向沿着接触面与相对运动趋势的方向相反 直接判断 摩擦力方向的判断 考点2 2 利用假设法判断 若物体的相对运动趋势不易判断 可假设接触面光滑 看物体会怎样相对运动 根据相对运动的方向判断物体间的相对运动趋势的方向从而判断静摩擦力的方向 3 根据物体的运动状态判断 若需要向左的摩擦力才能使物体的受力情况与运动情况满足相应的规律 则摩擦力向左 若需要向右的摩擦力才能使物体的受力情况与运动情况满足相应的规律 则摩擦力向右 4 利用力的作用效果分析 如果相互接触的物体间存在摩擦力 则必有相应的作用效果 或平衡其他作用力或改变受力物体的运动状态 可利用作用效果确定摩擦力的方向 5 根据力的相互性 若甲 乙两物体间有摩擦力 并且能判断出甲对乙的摩擦力的方向 则乙对甲的摩擦力的方向与甲对乙的摩擦力的方向相反 多选 如图所示 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 例2 思路引导 1 分析石块在传送带上的受力情况 2 石块运动到传送带的顶端时 是否已经与传送带共速 解析 传送带向右上方匀速转动 石块刚落到传送带上时 相对于传送带有斜向下运动的趋势 受到斜向上的摩擦力作用 石块加速向上运动 如果到达传送带顶端时 石块没有与传送带共速 则石块在传送带上一直受到右上方的摩擦力作用 如果到达传送带顶端之前 石块与传送带共速 此后石块受到右上方的静摩擦力作用 做匀速直线运动 A B选项正确 C D选项错误 答案 AB 总结提升 1 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 2 分析摩擦力方向时 要注意静摩擦力方向的 可变性 和滑动摩擦力的 相对性 3 判断摩擦力是否存在的步骤 1 选取研究对象 2 分析研究对象与接触面的情况 若满足 接触面粗糙 发生弹性形变 有相对运动或相对运动趋势则有摩擦力 3 对于是否有相对运动趋势的判断 可用 光滑法 即假设光滑 看物体能否保持原有状态 若不能则有运动趋势 如图 一个人站在水平地面上的长木板上用力F向右推箱子 木板 人 箱子均处于静止状态 三者的质量均为m 重力加速度为g 则 A 箱子受到的摩擦力方向向右B 地面对木板的摩擦力方向向左C 木板对地面的压力大小为3mgD 若人用斜向下的力推箱子 则木板对地面的压力会大于3mg 针对训练2 解析 箱子处于静止状态 受到向右的推力F和向左的静摩擦力作用 A选项错误 以木板 人和箱子为研究对象 系统处于静止状态 水平方向上 地面对木板没有摩擦力作用 竖直方向上 地面对木板的支持力等于三者的重力 根据牛顿第三定律可知 木板对地面的压力大小为3mg B选项错误 C选项正确 若人用斜向下的力推箱子 系统整体受力不变 压力依然等于3mg D选项错误 答案 C 1 滑动摩擦力大小的计算 1 滑动摩擦力的大小由公式Ff FN计算 2 结合研究对象的运动状态 利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解 2 静摩擦力大小的计算 1 物体处于平衡状态时 根据力的平衡条件来计算大小 2 物体处于非平衡状态 具有加速度时 如果静摩擦力提供合外力 则根据牛顿第二定律Ff ma求解 摩擦力大小的计算 考点3 如图所示 斜面为长方形的斜面体倾角为37 其长为0 8m 宽为0 6m 一重为20N的木块原先在斜面体上部 当对它施加平行于AB边的恒力F时 刚好使木块沿对角线AC匀速下滑 求木块与斜面间的动摩擦因数 和恒力F的大小 思路引导 1 木块在斜面上的受力情况如何 2 摩擦力一定与相对运动方向相反 沿什么方向 例3 解析 分析木块在斜面上的受力 如图所示 总结提升 摩擦力大小计算的步骤1 计算摩擦力时 应先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力 2 静摩擦力用平衡条件计算 3 滑动摩擦力用Ff FN计算或用平衡条件计算 4 在没有告诉最大静摩擦力的情况下 常常利用最大静摩擦力跟滑动摩擦力近似相等来分析问题 多选 如图所示 一质量为M 倾角为 的斜面体在水平地面上 质量为m的小木块 可视为质点 放在斜面上 现用一平行斜面 大小恒定的拉力F作用于小木块 拉力在斜面所在的平面内绕小木块旋转一周的过程中 斜面体和木块始终保持静止状态 下列说法中正确的是 A 小木块受到斜面的最大摩擦力为F mgsin B 小木块受到斜面的最小摩擦力可能为零C 斜面体受到地面的最大摩擦力为FD 斜面体受到地面的最小摩擦力为零 针对训练3 解析 小木块始终处于静止状态 受力平衡 当拉力F沿斜面向下时 此时小木块受到斜面的摩擦力最大 Ff F mgsin A选项正确 当拉力F沿斜面向上时 如果F mgsin 此时摩擦力为零 B选项正确 把小木块与斜面看作一个整体分析 当F沿水平方向时 斜面体受到地面的摩擦力大小为F C选项正确 当F沿斜面向上或向下时 斜面体受到地面的摩擦力最小为Fcos D选项错误 答案 ABC 方法技巧归纳 摩擦力突变问题的解题技巧当物体运动状态或受力情况发生变化时 摩擦力常常发生突变 摩擦力的突变又制约着物体的运动状态 对突变点的分析和判断是解决问题的突破口 1 摩擦力突变包括三种类型 1 滑动摩擦力突变为静摩擦力 2 静摩擦力突变为滑动摩擦力 3 摩擦力方向的突变 2 利用临界法解决摩擦力突变问题 1 在物体的运动状态发生变化的过程中 往往达到某一个特定状态时 有关的物理量将发生突变 此状态即为临界状态 相应的物理量的值为临界值 2 静摩擦力是被动力 由物体的运动状态决定静摩擦力的大小和方向 物体间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 滑动摩擦力存在于发生相对运动的物体之间 因此两物体的速度达到相同时 滑动摩擦力要发生突变 可能是滑动摩擦力变为静摩擦力 也可能是摩擦力为零 质量为0 8kg的物块静止在倾角 为30 的斜面上 若用平行于斜面沿水平方向大小等于3N的力推物块 物块仍保持静止 如图所示 则物块所受到的摩擦力大小等于 A 5NB 4N 思路引导 1 画出物体的受力分析图 2 根据三力平衡条件求解摩擦力大小 例4 解析 分析物块的受力 如图所示 答案 A 如图所示 位于倾角 30 的斜面上的物块M重为20N 在沿斜面向上的力F 22N作用下处于静止状态 若撤去力F 则物块在沿斜面方向上受到的合力为 针对训练4 A 22N 方向沿斜面向下B 10N 方向沿斜面向下C 12N 方向沿斜面向下D 0解析 物块在沿斜面向上的力作用下处于静止状态 Mgsin Ff F 代入数据解得静摩擦力Ff 12N 撤去力F后 物体沿斜面向下的重力分力与静摩擦力等大反向 Ff Mgsin 10N 合力为零 D选项正确 答案 D 物理模型构建 轻绳 轻杆和轻弹簧模型轻绳 轻杆和轻弹簧均属于理想化模型 即忽略绳 杆和弹簧的质量 1 轻绳轻绳只可提供拉力 拉力沿绳子指向绳子收缩的方向 受力时形变可忽略 拉力可以突变 2 轻杆轻杆可以提供拉力 也可以提供支持力 压力 受力时形变可忽略 弹力可以突变 轻杆弹力的方法可以沿着杆 也可以沿其他方向 甚至垂直于杆 由运动状态决定 自由杆 可以自由转动 杆受力一定沿着杆的方向 固定杆 不能自由转动 杆受力不一定沿杆的方向 由物体所处状态决定 3 轻弹簧轻弹簧可以提供拉力 也可以提供支持力和压力 受力时形变较大 不能忽略 弹力不能突变 弹簧内部各处弹力大小相等 方向一定沿弹簧的轴线 与形变方向相反 如图所示 小车上固定着一根弯成 角的轻杆 杆的另一端固定一个质量为m的球 小车在水平面上运动 试分析下列情况下杆对球的弹力大小和方向 1 小车做匀速直线运动 2 小车以加速度a水平向右运动 3 小车以加速度a水平向左运动 例5 思路引导 1 杆的弹力一定沿着杆吗 如何判断杆的弹力方向 2 小车运动的加速度由哪些力提供 画出受力分析图 解析 研究小球的受力情况 自身重力和杆对球的弹力 小车和球始终相对静止 具有相同的运动状态 杆的弹力不一定沿杆 由小球的运动状态决定 1 小车做匀速直线运动时 小球处于平衡状态 重力和杆的弹力是一对平衡力 大小相等 方向相反 即弹力的大小等于重力 FN mg 方向竖直向上 答案 1 mg竖直向上 如图所示 四个完全相同的弹簧都处于水平位置 它们的右端受到大小皆为F的拉力作用 而左端的情况各不相同 针对训练5 中弹簧的左端固定在墙上 中弹簧的左端受大小也为F的拉力作用 中弹簧的左端拴一小物块 物块在光滑的桌面上滑动 中弹簧的左端拴一小物块 物块在有摩擦的桌面上滑动 若认为弹簧的质量都为零 以L1 L2 L3 L4依次表示四个弹簧的伸长量 则有 A L2 L1B L4 L3C L1 L3D L2 L4解析 弹簧的伸长量取决于作用在弹簧上的力的大小 题干中四种情况下作用在弹簧挂钩上的力都是F 故四个弹簧的伸长量相同 A选项正确 答案 A 考题随堂演练 答案 B 2 三个质量均为1kg的相同木块a b c和两个劲度均为500N m的相同轻弹簧p q用轻绳连接如图 其中a放在光滑水平桌面上 开始时p弹簧处于原长 木块都处于静止 现用水平力缓慢地向左拉p弹簧的左端 直到c木块刚好离开水平地面为止 g取10m s2 该过程p弹簧的左端向左移动的距离是 A 4cmB 6cmC 8cmD 10cm 答案 C 3 在水平桌面M上放置一块正方形薄木板abcd 在木板的正中点放置一个质量为m的木块 如图所示 先以木板的ad边为轴 将木板向上缓慢转动 使木板的ab边与桌面的夹角为 再接着以木板的ab边