（浙江选考）2021高考物理一轮复习 第二章 第1讲 重力 弹力 摩擦力课件

第1讲重力弹力摩擦力,过好双基关,研透命题点,课时精练,过好双基关,01,1.重力的理解(1)产生：由于而使物体受到的力.(2)大小：gmg，可用测量.(3)方向：总是的.(4)重心：其位置与物体的分布和形状有关.(5)重心位置的确定质量分布均匀的规则物体，重心在其；对于形状不规则或者质量分布不均匀的薄板，重心可用两次来确定.,地球吸引,重力基本相互作用,一,弹簧测力计,竖直向下,质量,几何中心,悬挂,2.基本相互作用(1)万有引力(2)电磁相互作用(3)强相互作用(4)弱相互作用,自测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产生的吸引力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,1.形变与弹性形变(1)形变：物体在力的作用下的变化叫形变.(2)弹性形变：有些物体在形变后撤去作用力时能够的形变.(3)弹性限度：当形变超过一定限度时，撤去作用力后，物体不能完全恢复原来的，这个限度叫弹性限度.2.弹力(1)定义：发生弹性形变的物体，由于要，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力.(2)产生条件：物体相互且发生.(3)方向：弹力的方向总是与施力物体形变的方向.,形状或体积,弹力,二,恢复原状,形状,恢复原状,接触,弹性形变,相反,3.胡克定律(1)内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小f跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成.(2)表达式：fkx.说明：k是弹簧的，单位为n/m；k的大小由弹簧自身性质决定.x是弹簧长度的，不是弹簧形变以后的长度.,正比,劲度系数,变化量,自测2(多选)下列说法正确的是a.木块放在桌面上受到一个向上的弹力，这是由于木块发生微小形变而产生的b.拿一根竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿的弹力，这是由于竹竿发生形变产生的c.绳对物体的拉力的方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向d.挂在电线下面的电灯受到向上的拉力，是因为电线发生微小形变而产生的,1.静摩擦力与滑动摩擦力,粗糙,摩擦力,三,弹力,相对运动趋势,粗糙,弹力,相对运动,0ffffm,相反,fn,相反,相对运动趋势,相对运动,2.动摩擦因数(1)定义：彼此接触的物体发生时，滑动摩擦力和正压力的比值.(2)决定因素：接触面的材料和.,相对运动,粗糙程度,自测3(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,02,研透命题点,1.弹力有无的判断“三法”(1)假设法：假设将与研究对象接触的物体解除接触，判断研究对象的运动状态是否发生改变.若运动状态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此处一定存在弹力.(2)替换法：用细绳替换装置中的轻杆，看能不能维持原来的状态.如果能维持，则说明这个杆提供的是拉力；否则，提供的是支持力.(3)状态法：由运动状态分析弹力，即物体的受力必须与物体的运动状态相符合，依据物体的运动状态，由力的平衡条件(或牛顿第二定律)列方程，求解物体间的弹力.,弹力的分析和求解,基础考点自主悟透,命题点一,2.弹力方向,3.弹力大小计算的三种方法(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.,例1(2019四川成都市第二次诊断)如图1，半圆球p和竖直挡板固定在水平面上，挡板与p相切，光滑小球q静止在p和挡板之间.已知q的质量为m，p、q的半径之比为41，重力加速度大小为g.则q对p的压力大小为,模型1物体与物体间的弹力,图1,解析对q受力分析如图所示设q的半径为r，由几何关系得：4rcos4r(rrcos),例2如图2所示，质量为m的小球套在竖直固定的光滑圆环上，轻绳一端固定在圆环的最高点a，另一端与小球相连.小球静止时位于环上的b点，此时轻绳与竖直方向的夹角为60，则轻绳对小球的拉力大小为(重力加速度为g),模型2绳的弹力,图2,解析对b点处的小球受力分析，如图所示，则有ftsin60fnsin60ftcos60fncos60mg解得ftfnmg，故c正确.,例3如图3所示，小球a的质量为小球b的质量的一半，分别与轻弹簧a、b和轻绳相连接并处于平衡状态.轻弹簧a与竖直方向的夹角为60，轻弹簧a、b的伸长量刚好相同，则下列说法正确的是a.轻弹簧a、b的劲度系数之比为13b.轻弹簧a、b的劲度系数之比为21c.轻绳上拉力与轻弹簧a上拉力的大小之比为21d.轻绳上拉力与轻弹簧a上拉力的大小之比为,模型3弹簧的弹力,图3,解析设轻弹簧a、b的伸长量都为x，小球a的质量为m，则小球b的质量为2m.对小球b，由平衡条件知，弹簧b中弹力为kbx2mg；对小球a，由平衡条件知，竖直方向上，有kbxmgkaxcos60，联立解得ka3kb，选项a、b错误；,变式1如图4所示，某一弹簧测力计外壳的质量为m，弹簧及与弹簧相连的挂钩质量忽略不计.将其放在光滑水平面上，现用两水平拉力f1、f2分别作用在与弹簧相连的挂钩和与外壳相连的提环上，关于弹簧测力计的示数，下列说法正确的是a.只有f1f2时，示数才为f1b.只有f1f2时，示数才为f2c.不论f1、f2大小关系如何，示数均为f1d.不论f1、f2大小关系如何，示数均为f2,解析弹簧及与弹簧相连的挂钩质量忽略不计，弹簧测力计的示数一定等于弹簧挂钩上的拉力f1，与f1、f2的大小关系无关，c正确.,图4,例4如图5所示，与竖直墙壁成53角的轻杆一端斜插入墙中并固定，另一端固定一个质量为m的小球，水平轻质弹簧处于压缩状态，弹力大小为mg(g表示重力加速度)，则轻杆对小球的弹力大小为,模型4杆的弹力,图5,变式2如图6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，重力加速度为g.关于杆对球的作用力f，下列判断正确的是a.小车静止时，fmgcos，方向沿杆向上b.小车静止时，fmgcos，方向垂直杆向上c.小车向右以加速度a运动时，一定有fd.小车向右以加速度a运动时，f方向斜向右上方，与竖直方向的夹角为，则tan,图6,解析小车静止时，由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错误；,1.静摩擦力的分析(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判断静摩擦力的大小.(2)物体有加速度时，若只受静摩擦力，则ffma.若除受静摩擦力外，物体还受其他力，则f合ma，先求合力再求静摩擦力.2.滑动摩擦力的分析滑动摩擦力的大小用公式fffn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、接触面的粗糙程度有关；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.,摩擦力的分析与计算,高考热点讲透练熟,命题点二,例5(多选)(2019河北唐山市上学期期末)如图7所示，长木板a与物体b叠放在水平地面上，物体与木板左端立柱间放置水平轻质弹簧，在水平外力f作用下，木板和物体都静止不动，弹簧处于压缩状态.将外力f缓慢减小到零，物体始终不动，在此过程中a.弹簧弹力不变b.物体b所受摩擦力逐渐减小c.物体b所受摩擦力始终向左d.木板a所受地面的摩擦力逐渐减小,题型1静摩擦力的分析与计算,图7,解析将外力f缓慢减小到零，物体始终不动，则弹簧的长度不变，弹力不变，选项a正确；对物体b，因开始时所受摩擦力的方向不确定，有f弹fff，则随f的减小，物体b所受摩擦力的大小和方向都不能确定，选项b、c错误；对a、b与弹簧组成的整体，在水平方向，力f与地面对a的摩擦力平衡，则随f的减小，木板a所受地面的摩擦力逐渐减小，选项d正确.,变式3一木块放在水平桌面上，在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8所示，其中f110n，f22n，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,解析当木块受f1、f2及摩擦力的作用而处于静止状态时，由平衡条件可知木块所受的静摩擦力的大小为8n，可知最大静摩擦力ffmax8n.当撤去力f1后，f22nffmax，木块仍处于静止状态，由平衡条件可知木块所受的静摩擦力大小和方向发生突变，且与作用在木块上的力f2等大反向，故c正确.,图8,变式4如图9所示，质量为m的滑块静止放在半径为r的半球体上，滑块与半球体间的动摩擦因数为，滑块与球心的连线与水平地面的夹角为，重力加速度为g，则下列说法正确的是a.地面对半球体的摩擦力方向水平向左b.滑块对半球体的压力大小为mgcosc.滑块所受摩擦力大小为mgsind.滑块所受摩擦力大小为mgcos,解析以滑块与半球体为整体，由平衡条件知，地面对半球体的摩擦力为零，选项a错误；对滑块受力分析，如图所示，由平衡条件得，fnmgsin，ffmgcos，fnfn，选项d正确，b、c错误.,图9,例6(2019全国卷16)物块在轻绳的拉动下沿倾角为30的固定斜面向上匀速运动，轻绳与斜面平行.已知物块与斜面之间的动摩擦因数为重力加速度取10m/s2.若轻绳能承受的最大张力为1500n，则物块的质量最大为a.150kgb.100kgc.200kgd.200kg,解析设物块的质量最大为m，将物块的重力沿斜面方向和垂直斜面方向分解，由平衡条件，在沿斜面方向有fmgsin30mgcos30，当f1500n时，物块的质量最大，解得m150kg，a项正确.,题型2滑动摩擦力的分析和计算,变式5如图10所示的实验可以用来研究物体所受到的滑动摩擦力.当手拉木板从木块下抽出时，弹簧测力计的示数为ff，由此可知a.木板与桌面间的滑动摩擦力等于ffb.木块与木板间的滑动摩擦力等于ffc.绳子对木板的拉力等于ffd.人手对绳子的拉力等于ff,解析由木块受力平衡可知，弹簧测力计的示数等于木板对木块的滑动摩擦力，故b正确；因不知木板与桌面间的动摩擦因数的大小情况，故无法得知木板与桌面间的滑动摩擦力是否等于ff，故a错误；要使木板从木块下抽出，绳子对木板的拉力应大于木块和桌面对木板的滑动摩擦力之和，故c、d错误.,图10,变式6(2017全国卷16)如图11，一物块在水平拉力f的作用下沿水平桌面做匀速直线运动.若保持f的大小不变，而方向与水平面成60角，物块也恰好做匀速直线运动.则物块与桌面间的动摩擦因数为,图11,解析当f水平时，根据平衡条件得fmg；当保持f的大小不变，而方向与水平面成60角时，由平衡条件得fcos60(mgfsin60)，联立解得，故选项c正确.,摩擦力的三类突变,能力考点师生共研,命题点三,类型1“静静”突变,物体在摩擦力和其他力的共同作用下处于静止状态，当作用在物体上的其他力的合力发生突变时，物体虽然仍保持相对静止，但物体所受的静摩擦力发生突变.,例7(2019福建三明市质检)如图12所示，质量为10kg的物体a拴在一个被水平拉伸的弹簧一端，弹簧的拉力为5n时，物体a处于静止状态.若小车以1m/s2的加速度向右运动，则(g10m/s2)a.物体a相对小车向右运动b.物体a受到的摩擦力减小c.物体a受到的摩擦力大小不变d.物体a受到的弹簧的拉力增大,解析由题意得，物体a与小车的上表面间的最大静摩擦力ffm5n，小车加速运动时，假设物体a与小车仍然相对静止，则物体a所受合力f合ma10n，可知此时小车对物体a的摩擦力为5n，方向向右，且为静摩擦力，所以假设成立，物体a受到的摩擦力大小不变，故a、b错误，c正确；弹簧长度不变，物体a受到的弹簧的拉力大小不变，故d错误.,图12,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”成滑动摩擦力.,类型2“静动”突变,例8(多选)在探究静摩擦力变化规律及滑动摩擦力变化规律的实验中，设计了如图13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(调节力传感器高度可使细绳水平)，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质定滑轮系一只空沙桶(调节滑轮可使桌面上部轻绳水平)，整个装置处于静止状态.实验开始时打开力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，则结合该图象，下列说法正确的是,图13,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50s后小车做匀速直线运动(滑块仍在车上),解析t0时刻，力传感器显示拉力为2n，则滑块受到的摩擦力为静摩擦力，大小为2n，由小车与空沙桶受力平衡可知空沙桶的重力也等于2n，a选项正确；t50s时刻摩擦力达到最大值，即最大静摩擦力为3.5n，同时小车启动，说明带有沙子的沙桶重力等于3.5n，此时摩擦力立即变为滑动摩擦力，故摩擦力突变为3n的滑动摩擦力，b、c选项正确；此后由于沙子和沙桶重力3.5n大于滑动摩擦力3n，故50s后小车将做匀加速运动，d选项错误.,在滑动摩擦力和其他力作用下，做减速运动的物体突然停止滑行时，物体将不再受滑动摩擦力作用，滑动摩擦力“突变”为静摩擦力.,类型3“动静”突变,例9如图14所示，斜面固定在地面上，倾角为37(sin370.6，cos370.8).质量为1kg的滑块以初速度v0从斜面底端沿斜面向上滑行(斜面足够长，该滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8)，则该滑块所受摩擦力ff随时间变化的图象是下图中的(取初速度v0的方向为正方向，g10m/s2),图14,解析滑块上升过程中受滑动摩擦力，fffn，fnmgcos，联立得ff6.4n，方向沿斜面向下.当滑块的速度减为零后，由于重力的分力mgsinmgcos，滑块不动，滑块受到的摩擦力为静摩擦力，由平衡条件得ffmgsin，代入可得ff6n，方向沿斜面向上，故选项b正确.,03,课时精练,(限时：35分钟),1.(多选)关于弹力，下列说法正确的是a.弹力的方向总是与施力物体形变的方向相反b.轻绳中的弹力方向一定沿着绳并指向绳收缩的方向c.轻杆中的弹力方向一定沿着轻杆d.在弹性限度内，弹簧的弹力大小与弹簧的形变量成正比,1,2,3,4,双基巩固练,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,2.如图1，某消防战士握住旗杆匀速上爬，到顶后再匀速滑下到达底端，则下列说法正确的是a.该战士上爬时受到的摩擦力方向是沿着旗杆向下的b.该战士下滑时受到的摩擦力方向是沿着旗杆向下的c.该战士上爬时手握旗杆的力越大，受到的摩擦力越大d.体重更大的战士匀速上爬时，受到的摩擦力更大,解析该战士匀速上爬时，受到的静摩擦力方向是沿着旗杆向上的，且大小等于战士的重力，与手握旗杆的力大小无关，选项a、c错误；该战士下滑时相对旗杆向下滑动，受到的摩擦力方向沿着旗杆向上，选项b错误；由c项分析知，体重更大的战士匀速上爬时，受到的摩擦力更大，选项d正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,图1,3.(2019浙江宁波市期末)如图2，某同学将一本物理书用手压在竖直的墙壁上保持静止，则与书本相关的作用力的大小，下列说法正确的是a.书本受到的摩擦力一定等于书本的重力b.手对书本的摩擦力一定等于书本的重力c.墙对书本的摩擦力一定等于书本的重力d.当手对书本的压力增大时，书本受到的摩擦力也增大,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,图2,解析书静止，处于平衡状态，书在竖直方向受重力与摩擦力作用，由平衡条件可知，书本受到的摩擦力等于书本的重力，故a正确；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,书本受到手与墙壁的摩擦力作用，由平衡条件可知，书本的重力等于手与墙壁对书本的摩擦力的合力，手对书本的摩擦力、墙壁对书本的摩擦力均小于书本的重力，故b、c错误；书本受到的摩擦力等于书本的重力，书本的重力不变，当手对书本的压力增大时，书本受到的摩擦力不变，故d错误.,4.(2019浙江超级全能生2月联考)打印机是现代办公不可或缺的设备，正常情况下，进纸系统能做到“每次只进一张纸”，进纸系统的结构如图3所示.设图中刚好有10张相同的纸，每张纸的质量均为m，搓纸轮按图示方向转动时带动最上面的第1张纸匀速向右运动，搓纸轮与纸张之间的动摩擦因数为1，纸张与纸张之间、纸张与底部摩擦片之间的动摩擦因数均为2，下列说法正确的是a.第1张纸受到搓纸轮的摩擦力方向向左b.第2张与第3张纸之间的摩擦力大小为22mgc.第10张纸与摩擦片之间的摩擦力为0d.要做到“每次只进一张纸”，应要求12,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,图3,解析第1张纸上表面受到搓纸轮施加的静摩擦力ff0，方向向右，第1张纸下表面受到第2张纸施加的滑动摩擦力ff，方向向左，ff2(mgf)，f为搓纸轮对第1张纸的压力，ff0ff1f，故12，a错误，d正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,第2张与第3张纸之间的摩擦力及第10张纸与摩擦片之间的摩擦力都是静摩擦力，根据受力平衡知，大小均为ff，b、c错误.,5.如图4所示，两块木板紧紧夹住木块，一直保持静止，木块重为30n，木块与木板之间的动摩擦因数为0.2，若左右两端的正压力f都是100n，则木块所受的摩擦力的大小和方向是a.30n，方向向上b.20n，方向向上c.40n，方向向下d.100n，方向向上,解析由于木块静止，故摩擦力与重力平衡，ffg30n，方向向上.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,图4,6.如图5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，若要求继续保持平衡,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,图5,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,7.(2019浙江宁波市重点中学联考)如图6所示，质量为m的小英坐在质量为m的雪橇上，狗拉着雪橇沿水平地面从静止开始向左移动了一段距离，假定狗对雪橇的拉力恒为f且与水平方向成角.已知雪橇与雪地间的动摩擦因数为，重力加速度为g，则下列说法正确的是a.雪橇对小英的作用力大小大于mgb.雪橇受到的滑动摩擦力大小为(mm)gc.雪橇受到的滑动摩擦力大小为fcosd.地面对雪橇的支持力大小为mgfsin,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,图6,8.如图7所示装置中，各小球的质量均相同，弹簧和细线的质量均不计，一切摩擦忽略不计，平衡时各弹簧的弹力分别为f1、f2、f3，其大小关系是a.f1f2f3b.f1f2f3c.f1f3f2d.f3f1f2,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,图7,9.如图8所示，物体a静止在粗糙水平面上，左边用一水平轻质弹簧和竖直墙相连，弹簧的长度大于原长.现用从零开始逐渐增大的水平力f向右拉a，直到a被拉动，在a被拉动之前的过程中，弹簧对a的弹力f1的大小和地面对a的摩擦力ff大小的变化情况是a.f1减小b.f1增大c.ff先减小后增大d.ff始终减小,解析在a被拉动之前的过程中，弹簧长度始终不变，因此弹簧弹力f1不变，静止时弹簧的长度大于原长，则弹簧对a的拉力向左，由于水平面粗糙，因此物体受到水平向右的静摩擦力ff，当再用一个从零开始逐渐增大的水平力f向右拉a，直到把a拉动前过程中，物体a受到的静摩擦力ff从水平向右变为水平向左，所以ff大小先减小后增大，故选项c正确，a、b、d错误.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,图8,10.物体a的质量为1kg，置于水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.2，从t0开始物体以一定初速度v0向右滑行的同时，受到一个水平向左的恒力f1n的作用，则能反映物体受到的摩擦力ff随时间变化的图象是下列图中的(取向右为正方向，g10m/s2),解析开始时，滑动摩擦力方向与速度方向相反，即水平向左，大小为ffmg2n；当物体的速度减到零时，由于物体受到向左的恒力f1n的作用，所以物体将受到向右的静摩擦力，大小等于1n，a项正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,11.如图9，一长木板静止在倾角为的斜面上，长木板上一人用力推长木板上的物块，使物块与长木板间的摩擦力刚好为零，已知人、物块、长木板的质量均为m，人、物块与长木板间的动摩擦因数均为1，长木板与斜面间的动摩擦因数为2，重力加速度为g，则下列说法正确的是a.斜面对长木板的摩擦力大小为mgsinb.斜面对长木板的摩擦力大小为32mgcosc.长木板对人的摩擦力大小为21mgcosd.长木板对人的摩擦力大小为2mgs