2022-2023年高考物理一轮复习 重力弹力摩擦力课件 (2)(重点难点易错点核心热点经典考点)

重力弹力摩擦力必备知识

·

整合

一、力1.定义:力是

物体与物体间的相互作用.2.作用效果:使物体发生形变或改变物体的

运动状态(即产生加速度).3.性质:力具有物质性、相互性、共存性、矢量性、独立性等特征.4.四种基本相互作用:引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互

作用.二、重力1.产生:由于

地球吸引而使物体受到的力.注意:重力不是万有引力,而是万

有引力竖直向下的一个分力.2.大小:G=mg,可用

弹簧测力计测量.注意:(1)物体的质量不会变;(2)G的变

化是由在地球上不同位置处g的变化引起的.3.方向:总是

竖直向下.注意:竖直向下是和水平面垂直,不一定和接触面垂

直,也不一定指向地心.4.重心:物体的每一部分都受重力作用,可认为重力集中作用于一点,即物体的

重心.(1)影响重心位置的因素:物体的几何形状;物体的质量分布.(2)不规则薄板形物体重心的确定方法:

悬挂

法.注意:重心的位置不一定在物体上.三、弹力:1.定义:发生

形变

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.产生条件(1)物体间直接接触;(2)接触处发生形变.3.方向:总是与施力物体形变的方向

相反

.4.胡克定律(1)内容:在弹性限度内,弹力和弹簧形变量大小(伸长或缩短的量)成

正比

.(2)表达式:F=kx.注意:k是弹簧的劲度系数,单位是牛顿每米,用符号N/m表

示;k的大小由弹簧自身性质决定.x是弹簧长度的变化量,不是弹簧形变以后

的长度.项目静摩擦力滑动摩擦力定义两个具有

相对运动趋势的物体间在接触面上产生的阻碍相对运动趋势的力两个具有

相对运动

的物体间在接触面上产生的阻碍

相对运动

的力产生条件(必要条件)(1)接触面粗糙;(2)接触处有弹力;(3)两物体间有

相对运动趋势(仍保持相对静止)(1)接触面粗糙;(2)接触处有弹力;(3)两物体间有

相对运动

四、摩擦力项目静摩擦力滑动摩擦力大小(1)静摩擦力的大小,与正压力无关,满足

0<Ff≤Ffmax

;(2)最大静摩擦力Ffmax的大小与正压力大小

有关

滑动摩擦力的大小与正压力成正比,即Ff=μFN(μ为动摩擦因数,取决于接触面的

材料

及粗糙程度,FN为正压力)方向沿着接触面,并且跟物体相对运

动趋势的方向

相反

沿着接触面,并且跟物体的相对

运动的方向

相反

续表1.判断下列说法对错.(1)只要物体发生形变就会产生弹力作用.

()(2)物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反.

()(3)轻绳、轻杆的弹力方向一定沿绳、杆的方向.

()(4)滑动摩擦力的方向不可能与物体运动方向相同.

()(5)滑动摩擦力的大小与物体运动的速度无关,与接触面的面积大小也无关.

()(6)运动的物体也可能受到静摩擦力的作用.

()✕✕✕√√√2.(多选)(必修1·P61·T3改编)重量为100N的木箱放在水平地板上,至少要用35

N的水平推力,才能使它从原地开始运动.木箱从原地移动以后,用30N的水

平推力,就可以使木箱继续做匀速直线运动.由此可知

()A.木箱与地板间的最大静摩擦力为35NB.木箱所受的滑动摩擦力为30NC.木箱与地板间的动摩擦因数为0.35D.木箱与地板间的动摩擦因数为0.3ABD3.(人教版必修1·P55图示改编)如图所示,一本书放在水平桌面上保持静止,下

列说法中正确的是

()

A.书对桌面的压力就是书受到的重力B.书对桌面的压力是由于桌面发生形变产生的C.书对桌面的压力与桌面对书的支持力都是弹力D.书对桌面的压力是书发生形变的原因C考点一弹力的有无及方向判断关键能力

·

突破

1.[判断弹力的方向和有无]画出图中物体A受力的示意图(各接触面均光滑,g为重力加速度).答案

2.[弹簧的弹力和轻绳的弹力方向]如图所示,小车内一根轻质弹簧沿竖直方

向和一条与竖直方向成α角的细绳拴接一小球.当小车和小球相对静止,一

起在水平面上运动时,下列说法正确的是

()A.细绳一定对小球有拉力的作用B.轻弹簧一定对小球有弹力的作用C.细绳不一定对小球有拉力的作用,但是轻弹簧对小球一定有弹力的作用D.细绳不一定对小球有拉力的作用,轻弹簧对小球也不一定有弹力的作用D解析

若小球与小车一起匀速运动,则细绳对小球无拉力;若小球与小车

有向右的加速度a=gtanα,则轻弹簧对小球无弹力.D正确.通关锦囊1.弹力有无的判断假设法思路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

例证图中细线竖直、斜面光滑,因去掉斜面体,小球的状态不变,故小球只受细线的拉力,不受斜面的支持力

替换法思路用细绳替换装置中的轻杆,看能不能维持原来的力学状态.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

例证图中轻杆AB、AC,用绳替换杆AB,原装置状态不变,说明杆AB对A施加的是拉力;用绳替换杆AC,原状态不能维持,说明杆AC对A施加的是支持力续表状态法思路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,由二力平衡(或牛顿第二定律)列方程,求解物体间的弹力

例证升降机以加速度a=g加速下降或减速上升时,物体不受底板的弹力作用

续表2.弹力方向的判断(1)五种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.考点二弹力的分析与计算确定弹力的方向(1)“动杆”和“定杆”上的弹力①动杆:若轻杆用光滑的转轴或铰链连接,当杆处于平衡时杆所受到的弹力方

向一定沿着杆,轻杆只能起到“拉”或“推”的作用,否则会引起杆的转动.

如图甲所示,若C为转轴,则轻杆在缓慢转动中,弹力方向始终沿杆的方向.

②定杆:若轻杆被固定,不发生转动,则杆所受到的弹力方向不一定沿杆的方

向.如图乙所示.(2)轻绳会发生拉伸形变,产生沿着绳指向绳收缩的方向的拉力.①同一条轻绳没有弯折时,绳上的拉力处处相等.例如图甲中AB段绳上的拉力处处相等.②当轻绳绕过光滑的滑轮或挂钩时,由于滑轮或挂钩对绳无约束,因此绳上的

力是处处相等的,即滑轮只改变力的方向不改变力的大小,例如图乙中,BC、

BD两段绳中的拉力大小都等于重物的重力.③当轻绳某处打有死结时,由于结点对绳有约束,因此绳上的力可能不是处处

相等,例如图丙中,AO、OB两段绳中拉力大小不相等.(3)轻弹簧会发生拉伸或压缩形变,产生沿弹簧方向的拉力或压力.例1如图所示,固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆间的夹角为θ,在斜杆的

下端固定有质量为m的小球,下列关于杆对球的作用力F的判断正确的是

()A.小车静止时,F=mgsinθ,方向沿杆向上B.小车静止时,F=mgcosθ,方向垂直于杆向上C.小车向右以加速度a运动时,一定有F=

D.小车向左以加速度a运动时,F=

,方向斜向左上方,与竖直方向的夹角θ1满足tanθ1=

D审题关键(1)本题的力学研究对象小球可能的状态是什么?提示:静止或者与小车一起沿水平方向加速运动(2)若小车处于平衡状态则小球的受力情况如何?若有水平方向的加速度则

小球合外力方向如何?提示:平衡状态对应合外力为零;加速度的方向即合外力的方向解析小车静止时,由力的平衡条件可知,此时杆对小球的作用力方向竖

直向上,大小等于球的重力mg,A、B项错误;小车向右以加速度a运动时,设小

球受杆的作用力的方向与竖直方向的夹角为θ',如图甲所示,根据牛顿第二定

律,有Fsinθ'=ma,Fcosθ'=mg,两式相除可得tanθ'=

,只有当小球的加速度a=gtanθ时,杆对小球的作用力才沿杆的方向,此时才有F=

,C项错误;小车以加速度a向左运动时,由牛顿第二定律可知,小球所受到的重力mg与杆对小球

的作用力的合力大小为ma,方向水平向左,如图乙所示,所以杆对小球的作用

力的大小F=

,方向斜向左上方,tanθ1=

,D项正确.甲乙解题感悟分析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.1.[动杆模型和定杆模型]如图甲所示,轻杆OB可绕B点自由转动,另一端O点用

细绳OA拉住,固定在左侧墙壁上,质量为m的重物用细绳OC悬挂在轻杆的O

点,OA与轻杆的夹角∠BOA=30°.乙图中水平轻杆OB一端固定在竖直墙壁

上,另一端O装有小滑轮,用一根绳跨过滑轮后悬挂一质量为m的重物,图中∠

BOA=30°.重力加速度为g.求:

(1)甲、乙两图中细绳OA的拉力各是多大?(2)甲图中轻杆受到的弹力是多大?(3)乙图中轻杆对滑轮的作用力是多大?解析(1)由于甲图中的杆可绕B转动,是转轴杆(“活杆”),故其受力方向沿

杆方向,O点的受力情况如图1所示,则O点所受绳子OA的拉力FT1、杆的弹力

FN1的合力与重物的重力是大小相等、方向相反的,在直角三角形中可得FT1=

=2mg;乙图中是用一细绳跨过滑轮悬挂重物的,由于O点处是滑轮,它只是改变绳中力的方向,并未改变力的大小,且AOC是同一段绳子,而同一段绳

上的力处处相等,故乙图中绳子拉力为FT1'=FT2'=mg.答案(1)2mg

mg(2)

mg(3)mg

图1(2)由图1可知,甲图中轻杆受到的弹力为FN1'=FN1=

=

mg.(3)对乙图中的滑轮受力分析,如图2所示,由于杆OB不可转动,所以杆所受弹

力的方向不一定沿OB方向.即杆对滑轮的作用力一定与两段绳的合力大小相等,方向相反,由图2可得,F2=2mgcos60°=mg,则所求力FN2'=F2=mg.

图22.[弹簧模型]如图,轻弹簧的下端固定在水平桌面上,上端

放有物块P,系统处于静止状态.现用一竖直向上的力F作用在P上,使其向上

做匀加速直线运动.以x表示P离开静止位置的位移,在弹簧恢复原长前,下列

表示F和x之间关系的图像可能正确的是

()

A解析设系统静止时弹簧压缩量为x0,由胡克定律和平衡条件得mg=kx0.

力F作用在P上后,物块受重力、弹力和F,向上做匀加速直线运动,由牛顿第二

定律得,F+k(x0-x)-mg=ma.联立以上两式得F=kx+ma,所以F-x图像中图线是

一条不过原点的倾斜直线,故A正确.考点三摩擦力的分析和计算考向一静摩擦力1.判断静摩擦力的有无及方向的三种方法假设法

运动状态法此法关键是先确定物体的运动状态(如平衡或求出加速度),再利用平衡条件或牛顿第二定律(F=ma)确定静摩擦力的方向牛顿第三定律法“力是物体间的相互作用”,先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向,再根据牛顿第三定律确定另一物体受到的静摩擦力的方向2.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,进行受力分析,则F合=ma,先求合力再求静摩擦力.A.木块A不受摩擦力B.木块A对B的摩擦力方向向右C.若A、B一起向前做匀速直线运动,则A、B间不存在摩擦力D.若A、B一起向前做匀速直线运动,则木块A受到三个力的作用例2如图所示,水平推力F作用在木块B上使得木块A、B保持相对静止一起

向前做匀加速直线运动,地面粗糙,则下列说法正确的是

()C审题关键(1)题意中说明A、B对应什么样的运动状态?合外力方向?提示:有共同向右的加速度,所以合外力向右(2)分析A、B间的摩擦力应以哪个木块为研究对象?提示:隔离木块A解析由题意,A、B的运动状态为匀加速直线运动,A受力情况较简单,对

于A,假设A、B间无摩擦力,则A只受重力和支持力,合力为0,与运动状态不对

应,所以假设不正确,即A、B间存在摩擦力,且B对A的摩擦力方向向右,则A对

B的摩擦力方向向左,故A、B错;若A、B做匀速直线运动,则假设正确,C对,D

错.考向二滑动摩擦力1.滑动摩擦力的大小用公式Ff=μFN计算,应用此公式时要注意以下几点:(1)μ为动摩擦因数,其大小与接触面的材料、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.2.滑动摩擦力的方向总与相对运动的方向相反.“相对运动”是相对接触

面而言的.例3如图所示,长为3L的木板从光滑水平面滑上长为5L的粗糙桌面,停止运

动时木板右端离开桌面边缘距离为L,则该过程中,木板所受摩擦力f与位移x

的关系图线是

()D审题关键(1)滑动摩擦力的大小与哪些因素有关?提示:f=μFN(2)在木板向右移动的过程中与桌面接触面间的正压力如何变化?提示:先增大后不变解析木板运动的前3L距离内,木板对桌面的压力随x均匀增大,根据f=μ

FN,摩擦力随x均匀增大.木板全部滑上桌面后到木板右端离开桌面边缘距

离为L,木板对桌面的压力不随x而变化,摩擦力不变.故选项D正确.解题感悟求解摩擦力时的四点注意(1)首先分清摩擦力的性质,因为一般只有滑动摩擦力才能利用公式Ff=μFN计

算,静摩擦力通常只能根据物体的运动状态求解.(2)公式Ff=μFN中,FN为两接触面间的压力,与物体的重力没有必然关系,不一

定等于物体的重力.(3)滑动摩擦力的大小与物体速度的大小无关,与接触面的大小也无关.(4)摩擦力的方向与物体间的相对运动或相对运动趋势方向相反,但与物体的

实际运动方向可能相同、可能相反、也可能不共线.1.[静摩擦力的大小和方向]如图所示,物块A放在木板上处于

静止状态,现将木块B略向右移动一些使倾角α减小,则下列结论正确的是

()A.木板对A的作用力不变B.木板对A的作用力减小C.物块A与木板间的正压力减小D.物块A所受的摩擦力不变A2.[滑动摩擦力的大小]如图,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.物块与桌面间的动摩擦因数为

()

A.2-

B.

C.

D.

C解析物块在水平力F作用下做匀速直线运动,其受力如图甲所示

甲

乙由平衡条件得F=f、FN=mg而f=μFN=μmg则F=μmg当F的方向与水平面成60°角时,其受力如图乙由平衡条件得Fcos60°=f1f1=μFN1=μ(mg-Fsin60°)联立解得μ=

,选项C正确.考点四摩擦力的“突变”问题当物体的受力情况发生变化时,摩擦力的大小和方向往往会发生变化,有可能

导致静摩擦力和滑动摩擦力之间的相互转化.常见的摩擦力突变模型如下:分类“静—静”突变“静—动”突变“动—静”突变“动—动”突变案例图示

在水平力F作用下物体静止于斜面上,F突然增大时物体仍静止,则物体所受静摩擦力的大小或方向将“突变”

物体放在粗糙水平面上,作用在物体上的水平力F从零逐渐增大,当物体开始滑动时,物体受水平面的摩擦力由静摩擦力“突变”为滑动摩擦力

滑块以v0冲上斜面做减速运动,当到达某位置时速度减为零而后静止在斜面上,滑动摩擦力“突变”为静摩擦力

水平传送带的速度v1大于滑块的速度v2,滑块受滑动摩擦力方向水平向右,当传送带突然被卡住时,滑块受到的滑动摩擦力方向“突变”为向左例4

[“静—静”突变](多选)如图所示,有一倾角θ=30°的斜面体B,质量为M,

一质量为m的物体A静止在B上,现用水平力F推物体A,F的大小为

mg,A和B始终保持静止,则

()A.物体A有沿斜面向上运动的趋势B.物体A有沿斜面向下运动的趋势C.物体A所受摩擦力的方向沿斜面向下D.若逐渐减小推力F至0,此过程中物体A所受摩擦力的方向不变AC审题关键(1)如何确定相对运动趋势的方向?提示:除摩擦力之外的其他力沿斜面方向的合力的方向(2)静摩擦力的大小变化跟哪些力有关?提示:与其他力沿斜面方向的合力有关解析作出物体A除摩擦力以外的力的受力示意图,建立如图所示的直

角坐标系,重力与推力F在x轴上的合力F合=Fcosθ-mgsinθ=

,方向沿斜面向上,所以物体A有沿斜面上滑的趋势,A对,B错;物体A所受摩擦力的方向沿

斜面向下,C对;减小推力F,重力与F在x轴上的合力先减小为0,此过程中合力方向向上,继续减小F,合力方向将变为向下,摩擦力的方向将发生突变,由之前的向下变成向上,D错.例5

[“静—动”突变或“动—静”突变]如图所示,斜面固定在地面上,倾

角为θ=37°(sin37°=0.6,cos37°=0.8).质量为1kg的滑块以初速度v0从斜面底

端沿斜面向上自由滑行(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F随时间变化的图像是图中的(取初速度v0的方向为正方

向,g=10m/s2)

()

B审题关键滑块沿斜面上滑减速到零后静止还是反向加速由