通用版2022届高考物理一轮复习专题二相互作用与物体平衡第1讲重力弹力摩擦力

专题二相互作用与物体平衡课标要求热点考向1.通过实验认识滑动摩擦、静摩擦的规律，能用动摩擦因数计算摩擦力2.知道常见的形变，通过实验了解物体的弹性，知道胡克定律3.通过实验，理解力的合成与分解，知道共点力的平衡条件，区分矢量与标量，用力的合成与分解分析日常生活中的问题4.认识单位制在物理学中的重要意义.知道国际单位制中的力学单位1.结合物体的平衡条件考查弹力、摩擦力2.静摩擦力和滑动摩擦力转换过程中摩擦力的变化3.力的合成与分解，结合力的分析综合解题4.静态平衡和动态平衡问题第1讲重力弹力摩擦力一、力大小方向作用点1.力的概念：力是物体对物体的作用.2.力的三要素：力的________、________、________.3.力的表示方法：力的图示或力的示意图.4.力的作用效果：使物体发生形变和___________________.二、重力改变物体的运动状态吸引mg1.定义：由于地球的____________而使物体受到的力.2.大小：G＝____________，方向竖直向下.三、形变和弹力弹性形变弹性形变相反

1.弹力定义：发生____________的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力. 2.产生条件：①物体直接接触；②发生____________. 3.方向：弹力的方向总是与施力物体形变的方向________.4.胡克定律.正比

(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：F＝________.kx①k是弹簧的劲度系数，单位为N/m；k的大小由弹簧________决定.自身变化量②x是弹簧长度的__________，不是弹簧形变以后的长度.四、滑动摩擦力和静摩擦力1.定义.相对运动趋势

两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，在接触面上产生阻碍相对运动或______________的力.2.产生条件.粗糙弹力相对运动趋势

(1)接触面________；(2)接触处有________；(3)两物体间有相对运动或______________.3.方向.相反μFN0F静max与受力物体相对运动或相对运动趋势的方向________.4.大小.(1)滑动摩擦力：f＝________.(2)静摩擦力：________<f≤________.【基础自测】1.判断下列题目的正误.(1)轻绳产生的弹力方向一定沿着绳的方向.((2)轻杆产生的弹力方向一定沿着杆的方向.())(3)滑动摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同.())(4)物体受到的摩擦力的大小一定满足Ff＝μFN.((5)运动的物体也可能受到静摩擦力的作用.()答案：(1)√(2)×(3)×(4)×(5)√

2.(多选)如图

2-1-1所示，斜面静置于水平粗糙地面上，斜面与竖直墙之间放置一表面光滑的铁球，斜面倾角为θ，球的半径为R，球与斜面接触点为A，与竖直墙的接触点为B.球心是O，球能处于静止状态，则()图2-1-1

A.竖直墙对铁球的弹力过B点从B点指向O点

B.斜面对铁球的弹力竖直向上

C.斜面对铁球的弹力过A点从A点指向O点

D.竖直墙对铁球没有弹力

解析：竖直墙对铁球的弹力垂直于墙面，即过B点从B点指向O点，斜面对铁球的弹力垂直于斜面，即过A点从A点指向O点，A、C正确.答案：AC3.(多选)关于胡克定律，下列说法正确的是()

A.由F＝kx可知，在弹性限度内弹力F的大小与弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比

F x度改变量成反比

C.弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的性质决定的，与弹力F的大小和弹簧伸长(或缩短)的长度x的大小无关

D.弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧单位长度时弹力的大小B.由k＝—可知，劲度系数k与弹力F成正比，与弹簧的长正确，B错误；由胡克定律得k＝—，可理解为弹簧每伸长(或缩

解析：在弹性限度内，弹簧的弹力与伸长量(或压缩量)遵守胡克定律F＝kx，故A正确；弹簧的劲度系数由弹簧本身的性质决定，与弹力F及弹簧伸长(或缩短)的长度x无关，故CFx短)单位长度时弹力的值与k值相等，故D错误.答案：AC

4.如图2-1-2甲所示，小孩用80N的水平力推木箱不动，木箱此时受到的摩擦力大小为F1；乙图中，小孩用100N的水平力恰能推动木箱，此时木箱与地面间的摩擦力大小为F2；丙图中，小孩把木箱推动了，此时木箱与地面间的摩擦力大小为F3.若木箱对地面的压力大小为200N，木箱与地面间的动摩擦因数为μ＝0.45，则F1、F2、F3的大小分别为()甲丙

乙图2-1-2A.80N、100N、90NC.80N、80N、90NB.80N、100N、45ND.0、80N、45N

解析：小孩用80N的水平力推不动木箱，则木箱此时受到的是静摩擦力，所以F1＝80N.小孩用100N的力恰好推动木箱，此时推力的大小等于摩擦力的大小，所以F2＝100N.木箱被推动后受滑动摩擦力，由公式Ff

＝μFN

来计算大小，所以F3

＝0.45×200N＝90N，故A正确.

答案：A条件法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.多用来判断形变较明显的情况假设法对形变不明显的情况，可假设两个物体间不存在弹力，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，则此处一定存在弹力状态法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是否存在弹力热点1弹力的分析与计算考向1弹力有无及其方向的判断[热点归纳]1.弹力有无的判断“三法”2.弹力方向的确定：【典题1】(2019

年青海西宁模拟)图中各物体均处于静止状态.图中画出了小球A所受弹力的情况，其中正确的是()ACBD

解析：一般来讲轻质杆对物体的弹力不一定沿着杆的方向，选项A中小球只受重力和杆的弹力且处于静止状态，由二力平衡可得小球受到的弹力应竖直向上，故A错误；选项B中因为右边的绳竖直向上，重力方向竖直向下，如果左边的绳有拉力的话，小球将不会静止，所以左边的绳没有拉力，故B错误；球与球相接触的弹力方向，垂直于过接触点的公切面(即在两球心的连线上)，且指向受力物体，故C正确；对于球与面接触的弹力方向，过接触点垂直于接触面(即在接触点与球心的连线上)，即D中大半圆对小球的支持力FN2

应是沿着过小球与圆弧接触点的半径指向圆心的弹力，故D错误.答案：C方法技巧弹力方向的判断方法：

(1)根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断. (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.

考向2弹簧(弹性绳)弹力大小的计算——胡克定律的应用

【典题2】(2020年山东潍坊一模)两个劲度系数分别为

k1和

k2

的轻质弹簧a、b串接在一起，a弹簧的一端固定在墙上，如图2-1-3所示，开始时弹簧均处于原长状态，现用水平力F作用在b弹簧的P端向右拉动弹簧，已知a弹簧的伸长量为L，则()图2-1-3A.b弹簧的伸长量也为LB.b弹簧的伸长量为k1L k2

答案：B热点2考向1摩擦力有无及其方向的判断静摩擦力有无及其方向的判断方法[热点归纳](1)假设法.利用假设法判断的思维程序如下：(2)状态法.

此法关键是先判明物体的运动状态(即加速度的方向)，再利用牛顿第二定律(F＝ma)确定合力，然后通过受力分析确定静摩擦力的大小及方向. (3)牛顿第三定律法.

此法的关键是抓住“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“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力方向.

【典题3】(2019年宁德质检)中国书法历史悠久，是中华民族优秀传统文化之一.如图2-1-4，在楷书笔画中，长横的写法要领如下：起笔时一顿，然后向右行笔，收笔时略向右按，再向左上回带.该同学在水平桌面上平铺一张白纸，为防打滑，他在白纸的左侧靠近边缘处用镇纸压住.则在向右行笔的过程中(图2-1-4

)A.镇纸受到向左的摩擦力B.毛笔受到向左摩擦力C.白纸只受到向右的摩擦力D.桌面受到向右的摩擦力

解析：白纸和镇纸始终处于静止状态，对镇纸受力分析知，镇纸不受摩擦力，否则水平方向受力不平衡.镇纸的作用是增大纸与桌面之间的弹力与最大静摩擦力，故A错误；毛笔在书写的过程相对纸面向右运动，受到向左的摩擦力，故B正确；白纸与镇纸之间没有摩擦力，白纸始终处于静止状态，则白纸在水平方向受到毛笔对白纸的摩擦力以及桌面对白纸的摩擦力，由B可知，毛笔受到的摩擦力向左，由牛顿第三定律，白纸受到毛笔的摩擦力向右，根据平衡状态可知，桌面对白纸的摩擦力向左，故C错误；桌面只受到白纸的摩擦力，桌面对白纸的摩擦力向左，根据牛顿第三定律，白纸对桌面的摩擦力向右，故D正确.答案：BD易错提醒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，静摩擦力的方向与研究对象的相对运动趋势相反.

【迁移拓展】(2020年贵州铜仁一中月考)某人买了一辆前轮驱动的玩具小汽车，接通电源让小汽车自动前行，地面对前轮的摩擦力为Ff1，对后轮的摩擦力为Ff2；关掉电源，推着小汽车前进，地面对前轮的摩擦力为Ff1′，对后轮的摩擦力为Ff2′，则()图2-1-5A.Ff1

′与车前进方向相同B.Ff2′与车前进方向相同C.Ff1

与车前进方向相同D.Ff2与车前进方向相同

解析：玩具汽车接通电源前进时，前轮是主动轮，在它与地面接触处有相对地面向后滑的趋势，故受到向前的摩擦力；后轮是从动轮，它与地面接触处有相对于地面向前滑的趋势，故受向后的摩擦力.而推动玩具汽车前进时，地面对前、后轮的摩擦力方向都向后，所以Ff1

向前，Ff2、Ff1′、Ff2′向后，故A、B、D错误，C正确.答案：C考向2滑动摩擦力方向的判断

[热点归纳] (1)滑动摩擦力的方向与接触面相切，与物体相对运动方向相反.相比静摩擦力，滑动摩擦力的方向较为直观. (2)对相对运动方向的理解：“相对”指与其接触的物体而言，即以与其接触的物体为参考系，不一定是相对地面的运动.

【典题4】(多选)如图

2-1-6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()

图2-1-6A.若v1＝v2，则A、B之间不存在摩擦力B.若v1>v2，则A受到了B所施加的向左的滑动摩擦力C.若v1<v2，则B受到了A所施加的向右的滑动摩擦力D.若v1>v2，则B受到了A所施加的向左的滑动摩擦力

解析：v1＝v2

时，A、B之间相对静止，则A与B间没有摩擦力，A正确；v1>v2

时，A相对B向右滑动，所以A受到B对其施加的向左的滑动摩擦力，根据相互作用力的特点，B受到A施加的向右的滑动摩擦力，B正确，D错误；v1<v2

时，B相对A向右滑动，所以B受到A对其施加的向左的滑动摩擦力，C错误.答案：AB热点3摩擦力大小的计算[热点归纳]摩擦力大小的计算方法.

【典题5】如图

2-1-7所示，质量为m的木块P在质量为M的长木板ab上滑行，长木板放在水平面上一直处于静止状态.若ab与地面间的动摩擦因数为μ1，木块P与长木板ab间的动)摩擦因数为μ2，则长木板ab受到地面的摩擦力大小为(

图2-1-7A.μ1MgC.μ2mgB.μ1(m＋M)gD.μ1Mg＋μ2mg

解析：木块P对长木板的滑动摩擦力大小为f＝μ2mg，长木板始终静止，则地面对长木板的静摩擦力大小为f′＝f＝μ2mg.C正确.答案：C方法技巧关于计算摩擦力大小的三点注意：

(1)分清摩擦力的性质：静摩擦力或滑动摩擦力. (2)应用滑动摩擦力的计算公式Ff＝μFN

时，注意动摩擦因数μ，其大小与接触面的材料及其粗糙程度有关，FN

为两接触面间的正压力，不一定等于物体的重力. (3)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.

静—静“突变”物体受到静摩擦力和其他力的共同作用，当其他力的合力发生变化时，如果仍保持相对静止，则静摩擦力的大小和(或)方向可能发生突变

动—动“突变”物体受到滑动摩擦力和其他力的共同作用，当两物体间的正压力发生变化时，滑动摩擦力的大小随之而变；或者两物体达到共同速度时相对滑动方向发生变化，滑动摩擦力的方向也会随之而变摩擦力突变模型

静—动“突变”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，“突变”点为静摩擦力达到最大值时

动—静“突变”两物体相对减速滑动的过程中，若相对速度变为零，则滑动摩擦力“突变”为静摩擦力，“突变”点为两物体相对速度刚好为零时（续表）

【典题6】(2020

年天津耀华中学月考)如图

2-1-8所示，一长直木板的上表面放有一小物块，当木板以远离物块的一端O为轴，由水平位置缓慢向上转动(α角变大)时，则物块受到的摩)擦力Ff

随转过的角度α变化的图象可能是图中的(

图2-1-8

解析：物块受到的摩擦力在开始为静摩擦力，f＝mgsinα，按正弦规律变化；而滑动后，f′＝μmgcosα，按余弦规律变化，故C正确.答案