2026版创新设计高考总复习物理(人教基础版)教师用-第1讲　重力　弹力　摩擦力

第1讲重力弹力摩擦力学习目标1.掌握重力的大小、方向及重心的概念。2.掌握弹力的有无、方向的判断及弹力大小的计算方法，理解并掌握胡克定律。3.会判断摩擦力的方向，会计算摩擦力的大小。考点一重力和重心1.力(1)定义:力是一个物体对另一个物体的作用。(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、矢量性、独立性等特征。2.重力(1)产生:由于地球的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。同一物体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:竖直向下。(4)重心:物体的各部分都受到重力的作用，可认为重力集中作用于一点，这一点叫作物体的重心。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。判断正误(1)在地面某处，物体所受重力大小与其质量成正比。(√)(2)重力的方向总是垂直向下的。(×)(3)重心是物体上最重的部分。(×)(4)重力是由于地球对物体的吸引而产生的，重力的施力物体是地球。(√)例1(2025·湖南长沙高三联考)我们知道，放置在地球表面的物体会受到重力作用。关于重力，下列说法正确的是()A.重力的方向总是垂直于支持面向下B.重力的方向总是指向地心C.某物体在长沙受到的重力小于其在北京受到的重力D.在喜马拉雅山，某物体在山脚受到的重力小于其在山顶受到的重力答案C解析重力的方向总是垂直于水平面向下，竖直向下，故A、B错误;重力G=mg，在地表附近，g随纬度的升高而增大，随高度的增加而减小，所以某物体在长沙受到的重力小于其在北京受到的重力;在喜马拉雅山，某物体在山脚受到的重力大于其在山顶受到的重力，故C正确，D错误。考点二弹力1.弹力(1)定义:发生形变的物体，要恢复原状，对与它接触的物体产生的力的作用。(2)产生条件:①物体间直接接触;②接触处发生弹性形变。(3)方向:总是与施力物体形变的方向相反。2.弹力有无的判断方法(1)条件法:根据弹力产生条件——物体是否直接接触并发生弹性形变来判断。(2)假设法: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，则此处没有弹力;若运动状态改变，则此处一定有弹力。(3)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弹力是否存在。3.接触面上的弹力方向判断面与面点与平面点与曲面曲面与平面垂直于接触面垂直于接触面垂直于切面垂直于平面4.轻绳、轻杆、弹性绳和轻弹簧的比较图示受外力作用时形变的种类受外力作用时形变量大小弹力方向轻绳拉伸形变微小，可忽略沿着绳，指向绳收缩的方向轻杆拉伸形变、压缩形变、弯曲形变微小，可忽略既能沿着杆，也可以与杆成任意角度弹性绳拉伸形变较大，不可忽略沿着绳，指向绳收缩的方向轻弹簧拉伸形变、压缩形变较大，不可忽略沿着弹簧，指向弹簧恢复原长的方向5.弹力大小的计算(1)应用胡克定律F=kx计算弹簧的弹力。注意:x表示形变量。(2)物体静止或做匀速直线运动时，用共点力平衡条件来计算弹力。(3)物体不处于平衡状态时可应用牛顿第二定律计算弹力。判断正误(1)只要物体发生形变就会产生弹力作用。(×)(2)轻绳产生的弹力方向一定沿着绳并指向绳收缩的方向。(√)(3)轻杆产生的弹力方向一定沿着杆的方向。(×)例2(2025·福建厦门高三开学考试)下列对图中弹力有无的判断，正确的是()A.小球随车厢(底部光滑)一起向右做匀速直线运动，则车厢左壁对小球有弹力B.小球被轻绳斜拉着静止在光滑的斜面上，则轻绳对小球有弹力C.小球被a、b两轻绳悬挂而静止，其中a绳处于竖直方向，则b绳对小球有拉力D.小球静止在光滑的三角槽中，三角槽底面水平，倾斜面对小球有弹力答案B解析小球随车厢(底部光滑)一起向右做匀速直线运动，小球受到的重力和小车底部对小球的支持力平衡，车厢左壁对小球无弹力，A错误;小球被轻绳斜拉着静止在光滑的斜面上，假设轻绳对小球没有弹力，去掉轻绳，小球会沿斜面下滑，假设不成立，即轻绳对小球有弹力，B正确;小球被a、b两轻绳悬挂而静止，其中a绳处于竖直方向，则小球的重力和a绳的拉力平衡，故b绳对小球一定没有拉力，C错误;小球静止在光滑的三角槽中，三角槽底面水平，小球的重力和三角槽底部对小球的支持力平衡，倾斜面对小球一定无弹力，D错误。例3如图所示为位于水平面上的小车，固定在小车上的支架斜杆与竖直杆的夹角为θ，在斜杆下端固定有质量为m的小球，重力加速度为g。现使小车以加速度a(a≠0)向右做匀加速直线运动，下列说法正确的是()A.杆对小球的弹力一定竖直向上B.杆对小球的弹力一定沿杆斜向上C.杆对小球的弹力大小为mgD.杆对小球的弹力大小为(答案D解析对小球受力分析如图所示，由图可知，当a大小不同时，杆上的弹力与竖直方向的夹角也不同，方向不一定沿杆，但一定是斜向上，且F>mg，选项A、B、C错误;由几何关系可知，F=(mg)2+

例4(2023·山东卷，2)餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示，三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上，下端连接托盘。托盘上叠放若干相同的盘子，取走一个盘子，稳定后余下的正好升高补平。已知单个盘子的质量为300g，相邻两盘间距为1.0cm，重力加速度大小取10m/s2。弹簧始终在弹性限度内，每根弹簧的劲度系数为()A.10N/m B.100N/m C.200N/m D.300N/m答案B解析由题意知，取走一个盘子，稳定后余下的正好升高补平，则说明一个盘子的重力可以使弹簧产生的形变量等于相邻两盘间距，由ΔF=kΔx得mg=3kx，解得k=100N/m，故B正确。计算弹力大小的三种方法(1)应用胡克定律F=kx计算弹簧的弹力，拉伸量与压缩量相等时弹力大小相等、方向相反。(2)静止或做匀速直线运动时应用平衡法计算弹力。(3)有加速度时应用牛顿第二定律计算弹力。考点三摩擦力1.定义: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，在接触面上会产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力。2.产生条件(1)接触面粗糙。(2)接触处有压力。(3)两物体间有相对运动或相对运动趋势。3.方向与受力物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。4.大小(1)滑动摩擦力:Ff=μFN，μ为动摩擦因数。(2)静摩擦力:0<F≤Fmax。5.弹力与摩擦力的关系若两物体间有摩擦力，则两物体间一定有弹力，若两物体间有弹力，则两物体间不一定有摩擦力(均选填“一定有”或“不一定有”)。思考摩擦力的方向是不是可以与物体运动方向相反，可以与物体运动方向相同，也可以与物体运动方向成任意角度?试举例说明。提示用手握住水杯，水杯所受静摩擦力竖直向上，当水杯向上运动、向下运动、水平运动、斜向上运动、斜向下运动时，静摩擦力可以与物体运动方向相反，可以与物体运动方向相同，也可以与物体运动方向成任意角度。同理，当一个物体沿斜面体斜面下滑时，斜面体也可以向空间各个方向运动，物体所受滑动摩擦力可以与物体运动方向相反，可以与物体运动方向相同，也可以与物体运动方向成任意角度。例5(2024·黑吉辽卷，3)利用砚台将墨条研磨成墨汁时讲究“圆、缓、匀”。如图，在研磨过程中，砚台始终静止在水平桌面上。当墨条的速度方向水平向左时()A.砚台对墨条的摩擦力方向水平向左B.桌面对砚台的摩擦力方向水平向左C.桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力D.桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力是一对平衡力答案C解析墨条相对于砚台水平向左运动，砚台对墨条有向右的摩擦力，A错误;根据牛顿第三定律知，墨条对砚台有向左的摩擦力，砚台处于平衡状态，故桌面对砚台有向右的摩擦力，B错误;砚台处于平衡状态，水平方向只受桌面和墨条对其的摩擦力，故这两个力是一对平衡力，C正确;桌面对砚台的支持力等于砚台的重力与墨条对砚台的压力之和，故桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力不是一对平衡力，D错误。例6(2024·山东卷，2)如图所示，国产人形机器人“天工”能平稳通过斜坡。若它可以在倾角不大于30°的斜坡上稳定地站立和行走，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则它的脚和斜坡间的动摩擦因数不能小于()A.12 B.33 C.2答案B解析斜坡倾角越大，“天工”越容易下滑，只要保证“天工”在倾角30°的斜坡上不下滑，在小于30°倾角的斜坡上更不会下滑，对在倾角30°的斜坡上的“天工”受力分析，有μmgcos30°≥mgsin30°，解得μ≥33，B例7(2025·贵州六盘水高三期末)打印机在正常工作的情况下，进纸系统能做到每次只进一张纸。结构示意图如图所示，设图中刚好有50张相同的纸，每张纸的质量均为m，搓纸轮按图示方向转动并带动最上面的第1张纸向右运动，搓纸轮与纸张之间的动摩擦因数为μ1，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μ2，工作时搓纸轮给第1张纸的压力大小为F。打印机正常工作时，下列说法正确的是()A.第2张纸受到第3张纸的摩擦力方向向右B.若μ1=μ2，则进纸系统不能进纸C.第50张纸与摩擦片之间的摩擦力为μ2(F+50mg)D.第20张纸与第21张纸之间的摩擦力大小可能为μ2(F+20mg)答案B解析第2张纸相对第3张纸有向右运动的趋势，所以第2张纸受到第3张纸的摩擦力方向向左，故A错误;若μ1=μ2，则有μ1F<μ2(F+mg)，可知搓纸轮与第1张纸之间会发生相对滑动，而第1张纸静止不动，所以进纸系统不能正常进纸，故B正确;工作时搓纸轮给第1张纸压力大小为F，第1张纸对第2张纸的压力为F+mg，则第1张纸与第2张纸之间的滑动摩擦力为Ff12=μ2FN12=μ2(F+mg)，由于第2张及第2张以下的纸没有运动，只有运动趋势，所以第2张以下的纸之间以及第50张纸与摩擦片之间的摩擦力均为静摩擦力，大小均为Ff静=Ff12=μ2(F+mg)，故C、D错误。1.静摩擦力有无及方向的判断“三法”(1)状态法根据平衡条件、牛顿第二定律，判断静摩擦力的有无及方向。(2)转换研究对象法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。(3)假设法2.滑动摩擦力的方向确定方法:先确定该物体相对于其接触物体的运动方向，滑动摩擦力与这个相对运动的方向相反。3.摩擦力大小的计算首先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力。若是静摩擦力，则根据平衡条件或牛顿第二定律求解;若是滑动摩擦力，则用Ff=μFN计算，其中FN并不总等于物体的重力。限时作业(限时:30分钟)基础对点练对点练1重力和重心1.如图所示，歼－20战机是中国研制出的第五代隐身重型歼击机。它具有隐身性、高机动性以及先进的航电系统。关于歼－20战机的重力，下列说法正确的是()A.战机受到的重力指向地心B.战机受重力作用，但它对地球没有引力C.战机受到的重力的施力物体是地球D.战机匀速飞行时，它不受重力作用答案C解析重力的方向竖直向下，但不一定指向地心，A错误;地球对战机的引力而产生重力，同时战机对地球也产生引力，B错误;任何力都有施力物体，重力的施力物体是地球，C正确;地球附近的任何物体都受重力作用，与运动状态无关，D错误。2.如图所示，公园里有一仿制我国古代欹器的U形水桶，桶可绕水平轴转动，水管口持续有水流出，过一段时间桶会翻转一次，决定桶能否翻转的主要因素是()A.水桶自身重力的大小B.水管每秒出水量的大小C.水流对桶撞击力的大小D.水桶与水整体的重心高低答案D解析由于水桶可以绕水平轴转动，因此一段时间后，当水桶内的水变多导致重心升高到一定程度时，就会造成水桶翻转，选项D正确，A、B、C错误。对点练2弹力3.(2025·海南省文昌中学月考)篮球比赛中，为闪躲防守队员，持球者将球经击地后传给队友，如图所示，则篮球对水平地面的压力是由()A.篮球的形变而产生，方向斜向下B.地面的形变而产生，方向斜向下C.篮球的形变而产生，方向竖直向下D.地面的形变而产生，方向竖直向下答案C解析水平地面受到的压力是由于篮球发生了形变而产生的竖直向下的弹力，故C正确，A、B、D错误。4.(2024·甘肃白银市高三联考)如图所示，在粗糙的水平地面上，有6个完全相同的物块(均可看成质点)，放在正六边形的6个顶点上，用7根完全相同的轻弹簧将它们连接起来。整个系统静止在水平地面上，已知cd之间弹簧弹力的大小是ac之间弹簧弹力大小的2倍，ac间弹簧的长度为l，所有弹簧都在弹性限度内，则弹簧的原长为()A.43l B.53l C.23l答案A解析设弹簧的原长为l0，则Fcd=kΔxcd=2Fac=2kΔxac，所以Δxcd=2Δxac，所以弹簧ac处于压缩状态，弹簧cd处于拉伸状态，有l0－Δxac=l，l0+Δxcd=2l，解得l0=43l，故A5.(2025·广东揭阳高三阶段练习)如图所示，两个弹簧的质量不计，劲度系数分别为k1和k2，它们一端固定在质量为m的物体上，另一端分别固定在Q和P上，当物体平衡时上方的弹簧处于原长。再把固定的物体换为大小相同、质量为2m的物体，再次平衡后，弹簧的总长度不变，且弹簧均在弹性限度内，下列说法正确的是()A.第一次平衡时，下方弹簧处于原长B.第一次平衡时，下方弹簧被压缩的长度为mgC.第二次平衡时，上方弹簧伸长的长度为mgD.第二次平衡时物体的位置比第一次平衡时下降的高度为mg答案D解析当物体的质量为m时，根据平衡条件可得k1x1=mg，解得下方弹簧被压缩的长度x1=mgk1，故A、B错误;当物体的质量变为2m时，设该物体与第一次相比平衡位置下降的高度为x，则上方弹簧伸长量为x，下方弹簧压缩量为x1+x，两弹簧弹力之和等于2mg，由胡克定律和平衡条件可得k2x+k1(x1+x)=2mg，联立解得x=mgk1+k对点练3摩擦力6.(2025·福建龙岩高三期末)春节贴“福”字是民间由来已久的风俗，新春佳节临近，某同学正写“福”字，他在水平桌面上平铺一张红纸，并在红纸左侧靠近边缘处用“镇纸”压住以防止打滑，整个书写过程中红纸始终保持静止，则该同学在书写过程中()A.提笔静止时，手对毛笔的摩擦力大小与握力成正比B.向下顿笔时，毛笔对红纸的压力大于红纸对毛笔的支持力C.向右行笔时，红纸对“镇纸”的静摩擦力方向向右D.向右行笔时，红纸对桌面的静摩擦力方向向右答案D解析提笔静止时，手对毛笔的摩擦力等于毛笔的重力，大小不变，故A错误;毛笔对红纸的压力与红纸对毛笔的支持力是一对相互作用力，大小相等，故B错误;向右行笔时，镇纸相对于纸既没有相对运动趋势，也没有发生相对运动，红纸对“镇纸”没有静摩擦力，故C错误;向右行笔时，红纸对桌面的静摩擦力方向向右，故D正确。7.(2025·黑龙江齐齐哈尔高三阶段练习)如图所示为皮带传动装置，两皮带轮正匀速转动，皮带不打滑，P是A轮边缘上一点，Q是B轮边缘上一点，此时P受到的静摩擦力向下，则下列说法正确的是()A.A轮一定是主动轮B.A轮可能是主动轮且沿逆时针方向转动C.B轮一定沿顺时针方向转动D.此时，Q点受到的摩擦力一定向下答案D解析若A是主动轮，由图可知A、B顺时针转动时P、Q受到的静摩擦力向下;若B是主动轮，由图可知A、B逆时针转动时P、Q受到的静摩擦力向下，故D正确。8.(2025·北京丰台区模拟)如图所示，木块A、B分别重50N和60N，与水平地面之间的动摩擦因数均为0.2。夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2cm，弹簧的劲度系数为400N/m。用F=2N的水平拉力拉木块B，木块A、B均保持静止。最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，下列说法正确的是()A.弹簧的弹力大小为80NB.木块A受到的摩擦力大小为10NC.木块B受到的摩擦力大小为6ND.地面给A、B组成的系统的摩擦力大小为2N答案D解析弹簧弹力大小为F弹=kx=400×0.02N=8N，故A错误;施加水平拉力F后，弹簧长度没有变化，弹力不变，故木块A相对地面有向左的运动趋势，其受到向右的静摩擦力，且与弹力平衡，木块A所受摩擦力大小为FfA'=F弹=8N，故B错误;施加水平拉力F后，对B物体受力分析，重力与支持力平衡，水平方向受向右的弹簧弹力和拉力，由于木块B静止不动，故木块B受到的静摩擦力与弹簧弹力和拉力的合力平衡，木块B所受摩擦力大小为FfB'=F弹+F=8N+2N=10N，故C错误;对A、B组成的系统，由平衡条件可知地面给A、B组成的系统的摩擦力Ff=F=2N，故D正确。综合提升练9.两只完全相同的蚂蚁在轮胎内外表面爬，当两只蚂蚁爬到图示位置时保持静止，A、B两点与圆心的连线跟竖直方向的夹角分别为α、β，且角α大于角β。已知轮胎材料相同，轮胎与蚂蚁之间的动摩擦因数为μ，蚂蚁质量为m，重力加速度为g，下列说法正确的是()A.A处蚂蚁受到的支持力比B处蚂蚁大B.B处蚂蚁受到的摩擦力比A处蚂蚁大C.A处蚂蚁受到的摩擦力大小一定为μmgcosαD.B处蚂蚁受到的摩擦力大小一定为mgsinβ答案D解析根据题意，对蚂蚁受力分析，设蚂蚁所在位置和圆心连线与竖直方向夹角为θ，如图所示，由平衡条件可得FN=mgcosθ，Ff=mgsinθ，由于α>β，则A处蚂蚁受到的支持力比B处蚂蚁小，B处蚂蚁受到的摩擦力比A处蚂蚁小，故A、B错误;蚂蚁与轮胎之间保持静止，则A处蚂蚁受到静摩擦力，大小不一定为μmgcosα，B处蚂蚁受到的摩擦力大小为mgsinβ，故C错误，D正确。10.(2025·山东淄博模拟)如图所示，某同学将一轻质弹簧一端固定在竖直挡板上，另一端与物块连接，物块置于水平面上，物块与水平面间的动摩擦因数为μ，弹簧与地面平行。改变物块在水平面上的位置，发现物块只能在A、B两点间保持静止，测得A、B两点到竖直挡板的距离分别为d1、d2，物块的质量