2026高考物理一轮复习（基础版）第二章 相互作用-力

【课标要求】1.认识重力、弹力与摩擦力。通过实验,了解胡克定律。知道滑动摩擦和静摩擦现象,能用动摩擦因数计算滑动摩擦力的大小。2.通过实验,了解力的合成与分解,知道矢量和标量。能用共点力的平衡条件分析生产生活中的问题。【考情分析】重力弹力摩擦力2024·广西卷·T2、2024·黑吉辽卷·T3、2024·山东卷·T2、2023·山东卷·T2、2023·江苏卷·T7力的合成与分解2024·河北卷·T5、2023·广东卷·T2、2023·重庆卷·T1、2023·浙江6月选考卷·T6共点力的平衡2024·湖北卷·T6、2024·新课标卷·T24、2023·江苏卷·T7、2023·海南卷·T3、2023·浙江1月选考卷·T2、2022·广东卷·T1实验:探究弹簧弹力与形变量的关系2023·浙江6月选考卷·T16实验:探究两个互成角度的力的合成规律2023·全国乙卷·T22、2022·浙江6月选考卷·T17第1讲重力弹力摩擦力情境导思如图所示,树上的苹果会落向地面;建筑工地上工人常用重垂线来检测墙壁是否竖直;杂技演员轻松地顶住从高处落下的坛子;一小孩在健身器材上爬杆玩耍。(1)为什么树上的苹果总要落向地面?为什么使用重垂线能检测墙壁是否竖直?(2)杂技演员顶坛时头顶受到的压力产生的直接原因是什么?(3)小孩在健身器材上爬杆玩耍时的摩擦力情况如何?1.(多选)关于重力和弹力,下列说法正确的是()[A]在地球上的物体都要受到重力作用,所受的重力与它的运动状态无关,也与是否存在其他力的作用无关[B]在地球各处的重力方向都是一样的[C]两个物体只要接触就一定有弹力[D]弹力的方向一定与施力物体发生弹性形变的方向相反【答案】AD2.如图所示,重为500N的沙发放在水平地面上,某同学沿水平方向推沙发,当水平推力大小为90N时沙发恰好开始运动。沙发运动后,用75N的水平力即可使沙发保持匀速直线运动。下列说法正确的是()[A]沙发与地面之间的动摩擦因数为0.18[B]若用80N的水平力推静止的沙发,沙发所受的摩擦力大小为75N[C]若用100N的水平力推静止的沙发,沙发所受的摩擦力大小为100N[D]若用50N的水平力推已经运动的沙发,沙发所受的摩擦力大小为75N【答案】D【答案】吸引mg竖直向下弹性形变相反正比相对运动相对运动μF压相反相对运动相对静止相对运动趋势相反相对运动趋势考点一重力和重心1.重力(1)重力的大小与运动状态无关,与所处的纬度和高度有关。重力加速度随纬度的减小而减小,随高度的增加而减小。(2)重力的方向总是“竖直向下”的,但并不一定“垂直于地面”,也不一定指向地心。(3)重力是由于地球的吸引而产生的,但重力并不等于地球的引力,它实际上是万有引力的一个分力。2.重心(1)重心的位置可以在物体上,也可以在物体外。(2)质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心上;对形状不规则的薄物体,可用支撑法或悬挂法来确定其重心。[例1]【对重力的理解】(2025·广西南宁阶段检测)下列关于重力的说法正确的是()[A]重力等于地球对物体的吸引力[B]运动的物体不受重力作用[C]同一物体在地球上不同位置受到的重力可能不同[D]重力方向垂直向下【答案】C【解析】重力是由于地球的吸引而产生的,但重力只是地球对物体的吸引力的一个分力,故A错误;运动的物体仍受重力作用,故B错误;同一物体在地球上不同位置,重力加速度大小可能不同,受到的重力可能不同,故C正确;重力方向竖直向下,故D错误。[变式]物体挂在弹簧测力计下,弹簧测力计的示数是否一定等于物体受到的重力?【答案】物体挂在弹簧测力计下处于平衡状态时,弹簧测力计的示数才等于物体受到的重力。[例2]【对重心的理解】(2024·陕西咸阳阶段检测)如图所示,将乒乓球用双面胶粘贴于烧杯底部,往烧杯中注入一些水,用细木棍轻微拨动乒乓球,乒乓球将会从杯底上升到水面。在乒乓球从杯底上升到水面的过程中,关于由烧杯、水和乒乓球组成的系统重心位置的变化,下列说法正确的是()[A]先升高后降低 [B]先降低后升高[C]一直升高 [D]一直降低【答案】D【解析】乒乓球从杯底上升到水面的过程中,由于乒乓球的密度小于水的密度,系统的质量分布下移,重心逐渐降低。故选D。考点二弹力物理中的轻绳、轻杆、橡皮筋、轻弹簧四个物体中,(1)受外力作用形变量较小、通常可忽略的是哪些?(2)产生弹力方向一定沿物体本身的是哪些?弹力方向可以与其本身成任意角度的是哪个?(3)既可产生拉伸、又可产生压缩形变的是哪些?既可以产生拉伸、也可以产生压缩、又可以产生弯曲形变的是哪个?(4)弹力大小可以突变的是哪些?不能突变的是哪些?提示:(1)轻绳、轻杆。(2)轻绳、橡皮筋、轻弹簧;轻杆。(3)轻杆、轻弹簧;轻杆。(4)轻绳、轻杆;橡皮筋、轻弹簧。1.弹力有无的判断2.弹力方向的判断(1)按接触面分。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(2)按模型分。轻绳轻杆轻弹簧沿绳沿杆不沿杆沿弹簧[例3]【弹力方向的判断】下列四种情境中,球或轻杆均处于静止状态,它与外界的接触面(接触点)均光滑,物体所受弹力示意图如图所示,其中正确的是()[A][B][C][D]【答案】B【解析】题图A,若小球受到左侧顶点处的弹力,则小球将向右运动,故A错误;题图B,小球处于静止状态时受到重力与杆对小球的弹力,二者是一对平衡力,故B正确;题图C,若小球受到左上方F1的拉力,小球将无法处于静止状态,故C错误;题图D,杆所受弹力在左侧接触点垂直于曲面指向圆心,在右侧接触点垂直于杆,故D错误。[例4]【弹力有无的判断】如图所示,小车内沿竖直方向的一根轻质弹簧和一条与竖直方向成α角的轻质细绳拴接一小球,此时小车与小球保持相对静止,一起在水平面上运动,则()[A]细绳一定对小球有拉力[B]轻弹簧一定对小球有弹力[C]细绳不一定对小球有拉力,但是轻弹簧一定对小球有弹力[D]细绳不一定对小球有拉力,轻弹簧也不一定对小球有弹力【答案】D【解析】当小车匀速运动时,弹簧弹力大小等于小球重力大小,此时细绳的拉力FT=0;当小车和小球向右做匀加速直线运动时,细绳的拉力不可能为零,弹簧弹力有可能为零,故D正确,A、B、C错误。[例5]【胡克定律的应用】(2024·重庆模拟)质量分别为m1、m2的小球1、2用劲度系数分别为ka、kb的a、b轻质弹簧悬挂,平衡后状态如图甲所示。若将小球1、2交换位置,平衡后状态如图乙所示,则()[A]ka>kb [B]m1<m2[C]m1>m2 [D]ka<kb【答案】C【解析】对题图甲中的小球2和题图乙中的小球1进行受力分析,有mg=kbΔx,对比可知题图乙中弹簧b伸长量较长,则有m1>m2,故B错误,C正确;对题图甲中的小球1进行受力分析,有kaΔxa=kbΔxb+m1g,由于a、b两弹簧的伸长量Δxa、Δxb大小未知,故无法比较两个弹簧的劲度系数,故A、D错误。[变式]若用S1和S2表示劲度系数分别为k1和k2的两根弹簧,k1>k2;a和b表示质量分别为ma和mb的两个小物体,ma>mb,将弹簧与物体按图示方式悬挂起来,现要求两根弹簧的总长度最大,则应使S1和S2、a和b的位置顺序怎样?【答案】S2在上,b在上【解析】先对下方的物体受力分析,受重力和下方弹簧的拉力而平衡,即下方弹簧的拉力等于下方物体的重力,有k下x下=m下g;再对两个物体整体受力分析,受到总重力和上方弹簧的拉力,根据共点力平衡条件,有k上x上=(ma+mb)g,则弹簧总长度为L=L1+L2+x上+x下=L1+L2+(ma+mb)gk上+m下gk下,要使总长度最大,k上要取较小值k2,k下则取较大值k1,[例6]【杆的弹力大小计算】(多选)如图所示,固定在小车上的支架的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。关于斜杆对小球的作用力F,下列判断正确的是()[A]小车静止时,F=mg,方向竖直向上[B]小车静止时,F=mgcosθ,方向垂直于斜杆向上[C]小车向右以加速度a加速运动时,一定有F=ma[D]小车向左以加速度a加速运动时,F=(ma)2+(mg)2,方向向左上方,【答案】AD【解析】小车静止时,小球受到重力和杆的弹力,由平衡条件得F=mg,方向竖直向上,故A正确,B错误;小车向右以加速度a加速运动时,如图甲所示,只有当a=gtanθ时,才有F=masinθ,故C错误;小车向左以加速度a加速运动时,如图乙所示,根据牛顿第二定律知小球受到的合力水平向左,F=(ma)2+(mg)2,方向向左上方,与竖直方向的夹角为α计算弹力大小的三种方法(1)公式法:利用胡克定律F=kx计算。适用于弹簧、橡皮筋等弹力的计算。(2)平衡法:静止或做匀速直线运动时利用平衡条件计算。(3)牛顿运动定律:利用牛顿第二定律和牛顿第三定律分析求解。考点三摩擦力请思考下列与摩擦力有关的几个问题:(1)若两物体间有摩擦力,则两物体间一定有弹力吗?若两物体间有弹力,则两物体间一定有摩擦力吗?(2)静止物体受到的摩擦力一定是静摩擦力吗?运动物体受到的摩擦力一定是滑动摩擦力吗?(3)摩擦力的方向是不是可以与物体运动方向相反,也可以与物体运动方向相同,还可以与物体运动方向成任意角度?试举例说明。(4)滑动摩擦力的大小是否与物体间的接触面积有关?静摩擦力呢?(5)摩擦力都是物体运动的阻力吗?提示:(1)有摩擦力一定有弹力,有弹力不一定有摩擦力。(2)发生相对运动的两物体中的一个物体,可能相对地面是静止的,所以静止的物体也可以受到滑动摩擦力;同理运动的物体也可以受到静摩擦力。(3)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,也可以与物体运动方向相同,还可以与物体运动方向成任意角度。(4)滑动摩擦力Ff=μFN,大小与接触面积无关;静摩擦力大小由外部条件决定,与接触面积无关。(5)摩擦力既可以是动力也可以是阻力。1.明确三个方向名称释义运动方向一般指物体相对地面(以地面为参考系)的运动方向相对运动方向指以其中一个物体为参考系,另一个物体相对参考系的运动方向相对运动趋势方向能发生却没有发生的相对运动的方向,导致两物体间存在静摩擦力2.静摩擦力有无及方向的判断(1)假设法。(2)状态法:根据平衡条件、牛顿第二定律,通过受力分析确定静摩擦力的有无及方向。(3)转换对象法:先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向,再根据“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力的方向。3.静摩擦力大小的分析与计算(1)物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)时,利用力的平衡条件来计算静摩擦力的大小。(2)物体有加速度时,若只有静摩擦力提供加速度,则Ff=ma。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。4.滑动摩擦力大小的分析与计算(1)滑动摩擦力略小于最大静摩擦力,一般情况下,可认为最大静摩擦力与滑动摩擦力近似相等。(2)滑动摩擦力的大小用公式Ff=μFN来计算,其中FN为两接触面间的正压力,其大小不一定等于物体受到的重力。[例7]【摩擦力的有无及方向判断】(2025·云南曲靖期末)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,手对毛笔的摩擦力为静摩擦力,大小等于毛笔的重力,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,镇纸相对于红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。(1)摩擦力的方向总是与物体间相对运动(或相对运动趋势)的方向相反,但不一定与物体的运动方向相反。(2)摩擦力总是阻碍物体间的相对运动(或相对运动趋势),但不一定阻碍物体的运动。即摩擦力可以作为阻力使物体减速,也可以作为动力使物体加速。(3)受静摩擦力作用的物体不一定静止,但一定与静摩擦力的施力物体保持相对静止。[例8]【静摩擦力大小的分析与计算】用手握住瓶子,瓶子的质量为70g,空气阻力忽略不计,重力加速度g取10m/s2。如果握力加倍,并带动瓶子向上做匀速直线运动,对于手和瓶子间的摩擦力,则()[A]方向由向下变成向上[B]手越干越粗糙摩擦力越大[C]加大握力,摩擦力将大于0.7N[D]摩擦力始终等于0.7N【答案】D【解析】对瓶子受力分析,竖直方向上受重力和静摩擦力,二力平衡,因而静摩擦力大小等于重力,方向向上。握力加倍后,瓶子向上做匀速直线运动,重力和静摩擦力依然平衡,静摩擦力大小不变,方向向上,故A、B错误;瓶子所受的重力和静摩擦力二力平衡,静摩擦力大小为Ff=mg=70×10－3×10N=0.7N,故C错误,D正确。[例9]【滑动摩擦力大小的分析与计算】(多选)如图甲所示,A、B两个物体叠放在水平面上,质量分别为mA、mB。物体B的上、下表面均水平且B足够长,物体A与一固定于墙面上的拉力传感器相连接,连接拉力传感器和物体A的细绳保持水平。从t=0时刻起,用一水平向右的力F=kt(k为常数)作用在物体B上,拉力传感器的示数随时间变化的图线如图乙所示,k、t1、t2已知,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。下列说法正确的是()[A]A、B之间的动摩擦因数μ2=k[B]0～t1时间内,B处于静止状态,且t1时刻B与地面之间的静摩擦力达到最大[C]t1～t2时间内,B相对地面滑动,且A、B之间的摩擦力逐渐增大到F0[D]B与水平面间的动摩擦因数μ1=k【答案】AB【解析】由题图乙可知,t2后A、B开始相对滑动,则B对A的滑动摩擦力等于传感器的拉力,有μ2mAg=F0,其中F0=k(t2－t1),解得μ2=k(t2－t1)mAg,故A正确;0～t1时间内,B处于静止状态,且A、B之间没有摩擦力,B受地面的静摩擦力逐渐增大,t1时刻B与地面之间的静摩擦力达到最大,t1～t2时间内,传感器的拉力逐渐增大,A受的摩擦力逐渐增大,这时A、B相对地面处于静止状态,故B正确,C错误;B相对地面刚有滑动趋势时,A、B之间才有滑动摩擦力,在t1时刻B与地面的摩擦力刚好达到最大静摩擦力,有μ1(mA+mB)g=kt1(满分:60分)对点1.重力和重心1.(4分)关于重心,下列说法正确的是()[A]重心就是物体内最重的一点[B]物体发生形变时,其重心位置一定不变[C]重心一定在物体的几何中心[D]采用背越式跳高的运动员在越过横杆时,重心位置可能在横杆之下【答案】D【解析】重心在效果上可以看作物体各部分所受重力作用集中于一点,而不是最重的点,A错误;物体发生形变时,物体的形状发生改变,所以其重心位置可能改变,B错误;重心的位置与物体的形状和物体内质量的分布有关,重心不一定在物体的几何中心,C错误;采用背越式跳高的运动员在越过横杆时,其重心位置可能在横杆之下,D正确。2.(4分)(2024·安徽合肥模拟)帝企鹅是南极常见的一种动物,如图所示。若有一只帝企鹅处在南极点,如果把地球看成一个均匀的球体,关于此帝企鹅与重力有关的问题,下列说法正确的是()[A]帝企鹅所受重力的方向一定指向地心[B]帝企鹅所受重力的方向一定偏离地心[C]帝企鹅对地面的压力就是其受到的重力[D]帝企鹅受到的重力小于地球对它的吸引力【答案】A【解析】重力的方向竖直向下,若把地球看成一个均匀的球体,则帝企鹅所受重力的方向一定指向地心,故A正确,B错误;帝企鹅对地面的压力的受力物体是地球,帝企鹅的重力的受力物体是企鹅,压力与重力作用在不同物体上,不能认为帝企鹅对地面的压力就是其受到的重力,故C错误;由于帝企鹅处在南极点,帝企鹅相对于地心处于静止状态,并没有随地球自转,则帝企鹅受到的重力等于地球对它的吸引力,故D错误。对点2.弹力3.(6分)(多选)如图所示,小球处于静止状态,各接触面光滑,则小球受到两个弹力的是()[A][B][C][D]【答案】BC【解析】题图A中小球处于静止状态,重力和绳的弹力平衡,斜面与小球之间不可能产生弹力,故A错误;题图B中水平面对小球有弹力作用,由于F的作用,小球与斜面之间产生弹性形变,所以斜面和小球之间有弹力作用,小球受两个弹力作用,故B正确;题图C中小球在绳子拉力、重力、斜面的支持力三力作用下处于静止状态,小球受两个弹力作用,故C正确;题图D中竖直面对小球没有弹力作用,故D错误。4.(4分)(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形变相邻两盘间距,则有mg=3kx,解得k=100N/m。5.(10分)蹦极是一项户外休闲活动。跳跃者站在约40m(相当于10层楼)高度的桥梁、塔顶、高楼、吊车甚至热气球上,把一端固定的一根长长的橡皮绳绑在踝关节处,然后两臂伸开跳下去。设一次蹦极中所用的橡皮绳原长为15m,质量为50kg的人在下落到最低点时所受向上的最大拉力为3000N,已知此人停在空中时,蹦极的橡皮绳长度为17.5m,橡皮绳的弹力与伸长量的关系符合胡克定律(g取10m/s2)。求:(1)橡皮绳的劲度系数;(2)橡皮绳的上端悬点离下方的水面至少为多高。【答案】(1)200N/m(2)30m【解析】(1)人静止于空中时,根据二力平衡,橡皮绳的拉力F1=mg=500N,根据胡克定律有F1=k(L－L0),解得橡皮绳的劲度系数k=F1L－L0(2)设橡皮绳拉力最大时绳长为l,根据胡克定律得F2=k(l－L0),则l=F2k+L0=15m+15m=30即橡皮绳的上端悬点离下方的水面至少为30m。对点3.摩擦力6.(4分)(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】当墨条速度方向水平向左时,墨条相对于砚台向左运动,故砚台对墨条的摩擦力方向水平向右,故A错误;根据牛顿第三定律,墨条对砚台的摩擦力方向水平向左,由于砚台处于静止状态,故桌面对砚台的摩擦力方向水平向右,故B错误;由于砚台处于静止状态,水平方向桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力,故C正确;桌面对砚台的支持力大小等于砚台的重力加上墨条对砚台的压力,故桌面对砚台的支持力大于墨条对砚台的压力,故D错误。7.(4分)(2024·广西卷,2)工人卸货时常利用斜面将重物从高处滑下。如图,三个完全相同的货箱正沿着表面均匀的长直木板下滑,货箱各表面材质和粗糙程度均相同。若1、2、3号货箱与直木板间摩擦力的大小分别为Ff1、Ff2和Ff3,则()[A]Ff1<Ff2<Ff3 [B]Ff1=Ff2<Ff3[C]Ff1=Ff3<Ff2 [D]Ff1=Ff2=Ff3【答案】D【解析】滑动摩擦力Ff=μFN,由题可知三个货箱各表面材质和粗糙程度均相同,即μ相等,而压力大小FN也相等,故Ff1=Ff2=Ff3。8.(4分)(2025·湖南湘潭期末)如图所示为一个免打孔伸缩晾衣杆的示意图,使用时,先调节杆的长度使其恰好与两侧的竖直墙面接触,然后打开锁紧装置保持杆长不变,最后旋转增压旋钮增加杆头与墙面间的压力,使其在晾衣物时能保持静止。下列说法正确的是()[A]杆头与墙面间的压力越大,杆头与墙面间的摩擦力就越大[B]所晾衣物的质量越大,杆头与墙面间的摩擦力就越大[C]在湿衣物晾干的过程中,杆头与墙面间的摩擦力保持不变[D]为了能晾更大质量的衣物,可增加杆头与墙面的接触面积【答案】B【解析】以晾衣杆与衣物为整体,受力分析可得两边杆头与墙面间的静摩擦力等于晾衣杆与衣物的总重力,即Ff=(m衣物+m晾衣杆)g,故杆头与墙面间的压力越大,杆头与墙面间的摩擦力不变,所晾衣物的质量越大,杆头与墙面间的摩擦力就越大,故A错误,B正确;在湿衣物晾干的过程中,晾衣杆与衣物的总重力减小,杆头与墙面间的摩擦力减小,故C错误;为了能晾更大质量的衣物,可增加杆头与墙面的粗糙程度或增大杆头与墙面间的压力,以增大杆头与墙面间的最大静摩擦力,增加杆头与墙面的接触面积不能够增大杆头与墙面间的最大静摩擦力,故D错误。9.(4分)(2024·云南玉溪联考)如图所示,水平面上有一质量为5.0kg的木块,现用拉力传感器水平向右拉,A端的拉力均匀增加,0～t1时间内木块静止,木块运动后改变拉力,使木块在t2后做匀速直线运动。计算机对数据进行拟合处理后,得到如图乙所示拉力随时间变化的图线,重力加速度g取10m/s2,下列说法正确的是()[A]当F=6.0N时,木块与水平面间的摩擦力Ff1=8.0N[B]若继续增大拉力至F=10.0N,则木块与水平面间的摩擦力Ff2=10.0N[C]木块与水平面间的动摩擦因数为μ=0.16[D]木块与水平面间的动摩擦因数为μ=0.17【答案】C【解析】由题图乙可知,木块受到的最大静摩擦力为8.5N,当外力小于最大静摩擦力时,木块静