第6讲 重力 弹力 摩擦力-2027高考一轮全（全讲）（解析版）

第第页第6讲重力弹力摩擦力考点一遍过考点1重力 1考点2弹力 4考点3摩擦力 10考点4摩擦力的突变问题 13考点1重力考点一遍过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。【重点突破】1．对重力的理解(1)重力不是万有引力，而是万有引力的一个分力。(2)大小：G＝mg，g与物体在地球上的位置有关，与环境和运动状态无关。(3)方向：总是竖直向下。(4)在赤道和地球两极，重力方向指向地心；在其他位置，重力方向不指向地心。2．对重心的理解(1)重心是重力的等效作用点，重力作用在整个物体上。(2)重心不是物体上最重的一点，它可以不在物体上，也不一定在物体的几何中心。(3)重心在物体上的相对位置与物体的位置、放置状态及运动状态无关。【例1】（2026·安徽合肥·三模）山西应县木塔建于辽清宁二年（1056年），是世界上现存最高大、最古老的纯木结构楼阁式建筑，被誉为“斗拱博物馆”。全塔高67.31米，重约7400吨，却未使用一颗铁钉，全靠54种、共计4800多朵斗拱咬合连接。这种独特的“榫卯”结构使得木塔具有极强的柔性：在地震或强风作用下，斗拱层之间会发生微小的相对滑动和转动，通过摩擦消耗能量，从而避免结构崩塌。假设某层斗拱结构简化为如图所示的模型：上层横梁通过榫头压在下层斗块上，接触面粗糙。木质结构历经千年多次地震、风雨侵蚀，导致塔身向右倾斜但仍处于静止状态，关于该层斗拱受力情况的分析，下列说法正确的是（）A．下层斗块对上层横梁的支持力方向竖直向上，大小等于上层横梁的重力B．上层横梁相对于下层斗块有向右滑动的趋势，因此受到的静摩擦力方向水平向左C．地质变化虽导致塔身倾斜角度增加，但下层斗块对上层横梁的作用力仍保持竖直向上D．木塔之所以千年不倒，是因为其重心位置极低，始终位于塔基底面范围内，与结构形式无关【答案】C【详解】A．支持力的方向总是垂直于接触面，塔身倾斜后接触面不再水平，因此支持力不是竖直向上，故A错误。B．静摩擦力的方向沿接触面与相对运动趋势方向相反，故B错误;C．上层横梁始终静止，受力平衡：仅受竖直向下的重力，和下层斗块对上层横梁的总作用力（支持力与静摩擦力的合力），根据二力平衡，总作用力一定与重力等大反向，始终竖直向上，与倾斜角度无关，故C正确;D．木塔千年不倒既和重心位置有关，也和题目中提到的榫卯斗拱结构耗能卸力的结构特点有关，故D错误；故选Ｃ。1．（2026·黑龙江·模拟预测）如图所示，在2025年第十五届全运会的跳水比赛中，运动员从跳板向上跳起后，在空中翻转多次后入水。已知运动员的头部运动轨迹为曲线，不计空气阻力。关于整个运动过程，下列说法正确的是（

）A．在研究运动员的翻转动作时，可以把运动员视为质点B．运动员在运动过程中，其重心一直降低C．在轨迹最高点处，运动员处于失重状态D．在轨迹最高点处，运动员所受的合力为0【答案】C【详解】A．在研究运动员的翻转动作时，不能忽略运动员的大小和形状，因此不可以把运动员视为质点，故A错误；B．运动员从跳板向上跳起后，其重心先升高后下降，故B错误；C．在轨迹最高点处，不考虑空气阻力时，运动员只受到竖直向下的重力，加速度竖直向下，处于失重状态，故C正确；D．在轨迹最高点处，不考虑空气阻力时，运动员只受重力，所受的合力不为0，故D错误。故选C。2．（25-26高一上·河南郑州·期末）如图所示，将形状相同的A、B两木块靠在一起，木块B放置在地面上，木块A用绳子拴在天花板上，绳子处于竖直伸直状态，整个装置静止，A、B接触面光滑。下列说法正确的是（）A．绳子上的拉力可能为零B．A的重心可能不在绳子的延长线上C．B对地面的压力可能为零D．木块A、B之间不可能有弹力【答案】D【详解】D．以A为研究对象，若A、B之间存在弹力，弹力方向垂直于二者的倾斜接触面，必然会产生水平方向的分力。由于接触面光滑无摩擦力，且绳子竖直，拉力、重力都沿竖直方向，水平方向没有其他力平衡该分力，则A无法保持静止状态，因此A、B之间不可能有弹力，故D正确；AB．A在重力和绳子的拉力两个力作用下，处于平衡状态，则A的重心一定在绳子的延长线上，且绳子上的拉力不一定与重力大小相等，不可能为零，故AB错误；C．B自身受重力，且A、B间无弹力，由平衡条件可知，地面对B的支持力一定等于B的重力，根据牛顿第三定律，B对地面的压力等于B的重力，不可能为零，故C错误。故选D。3．（25-26高一上·浙江绍兴·期末）如图，机器人正展现中国功夫“720度空中回旋踢”，关于该机器人，下列说法正确的是（）A．在地球上不同位置受到的重力大小相等B．空中回旋踢时重心可能在其身体外C．空中回旋踢时重心位置始终保持不变D．跳起的过程中，它对地面压力小于地面对它的支持力【答案】B【详解】A．重力，地球上不同位置的重力加速度数值不同，比如赤道的小于两极的，所以机器人在地球上不同位置受到的重力大小不相等，A错误；B．对于形状不规则的物体，重心位置可能在物体外部，机器人空中回旋踢时身体姿态弯曲，重心可能在身体外，B正确；C．重心的位置与物体的形状和质量分布有关，机器人空中回旋踢时身体姿态不断变化，其重心位置也会随之改变，C错误；D．它对地面的压力和地面对它的支持力是一对相互作用力，根据牛顿第三定律，相互作用力大小始终相等，D错误。故选B。考点2弹力考点一遍过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。(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.弹力大小的计算(1)弹簧弹力大小胡克定律F＝kx，其中x表示弹簧的形变量。(2)一般物体所受弹力：利用平衡条件或牛顿第二定律计算。【重点突破】1．判断弹力有无的三种方法条件法根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断，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。2．弹力方向的判断(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)常见的几种弹力方向的判断(3)根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向。3．对胡克定律F＝kx的理解(1)公式中x是弹簧的形变量，不是弹簧的长度。(2)弹簧的F－x图像是一条过原点的倾斜直线(如图所示)，直线的斜率表示弹簧的劲度系数k。(3)弹力的变化量ΔF与形变量的变化量Δx也成正比，即ΔF＝kΔx。特别提醒：(1)F＝kx中F为弹簧一端受到的力，不是弹簧所受合力。(2)如果弹簧的初、末两个状态分别是伸长和压缩状态，则ΔF＝F1＋F2，Δx＝x1＋x2。4．计算弹力大小的三种方法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平衡法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牛顿第二定律法物体不处于平衡状态时可应用牛顿第二定律计算弹力5．有关弹力的“三类模型”问题三类模型的比较轻绳轻杆轻弹簧质量大小000受外力作用时形变的种类拉伸形变拉伸形变、压缩形变、弯曲形变拉伸形变、压缩形变受外力作用时形变量大小微小，可忽略微小，可忽略较大，不可忽略弹力方向沿着绳，指向绳收缩的方向既能沿着杆，也可以跟杆成任意角度沿着弹簧轴线，指向弹簧恢复原长的方向弹力大小变化情况可以突变可以突变不能突变【例2】（2026·贵州安顺·二模）一内壁光滑的“∟”槽内侧左右两端各用一根轻弹簧与一小物块连接，制成一个可测量加速度的装置，其中两根轻弹簧完全相同且劲度系数均为，物块质量为。该装置静置在水平面上时，弹簧水平且处于原长状态。现使该装置水平向左运动，当物块和凹槽相对静止时，物块位于凹槽中心A点右侧x处，如图所示。则此时该装置的加速度大小为（）A． B． C． D．【答案】C【详解】装置静置时两根弹簧均为原长，物块偏移到原中心A右侧处时，左侧弹簧被拉长，对物块的弹力大小为，方向向左；右侧弹簧被压缩，对物块的弹力大小为，方向也向左；物块的合力为两个弹力之和由，得故选C。1．（2026·浙江·三模）一辆货车运载着圆柱形光滑的空油桶。在车厢底，一层油桶平整排列，相互紧贴并被牢牢固定，上一层只有一只桶C，自由地摆放在桶A、B之间，没有用绳索固定，随货车一起向左加速运动。已知，空油桶质量均为m，货车加速度为a，则（

）A．桶C一定受到桶A和桶B的支持力作用B．加速度a增大时，桶A对桶C的支持力增大C．桶B对桶C的支持力是桶C的弹性形变引起的D．桶C有可能脱离桶A而运动到桶B的右边【答案】D【详解】A．当a足够大时，A对C的支持力可能为零，此时C脱离A，故“一定受到A和B的支持力”不正确。A错误。B．a增大到一定值时，A对C的支持力减为零，可知a增大时，桶A对桶C的支持力减小，若C已脱离B，则A对C的支持力不变，B错误。C．桶B对C的支持力是桶B的弹性形变引起的，不是C的弹性形变。C错误。D．当a足够大时，C可能脱离A移到B右边。D正确。故选D。2．（2026·海南·模拟预测）如图所示，一质量为的小球用一端固定在天花板上的轻弹簧和一端固定在竖直墙上的轻绳连接。小球处于静止状态，轻绳与墙的夹角为，弹簧轴线与轻绳的夹角为，整个系统处于同一竖直平面内。已知弹簧的劲度系数为，重力加速度为，，。下列说法正确的是（）A．轻绳的拉力大小为 B．轻绳的拉力大小为C．弹簧的伸长量为 D．弹簧的伸长量为【答案】C【详解】AB．小球静止时，受力分析如图所示可知轻绳的拉力大小为，弹簧的弹力大小为，AB错误；CD．由胡克定律可知此时弹簧的伸长量，C正确，D错误。故选C。3．（2026·四川宜宾·三模）（多选）如图所示，在水平向右场强为E的匀强电场中，有一遵循胡克定律的弹性绝缘轻绳，其一端固定于P点，另一端穿过光滑固定小孔Q与带电为的滑块（可视为质点）相连。初始时，绳处于竖直状态（滑块位于），滑块恰好能保持静止，此时弹性绳的伸长量为4cm。现让滑块从处静止释放，滑块最终运动到D点（图中未画出）保持静止。已知PQ的距离等于弹性绳的原长，滑块的质量，电场力，滑块与绝缘地面的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度。则（

）A．弹性绳的劲度系数为50N/mB．滑块在运动过程中滑动摩擦力始终保持不变C．弹性绳和滑块组成的系统机械能先不变后减小D．D点的位置坐标【答案】AC【详解】A．弹性绳伸长量等于滑块到的距离，时滑块恰好静止。竖直方向受力平衡水平方向恰好静止，电场力等于最大静摩擦力联立解得，A正确；B．滑块在任意位置，弹性绳弹力大小​，方向沿绳指向竖直分量是定值，因此竖直方向支持力恒定，滑动摩擦力大小也恒定。当滑块从左向右运动过程中，滑动摩擦力方向向左，当滑块从右向左运动过程中，滑动摩擦力方向向右。在整个运动过程中，滑动摩擦力大小不变，方向发生了变化，B错误；C．对于弹性绳和滑块组成的系统，除重力、弹力外，滑块还受到摩擦力、电场力作用。在滑块向右运动过程中，摩擦力与电场力大小相等，方向相反，合力做功为0，系统机械能不变。在滑块向左运动过程中，摩擦力与电场力均做负功，系统机械能减小。所以在整个过程中，弹性绳和滑块组成的系统机械能先不变后减小，C正确；D．滑动摩擦力大小滑块从静止释放，向右运动到速度为0过程中，根据动能定理因，故得在处，水平合力无法静止，滑块向左返回。对向左运动过程再用动能定理解得速度为0时，此处合力为0，满足静止条件，因此D点坐标为，D错误。故选AC。考点3摩擦力考点一遍过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。【重点突破】1．滑动摩擦力和静摩擦力的对比类型静摩擦力滑动摩擦力产生条件①接触面粗糙；②接触处有压力；③两物体间有相对运动趋势①接触面粗糙；②接触处有压力；③两物体间有相对运动大小0<Ff≤FfmFf＝μFN方向与受力物体相对运动趋势的方向相反与受力物体相对运动的方向相反作用效果总是阻碍物体间的相对运动趋势总是阻碍物体间的相对运动2.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)牛顿第三定律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3.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。4.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。【例3】（2026·北京房山·二模）小物块沿粗糙斜面从静止开始向下滑动，频闪相机每隔相同时间拍照一次，拍摄的频闪照片如图所示，斜面始终与地面保持静止。在下滑过程中，下列说法正确的是（）A．小物块受到的摩擦力沿斜面向下B．斜面受到5个力作用C．地面对斜面的摩擦力方向水平向左D．地面对斜面的支持力等于斜面与小物块的重力之和【答案】B【详解】A．小物块沿斜面向下滑动，相对斜面向下运动，滑动摩擦力方向与相对运动方向相反，故小物块受到的摩擦力沿斜面向上，故A错误；BC．对小物块和斜面组成的整体进行分析，小物块沿斜面加速下滑，加速度方向沿斜面向下，该加速度可分解为水平向右和竖直向下两个分量，斜面静止，加速度为零。根据牛顿第二定律，整体在水平方向受到的合外力方向水平向右，该合外力即为地面对斜面的摩擦力，故地面对斜面的摩擦力方向水平向右；对斜面进行受力分析可知，斜面受到重力、地面支持力、地面向右的摩擦力、物块压力和物块的摩擦力，共5个作用力，故C错误、B正确；D．由于小物块有竖直向下的加速度分量，整体处于失重状态，地面对斜面的支持力小于斜面与小物块的重力之和，故D错误。故选B。1．（2026·山西·二模）如图所示为某同学研究滑动摩擦力的装置。水平桌面上固定一个力传感器，传感器用不可伸长的水平棉线拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉木板，使其向左运动0.5m的过程中，力传感器显示棉线拉力大小一直为2.0N。若物块的质量为1kg，长木板质量为2kg，重力加速度大小g取，若对长木板施加的水平拉力的大小为10N，桌面与长木板之间的滑动摩擦因数为0.1，则（）A．物块与长木板之间的滑动摩擦因数为0.1B．长木板的加速度大小为C．此过程中摩擦力对小物块做的功为D．此过程中产生的内能为【答案】D【详解】A．物块与长木板之间是滑动摩擦力，有又有联立可得滑动摩擦因数为，故A错误；B．对长木板，根据牛顿第二定律，有代入数据解得，故B错误；C．小物块受到摩擦力，但是小物块在摩擦力方向上的位移为零，所以摩擦力对小物块做的功为零，故C错误；D．物块与长木板间摩擦力做的功为长木板与桌面间摩擦力做的功为根据能量守恒，可得产生的内能为，故D正确。故选D。2．（2026·山西晋中·三模）先秦《诗经·小雅·斯干》中：“约之阁阁，椓之橐橐。”记载了古人营造宫室的场景，匠人手持绳墨定准方位，用版筑之法夯实土墙。如图所示，古代建筑工地中，绳OP一端连接轻质光滑滑轮，另一端固定在P点，工人抓住跨过滑轮的轻绳一端沿水平地面缓慢向左走动将建材吊起，在此过程中，下列说法正确的是（）A．绳OP上的拉力保持不变 B．绳OP上的拉力逐渐变大C．地面对人的摩擦力逐渐变大 D．地面对人的支持力逐渐减小【答案】C【详解】AB．设滑轮左侧绳子与竖直方向夹角，在此过程中，滑轮两侧的绳子拉力大小T均等于重物重力大小mg，对滑轮，由平衡条件可知，绳OP上的拉力在此过程中，增大，因此F减小，故AB错误；CD．根据平衡条件，人在水平方向有竖直方向上有在此过程中，增大，因此地面对人的摩擦力逐渐变大，地面对人的支持力逐渐增大，故C正确，D错误。故选C。3．（2026·福建福州·二模）如图甲，福州华林寺是长江以南最古老的木结构建筑，整个大殿结构都是榫卯相合，其建造手法带有显著闽越地方特色。图乙是一种榫（凸出部分N）卯（凹进部分M）连接构件，将M固定，沿N的轴线OP将N从M中拉出，若榫、卯接触面间的动摩擦因数均为，各接触面间的弹力大小均恒为，则N从M中拉出的过程，M与N间的摩擦力大小为（

）A． B． C． D．【答案】B【详解】每个接触面都存在滑动摩擦力，根据滑动摩擦力公式摩擦力的大小为故选B。考点4摩擦力的突变问题考点一遍过1.在涉及摩擦力的情况中，题目中出现“最大”“最小”或“刚好”等关键词时，一般隐藏着摩擦力突变的临界问题。题意中某个物理量在变化过程中发生突变，可能导致摩擦力突变，则该物理量突变时的状态即为临界状态。2.存在静摩擦力的情景中，物体由相对静止变为相对运动，或者由相对运动变为相对静止，或者受力情况发生突变，往往是摩擦力突变问题的临界状态。3.确定各阶段摩擦力的性质和受力情况，做好各阶段摩擦力的分析。【重点突破】1.“静—静”突变物体在静摩擦力和其他力的共同作用下处于相对静止状态，当作用在物体上的除摩擦力以外其他力的合力发生变化时，如果物体仍然保持相对静止状态，则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变。2.“静—动”突变物体在静摩擦力和其他力共同作用下处于相对静止状态，当其他力变化时，如果物体不能保持相对静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力。3.“动—静”突变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。4.“动—动”突变物体在滑动摩擦力作用下运动直到达到共同速度后，如果在静摩擦力作用下不能保持相对静止，则物体将继续受滑动摩擦力作用，但其方向发生改变。【例4】（2026·山东·三模）如图所示，质量为的物块静止在粗糙木板上，物块和木板间的动摩擦因数为。在木板上施加一个外力，使木板以左端和地面的接触点为转轴，逆时针缓慢转过90°。该过程中物块始终未脱离木板，木板和地面未发生相对滑动。最大静摩擦力等于滑动摩擦力。该过程中物块所受摩擦力的大小与木板和地面夹角的图像可能正确的是（）A． B．C． D．【答案】B【详解】整个过程分为静摩擦力和滑动摩擦力两个阶段：当物块刚好要滑动时，满足即，得静摩擦力阶段（）：木板缓慢转动，物块静止，受力平衡，静摩擦力等于重力沿斜面向下的分力滑动摩擦力阶段（）：大于后，物块开始滑动，摩擦力变为滑动摩擦力，大小为所以图像先为正弦曲线的一部分，后为余弦曲线的一部分。故选B。1．（2026·浙江·二模）“靠墙静蹲”是一种简单高效的等长运动，有助于血液循环。如图所示，运动者背部贴墙，缓慢下蹲至大腿与地面平行时，在图示位置保持静止状态，此时运动者受到墙面对其的摩擦力。下列说法正确的是（

）A．地面对运动者的支持力大小等于运动者重力大小B．地面对运动者的摩擦力可能为零C．墙面对运动者的摩擦力可能向下D．墙面对运动者的