（新课标安徽专版）《金版新学案》2011高三物理一轮复习 重力弹力摩擦力课件.ppt

考点速查考点速查考向解读考向解读力是物体力是物体间间的相互作用，是物体的相互作用，是物体发发生形生形变变和物体运和物体运动动状状态变态变化的原因化的原因力是矢量力的合成和分解力是矢量力的合成和分解重力重心重力重心形变和弹力胡克定律形变和弹力胡克定律静摩擦最大静摩擦力静摩擦最大静摩擦力滑动摩擦滑动摩擦定律滑动摩擦滑动摩擦定律共点力作用下的物体的平衡共点力作用下的物体的平衡实验：探究弹力和弹簧伸长的关系实验：探究弹力和弹簧伸长的关系实验：验证力的平行四边形定则实验：验证力的平行四边形定则1.对弹力、摩擦力的分析与对弹力、摩擦力的分析与计算一直是近几年高考考查计算一直是近几年高考考查的热点，预计在明年的高考的热点，预计在明年的高考中，弹力、摩擦力将仍是重中，弹力、摩擦力将仍是重点考查的对象点考查的对象2.由于本章内容是高中物理由于本章内容是高中物理的基的基础础，所以，所以对对本章的考本章的考查查贯贯穿于高考穿于高考试试卷中的大部分卷中的大部分题题目中，但目中，但对对本章的本章的单单独考独考查查不多，一般是一个不多，一般是一个选择题选择题.第第1讲重力弹力摩擦力讲重力弹力摩擦力1力的概念：力是2三要素：(1)、(2)方向、(3)物体对物体的作用物体对物体的作用大小大小作用点作用点3基本特征：(1)物质性：力不能脱离而独立存在(2)相互性：物体间力的作用是 的，只要有作用力，就一定有对应的(3)独立性：一个力作用于某个物体上产生的效果，与这个物体是否受到其他力的作用(4)矢量性：力既有大小，又有方向，力的运算遵循 定则，或定则物体物体相互相互反作用力反作用力无关无关平行四边形平行四边形三角形三角形4力的表示方法：(1)力的图示；(2)力的示意图5力的分类(1)按力的分：可分为重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力等(2)按力的分：可分为压力、支持力、动力、阻力、向心力、回复力等性质性质作用效果作用效果题组演练题组演练重力的重力的产产生生由于由于 对对物体的吸物体的吸引而使物体受到的力引而使物体受到的力注意：在地球表面附近可近注意：在地球表面附近可近似似认为认为等于等于 重力的大小重力的大小G 可用可用 测测量量注意：注意：(1)物体的物体的质质量不会量不会变变(2)G的的变变化是由在地球上不化是由在地球上不同位置同位置处处g的的变变化引起的化引起的重力的重力的方向方向总总是是 的的注意：注意：竖竖直向下是和直向下是和 垂直，不一定垂直，不一定和接触面垂直和接触面垂直重心重心因因为为物体各部分都受重物体各部分都受重力作用，可力作用，可认为认为重力作重力作用集中于用集中于 即即为为物物体的重心体的重心(1)影响重心位置的因素：影响重心位置的因素：物体的物体的 ；物体物体的的 (2)确定方法：确定方法：地球地球弹弹簧秤簧秤竖竖直向下直向下一点一点万有引力万有引力水平面水平面形状形状质质量分布量分布悬悬挂法挂法mg(1)竖直向下是与水平面垂直，但不一定指向地心(2)重心的位置不一定在物体上(3)重力的大小不一定等于物体对水平支持物的压力或对竖直悬线的拉力 题组演练题组演练弹力1定义：发生弹性形变的物体由于要，对与它 的物体产生力的作用2产生条件：物体相互；并且发生3方向：弹力的方向总是与物体形变的方向 4大小：(1)弹簧类弹力在弹性限度内遵从胡克定律，其公式为 ；(2)非弹簧类弹力大小可以由 或牛顿运动定律求解恢复原状恢复原状接触接触接触接触弹性形变弹性形变相反相反Fkx平衡条件平衡条件题组演练题组演练1静摩擦力(1)产生：两个相互接触的物体，有时产生的摩擦力(2)作用效果：总是起着阻碍物体间的作用(3)产生条件：相互接触且 ；有 ；相相对对运运动趋势动趋势相对运动趋势相对运动趋势挤压挤压相相对对运运动趋势动趋势接触面粗糙接触面粗糙【提示】受静摩擦力作用的物体不一定静止；可能静止，可能运动(4)大小：随外力的变化而变化，大小在零和最大静摩擦力之间(5)方向：与接触面相切，且总是与物体的 方向相反(6)最大静摩擦力：静摩擦力的最大值，叫做最大静摩擦力相相对对运运动趋势动趋势2滑动摩擦力(1)产生：两个相互接触的物体发生时产生的摩擦力(2)作用效果：总是起着阻碍物体间 的作用(3)产生条件：相互接触且；有；(4)大小：滑动摩擦力大小与成正比，即：Ff.(5)方向：跟接触面相切，并跟物体 相反相相对对运运动动相对运动相对运动挤压挤压相对运动相对运动接触面粗糙接触面粗糙压力压力FN相对运动方向相对运动方向要正确理解摩擦力产生条件中“相对”的含义：“相对”既不是对“地”，也不是对“观察者”，“相对”的是跟它接触的物体，即把其中一个物体作参考系，分析另一个物体相对于参考系的运动题组演练题组演练一、弹力有无的判断方法1根据弹力产生的条件直接判断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此方法多用来判断形变较明显的情况2利用假设法判断对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，看物体还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3根据物体的运动状态分析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例如：如右图所示，小球A在车厢内随车厢一起向右运动，可根据小球的运动的状态分析车厢后壁对球A的弹力的情况(1)若车厢和小球做匀速直线运动，则小球A受力平衡，所以车厢后壁对小球无弹力(2)若车厢和小球向右做加速运动，则由牛顿第二定律可知，后车厢壁对小球的弹力水平向右1如图所示，细绳竖直拉紧，小球和光滑斜面接触，并处于静止状态则小球受到的力是()A重力、绳的拉力B重力、绳的拉力、斜面的弹力C重力、斜面的弹力D绳的拉力、斜面的弹力【解析】如果斜面对球有支持力，球静止时，细绳不能竖直，所以本题中小球不受斜面的支持力，只受重力和绳的拉力【答案】A二、弹力方向的判断方法1根据物体产生形变的方向判断物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反，与自身(受力物体)形变方向相同2根据物体的运动状态判断由状态分析弹力，即物体的受力必须与物体的运动状态符合，依据物体的运动状态，由共点力的平衡条件或牛顿第二定律列方程，确定弹力方向3几种常见模型中弹力方向的确定弹弹力力弹弹力的方向力的方向弹弹簧两端的簧两端的弹弹力力与与弹弹簧簧测测力力计计中心中心轴线轴线重合，指向重合，指向弹弹簧恢复原簧恢复原状方向状方向轻绳轻绳的的弹弹力力沿沿绳绳指向指向绳绳收收缩缩的方向的方向面与面接触的面与面接触的弹弹力力垂直于接触面指向受力的物体垂直于接触面指向受力的物体点与面接触的点与面接触的弹弹力力过过接触点垂直于接触面接触点垂直于接触面(或或过过接触点的切面接触点的切面)而而指向受力物体指向受力物体球与面接触的球与面接触的弹弹力力在接触点与球心在接触点与球心连线连线上，指向受力物体上，指向受力物体球与球接触的球与球接触的弹弹力力垂直于垂直于过过接触点的公切面，而指向受力物体接触点的公切面，而指向受力物体杆的杆的弹弹力力可能沿杆，也可能不沿杆，可能沿杆，也可能不沿杆，应应具体情况具体分具体情况具体分析析2画出下图中物体受弹力的方向(各接触面均光滑)【答案】物体受弹力的方向如下图所示三、对静摩擦力的理解1其大小、方向都跟产生相对运动趋势的外力密切相关，但跟接触面相互间压力FN无直接关系因而静摩擦力具有大小、方向的可变性，变化性强是它的特点，其大小只能依据物体的运动状态进行计算，若为平衡态，静摩擦力将由平衡条件建立方程求解；若为非平衡态，可由动力学规律建立方程求解2最大静摩擦力Fm是物体将要发生相对滑动这一临界状态时的摩擦力，它的数值与FN成正比，在FN不变的情况下，滑动摩擦力略小于Fm，而静摩擦力可在0Fm间变化3(2010年田家炳实验中学模拟)某同学在探究摩擦力的实验中采用了如图所示的操作，将一个长方体木块放在水平桌面上，然后用一个力传感器对木块施加一个水平拉力F，并用另外一个传感器对木块的运动状态进行监测，表中是她记录的实验数据木块的重力为10.00 N，根据表格中的数据回答下列问题(答案保留3位有效数字)：(1)木块与桌面间的最大静摩擦力Fm_N；(2)木块与桌面间的动摩擦因数_；(3)木块匀加速运动时受到的摩擦力Ff_N.【答案】(1)4.01(2)0.401(3)4.01实验实验次数次数运运动动状状态态水平拉力水平拉力F/N1静止静止3.622静止静止4.003匀速匀速4.014匀加速匀加速5.015匀加速匀加速5.49四、对FfFN的理解1将Ff/FN定义为动摩擦因数，即Ff/FN，只与接触面的粗糙程度、接触面的材料有关，与接触面积和接触面上受力、运动状态无关2“FfFN”中FN“并不总是等于物体的重力”，是易错点，例如：质量为m的物块沿倾角为的斜面下滑，则压力大小FNmgcos，只有物体置于水平接触面上且在竖直方向上处于平衡状态时，才有FNmg成立4质量为m的物体放在水平面上，在大小相等，互相垂直的水平力F1和F2的作用下，从静止开始沿水平面运动，如右图所示，若物体与水平面间的动摩擦因数为，则物体()A在F1的反方向上受到Ff 1mg的摩擦力B在F2的反方向上受到Ff 2mg的摩擦力C在F1、F2合力的反方向上受到的摩擦力为Ff合 mgD在F1、F2合力的反方向上受到的摩擦力为Ff合mg【解析】由于F1和F2的合力是恒力，物体由静止开始运动，必沿F1和F2的合力方向做直线运动，滑动摩擦力的方向必沿F1和F2的合力的反方向，滑动摩擦力的大小为Ff合FN，又因为FNmg，故Ff合mg.【答案】D 如下图(a)所示，轻绳AD跨过固定在竖直墙上的水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为M1的物体，ACB30；图(b)中轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上，另一端G通过细绳EG拉住，EG与水平方向也成30，轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量为M2的物体，求：(1)轻绳AC段的张力FAC与细绳EG的张力FEG之比；(2)轻杆BC对C端的支持力；(3)轻杆HG对G端的支持力【解析】题图(a)和图(b)中的两个物体M1、M2都处于平衡状态，根据平衡的条件，首先判断与物体相连的细绳，其拉力大小等于物体的重力；分别取C点和G点为研究对象，进行受力分析如下图(c)和图(d)所示，根据平衡规律可求解(1)图(c)中轻绳AD跨过定滑轮拉住质量为M1的物体，物体处于平衡状态，轻绳AC段的拉力FACFCDM1g；图(d)中由于FEGsin 30M2g得FEG2M2g，所以FAC/FEGM1/2M2.(3)图(d)中，根据平衡方程有FEGsin 30M2g、FEGcos 30FNG所以FNGM2gcot 30，方向水平向右(1)弹力方向的判断方法根据物体产生形变的方向判断根据物体的运动情况，利用平衡条件或牛顿第二定律判断，此法关键是先判明物体的运动状态(即加速度的方向)，再根据牛顿第二定律确定合力的方向，然后根据受力分析确定弹力的方向(2)弹力大小的计算方法一般物体之间的弹力，要利用平衡条件或牛顿第二定律来计算弹簧的弹力，由胡克定律(Fkx)计算11：(2009年浙江卷)如右图所示，质量为m的等边三棱柱静止在水平放置的斜面上已知三棱柱与斜面之间的动摩擦因数为，斜面的倾角为30，则斜面对三棱柱的支持力与摩擦力的大小分别为()【解析】等边三棱柱静止在斜面上，处于平衡状态，故所受合力为零，由受力分析可知其受重力、弹力和静摩擦力，画出受力分析图可知斜面对三棱柱的支持力FN【答案答案】A 如下图所示，在水平传送带上有三个质量分别为m1、m2、m3的木块1、2、3,1和2及2和3间分别用原长为L，劲度系数为k的轻弹簧连接起来，木块与传送带间的动摩擦因数为，现用水平细绳将木块1固定在左边的墙上，传送带按图示方向匀速运动，当三个木块达到平衡后，1、3两木块之间的距离是()A2L(m2m3)g/kB2L(m22m3)g/kC2L(m1m2m3)g/k D2Lm3g/k【解析】当三木块达到平衡状态后，对木块3进行受力分析，可知2和3间弹簧的弹力等于木块3所受的滑动摩擦力，即m3gkx3，解得2和3间弹簧伸长量为x3 kx2kx3m2g，1、3两木块之间的距离等于弹簧的原长加上伸长量，即2L(m22m3)g/k，选项B正确【答案】B21：(2010年成都市高三摸底测试)缓冲装置可抽象成如右图所示的简单模型，图中A、B为原长相等，劲度系数分别为k1、k2(k1k2)的两个不同的轻质弹簧下列表述正确的是()A装置的缓冲效果与两弹簧的劲度系数无关B垫片向右移动稳定后，两弹簧产生的弹力之比F1F2k1k2C势片向右移动稳定后，两弹簧的长度之比l1l2k2k1D垫片向右移动稳定后，两弹簧的压缩量之比x1x2k2k1【解析】根据力的作用是相互的可知：轻质弹簧A、B中的弹力是相等的，即k1x1k2x2，所以两弹簧的压缩量之比x1x2k2k1，故D正确【答案】D 指明物体A在以下四种情况下所受的静摩擦力的方向物体A静止于斜面上，如下图甲所示；物体A受到水平拉力F作用而仍静止在水平面上，如下图乙所示；物体A放在车上，在刹车过程中A相对于车厢静止，如下图丙所示；物体A在水平转台上，随转台一起匀速转动，如下图丁所示【解析】运用假设法不难判断出图甲斜面上的物体有沿斜面向下滑动的趋势，所受的静摩擦力沿斜面向上；图乙中的物体A有向右滑动的趋势，所受静摩擦力沿水平面向左，对乙图中的A物体也可以根据共点力作用下物体的平衡条件判定所受静摩擦力的方向水平向左，图丙中，A物体随车一起向右减速运动，其加速度方向水平向左，由A物体的受力情况及牛顿第二定律可知，A物体所受静摩擦力水平向左(与加速度同向)；图丁中，A物体随转台匀速转动，做匀速圆周运动，其加速度方向总指向圆心，由A物体的受力情况及牛顿第二定律可知，A受到的静摩擦力也总指向圆心静摩擦力方向的判断方法(1)假设法(2)状态法：根据二力平衡条件、牛顿第二定律或牛顿第三定律，可以判断静摩擦力的方向，假如用一水平力推桌子，若桌子在水平地面上静止不动，这时地面会对桌子施一静摩擦力，根据二力平衡条件可知，该静摩擦力的方向与推力的方向相反，加速状态时物体所受的静摩擦力可由牛顿第二定律确定(3)利用牛顿第三定律(即作用力与反作用力的关系)来判断，此法关键是抓住“力是成对出现的”，先确定受力较少的物体受到的静摩擦力方向，再根据“反向”确定另一物体受到的静摩擦力31：如右图所示，一个木块放在固定的粗糙斜面上，今对木块施一个既与斜面底边平行又与斜面平行的推力F，木块处于静止状态，如将力F撤消，则木块()A仍保持静止B将沿斜面下滑C受到的摩擦力大小不变D受到的摩擦力方向不变【解析】有力F作用时，木块在斜面内的受力如右图，且当撤去力F后，木块只受mgsin 和Ff，且FfFfmax时为滑动摩擦力当FFfmax时为静摩擦力FfmaxFN0.3500 N150 N.当F180 N时，其摩擦力FfFN150 N当F100 N时，其摩擦力Ff100 N.摩擦力大小的计算方法：在计算摩擦力的大小之前，必须首先分析物体的运动情况，判明是滑动摩擦，还是静摩擦(1)滑动摩擦力的计算方法可用FFN计算，最关键的是对相互挤压力FN的分析，并不总是等于物体的重力，它跟研究物体受到的垂直于接触面方向的力密切相关(2)静摩擦力的计算方法一般应根据物体的运动情况(静止、匀速运动或加速运动)，利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解41：如右图所示，质量分别为m和M的两物体P和Q叠放在倾角为的斜面上，P、Q之间的动摩擦因数为1，Q与斜面间的动摩擦因数为2.当它们从静止开始沿斜面滑下时，两物体始终保持相对静止，则物体P受到的摩擦力大小为()A0B1mgcos C2mgcos D(12)mgcos【解析】当物体P和Q一起沿斜面加速下滑时，其加速度为agsin 2gcos 因为P和Q相对静止，所以P和Q之间的摩擦力为静摩擦力对物体P应用牛顿第二定律得mgsin Ffma所以Ff2mgcos，故选C.【答案】C1如右图所示，有一重力不计的方形容器，被水平力F压在竖直的墙面上处于静止状态，现缓慢地向容器内注水，直到将容器刚好盛满为止，在此过程中容器始终保持静止，则下列说法中正确的是()A容器受到的摩擦力不变B容器受到的摩擦力可能增大，可能减小C水平力F可能不变D水平力F必须逐渐增大【答案】C2右图照片中的这位男士骑着一辆搞笑的另类自行车，在骑车人用力蹬车前进的过程中，车轮上黑白两色的鞋子与地面接触，下面判断正确的是()A前轮黑色的鞋子受到的摩擦力方向向前B前轮黑色的鞋子受到的摩擦力方向向后C前、后轮上的鞋子不受摩擦力作用D后轮白色的鞋子受到的摩擦力方向向后【解析】地面对前轮的摩擦力促使前轮转动，所以前轮受到的摩擦力方向向后，后轮给地面一个向后的摩擦力，所以地面给后轮一个向前的摩擦力，B正确【答案】B3(2009年天津卷)物块静止在固定的斜面上，分别按图示的方向对物块施加大小相等的力F，A中F垂直于斜面向上，B中F垂直于斜面向下，C中F竖直向上，D中F竖直向下，施力后物块仍然静止，则物块所受的静摩擦力增大的是()【解析】由于物块始终静止在斜面上，物块所受静摩擦力与正压力无直接关系，对物块进行受力分析，沿斜面方向列平衡方程可判断出选项D正确【答案】D4一个质量可以不计的弹簧，其弹力F的大小与长度l的关系如右图中的直线a、b所示，这根弹簧的劲度系数为()A1 250 N/m B625 N/mC2 500 N/m D833 N/m【解析】由图象可以看出在直线a对应的阶段，弹簧处于压缩状态，弹力F随着缩短量的减小而减小，当弹簧长度为12 cm时恢复原长；直线b对应的是弹簧的伸长阶段，弹力F随伸长量的增大线性递增由此可看出当弹力F100 N时，弹簧对应的形变量x4 cm，根据胡克定律可求出弹簧的劲度系数【答案】C5如右图所示，在倾角为37的固定斜面上静置一个质量为5 kg的物体，物体与斜面间的动摩擦因数为0.8.求：(1)物体所受的摩擦力；(sin 370.6，cos 370.8)(2)若用原长为10 cm，劲度系数为3.1103 N/m的弹簧沿斜面向上拉物体，使之向上匀速运动，则弹簧的最终长度是多少？(取g10 m/s2)【解析】(1)物体静止在斜面上受力分析如右图所示，则物体受到的静摩擦力Ffmgsin 37代入数据得Ff510sin 37N30 N，摩擦力方向为沿斜面向上(2)当物体沿斜面向上被匀速拉动时，如下图所示，弹簧拉力设为F，伸长量为x，则FkxFmgsin 37F滑F滑mgcos 37弹簧最终长度ll0 x，由以上方程解得l12 cm.【答案答案】(1)30 N方向沿斜面向上方向沿斜面向上(2)12 cm