高考物理大一轮复习 第二章重力 弹力 摩擦力精选文档.ppt

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1、高考物理大一轮复习 第二章 重力 弹力 摩擦力课件本讲稿第一页，共三十三页一、力知识梳理知识梳理作用效果改变物体的运动状态或使物体发生形变三要素大小、方向、作用点基本特征(1)物质性:力不能脱离物体而独立存在(2)相互性:物体间力的作用是相互的,只要有作用力,就一定有对应的反作用力(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无关(4)矢量性:力既有大小,又有方向,力的运算遵循平行四边形定则,或三角形定则本讲稿第二页，共三十三页二、重力二、重力1.产生:由于地球对物体的吸引而使物体受到的力。2.大小:G=mg。3.g的变化:重力加速度g会随着纬度的增大而增大,随

2、着高度的增大而减小。4.方向:竖直向下。5.重心(1)定义:为了研究方便人为认定的重力的作用点。(2)位置确定a.质量分布均匀的规则物体,重心在其几何中心。b.对于形状不规则或者质量分布不均匀的薄板,重心可用悬挂法确定。注意(1)重力的方向总是与当地的水平面垂直,不同地方水平面不同,其垂直水平面向下的方向也就不同。(2)重力的方向不一定指向地心。本讲稿第三页，共三十三页定义发生弹性形变的物体由于要恢复原状,对与它接触的物体产生力的作用产生条件物体间相互接触;并且发生弹性形变方向弹力的方向总是与物体形变的方向相反大小弹簧类弹力在弹性限度内遵从胡克定律F=kx非弹簧类弹力大小可以由平衡条件或牛顿运

3、动定律求解三、弹力三、弹力本讲稿第四页，共三十三页四、摩擦力1.产生:相互接触且发生形变的粗糙物体间,有相对运动或相对运动趋势时,在接触面上所受到的阻碍相对运动或相对运动趋势的力。2.两种摩擦力的比较名称项目静摩擦力滑动摩擦力定义两相对静止的物体间的摩擦力两相对运动的物体间的摩擦力产生条件a.接触面粗糙b.接触处有挤压c.两物体间有相对运动趋势a.接触面粗糙b.接触处有挤压c.两物体间有相对运动本讲稿第五页，共三十三页注意(1)摩擦力阻碍的是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。(2)受静摩擦力作用的物体不一定静止,受滑动摩擦力作用的物体不一定运动。(3)接触面处有摩擦力时一

4、定有弹力,且弹力与摩擦力总垂直,反之不一定成立。大小、方向大小:0FFmax方向:沿接触面,且与物体相对运动趋势的方向相反大小:F=FN方向:沿接触面,且与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本讲稿第六页，共三十三页1.(1)重力就是地球对物体的吸引力。()(2)物体的重心一定在物体上。()(3)物体所受弹力的方向与其形变方向相同。()(4)绳对物体的拉力方向总是竖直向上。()(5)杆的弹力不一定沿杆。()(6)摩擦力的方向一定与物体运动方向相反。()(7)静摩擦力一定是阻力,滑动摩擦力不一定是阻力。()(8)运动的物体不可能受到静摩擦力的作用。(

5、)(9)正压力越大,摩擦力可能越大,也可能不变。()(10)动摩擦因数与接触面积有关,相同材料的两物体接触面积越大,动摩擦因数越大。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)本讲稿第七页，共三十三页2.(多选)以下说法正确的是()A.自由下落的物体所受重力为零B.物体所受重力的方向总是垂直水平面向下C.悬挂在竖直绳子上的静止物体,对绳的拉力就是其重力D.把物体由赤道移到北极,若用天平称量,则示数在两地相同;若用弹簧测力计称量,则示数在北极略微增大答案BD物体在任何情况下都受重力,做自由落体运动时物体处于完全失重状态,但重力未变,A错;重力的方向总是竖直向下,即垂直水

6、平面向下,B对;悬挂在竖直绳子上静止的物体,对绳子拉力的大小等于其重力,但不是重力,二者不是一个力,C错;天平所测量的是物体的质量,所以示数不变化,而弹簧测力计测量的是物体的重力,它随物体所处的纬度不同而变化,在北极更大,D对。本讲稿第八页，共三十三页3.(多选)关于摩擦力,以下说法中正确的是()A.运动物体可能受到静摩擦力作用,但静止物体不可能受到滑动摩擦力作用B.静止物体可能受到滑动摩擦力作用,但运动物体不可能受到静摩擦力作用C.正压力越大,摩擦力可能越大,也可能不变D.摩擦力方向可能与速度方向在同一直线上,也可能与速度方向不在同一直线上答案CD静摩擦力产生在两个相对静止的物体之间,与物体

7、是否运动无关,滑动摩擦力产生于两个相对运动的物体之间,与物体是否运动无关,A、B均错;静摩擦力的大小与正压力的大小无关,一般由平衡条件或牛顿运动定律来求,滑动摩擦力Ff=FN,随着正压力的增大而增大,C对;摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势方向相反,与速度方向无关,D对。因而答案为C、D。本讲稿第九页，共三十三页4.如图所示,两木块的质量分别为m1和m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2,上面的木块压在上面的弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态。现缓慢地向上提上面的木块,直到它刚离开上面的弹簧,求这个过程中下面的木块移动的距离为()A.m1g/k1B.m2g/k1C.m1g/k2D.

8、m2g/k2本讲稿第十页，共三十三页状态,根据物体的平衡条件可得:在初始状态时,弹簧k2的压缩量为:x2=,m1刚离开上面弹簧的临界条件是上面弹簧的弹力恰好为零,此时弹簧k2的压缩量为x2=,所以在此过程中木块m2移动的距离为:x=x2-x2。由以上三式可得:x=,所以C正确。答案C由于是“缓慢上提”,所以木块m2在上升过程中始终处于平衡本讲稿第十一页，共三十三页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明显的情况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,即把与我们所研究的物体相接触的其他物体去掉,看物体还能否保持原

9、有的状态,若状态不变,则此处不存在弹力,若状态改变,则此处一定存在弹力根据“物体的运动状态”分析由状态分析弹力,使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,由物体受力平衡(或牛顿第二定律)列方程来判断物体间的弹力是否存在1.弹力有无的判断方法重难一弹力的有无及方向的判断方法重难一弹力的有无及方向的判断方法重难突破重难突破本讲稿第十二页，共三十三页弹力弹力的方向弹簧两端的弹力与弹簧中心轴线相重合,指向弹簧恢复原状的方向轻绳的弹力沿绳指向绳收缩的方向面与面接触的弹力垂直于接触面指向受力的物体点与面接触的弹力过接触点垂直于接触面(或接触面的切面)而指向受力物体球与面接触的弹力在接触点与

10、球心的连线上,指向受力物体球与球接触的弹力垂直于过接触点的公切面,而指向受力物体杆的弹力可能沿杆,也可能不沿杆,应具体情况具体分析2.弹力的方向的判断方法(1)弹力的方向与物体形变的方向相反,作用在迫使物体发生形变的那个物体上。具体情况有以下几种:本讲稿第十三页，共三十三页(2)由物体的运动状态判断弹力的方向物体的受力必须与物体的运动状态相符合。可根据物体的运动状态,先假设一个弹力的方向,由共点力的平衡条件或牛顿第二定律列方程,求出弹力。若所得结果为正值,其方向与假设方向相同,如果为负值,其方向与假设方向相反。注意(1)绳对物体只能产生拉力,不能产生推力,且绳子弹力的方向一定沿着绳子并指向绳子

11、收缩的方向,这是由绳子本身的特点决定的。(2)杆既可以产生拉力,也可以产生推力,弹力的方向可以沿杆,也可以不沿杆,这是杆和绳两种模型的最大区别。本讲稿第十四页，共三十三页典例典例1将一物块分成相同的A、B两部分靠在一起,下端放置在地面上,上端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,则()A.绳子上拉力可能为零B.地面受的压力可能为零C.地面与物块间可能存在摩擦力D.A、B之间可能存在摩擦力解析绳子上拉力可能为零,地面受的压力不可能为零,选项A对而B错;由于绳子处于竖直状态,绳子中拉力只可能竖直向上,所以地面与物块B间不可能存在摩擦力,而A、B之间可能存在摩擦力,选项C错而D对。

12、答案AD本讲稿第十五页，共三十三页1-1如图所示,一倾角为45的斜面固定于墙角,为使一光滑的铁球静止,需加一水平力F,且F通过球心。下列说法正确的是()A.球一定受到墙水平向左的弹力B.球可能受到墙水平向左的弹力C.球一定受到斜面通过铁球的重心的弹力D.球可能受到斜面垂直于斜面向上的弹力答案B解析F的大小合适时,球可以静止在斜面上(此时对墙无压力),F增大时墙才会对球有弹力,所以选项A错误,B正确。斜面必须有斜向上的弹力才能使球不下落,该弹力方向垂直于斜面过球心,但由于铁球的质量分布是否均匀未知,所以重心不一定与球心重合,所以选项C、D错误。本讲稿第十六页，共三十三页假设法假定没有静摩擦力(即

13、光滑),分析相对静止的物体间能否发生相对运动。若能,则有静摩擦力,方向与相对运动方向相反;若不能,则没有静摩擦力如图甲、乙所示,A、B两物体均在外力F作用下一起匀速运动。若假设甲图中A受静摩擦力,则A将不会做匀速直线运动,故A不受静摩擦力。而乙图中,若假设A不受静摩擦力,则A将相对于B向下滑动,即A受B的静摩擦力,方向沿斜面向上重难二静摩擦力的有无及方向的判定方法重难二静摩擦力的有无及方向的判定方法本讲稿第十七页，共三十三页运动状态法根据物体的运动状态利用平衡条件或牛顿第二定律判断:此方法关键是先确定物体的运动状态(静止或加速),再利用平衡条件或牛顿第二定律列式计算,确定静摩擦力存在与否及静摩

14、擦力的方向。如图中汽车启动时,放在车厢中的物体,只能是受到车厢向前的静摩擦力作用才产生了加速度反作用法利用牛顿第三定律(即作用力与反作用力的关系)来判断,先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向,再确定另一物体受到的静摩擦力的方向本讲稿第十八页，共三十三页典例典例2(多选)如图所示是主动轮P通过皮带带动从动轮Q的示意图,A与B、C与D分别是皮带上与轮缘上相互接触的点,则下列判断正确的是()A.B点相对于A点运动趋势方向与B点运动方向相反B.D点相对于C点运动趋势方向与C点运动方向相反C.D点所受静摩擦力方向与D点运动方向相同D.主动轮受到的摩擦力是阻力,从动轮受到的摩擦力是动力解析P为主动轮,

15、假设接触面光滑,B点相对于A点的运动方向一定与B点的运动方向相同,A错误;Q为从动轮,D点相对于C点的运动趋势方向与C点的运动方向相反,Q轮通过皮带对其的静摩擦力带动其转动,因此,D点所受的静摩擦力方向与D点的运动方向相同,B、C均正确;主动轮靠摩擦带动皮带,从动轮靠摩擦被皮带带动,故D也正确。答案BCD本讲稿第十九页，共三十三页2-1如图所示,在大型车站、广场和商场通常都安装了智能化的自动扶梯。所谓“智能化”就是自动扶梯在没有乘客乘行时,以较小的速度匀速运行,当有乘客乘行时自动扶梯经过先加速再匀速两个阶段运行,从而达到节约能源的目的,试分析自动扶梯在运送乘客的过程中()A.乘客始终受摩擦力作

16、用B.乘客经历先超重再失重C.乘客对扶梯的作用力先斜向下,再竖直向下D.扶梯对乘客的作用力始终竖直向上本讲稿第二十页，共三十三页答案C解析匀速时乘客不受摩擦力作用,A错误;当扶梯先加速再匀速时,加速上行阶段乘客处于超重状态,匀速时处于平衡状态,B错误;乘客加速时受重力、摩擦力和支持力作用,匀速时受重力和支持力作用,可知扶梯对乘客的作用力先斜向上,后竖直向上,由牛顿第三定律可得乘客对扶梯的作用力先斜向下,后竖直向下,C正确,D错误。本讲稿第二十一页，共三十三页1.静摩擦力大小的计算(1)物体处于平衡状态(静止或匀速),利用力的平衡条件来判断其大小。(2)物体有加速度时,若只有摩擦力,则Ff=ma

17、。例如匀速转动的圆盘上物块靠摩擦力提供向心力产生向心加速度。若除摩擦力外,物体还受其他力,则F合=ma,先求合力再求摩擦力,这种与运动状态有关的特点,区别于滑动摩擦力。2.滑动摩擦力大小的计算滑动摩擦力的大小用公式F=FN来计算,应用此公式时要注意以下几点:重难三摩擦力大小的计算重难三摩擦力大小的计算本讲稿第二十二页，共三十三页(1)为动摩擦因数;FN为两接触面间的正压力,其大小不一定等于物体的重力。(2)滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关,与接触面的大小也无关。3.最大静摩擦力并不是物体实际受到的力,物体实际受到的静摩擦力通常小于最大静摩擦力;最大静摩擦力与接触面间的压力成正比;一般情况下

18、,为了处理问题的方便,最大静摩擦力可按近似等于滑动摩擦力处理。注意(1)在分析摩擦力的方向时,要注意静摩擦力方向的“可变性”和滑动摩擦力方向的“相对性”。(2)考查摩擦力时,经常结合共点力的平衡条件和牛顿运动定律来确定摩擦力的大小和方向。本讲稿第二十三页，共三十三页典例典例3A、B、C三个物体通过细线和光滑的滑轮相连,处于静止状态,如图所示,C是一箱沙子,沙子和箱的重力都等于G,动滑轮的质量不计。现打开箱子下端开口,使沙子均匀流出,经过时间t0沙子流完,则图中能表示在此过程中桌面对物体B的摩擦力Ff随时间的变化关系的图象是()本讲稿第二十四页，共三十三页解析选择A、B整体作为研究对象,由于这个

19、整体开始处于静止状态,因此后来应一直处于静止状态,整体共受到5个力作用,即重力G=GA+GB、支持力FN、静摩擦力Ff、两根绳子的拉力F1和F2,其中F1=F2=。根据力的平衡条件得:Ff=F1+F2=GC=2G,当沙子均匀流完后Ff=G,B正确。答案B本讲稿第二十五页，共三十三页3-1如图所示,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间的动摩擦因数为1,Q与斜面间的动摩擦因数为2(21)。当它们从静止开始沿斜面加速下滑时,两物体始终保持相对静止,则物体P受到的摩擦力大小为多少?本讲稿第二十六页，共三十三页(M+m)gsin-FfQ=(M+m)aFfQ=2FNFN=(m+M)

20、gcos以上三式联立可得a=gsin-2gcos再隔离P物体,设P受到的静摩擦力为FfP,方向沿斜面向上,对P再应用牛顿第二定律得:答案2mgcos解析先取P、Q为一整体,受力分析如图所示。由牛顿第二定律得:mgsin-FfP=ma可得出FfP=2mgcos本讲稿第二十七页，共三十三页滑轮模型与死结模型问题的分析滑轮模型与死结模型问题的分析1.跨过滑轮、光滑杆、光滑钉子的细绳两端张力的大小相等。2.死结模型:如几个绳端有“结点”,即几段绳子系在一起,谓之“死结”,那么这几段绳中的张力不一定相等。思想方法思想方法3.同样要注意轻质固定杆的弹力方向不一定沿杆的方向,作用力的方向需要结合平衡方程或牛

21、顿第二定律求得,而轻质活动杆中的弹力方向一定沿杆的方向。本讲稿第二十八页，共三十三页典例典例如图所示,轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为10kg的物体,ACB=30,g取10m/s2,求:(1)轻绳AC段的张力FAC的大小;(2)横梁BC对C端的支持力大小及方向。本讲稿第二十九页，共三十三页(1)图中轻绳AD跨过定滑轮拉住质量为M的物体,物体处于平衡状态,绳AC段的拉力大小为:解析物体M处于平衡状态,根据平衡条件可判断,与物体相连的轻绳的拉力大小等于物体的重力,取C点为研究对象,进行受力分析,如图所示。本讲稿第三十页，共三十三页FAC=FCD=Mg=1010N=100N(

22、2)由几何关系得:FC=FAC=Mg=100N方向与水平方向成30角斜向右上方答案(1)100N(2)100N方向与水平方向成30角斜向右上方一般情况下,插入墙中的杆属于固定杆,弹力方向不一定沿杆,而用铰链相连的杆属于活动杆,弹力方向一定沿杆。本讲稿第三十一页，共三十三页针对训练针对训练若将上面例题中的横梁BC换为水平轻杆,且B端用铰链固定在竖直墙上,如图所示,轻绳AD拴接在C端,求:(1)轻绳AC段的张力FAC的大小;(2)轻杆BC对C端的支持力。本讲稿第三十二页，共三十三页答案(1)200N(2)173N,方向水平向右解析物体M处于平衡状态,与物体相连的轻绳的拉力大小等于物体的重力,取C点为研究对象,进行受力分析,如图所示。(1)由FACsin30=FCD=Mg得:FAC=2Mg=21010N=200N(2)由FACcos30-FC=0解得FC=2Mgcos30=Mg173N方向水平向右本讲稿第三十三页，共三十三页