2.1 重力、弹力、摩擦力.ppt

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1、主题主题内容内容要求要求说明说明相互作用相互作用滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力形变、弹性、胡克定律形变、弹性、胡克定律矢量和标量矢量和标量力的合成和分解力的合成和分解实验实验(一一)：探究弹力和弹簧伸长的关系：探究弹力和弹簧伸长的关系实验实验(二二)：验证力的平行四边形定则：验证力的平行四边形定则 1.对弹力、摩擦力的分析与计算一直是近几年高考考查对弹力、摩擦力的分析与计算一直是近几年高考考查的热点，预计在今后的高考中，弹力、摩擦力将仍是重点的热点，预计在今后的高考中，弹力、摩擦力将仍是重点考查的对象。考查的对象。2.由于本章内容是高中物理的基础，所以对本章的

2、考查由于本章内容是高中物理的基础，所以对本章的考查贯穿于高考试卷中的大部分题目中，但对本章的单独考查贯穿于高考试卷中的大部分题目中，但对本章的单独考查较少，一般是选择题。较少，一般是选择题。3.对重力、弹力、摩擦力的考查，往往涉及物体的平衡对重力、弹力、摩擦力的考查，往往涉及物体的平衡问题，常常结合生活实例，电场力、磁场力的平衡，还会问题，常常结合生活实例，电场力、磁场力的平衡，还会涉及连接体的平衡。涉及连接体的平衡。本章内容是基础性的，复习时要加深对力的本章内容是基础性的，复习时要加深对力的概念、产生条件的理解，熟悉力的分析方法、力概念、产生条件的理解，熟悉力的分析方法、力的合成与分解的方法

3、。侧重点是摩擦力、受力分的合成与分解的方法。侧重点是摩擦力、受力分析、力的合成与分解。多选与社会生产、生活和析、力的合成与分解。多选与社会生产、生活和现代科技相联系的新颖题目加强训练，培养学生现代科技相联系的新颖题目加强训练，培养学生的创新精神和实践能力。的创新精神和实践能力。1.重力与万有引力的关系重力与万有引力的关系 (1)地球对物体的吸引力是万有引力，重力是万有引力的一个分力。地球对物体的吸引力是万有引力，重力是万有引力的一个分力。另一个分力是物体随地球自转所需的向心力，如图另一个分力是物体随地球自转所需的向心力，如图2-1-1。(2)物体在地球上不同的纬度处随地球自转所需的向心力大小不

4、同，物体在地球上不同的纬度处随地球自转所需的向心力大小不同，重力大小也不同。重力大小也不同。两极处，物体所受重力最大，大小等于万有引力。两极处，物体所受重力最大，大小等于万有引力。赤道上，物体所受重力最小，赤道上，物体所受重力最小，G+F向向=F引引。(3)一般情况下，可不考虑地球的自转效应，近似地认为一般情况下，可不考虑地球的自转效应，近似地认为mg=F引引。图图2-1-1要点一要点一 重力与重心重力与重心2.重心位置及确定重心位置及确定 谈及谈及“重心重心”是基于这样的两个事实：物体视为由许许多多部分组成，而每一部分均受到是基于这样的两个事实：物体视为由许许多多部分组成，而每一部分均受到重

5、力；各部分重力的效果可等效于一个力对物体的作用效果，这个力即是物体的重力重力；各部分重力的效果可等效于一个力对物体的作用效果，这个力即是物体的重力G，物体重，物体重力的作用点称为力的作用点称为“重心重心”。因此，重心是各部分重力之合力的作用点。各部分的重力均竖直向下，所以求各部分的重因此，重心是各部分重力之合力的作用点。各部分的重力均竖直向下，所以求各部分的重力之合力，实际上是力之合力，实际上是“同向平行力的合成同向平行力的合成”。正是因为。正是因为“重力重力”是合力作用点的思想，才涉及是合力作用点的思想，才涉及到到“重心重心”的位置与物体质量的分布有关，当物体各部分彼此的相对位置发生变化时，

6、重心的的位置与物体质量的分布有关，当物体各部分彼此的相对位置发生变化时，重心的位置也将发生变化，重心可在物体内部，亦可在物体之外，此时物体的总重力位置也将发生变化，重心可在物体内部，亦可在物体之外，此时物体的总重力G的大小、方向均的大小、方向均不变。如背越式过杆跳高时，运动员的重心可在杆的下方，人则在杆的上方通过。如果运动员不变。如背越式过杆跳高时，运动员的重心可在杆的下方，人则在杆的上方通过。如果运动员克服重力做功相同时，这种背越式较其他姿势跳的高。克服重力做功相同时，这种背越式较其他姿势跳的高。体验应用体验应用1.一个圆球形薄壳容器所受重力为一个圆球形薄壳容器所受重力为G，用，用 一细线悬

7、挂起来，如图一细线悬挂起来，如图2-1-2所示。现在所示。现在 容器里装满水，若在容器底部有一个小容器里装满水，若在容器底部有一个小 阀门，当小阀门打开让水慢慢流出，在阀门，当小阀门打开让水慢慢流出，在 此过程中，系统此过程中，系统(包括容器和水包括容器和水)的重心的重心 位置位置()A.慢慢下降慢慢下降 B.慢慢上升慢慢上升 C.先下降后上升先下降后上升 D.先上升后下降先上升后下降图图2-1-2C 1.弹力方向的几种情况弹力方向的几种情况 (1)轻绳、轻杆、轻弹簧轻绳、轻杆、轻弹簧 轻绳：只能产生拉力，方向沿绳子且指向绳子收缩的方向。轻绳：只能产生拉力，方向沿绳子且指向绳子收缩的方向。轻杆

8、：方向具有多向性，即杆产生的弹力方向不一定沿杆，此时需运用平衡轻杆：方向具有多向性，即杆产生的弹力方向不一定沿杆，此时需运用平衡条件或牛顿定律分析。条件或牛顿定律分析。轻弹簧：有压缩和拉伸形变，既能产生拉力，又能产生压力，方向沿弹簧的轻弹簧：有压缩和拉伸形变，既能产生拉力，又能产生压力，方向沿弹簧的轴线方向。轴线方向。(2)面与面、点与面接触面与面、点与面接触 物体在面与面、点与面接触时，弹力方向垂直于面物体在面与面、点与面接触时，弹力方向垂直于面(若是曲面则垂直于切面若是曲面则垂直于切面)，且指向受力物体。且指向受力物体。2.弹力方向的判断方法弹力方向的判断方法 (1)根据物体产生形变的方向

9、判断根据物体产生形变的方向判断 弹力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。弹力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。(2)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判明物体的运动状态(即加速度的方向即加速度的方向)，再根据牛顿第二定律确定合力的方向，然，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。后根据受力分析确定弹力的方向。要点二要点二 弹力方向的判断弹力方向的判断体验应用体验应用2.下图中各静止物体所受的弹力正确的是下

10、图中各静止物体所受的弹力正确的是(各接触各接触 面均光滑面均光滑)()A要点三要点三 摩擦力的理解摩擦力的理解 1.区分两种摩擦力区分两种摩擦力 静止的物体也可能受滑动摩擦力作用，运动的物体也可能受静摩擦静止的物体也可能受滑动摩擦力作用，运动的物体也可能受静摩擦力作用；这里的静摩擦力的力作用；这里的静摩擦力的“静静”和滑动摩擦力的和滑动摩擦力的“动动”是针对接触面是针对接触面之间的相对运动而言的，区分之间的相对运动而言的，区分“运动运动”和和“相对运动相对运动”、“相对运动趋相对运动趋势势”是不同的。是不同的。2.摩擦力的方向可能和运动方向相同摩擦力的方向可能和运动方向相同充当动力，做正功；可

11、能充当动力，做正功；可能和运动方向相反和运动方向相反充当阻力，做负功；也可能和运动方向成某一夹角。充当阻力，做负功；也可能和运动方向成某一夹角。3.静摩擦力的方向判断静摩擦力的方向判断 (1)假设法：即假设接触面光滑。若两物体发生相对运动，则说明假设法：即假设接触面光滑。若两物体发生相对运动，则说明它们原来有相对运动趋势，并且原来相对运动趋势的方向跟假设接触面它们原来有相对运动趋势，并且原来相对运动趋势的方向跟假设接触面光滑时的相对运动的方向相同，然后根据静摩擦力方向跟物体相对运动光滑时的相对运动的方向相同，然后根据静摩擦力方向跟物体相对运动趋势方向相反，便可以确定静摩擦力的方向。趋势方向相反

12、，便可以确定静摩擦力的方向。(2)结合物体的运动状态判断，由运动情况确定受力情况。结合物体的运动状态判断，由运动情况确定受力情况。3.关于摩擦力，下列说法正确的是关于摩擦力，下列说法正确的是()A.摩擦力的方向可能与物体的运动方向相同摩擦力的方向可能与物体的运动方向相同 B.摩擦力的方向可能与物体的运动方向相反摩擦力的方向可能与物体的运动方向相反 C.运动的物体可以受静摩擦力作用，静止的物运动的物体可以受静摩擦力作用，静止的物 体也可以受滑动摩擦力作用体也可以受滑动摩擦力作用 D.静摩擦力可以是动力，也可以是阻力，滑动静摩擦力可以是动力，也可以是阻力，滑动 摩擦力一定是阻力摩擦力一定是阻力体验

13、应用体验应用A B C【例例1】如图如图2-1-3所示的固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为所示的固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为，在斜杆下端固，在斜杆下端固 定有质量为定有质量为m的小球，下列关于杆对球的作用力的小球，下列关于杆对球的作用力F的判断中，正确的是的判断中，正确的是()A.小车静止时，小车静止时，F=mgcos，方向沿杆向上，方向沿杆向上 B.小车静止时，小车静止时，F=mgcos，方向垂直杆向上，方向垂直杆向上 C.小车向右以加速度小车向右以加速度a运动时，一定有运动时，一定有F=ma/sin D.小车向左以加速度小车向左以加速度a运动时，运动时，方向斜向左上方，与

14、竖直方向的夹，方向斜向左上方，与竖直方向的夹 角为角为arctan(a/g)图图2-1-3热点一热点一 弹力的大小和方向的分析弹力的大小和方向的分析D 【名师支招名师支招】杆产生的弹力方向可能沿杆，也可能不沿杆，需结合物体的其他受力情况、运动情杆产生的弹力方向可能沿杆，也可能不沿杆，需结合物体的其他受力情况、运动情况，由平衡条件或况，由平衡条件或F合合=ma确定。确定。【解析解析】小车静止时，由物体的平衡条件可知，此时杆对球的作用小车静止时，由物体的平衡条件可知，此时杆对球的作用力方向竖直向上，且大小等于球的重力力方向竖直向上，且大小等于球的重力mg。小车向右以加速度小车向右以加速度a运动时，

15、设小球受杆的作用力方向与竖直方向运动时，设小球受杆的作用力方向与竖直方向的夹角为的夹角为，如图，如图2-1-4所示，根据牛顿第二定律有：所示，根据牛顿第二定律有：Fcos=mg Fsin=ma 联立解得联立解得tan=a/g.可见可见,只有当球的加速度只有当球的加速度a=gtan时，杆对球的作用力才沿杆的方向，时，杆对球的作用力才沿杆的方向，此时才有此时才有F=masin。小车向左以加速度小车向左以加速度a运动时，根据牛顿第二定律知小球受重力运动时，根据牛顿第二定律知小球受重力mg和杆和杆对球的作用力对球的作用力F的合力大小为的合力大小为ma，方向水平向左。，方向水平向左。根据力的合成，这三力

16、构成图根据力的合成，这三力构成图2-1-5所示矢量三角形，由图得所示矢量三角形，由图得 ，方向斜向左上方，与竖直方向的夹角为方向斜向左上方，与竖直方向的夹角为=arctan(a/g)。图图2-1-4图图2-1-5 1如图如图2-1-6所示，小球所示，小球B放在真空容器放在真空容器A内，内，球球B的直径恰好等于正方体的直径恰好等于正方体A的边长，将它的边长，将它们以初速度们以初速度v0竖直向上抛出，下列说法中竖直向上抛出，下列说法中正确的是正确的是()A.若不计空气阻力，上升过程中，若不计空气阻力，上升过程中，A对对B有有 向上的支持力向上的支持力B.若考虑空气阻力，上升过程中，若考虑空气阻力，

17、上升过程中，A对对B的压力向下的压力向下C.若考虑空气阻力，下落过程中，若考虑空气阻力，下落过程中，B对对A的压力向上的压力向上D.若不计空气阻力若不计空气阻力，下落过程中，下落过程中，B对对A没有压力没有压力图图2-1-6B D【例例2】如图如图2-1-7所示，两木块的质量分别为所示，两木块的质量分别为m1和和m2，两轻质弹簧，两轻质弹簧 的劲度系数分别为的劲度系数分别为k1和和k2，上面的木块压在上面的弹簧上，上面的木块压在上面的弹簧上(但不但不 拴接拴接)，整个系统处于平衡状态。现缓慢地向上提上面的木块，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

18、下面木块移动的距离。直到它刚离开上面的弹簧，求这个过程中下面木块移动的距离。图图2-1-7 【名师支招名师支招】解决此类问题的关键是明确初、末状态弹簧的弹解决此类问题的关键是明确初、末状态弹簧的弹力大小、伸长还是压缩、端点和物体移动距离与形变量的关系，必力大小、伸长还是压缩、端点和物体移动距离与形变量的关系，必要时辅以作图明示。要时辅以作图明示。【解析解析】根据题意，向上提上面木块前，有根据题意，向上提上面木块前，有 k2x2=(m1+m2)g 向上提上面木块后，有向上提上面木块后，有k2x2=m2g 下面木块向上移动的距离为：下面木块向上移动的距离为：x2=x2-x2 联立，得联立，得x2=

19、m1g/k2。【答案答案】m1g/k2热点二热点二 胡克定律的应用胡克定律的应用一根大弹簧内套一根小弹簧，大弹簧比小一根大弹簧内套一根小弹簧，大弹簧比小弹簧长弹簧长0.2 m，它们的一端平齐并固定，它们的一端平齐并固定，另一端自由，如图另一端自由，如图2-1-8(甲甲)所示，当压缩所示，当压缩此组合弹簧时，测得力与压缩距离之间的此组合弹簧时，测得力与压缩距离之间的关系图线如图关系图线如图2-1-8(乙乙)所示，求这两根弹所示，求这两根弹簧的劲度系数簧的劲度系数k1和和k2。2【答案答案】k1=10 N/m，k2=20 N/m(甲甲)(乙乙)图图2-1-8【例例3】2009年高考浙江理综卷如图年

20、高考浙江理综卷如图2-1-9所示，质量为所示，质量为m的等边三棱的等边三棱 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，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，则斜面对三棱柱的支持力与摩擦力的大小分 别为别为()A.mg和和1/2mg B.1/2mg和和 mg C.1/2mg和和1/2mg D.mg和和 mg图图2-1-9 【名师支招名师支招】本题考查受力分析、物体的平衡和摩擦力的计算，正确进本题考查受力分析、物体的平衡和摩擦力的计算，正确进行受力分析，明确是滑动摩擦力还是静摩擦力、

21、应用平衡条件即可作题。行受力分析，明确是滑动摩擦力还是静摩擦力、应用平衡条件即可作题。【解析解析】对三棱柱进行受力分析，受重力对三棱柱进行受力分析，受重力mg、支持力、支持力FN和和静摩擦力静摩擦力Ff作用处于平衡，由平衡条件可知，作用处于平衡，由平衡条件可知，FN=mgcos30=mg，Ff=mgsin30=1/2mg，故选，故选A。A热点三热点三 静摩擦力的大小及方向静摩擦力的大小及方向 3如图如图2-1-10所示，物体所示，物体A、B和和C叠放在水叠放在水平桌面上，水平力为平桌面上，水平力为Fb=5 N，Fc=10 N，分，分别作用于物体别作用于物体B、C上，上，A、B和和C仍保持静仍保

22、持静止，以止，以F1、F2、F3分别表示分别表示A与与B、B与与C、C与桌面间的静摩擦力的大小，则与桌面间的静摩擦力的大小，则()A.F1=5 N,F2=0,F3=5 NB.F1=5 N,F2=5 N,F3=0C.F1=0,F2=5 N,F3=5 ND.F1=0,F2=10 N,F3=5 NC图图2-1-10【例例4】一根质量为一根质量为m、长为、长为L的均匀长方形木条放在水平的均匀长方形木条放在水平 桌面上，木条与桌面间的动摩擦因数为桌面上，木条与桌面间的动摩擦因数为,现用水平力现用水平力F 推木条，当木条经过图推木条，当木条经过图2-1-11中位置时，桌面对它的摩中位置时，桌面对它的摩 擦

23、力为擦力为()A.mg B.2/3mg C.1/3mg D.以上选项均不对以上选项均不对图图2-1-11 【名师支招名师支招】滑动摩擦力只跟正压力和动摩擦因数有关，与物体滑动摩擦力只跟正压力和动摩擦因数有关，与物体的运动状态及接触面积无关。的运动状态及接触面积无关。【解析解析】据二力平衡得木条对桌面的压力为据二力平衡得木条对桌面的压力为mg，由，由fFN得，得，桌面对木条的摩擦力桌面对木条的摩擦力fmg。A热点四热点四 滑动摩擦力的大小及方向滑动摩擦力的大小及方向 4如图如图2-1-12所示，位于水平桌面上的物块所示，位于水平桌面上的物块P，由跨过定滑轮的轻绳与物块由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连，从滑轮相连，从滑轮到到P和到和到Q的两段绳都是水平的。已知的两段绳都是水平的。已知Q与与P之间以及之间以及P与桌面之间的动摩擦因数都是与桌面之间的动摩擦因数都是，两物块的质量都是两物块的质量都是m，滑轮的质量、滑轮轴，滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计，若用一水平向右的力上的摩擦都不计，若用一水平向右的力F拉拉P使它做匀速运动，则使它做匀速运动，则F的的大小为大小为()A.4mg B.3mg C.2mg D.mg 图图2-1-12A