2021届高考物理一轮复习:第二章《相互作用》第1讲:重力弹力摩擦力.pdf
《2021届高考物理一轮复习:第二章《相互作用》第1讲:重力弹力摩擦力.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2021届高考物理一轮复习:第二章《相互作用》第1讲:重力弹力摩擦力.pdf(49页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第 1 页 共 49 页2021 届高考物理一轮复习:第二章相互作用第 1 讲重力弹力摩擦力一、力1.定义:力是物体与物体间的相互作用.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、共存性、矢量性、独立性等特征.4.四种基本相互作用:引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用.二、重力1.产生:由于地球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:Gmg,可用弹簧测力计测量.注意:(1)物体的质量不会变;(2)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:总是竖直向下.注意:竖直
2、向下是和水平面垂直,不一定和接触面垂直,也不一定指向地心.4.重心:物体的每一部分都受重力作用,可认为重力集中作用于一点即物体的重心.(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.第 2 页 共 49 页自测1(多选)关于地球上的物体,下列说法中正确的是()A.物体只有静止时才受重力作用B.地面上的物体受到的重力垂直于水平面C.重心是物体受到重力的等效作用点,故重心一定在物体上D.物体所受重力的大小与物体运动状态无关答案BD 三、弹力1.弹力:(1)定义:发生形变的物体由于要恢复原状而对与它接触的物体产生
3、的作用力.(2)产生条件:物体间直接接触;接触处发生形变.第 3 页 共 49 页(3)方向:总是与施力物体形变的方向相反.2.胡克定律:(1)内容:在弹性限度内,弹力和弹簧形变大小(伸长或缩短的量)成正比.(2)表达式:Fkx.k 是弹簧的劲度系数,单位是牛顿每米,用符号N/m 表示;k 的大小由弹簧自身性质决定.x 是弹簧长度的变化量,不是弹簧形变以后的长度.自测2如图 1 所示,一重为10 N 的球固定在支撑杆 AB 的上端,今用一段绳子水平拉球,使杆发生弯曲,已知绳的拉力为7.5 N,则 AB 杆对球的作用力方向及大小为多少?由此说明杆弹力的方向有什么特点?第 4 页 共 49 页图
4、1 答案AB 杆对球的作用力与水平方向夹角为53 指向左上方,大小为12.5 N杆弹力的方向不一定沿杆方向解析对小球进行受力分析可得,AB 杆对球的作用力F 和绳的拉力的合力与小球的重力等大、反向,可得F 方向斜向左上方,设AB 杆对小球的作用力与水平方向夹角为,可得:tan GFT43,53,FGsin 5312.5 N.这种情况说明杆弹力的方向不一定沿杆方向.四、摩擦力1.静摩擦力与滑动摩擦力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接触面粗糙接触处有压力两物体间有相对运动趋势接触面粗糙接触处有压力两物体间有相对运动大小0FfFfmFfFN方
5、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.动摩擦因数(1)定义:彼此接触的物体发生相对运动时,摩擦力和正压力的比值.FfFN.(2)决定因素:接触面的材料和粗糙程度.第 5 页 共 49 页自测3(多选)关于摩擦力,有人总结了四条“不一定”,其中说法正确的是()A.摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相同B.静摩擦力的方向不一定与运动方向共线C.受静摩擦力或滑动摩擦力的物体不一定静止或运动D.静摩擦力一定是阻力,滑动摩擦力不一定是阻力答案ABC 第 6 页 共 49 页命题点一弹力分析的“四类模型”问题1.弹力方
6、向(1)第 7 页 共 49 页(2)计算弹力大小的三种方法根据胡克定律进行求解.根据力的平衡条件进行求解.根据牛顿第二定律进行求解.2.弹力有无的判断“三法”假设法思路假设将与研究对象接触的物体解除接触,判断研究对象的运动状态是否发生改变.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例证图中细线竖直、斜面光滑,因去掉斜面体,小球的状态不变,故小球只受细线的拉力,不受斜面的支持力第 8 页 共 49 页替换法思路用细绳替换装置中的轻杆,看能不能维持原来的力学状态.如果能维持,则说明这个杆提供的是拉力;否则,提供的是支持力例证图中轻杆AB、AC,用绳替换杆AB,原装置状态
7、不变,说明杆AB 对 A 施加的是拉力;用绳替换杆AC,原状态不能维持,说明杆AC 对 A 施加的是支持力状态法思路由运动状态分析弹力,即物体的受力必须与物体的运动状态相符合,依据物体的运动状态,由二力平衡(或牛顿第二定律)列方程,求解物体间的弹力例证升降机以ag 加速下降或减速上升时物体不受底板的弹力作用第 9 页 共 49 页模型 1物体与物体间弹力例第 10 页 共 49 页1(多选)如图 2 所示,一倾角为45 的斜面固定于竖直墙上,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()图 2 A.球一定受墙的弹力且水平向左B.球可能受墙的弹力且水平向左C.球一定
8、受斜面的弹力且垂直斜面向上D.球可能受斜面的弹力且垂直斜面向上答案BC 解析铁球处于静止状态,当F 较小时,球的受力情况如图甲所示,当F 较大时,球的受力情况如图乙所示,故B、C 正确.第 11 页 共 49 页模型 2绳的弹力例第 12 页 共 49 页2如图 3 所示,质量为 m 的小球套在竖直固定的光滑圆环上,轻绳一端固定在圆环的最高点A,另一端与小球相连.小球静止时位于环上的 B 点,此时轻绳与竖直方向的夹角为60,则轻绳对小球的拉力大小为()图 3 A.2mgB.3mgC.mgD.32mg答案C 解析对 B 点处的小球受力分析,如图所示,则有第 13 页 共 49 页FT sin 6
9、0FN sin 60FT cos 60FN cos 60mg解得 FTFNmg,故 C 正确.模型 3杆的弹力例第 14 页 共 49 页3(多选)如图 4所示为位于水平面上的小车,固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为,在斜杆的下端固定有质量为m 的小球.下列关于杆对球的作用力F 的判断中,正确的是()图 4 A.小车静止时,Fmgsin ,方向沿杆向上B.小车静止时,Fmgcos ,方向垂直于杆向上C.小车向右匀速运动时,一定有Fmg,方向竖直向上D.小车向右匀加速运动时,一定有Fmg,方向可能沿杆向上答案CD 解析小球受重力和杆的作用力F 处于静止状态或匀速直线运动状态时,由力的平衡条
10、件知,二力必等大反向,则Fmg,方向竖直向上.小车向右匀加速运动时,小球有向右的恒定加速度,根据牛顿第二定律知,mg 和 F 的合力应水平向右,如图所示.由图可知,Fmg,方向可能沿杆向上,选项C、D 正确.第 15 页 共 49 页模型 4弹簧的弹力例4如图 5 所示,质量均为m 的 A、B两球,第 16 页 共 49 页由一根劲度系数为k 的轻弹簧连接静止于半径为R 的光滑半球形碗中,弹簧水平,两球间距为 R 且球半径远小于碗的半径.则弹簧的原长为()图 5 A.mgkRB.mg2kRC.2 3mg3k RD.3mg3kR答案D 解析以 A 球为研究对象,小球受三个力:重力、弹簧的弹力和碗
11、的支持力,如图所示.由平衡条件,得:tan mgkx解得:xmgktan 第 17 页 共 49 页根据几何关系得:cos 12RR12,则 tan 3,所以 xmgktan 3mg3k故弹簧原长x03mg3kR,故 D 正确.第 18 页 共 49 页命题点二“动杆”和“定杆”与“活结”和“死结”问题1.“动杆”和“定杆”问题(1)动杆:若轻杆用光滑的转轴或铰链连接,当杆处于平衡时杆所受到的弹力方向一定沿着杆,否则会引起杆的转动.如图 6 甲所示,若 C 为转轴,则轻杆在缓慢转动中,弹力方向始终沿杆的方向.图 6(2)定杆:若轻杆被固定不发生转动,则杆所受到的弹力方向不一定沿杆的方向.如图乙
12、所示.2.“活结”和“死结”问题(1)活结:当绳绕过光滑的滑轮或挂钩时,由于滑轮或挂钩对绳无约束,因此绳上的力是相等的,即滑轮只改变力的方向不改变力的大小,例如图乙中,两段绳中的拉力大小都等于重物第 19 页 共 49 页的重力.(2)死结:若结点不是滑轮,是固定点时,称为“死结”结点,则两侧绳上的弹力不一定相等.例5(2016 全国卷 17)如图 7 所示,两个轻环a 和 b 套在位于竖直面内的一段固定圆弧上;一细线穿过两轻环,其两端各系一质量为m 的小球.在 a 和 b 之间的细线上悬挂一小物块.平衡时,a、b 间的距离恰好等于圆弧的半径.不计所有摩擦.小物块的质量为()第 20 页 共
13、49 页图 7 A.m2B.32mC.mD.2m答案C 解析如图所示,圆弧的圆心为O,悬挂小物块的点为c,由于 abR,则aOb 为等边三角形,同一条细线上的拉力相等,FTmg,合力沿Oc 方向,则Oc 为角平分线,由几何关系知,acb 120,故线的拉力的合力与物块的重力大小相等,即每条线上的拉力FTGmg,所以小物块质量为m,故 C 对.第 21 页 共 49 页变式1(2018 湖南怀化博览联考)如图 8 所示,与竖直墙壁成53 角的轻杆一端斜插入墙中并固定,另一端固定一个质量为m 的小球,水平轻质弹簧处于压缩状态,弹簧弹力大小为34mg(g 表示重力加速度),则轻杆对小球的弹力大小为(
14、)第 22 页 共 49 页图 8 A.53mgB.35mgC.45mgD.54mg答案D 变式第 23 页 共 49 页2(多选)如图 9 所示,质量均可忽略的轻绳与轻杆,A 端用铰链固定,滑轮在A 点正上方(滑轮大小及摩擦均可不计),B 端吊一重物.现将绳的一端拴在杆的B 端,用拉力F 将 B 端缓慢上拉,在AB 杆达到竖直前()图 9 A.绳子拉力不变B.绳子拉力减小C.AB 杆受力增大D.AB 杆受力不变答案BD 解析以 B 点为研究对象,分析受力情况:重物的拉力FT1(等于重物的重力G)、轻杆的支持力 FN和绳子的拉力FT2,作出受力图如图所示:第 24 页 共 49 页由平衡条件得
15、,FN和 FT2的合力与FT1大小相等、方向相反,根据三角形相似可得:FNABFT2BOFT1AO又 FFT2解得:FNABAO G,FBOAO GBAO 缓慢变小时,AB、AO 保持不变,BO 变小,则 FN保持不变,F 变小.故选项 B、D 正确.命题点三摩擦力的分析与计算1.静摩擦力的分析(1)物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动),利用力的平衡条件来判断静摩擦力的大小.(2)物体有加速度时,若只受静摩擦力,则Ffma.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.第 25 页 共 49 页2.滑动摩擦力的分析滑动摩擦力的大小用公式FfFN来计算,应用此公式时要注意
16、以下几点:(1)为动摩擦因数,其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关;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和接触面的大小均无关.3.静摩擦力的有无和方向的判断方法(1)假设法:利用假设法判断的思维程序如下:(2)状态法:先判断物体的状态(即加速度的方向),再利用牛顿第二定律(F合ma)确定合力,然后通过受力分析确定静摩擦力的大小及方向.(3)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“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力方向.例第 26 页 共 49 页6如图 10 所示,物体 A、B 在力 F 作用下一起以大小
17、相等的速度沿F 方向匀速运动,关于物体A 所受的摩擦力,下列说法正确的是()图 10 A.甲、乙两图中物体A 均受摩擦力,且方向均与F 相同B.甲、乙两图中物体A 均受摩擦力,且方向均与F 相反C.甲、乙两图中物体A 均不受摩擦力D.甲图中物体A 不受摩擦力,乙图中物体A 受摩擦力,方向和F 相同答案D 解析用假设法分析:甲图中,假设A受摩擦力,与A 做匀速运动在水平方向所受合力为零不符合,所以A 不受摩擦力;乙图中,假设A 不受摩擦力,A 将相对 B 沿斜面向下运动,则知 A 受沿 F 方向的摩擦力.正确选项是D.第 27 页 共 49 页例7(2017 全国卷 16)如图11,一物块在水平
18、拉力 F 的作用下沿水平桌面做匀速直线运动.若保持 F 的大小不变,而方向与水平面成60角,物块也恰好做匀速直线运动.则物块与桌面间的动摩擦因数为()第 28 页 共 49 页图 11 A.23 B.36C.33D.32答案C 解析当 F 水平时,根据平衡条件得Fmg;当保持 F 的大小不变,而方向与水平面成60角时,由平衡条件得Fcos 60 (mgFsin 60),联立解得,33,故选项C 正确.变式第 29 页 共 49 页3(多选)下列关于摩擦力的说法中正确的是()A.静止的物体可以受到滑动摩擦力,运动的物体也可以受到静摩擦力B.物体所受的滑动摩擦力或静摩擦力既可以充当动力也可以充当阻
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 相互作用 2021 高考 物理 一轮 复习 第二 重力 弹力 摩擦力
限制150内