2023届新高考新教材物理人教版一轮学案-第二章第1讲 重力 弹力 摩擦力.docx
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1、第1讲重力弹力摩擦力主干知识填一填一、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: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
2、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位置的确定方法:悬挂法三、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的作用力(2)产生条件:物体间直接接触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胡克定律(1)内容:在弹性限度内,弹簧弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x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四、摩擦力1定义:两个相互接触的物体,当它们发生相对运动或
3、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的趋势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:FfFN,为动摩擦因数(2)静摩擦力:0FFmax5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,但两物体间不一定有摩擦力(均选填“一定有”或“不一定有”)规律结论记一记1力不能脱离物体而独立存在,没有施力物体或受力物体的力是不存在的2重心是重力的“等效作用点”,不一定在物体上,其具体位置由物体质量分布和几何形状共同决定3物体所受支持力的大
4、小不一定等于重力,其大小与物体的放置方式及运动状态有关4施力物体是发生形变的物体,受力物体是阻碍恢复形变的物体5胡克定律对轻弹簧、橡皮条均适用,但形变量必须在弹性限度内6区分物体间存在静摩擦力还是滑动摩擦力,要看物体间是有相对运动趋势还是有相对运动7滑动摩擦力的大小可由公式FfFN计算,而静摩擦力的大小一般不能用FfFN计算必刷小题测一测一、易混易错判断1重力的方向不一定指向地心()2相互接触的物体间一定有弹力()3轻绳、轻杆的弹力方向一定沿绳、杆()4滑动摩擦力一定是阻力,静摩擦力可以是动力()5接触处有摩擦力作用时一定有弹力作用,且二者相互垂直()6静摩擦力的方向与运动方向可成任意夹角()
5、二、经典小题速练1(人教版必修1P52图示改编)如图所示,两辆汽车正以相同的速度做匀速运动,根据图中所给信息和所学知识你可以得出的结论是()A物体各部分都受重力作用,但可以认为物体各部分所受重力集中于一点B重力的方向总是垂直向下的C物体重心的位置与物体形状和质量分布无关D力是使物体运动的原因解析:A物体各部分都受重力作用,但可以认为物体各部分所受重力集中于一点,这个点就是物体的重心,重力的方向总是和水平面垂直,是竖直向下而不是垂直向下,所以选项A正确,B错误;从题图中可以看出,汽车(包括货物)的形状和质量分布发生了变化,重心的位置就发生了变化,故选项C错误;力不是使物体运动的原因而是改变物体运
6、动状态的原因,所以选项D错误2.在半球形光滑碗内斜搁一根筷子,如图所示,筷子与碗的接触点分别为A、B,则碗对筷子A、B两点处的作用力方向分别为()A均竖直向上B均指向球心OCA点处指向球心O,B点处竖直向上DA点处指向球心O,B点处垂直于筷子斜向上解析:DA点处弹力的方向沿半径指向球心O,B点处弹力的方向垂直于筷子斜向上,故D正确3.(多选)重量为100 N的木箱放在水平地板上,至少要用35 N的水平推力,才能使它从原地开始运动木箱从原地移动以后,用30 N的水平推力,就可以使木箱继续做匀速运动由此可知()A木箱与地板间的最大静摩擦力为35 NB木箱所受的滑动摩擦力为30 NC木箱与地板间的动
7、摩擦因数为0.35D木箱与地板间的动摩擦因数为0.3解析:ABD当用35 N的水平推力时,木箱才能从原地开始运动,则此时水平推力恰好等于最大静摩擦力,所以木箱与地板间的最大静摩擦力为35 N,选项A对;用30 N的水平推力,可以使木箱继续做匀速运动,则由平衡条件得到,木箱受到的滑动摩擦力:Ff30 N,选项B对;木箱与地板间的动摩擦因数为0.3,选项C错,D对命题点一弹力的分析和计算(自主学习)核心整合1弹力有无的判断“三法”(1)条件法: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多用来判断形变较明显的情况(2)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
8、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)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.弹力方向的确定3计算弹力的三种方法(1)应用胡克定律Fkx计算弹簧的弹力注意:拉伸量与压缩量相等时弹力大小相等、方向相反(2)静止或做匀速直线运动时应用平衡法计算弹力(3)有加速度时应用牛顿第二定律计算弹力题组突破1(弹力的判断)如图所示,小车内沿竖直方向的一根轻质弹簧和一条与竖直方向成角的细绳拴接一小球当小车与小球相对静止,一起在水平面上运动时,下列说法正确的是()A细绳一定对小球有拉力的作用B轻弹簧一定对小球有弹力的作用C细绳不
9、一定对小球有拉力的作用,但是轻弹簧对小球一定有弹力D细绳不一定对小球有拉力的作用,轻弹簧对小球也不一定有弹力解析:D当小车匀速运动时,弹簧弹力大小等于小球重力大小,细绳的拉力FT0;当小车和小球向右做匀加速直线运动时绳的拉力不能为零,弹簧弹力有可能为零,故D正确2.(绳的弹力的计算)如图所示,水平直杆OP右端固定于竖直墙上的O点,长为L2 m的轻绳一端固定于直杆P点,另一端固定于墙上O点正下方的Q点,OP长为d1.2 m,重为8 N的钩码用质量不计的光滑挂钩挂在轻绳上且处于静止状态,则轻绳的弹力大小为()A10 NB8 NC6 N D5 N解析:D设挂钩所在处为N点,延长PN交墙于M点,如图所
10、示:同一条绳子拉力相等,根据对称性可知两边的绳子与竖直方向的夹角相等,设为,则根据几何关系可知NQMNMQ,故NQMN,即PM等于绳长;根据几何关系可得:sin 0.6,则cos 0.8,根据平衡条件可得:2FTcos G,解得:FT5 N,故D正确3.(胡克定律的应用)如图所示,在一粗糙水平面上,有两个质量分别为m1和m2的木块1和2,中间用一原长为L、劲度系数为k的轻弹簧连接起来,木块与地面间的动摩擦因数为.现用水平力向右拉木块2,当两木块一起匀速运动时,两木块间的距离为()ALm1g BLCLm2g DL解析:A对木块1研究,木块1受到重力、弹簧的拉力、地面的支持力和摩擦力根据平衡条件弹
11、簧的弹力Fm1g,又由胡克定律得到弹簧伸长的长度x,所以两木块一起匀速运动时两木块之间的距离sLxLm1g,故选项A正确4(杆的弹力的计算)如图所示,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,弹力大小为mg(g表示重力加速度),则轻杆对小球的弹力大小为()A.mg BmgC.mg Dmg解析:D小球处于静止状态,其合力为零,对小球受力分析,如图所示,由图中几何关系可得Fmg,选项D正确 (1)弹力产生在直接接触的物体之间,但直接接触的物体之间不一定存在弹力(2)绳只能产生拉力,不能产生支持力,且绳的弹力方向一定沿着绳收缩的方向(3)杆
12、既可以产生拉力,也可以产生支持力,弹力的方向可以沿着杆,也可以不沿着杆命题点二静摩擦力的有无及方向判断(自主学习)核心整合1假设法:利用假设法判断的思维程序如下:2状态法:先判明物体的运动状态,是平衡状态还是非平衡状态,是平衡状态的利用共点力平衡条件即合外力为零处理,是非平衡状态的,要先确定加速度的方向,再利用牛顿第二定律(Fma)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题组突破1(静摩擦力方向的判断)白板水平放置在地面上,在白板上用磁钉吸住一张彩纸,向右轻轻拉彩纸,未拉动,
13、对这一情境受力分析正确的是()A磁钉受到向右的摩擦力B磁钉仅受重力和支持力两个力C彩纸受到白板向左的摩擦力D白板与地面间无摩擦力解析:C对磁钉分析可知,磁钉没有相对彩纸的运动趋势,所以不受摩擦力,故A错误;磁钉不仅受到重力和支持力还要受到白板的磁性吸引力,故B错误;由于彩纸相对于白板有向右的运动趋势,故彩纸受到白板向左的摩擦力,故C正确;对整体分析可知,整体有向右的运动趋势,故白板和地面间有摩擦力,故D错误2(“水平面”“倾斜面”间的静摩擦力综合判断)如图所示,物体A、B在力F作用下一起以大小相等的速度沿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()A甲、乙两图中A均受摩擦力,且
14、方向均与F相同B甲、乙两图中A均受摩擦力,且方向均与F相反C甲、乙两图中A均不受摩擦力D甲图中A不受摩擦力,乙图中A受摩擦力,方向和F相同解析:D题图甲中在水平方向A不受外力,相对于B没有运动趋势,故题图甲中A不受摩擦力;题图乙中A有相对于B沿斜面下滑的运动趋势,受到B对其沿斜面向上的摩擦力,即方向和F相同选项D正确3(传送带上静摩擦力的判断)(多选)如图所示,A、B、C三个物体质量相等,它们与传送带间的动摩擦因数也相同三个物体随传送带一起匀速运动,运动方向如图中箭头所示,则下列说法正确的是()AA物体受到的摩擦力方向向右B三个物体中只有A物体受到的摩擦力是零CB、C受到的摩擦力方向相同DB、
15、C受到的摩擦力方向相反解析:BCA物体与传送带一起匀速运动,它们之间无相对运动或相对运动趋势,即无摩擦力作用,A错误;B、C两物体虽运动方向不同,但都处于平衡状态,由沿传送带方向所受合力为零可知,B、C两物体均受沿传送带方向向上的摩擦力作用,B、C正确,D错误理解摩擦力时的注意点(1)摩擦力的方向总是与物体间相对运动(或相对运动趋势)的方向相反,但不一定与物体的运动方向相反(2)摩擦力总是阻碍物体间的相对运动(或相对运动趋势),但不一定阻碍物体的运动即摩擦力可以是阻力使物体减速,也可以是动力使物体加速(3)受静摩擦力作用的物体不一定静止,但一定与施力物体保持相对静止命题点三摩擦力的计算(师生互
16、动)核心整合1滑动摩擦力的计算方法可用公式FfFN计算,注意对物体间相互挤压的弹力FN的分析,FN并不总是等于物体的重力,它与研究对象受到的垂直接触面方向的力密切相关,也与研究对象在该方向上的运动状态有关2静摩擦力的计算方法(1)最大静摩擦力Fmax的计算:最大静摩擦力Fmax只在刚好要发生相对滑动这一特定状态下才表现出来,比滑动摩擦力稍大些,通常认为二者相等,即FmaxFN.(2)一般静摩擦力的计算物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动),利用力的平衡条件来计算其大小物体有加速度时,根据牛顿第二定律进行分析例如,水平匀速转动的圆盘上物块靠静摩擦力提供向心力产生向心加速度,若除静摩擦力外,物体还
17、受其他力,则F合ma,先求合力再求静摩擦力(多选)自动卸货车始终静止在水平地面上车厢在液压机的作用下改变与水平面间的倾角,用以卸下车厢中的货物当倾角增大到时,质量为M的木箱A与装在箱内的质量为m的物体B一起以共同的速度v沿车厢底匀速滑下,则下列说法正确的是()AA受到的静摩擦力方向沿斜面向上BA受到的摩擦力为Mgsin ,方向沿底面向上CA受到车厢底面的滑动摩擦力大小为Mgsin DA与车厢底面间的动摩擦因数tan 解析:BDA受到车厢底面的摩擦力是滑动摩擦力,受到B的摩擦力是静摩擦力,方向沿斜面向下,故A错误;对A受力分析,受重力、支持力、车厢底面对A的摩擦力、B对A的压力和B对A的摩擦力,
18、根据A匀速运动,受力平衡,A受到的摩擦力大小为Mgsin ,方向沿底面向上,故B正确;将A、B作为整体,匀速运动,受力平衡,所以A受到车厢底面的滑动摩擦力大小为(Mm)gsin ,故C错误;对于A、B整体,根据受力平衡,有(Mm)gsin (Mm)sin ,所以tan ,故D正确计算摩擦力时的三点注意(1)首先分清摩擦力的性质,因为只有滑动摩擦力才能利用公式计算,静摩擦力通常只能用平衡条件或牛顿第二定律来求解(2)公式FfFN中FN为两接触面间的正压力,与物体的重力没有必然联系,不一定等于物体的重力(3)滑动摩擦力的大小与物体速度的大小无关,与接触面积的大小也无关题组突破1.(静摩擦力的计算)
19、(2022广东揭阳市第一次模拟)如图所示,在粗糙水平面上放置A、B、C三个物块,物块之间由两根完全相同的轻弹簧相连接,两弹簧的伸长量相同,且它们之间的夹角ABC120,整个系统处于静止状态已知A物块所受的摩擦力大小为Ff,则B物块所受的摩擦力大小为()A.FfBFfC.Ff D2Ff解析:B物块A水平方向上受弹簧的拉力FT和水平面的静摩擦力Ff作用,根据共点力平衡条件可知:FTFf,由于两根弹簧相同,且伸长量相同,因此,两弹簧上的弹力大小相等,物块B水平方向受两弹簧的拉力和水平面的静摩擦力Ff作用,根据共点力平衡条件可知:Ff2FTcos 60Ff,故选项B正确2(滑动摩擦力的计算)(2022
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