物理2 相互作用 第1讲 力、重力、弹力、摩擦力 .ppt

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1、内容要求新课标卷真题命题热点滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力2013卷22题相互作用主要考查力的产生条件、力的大小方向的判断、力的合成与分解、平衡条件的应用、动态平衡问题的分析、连接体问题的分析涉及的思想方法有：整体法与隔离法、假设法、正交分解法、矢量三角形法、等效思想等形变、弹性、胡克定律2014卷17题矢量和标量力的合成与分解内容要求新课标卷真题命题热点共点力的平衡2016卷19题2016卷14题2016卷17题2012卷16、24题受力分析是分析解答物理问题的基本功，物体平衡考查的模型一般为叠加体、连接体(轻绳连接、轻杆连接、轻弹簧连接)、死结模型、滑轮模型(活结模型)、轻弹簧模型等，可

2、能单独以选择题形式考查，又或在实验、计算题中综合考查.实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系2014卷23题实验三：验证力的平行四边形定则第第1讲力、重力、弹力、摩擦力讲力、重力、弹力、摩擦力【考纲解读考纲解读】1.理解重力的大小、方向和重心的概念；理解重力的大小、方向和重心的概念；2.掌握弹力产生的条件、弹力方向的判断及大小的计算；掌握弹力产生的条件、弹力方向的判断及大小的计算；3.理解理解胡克定律并能计算弹簧弹力的大小；胡克定律并能计算弹簧弹力的大小；4.掌握静摩擦力和滑动摩掌握静摩擦力和滑动摩擦力的方向判断和大小的计算擦力的方向判断和大小的计算一、力1概念：物体与物体之间的_作用2作用效果：使

3、物体发生_；改变物体的_二、重力1重力：因地球的吸引而使物体受到的力方向总是_大小：Gmg.2重心：从效果上看，可以认为物体各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫作物体的重心考点O讲堂梳理自查相互相互形形变运运动状状态竖直向下直向下三、弹力1弹力：发生弹性形变的物体由于要_，对与它接触的物体产生力的作用产生的条件：两物体_；发生_方向与物体形变方向_2胡克定律：弹簧发生弹性形变时，弹簧的弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成_即Fkx.说明：k是弹簧的_，单位为N/m；k的大小由弹簧_决定；x是弹簧长度的_，不是弹簧形变以后的长度恢复原状恢复原状相互接触相互接触弹性形性形变相反相反正比正

4、比劲度系数度系数自身性自身性质变化量化量四、摩擦力1静摩擦力与滑动摩擦力摩擦力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滑动的物体间的摩擦力产生条件接触面粗糙接触处有弹力有相对运动趋势接触面粗糙接触处有弹力有相对运动大小方向大小：0ffm方向：与受力物体相对运动趋势的方向相反大小：fFN方向：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摩擦力与弹力的依存关系两物体间有摩擦力，物体间一定有_，两物体间有弹力，物体间不一定有摩擦力弹力力1对力的概念的考查(多选)(2017届甘肃名校统测)关于力，下列说法正确的是()A拳击运动员一记重拳出击，

5、被对手躲过，运动员施加的力没有受力物体B不相互接触的物体之间也可以存在力的作用C重力、弹力、摩擦力是按力的性质命名的，动力、阻力、压力、支持力是按力的作用效果命名的D同一物体，放在斜面上受到的重力小于放在水平面上受到的重力【答案】BC【解析】因为任何力都是物体与物体间的相互作用，没有施力物体和受力物体的力是不存在的，拳击运动员虽然没有击中对手，但却打在了空气上，故其受力物体是空气，所以A项错误；地球与太阳没有接触，但它们之间却有引力的作用，可见，有的力并不需要两个物体直接接触，B项正确；C项中的说法也是正确的，因为效果力是按力的作用效果定义的，而性质力是按力的本身的性质定义的，所以重力、弹力、

6、摩擦力是性质力，而动力、阻力、压力、支持力是效果力；D项中同一物体放在斜面上受到的重力与放在水平面上受到的重力是相等的，但物体对斜面的压力与对水平面的压力是不同的，故D项错误2对重力的概念考查(2017年辽宁沈阳检测)如图，某小朋友在水平桌面上将三个形状不规则的石块成功叠放在一起下列说法正确的是()A石块b对a的支持力与a受到的重力是一对相互作用力B石块b对a的支持力一定等于a受到的重力C石块c对b的作用力一定竖直向上D石块c受到水平桌面向左的摩擦力【答案】C【解析】根据平衡条件，依据相互作用力的内容，及力的合成与分解方法，并依据摩擦力产生条件，即可求解石块b对a的支持力与其对a的静摩擦力的合

7、力，跟a受到的重力是平衡力，故A项错误；由A项分析可知，故B项错误；选取ab作为整体研究，根据平衡条件，则石块c对b的作用力与其重力平衡，则块c对b的作用力一定竖直向上，故C项正确；以三块作为整体研究，则石块c不会受到水平桌面的摩擦力，故D项错误3对胡克定律的考查(2017届吉林长春检测)如图所示，小球a的质量为小球b质量的一半，分别与轻弹簧A、B和轻绳相连接并处于平衡状态轻弹簧A与竖直方向夹角为60，轻弹簧A、B伸长量刚好相同，则下列说法正确的是()A轻弹簧A、B的劲度系数之比为31B轻弹簧A、B的劲度系数之比为21C轻绳上拉力与轻弹簧A上拉力大小之比为21D轻绳上拉力与轻弹簧B上拉力大小之

8、比为11【答案】A考点1弹力的分析与计算1弹力有无的判断(1)条件法：根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断(多用来判断形变较明显的情况)(2)假设法：形变不明显时，可假设两个物体间不存在弹力，看物体能否保持原有的状态，若运动状态不变，则不存在弹力；若运动状态改变，则一定有弹力(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弹力是否存在2计算弹力大小的三种方法(1)根据胡克定律进行求解(2)根据力的平衡条件进行求解(3)根据牛顿第二定律进行求解例1(2017届浙江宁波检测)如图所示，小车上有一根固定的水平横杆，横杆左端固定的轻杆与竖直方向成角，轻杆下端连接一小铁球；横杆

9、右端用一根细线悬挂一小铁球，当小车做匀变速直线运动时，细线保持与竖直方向成角，若，则下列说法中正确的是()A轻杆对小球的弹力方向沿着轻杆方向向上B轻杆对小球的弹力方向与水平向右C小车可能以加速度gtan 向右做匀加速运动D小车可能以加速度gtan 向右做匀加速运动思路剖析：(1)两小球加速度方向相同，所受弹力方向也相同吗？(2)对哪个小铁球受力分析求小车做匀变速直线运动的加速度？【答案】C【解析】由于两小球加速度方向相同，所受弹力方向也应该相同，所以轻杆对小球的弹力方向与细线平行向上，选项A、B错误；对细线悬挂的小铁球受力分析有F合mgtan，由牛顿第二定律可得mamgtan，小车一定以加速度

10、gtan 向右做匀加速运动，或向左做匀减速运动选项C正确，D错误练1(2017届牡丹江一中检测)如图所示，斜面小车M静止在光滑水平面上，一边紧贴墙壁若再在斜面上加一物体m，且M、m相对静止，则此时小车受力个数为()A6B5C4D3【答案】C【解析】先对物体m受力分析，受到重力、支持力和静摩擦力；再对M受力分析，受重力、m对它的垂直斜面向下的压力和沿斜面向下的静摩擦力，同时地面对M有向上的支持力，共受到4个力，故选项C正确1弹力方向的判断(1)根据物体产生形变的方向判断物体所受弹力的方向与施力物体形变的方向相反，与自身形变的方向相同(2)根据物体的运动状态判断：物体的受力必须与物体的运动状态符合

11、，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确定弹力的方向(3)判断弹簧的弹力方向要注意看弹簧是压缩还是伸长(4)绳子产生的弹力沿绳的收缩方向(5)平面产生或受到的弹力(压力或支持力)垂直于平面，曲面产生或受到的弹力垂直于曲面该处的平面(或曲面的切线)，其方向均指向被压或被支持的物体2判断弹力方向时需特别关注(1)绳与杆的区别，绳的拉力一定沿绳，杆的弹力可沿任意方向(2)有形变才有弹力，只接触无形变时不产生弹力(3)利用牛顿运动定律，根据物体运动状态确定弹力的方向1静摩擦力方向的判断(1)假设法：利用假设法判断的思维程序如下考点2摩擦力的分析与计算(2)状态法：先判断物体加速度的方向，

12、再利用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：关键要抓住“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“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力方向2静摩擦力大小的计算(1)静摩擦力的大小和方向都跟产生相对运动趋势的力密切相关，跟接触面相互挤压力FN无直接关系，要具体分析研究对象的运动状态，根据其所处的状态(平衡、加速等)，由力的平衡条件或牛顿运动定律求解(2)最大静摩擦力Fmax是物体将要发生相对运动时的摩擦力，与FN成正比在FN不变时，Fmax比滑动摩擦力稍大些，通常认为二者近似相等，而静摩擦力可在0Fmax间变化3滑动摩擦力的方向与

13、相对运动的方向相反，但与物体运动的方向不一定相反4滑动摩擦力大小的计算(1)公式法：FfFN.应用此公式时要注意：为动摩擦因数，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滑动摩擦力大小与物体的速度和接触面大小无关(2)结合研究对象的运动状态(静止、匀速运动或变速运动)，利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解例2(2017届安徽六安检测)如图甲所示，斜面体固定在水平面上，斜面上有一物块在拉力F的作用下始终处于静止状态，拉力F在如图乙所示的范围内变化，取沿斜面向上为正方向.则物块所受的摩擦力Ff与时间t的关系正确的是()甲乙甲乙 思路剖析：(1)物块在哪

14、几个力作用下处于平衡状态？(2)摩擦力随着拉力的减小怎样变化？【答案】B【解析】物块在重力、斜面支持力和拉力F作用下处于平衡状态在0时刻和t1时刻物块都能恰好静止，所以开始时，摩擦力沿斜面向下，且为最大静摩擦力静摩擦力FfFmgsin，所以摩擦力随着拉力的减小而减小；当拉力减小到与重力沿斜面方向分力相等时(t1时刻之前)，摩擦力减小到零；随着拉力继续减小，摩擦力反向增大，所以选项B正确练2(2017届辽宁沈阳检测)如图所示，一质量为m的物体A恰能在倾角为的斜面体上匀速下滑若用与水平方向成角、大小为F的力推A，使A加速下滑，斜面体始终静止下列关于斜面体受地面的摩擦力的说法正确的是()A方向水平向

15、右，大小为mgcos sin B方向水平向左，大小为mgcos sin C方向水平向左，大小为Fcos D大小为0【答案】D【解析】对A匀速下滑时受力分析，受重力、支持力、滑动摩擦力，根据平衡条件，摩擦力与支持力的合力应该与重力等大反向，即斜面对滑块的作用力方向竖直向上，根据牛顿第三定律，则物块对斜面的作用力方向竖直向下当用与水平方向成角、大小为F的力推A，A所受斜面的支持力增大，摩擦力fN也增大，但是支持力N与摩擦力f仍然成比例的增大，其合力的方向仍然竖直向上，保持不变，则物块对斜面的作用力的方向仍然竖直向下，只是数值上变大，故斜面没有运动的趋势，不受地面的摩擦力故选D1静摩擦力其大小、方向

16、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“假设法”判断有无静摩擦力：假设法有两种，一种是假设接触面光滑，不存在摩擦力，看是否改变原来的运动状态另一种是假设摩擦力存在，看是否改变原来的运动状态第一种假设往往用来判断做变速运动的物体的静摩擦力和有其他外力存在但物体处于平衡状态时的静摩擦力第二种假设往往用来判断物体不受其他外力，物体处于平衡状态时的静摩擦力1三种模型对比考点3轻绳、轻杆、轻弹

17、簧模型轻绳轻杆轻弹簧模型特点形变特点只能发生微小形变，各处张力大小相等只能发生微小形变既可伸长，也可压缩，各处弹力大小相等方向特点只能沿绳，指向绳收缩的方向不一定沿杆，可以是任意方向沿弹簧轴线，与形变方向相反作用效果特点只能提供拉力可以提供拉力、推力可以提供拉力、推力大小突变特点可以发生突变可以发生突变一般不能发生突变2解决三种模型问题时应注意的事项(1)轻绳、轻杆、轻弹簧都是忽略质量的理想化模型(2)分析轻杆上的弹力时必须结合物体的运动状态(3)讨论轻弹簧上的弹力时应明确弹簧处于伸长还是压缩状态思路剖析：(1)初始上面弹簧原长，下面弹簧处于什么状态？如何计算其形变量？(2)固定物体换为2m再

18、次平衡后，下面弹簧将处于什么状态？上面弹簧处于什么状态？如何计算两者的形变量呢？【答案】A练3(多选)(2017届湖南岳阳检测)如图所示，A、B两木块的重力均为50 N，放在倾角37的斜面上，A、B与斜面间的动摩擦因数均为0.5.在沿斜面向上的大小为60 N的力F作用下，A、B静止在斜面上，此时，与A、B相连的轻弹簧被拉伸了3 cm，弹簧的劲度系数为400 N/m.则下列说法正确的是()AA、B所受的摩擦力均为零BB所受的摩擦力为2 N，方向沿斜面向上CA所受的摩擦力为18 N，方向沿斜面向下DB所受的摩擦力为18 N，方向沿斜面向上【答案】CD【解析】根据胡克定律可知，弹簧弹力F弹kx400

19、0.03 N12 N，A处于静止状态，受力平衡，设A受到的摩擦力方向向下，根据平衡条件得FF弹Gsin 37fA0，解得fA18 N，方向沿斜面向下B处于静止状态，受力平衡，设B受到的摩擦力方向向下，根据平衡条件得F弹Gsin 37fB0，解得fB18 N，则B受的摩擦力为18 N，方向沿斜面向上，故选项C、D正确，A、B错误1轻绳(1)轻绳模型的建立：轻绳或称为细线，它的质量可忽略不计，轻绳是软的，不能产生侧向力，只能产生沿着绳子方向的力它的劲度系数非常大，以至于认为在受力时形变极微小，看作不可伸长(2)轻绳模型的特点：轻绳各处受力相等，且拉力方向沿着绳子；轻绳不能伸长；用轻绳连接的系统通过

20、轻绳的碰撞、撞击时，系统的机械能有损失；轻绳的弹力会发生突变2轻杆(1)轻杆模型的建立：轻杆的质量可忽略不计，轻杆是硬的，能产生侧向力，它的劲度系数非常大，以至于认为在受力时形变极微小，看作不可伸长或压缩(2)轻杆模型的特点：轻杆各处受力相等，其力的方向不一定沿着杆的方向；轻杆不能伸长或压缩；轻杆受到的弹力的方式有拉力或压力3轻弹簧(1)轻弹簧模型的建立：轻弹簧可以被压缩或拉伸，其弹力的大小与弹簧的伸长量或缩短量有关(2)轻弹簧的特点：轻弹簧各处受力相等，其方向与弹簧形变的方向相反；弹力的大小为Fkx，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的伸长量或缩短量；弹簧的弹力不会发生突变4绳和杆的弹力的区别

21、(1)绳只能产生拉力，不能产生支持力，且绳子弹力的方向一定沿着绳子收缩的方向(2)杆既可以产生拉力，也可以产生支持力，弹力的方向可能沿着杆，也可能不沿杆.(3)轻绳的拉力可忽略绳子的形变量，其大小可由受力平衡或牛顿第二定律计算得出；轻弹簧的拉力与弹簧的形变量有关，其大小可由胡克定律求得1问题特征当物体受力或运动状态发生变化时，摩擦力常发生突变，摩擦力的突变，又会导致物体的受力情况和运动性质的突变，其突变点(时刻或位置)往往具有很深的隐蔽性，对其突变点的分析与判断是物理问题的切入点2常见类型(1)静摩擦力突变为滑动摩擦力(2)滑动摩擦力突变为静摩擦力(3)静摩擦力的大小和(或)方向发生突变微课堂

22、摩擦力的突变例4长直木板的上表面的一端放有一个木块，如图所示，木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与地面的夹角变大)，另一端不动，则木块受到的摩擦力Ff随角度的变化图象是下列图中的()ABCD 审题突破：(1)木板由水平位置刚开始转动时摩擦力为多少？(2)从木板开始转动到木板与木块发生相对滑动前是什么摩擦？怎么求？(3)木块相对于木板刚好要滑动而没滑动时，木块此时所受的是什么摩擦？(4)木块滑动过程中受到的是什么摩擦？怎么求？【答案】C【解析】物块受到的摩擦力在开始到滑动过程为静摩擦力，fmgsin，故为正弦规律变化；而滑动后变为了滑动摩擦力，则摩擦力fmgcos，为余弦规律变化，而滑动摩擦力一

23、般小于最大静摩擦力，故C项正确用临界法解决摩擦力突变问题的三点注意1题目中出现“最大”“最小”“刚好”等关键词时，一般隐藏着临界问题有时，有些临界问题中并不含上述常见的“临界术语”，但审题时发现某个物理量在变化过程中会发生突变，则该物理量突变时物体所处的状态即为临界状态2静摩擦力的有无及其大小、方向取决于物体间的相对运动趋势，而且静摩擦力存在最大值存在静摩擦的连接系统，相对滑动与相对静止的临界条件是静摩擦力达到最大值3研究传送带问题时，物体和传送带的速度相等的时刻往往是摩擦力的大小、方向和物体运动性质变化的分界点热点题组一重力、弹力、摩擦力的综合分析1(2017届湖南长沙模拟)如图所示，倾角为

24、、质量为M的斜面体静止在水平桌面上，质量为m的木块静止在斜面体上下列结论正确的是()A木块受到的摩擦力大小是mgcos B木块对斜面体的压力大小是mgsin C桌面对斜面体的摩擦力大小是mgsin cos D桌面对斜面体的支持力大小是(Mm)g【答案】D模拟精选 组合专练2(2017届河北名校联考)如图所示，小车内有一固定光滑斜面，一个小球通过细绳与车顶相连，小车处于水平面上，细绳始终保持竖直关于小球的受力情况，下列说法正确的是()A若小车静止，绳对小球的拉力可能为零B若小车静止，斜面对小球的支持力一定为零C若小车向右运动，小球一定受两个力的作用D若小车向右运动，小球一定受三个力的作用【答案】

25、B【解析】若小车静止，则小球受力平衡，由于斜面光滑，不受摩擦力，小球受重力、绳子的拉力，重力和拉力都沿竖直方向；如果受斜面的支持力，则没法达到平衡，因此在小车静止时，斜面对小球的支持力一定为零，绳子的拉力等于小球的重力，故A项错误，B项正确；若小车向右匀速运动，小球受重力和绳子拉力两个力的作用；若小车向右做减速运动，则一定受重力和斜面的支持力，可能受绳子的拉力，也可能不受绳子的拉力，故C、D项都错误热点题组二弹力3(2017届山西忻州模拟)如图所示，在一个正方体的盒子中放有一个质量分布均匀的小球，小球的直径恰好和盒子内表面正方体的边长相等，盒子沿倾角为的固定斜面滑动，不计一切摩擦，下列说法中正

26、确的是()A无论盒子沿斜面上滑还是下滑，球都仅对盒子的下底面有压力B盒子沿斜面下滑时，球对盒子的下底面和右侧面有压力C盒子沿斜面下滑时，球对盒子的下底面和左侧面有压力D盒子沿斜面上滑时，球对盒子的下底面和左侧面有压力【答案】A【解析】先以盒子和小球组成的系统整体为研究对象，无论上滑还是下滑，用牛顿第二定律均可求得系统的加速度大小为agsin，方向沿斜面向下；小球的加速度大小也是agsin，方向沿斜面向下，小球沿斜面向下的重力分力大小恰好等于所需的合外力，因此小球不需要盒子的左、右侧面提供弹力，故选项A正确热点题组三摩擦力4(2017届河北保定检测)如图所示，物体A、B叠放在物体C上，C置于水平

27、地面上，水平力F作用于B，使A、B、C一起匀速运动，各接触面间摩擦力的情况是()AB对C有向左的摩擦力 BC对A有向左的摩擦力C物体C受到三个摩擦力作用 DC对地面有向右的摩擦力【答案】D【解析】三个物体都做匀速直线运动，合外力均为零以B为研究对象，B水平方向受到向右的拉力F作用，根据平衡条件得知，C对B有向左的静摩擦力，而且此静摩擦力与F平衡，根据牛顿第三定律得知，B对C有向右的静摩擦力，故A项错误对A研究，由平衡条件得知C对A没有摩擦力，否则A受力不平衡，不可能匀速直线运动，则A对C也没有摩擦力，故B项错误以整体为研究对象，由平衡条件得知地面对C有向左的滑动摩擦力，则C对地面有向右的滑动摩

28、擦力，故C受到两个摩擦力，故C项错误，D项正确5(2017届湖北枣阳月考)如图所示，斜面固定在地面上，倾角为37(sin 370.6，cos 370.8)质量为1 kg的滑块以初速度v0从斜面底端沿斜面向上滑行(斜面足够长，该滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8)，则该滑块所受摩擦力F随时间变化的图象是下图中的(取初速度v0的方向为正方向，g10 m/s2)()【答案】B【解析】滑块上升过程中受到滑动摩擦力作用，由FFN和FNmgcos 联立得F6.4 N，方向为沿斜面向下当滑块的速度减为零后，由于重力的分力mgsin mgcos，滑块不动，滑块受的摩擦力为静摩擦力，由平衡条件得Fmgsin，代入可得F6 N，方向为沿斜面向上，故B项正确