《金新學案》高考物理一輪 第2章 第一講 重力 彈力 摩擦力課件 新人教必修1

形變、彈力、胡克定律 Ⅰ滑動摩擦力、靜摩擦力、動摩擦因數(shù) Ⅰ矢量和標量 Ⅰ力的合成與分解 Ⅱ共點力的平衡 Ⅱ實驗二：探究彈力與彈簧伸長的關系實驗三：驗證力的平行四邊形定則第一講重力彈力摩擦力

一、對力的認識1．定義：物體與物體之間的

作用．2．力的作用效果(1)改變物體的

．(2)使物體發(fā)生

．3．力的性質(1)物質性：力不能脫離

而存在，沒有“施力物體”或“受力物體”的力是

的．(2)相互性：力的作用是

的．施力(受力)物體同時也是受力(施力)物體．相互運動狀態(tài)形變物體不存在相互(3)矢量性：力是矢量，既有

，又有

，力的運算遵循

定則或

定則．4．力的圖示及示意圖(1)力的圖示：從力的作用點沿力的方向畫出的

(包括力的三要素)．(2)力的示意圖：受力分析時，作出的表示物體受到某一力的

．大小方向平行四邊形三角形有向線段有向線段二、重力1．產生：由于地球對物體的

而使物體受到的力．2．大小：G＝

.3．g的特點(1)在地球上同一地點g值是一個不變的常數(shù)．(2)g值隨著

的增大而增大．(3)g值隨著高度的增大而減?。?4)不同星球表面g值一般不同．4．方向：

向下吸引mg緯度豎直5．重心(1)相關因素①物體的

．②物體的

規(guī)律．(2)位置確定①質量分布均勻的規(guī)則物體，重心在其

；②對于形狀不規(guī)則或者質量分布不均勻的薄板，重心可用

確定．幾何形狀質量分布幾何中心懸掛法三、彈力1．定義：發(fā)生彈性形變的物體，由于要

，會對與它接觸的物體產生力的作用．2．產生條件(1)物體相互

．(2)物體發(fā)生

．3．方向：彈力的方向總是與施力物體形變的方向

．4．大小(1)彈簧類彈力：在彈性限度內遵守胡克定律F＝

.(2)非彈簧類彈力的大小應由平衡條件或牛頓第二定律求解．恢復原狀接觸彈性形變相反kx四、摩擦力名稱項目靜摩擦力滑動摩擦力定義兩

的物體間的摩擦力兩

的物體間的摩擦力產生條件(1)接觸面

.(2)接觸處有

.(3)兩物體間有

趨勢(1)接觸面

.(2)接觸處有

.(3)兩物體間有

.大小、方向大小：

<Ff≤Ffm方向：與受力物體相對運動趨勢的方向

.大?。篎f＝

.方向：與受力物體相對運動的方向

.作用效果總是阻礙物體間的相對運動趨勢總是阻礙物體間的相對運動相對靜止相對運動粗糙壓力相對運動0相反粗糙壓力相對運動μFN相反一、彈力方向向的判斷1．根據(jù)彈力力產生的條件件直接判斷根據(jù)物體是否否直接接觸并并發(fā)生彈性形形變來判斷是是否存在彈力力．此方法多多用來判斷形形變較明顯的的情況．2．根據(jù)物體體的運動狀態(tài)態(tài)分析根據(jù)物體的運運動狀態(tài)，利利用牛頓第二二定律或共點點力平衡條件件判斷彈力是是否存在．例如：如圖所所示，小球A在車廂內隨車車廂一起向右右運動，可根根據(jù)小球的運運動的狀態(tài)分分析車廂后壁壁對球A的彈力的情況況．①若車廂和小球球做勻速直線線運動，則小小球A受力平衡，所所以車廂后壁壁對小球無彈彈力．②若車廂和小球球向右做加速速運動，則由由牛頓第二定定律可知，后后車廂壁對小小球的彈力水水平向右．3．幾種常見見模型中彈力力方向的確定定彈力彈力的方向彈簧兩端的彈力與彈簧測力計中心軸線重合，指向彈簧恢復原狀方向輕繩的彈力沿繩指向繩收縮的方向面與面接觸的彈力垂直于接觸面指向受力的物體點與面接觸的彈力過接觸點垂直于接觸面(或過接觸點的切面)而指向受力物體球與面接觸的彈力在接觸點與球心連線上，指向受力物體球與球接觸的彈力垂直于過接觸點的公切面，而指向受力物體桿的彈力可能沿桿，也可能不沿桿，應具體情況具體分析二、對摩擦力力的理解1．對靜摩擦擦力的理解(1)其大小小、方向都跟跟產生相對運運動趨勢的外外力密切相關關，但跟接觸觸面相互間壓壓力FN無直接關系．．因而靜摩擦擦力具有大小小、方向的可可變性，變化化性強是它的的特點，其大大小只能依據(jù)據(jù)物體的運動動狀態(tài)進行計計算，若為平平衡態(tài)，靜摩摩擦力將由平平衡條件建立立方程求解；；若為非平衡衡態(tài)，可由動動力學規(guī)律建建立方程求解解．(2)最大靜靜摩擦力Fm是物體將要發(fā)發(fā)生相對滑動動這一臨界狀狀態(tài)時的摩擦擦力，它的數(shù)數(shù)值與FN成正比，在FN不變的情況下下，滑動摩擦擦力略小于Fm，而靜摩擦力力可在0～Fm間變化．2．對Ff＝μFN的理解(1)將Ff/FN定義為動摩擦擦因數(shù)，即μ＝Ff/FN，μ只與接觸面的的粗糙程度、、接觸面的材材料有關，與與接觸面積和和接觸面上受受力、運動狀狀態(tài)無關．(2)“Ff＝μFN”中FN“并不總是等等于物體的重重力”，是易易錯點，例如如：質量為m的物塊沿傾角角為θ的斜面下滑，，則壓力大小小FN＝mgcosθ，只有物體置置于水平接觸觸面上且在豎豎直方向上處處于平衡狀態(tài)態(tài)時，才有FN＝mg成立．1.關于重重力，下列說說法正確的是是()A．只有靜止止的物體才受受重力B．重力的大大小等于地球球對物體的萬萬有引力的大大小C．繞地球運運轉的人造地地球衛(wèi)星不受受重力作用D．重力的方方向一定豎直直向下解析：由于一切物體體都受重力作作用，故A、、C錯；重力力是由萬有引引力而產生的的，其大小不不一定等于萬萬有引力，所所以B錯；重重力的方向一一定豎直向下下，D對．答案：D2．臺球以速速度v0與球桌邊框成成θ角撞擊O點，反彈后速速度為v1，方向與球桌桌邊框夾角仍仍為θ，如右圖所示示．OB垂直于桌邊，，則下列關于于桌邊對小球球的彈力方向向的判斷中正正確的是()A．可能沿OA方向B．一定沿OB方向C．可能沿OC方向D．可能沿OD方向解析：臺球與球桌邊邊框碰撞時，，受到邊框的的彈力作用，，彈力的方向向應與邊框垂垂直，即沿OB方向，故選B.答案：B3．(2011·田家炳炳實驗中學模模擬)某同學學在探究摩擦擦力的實驗中中采用了如右右圖所示的操操作，將一個個長方體木塊塊放在水平桌桌面上，然后后用一個力傳傳感器對木塊塊施加一個水水平拉力F，并用另外一一個傳感器對對木塊的運動動狀態(tài)進行監(jiān)監(jiān)測，表中是是她記錄的實實驗數(shù)據(jù)．木木塊的重力為為10.00N，根據(jù)據(jù)表格中的數(shù)數(shù)據(jù)回答下列列問題(答案案保留3位有有效數(shù)字)：：實驗次數(shù)運動狀態(tài)水平拉力F/N1靜止3.622靜止4.003勻速4.014勻加速5.015勻加速5.49(1)木塊與與桌面間的最最大靜摩擦力力Fm>________N；；(2)木塊與與桌面間的動動摩擦因數(shù)μ＝________；(3)木塊勻勻加速運動時時受到的摩擦擦力Ff＝________N.答案：(1)4.01(2)0.401(3)4.014．畫出下圖圖中A物體受彈力的的方向(各接接觸面均光滑滑)答案：物體受彈力的的方向如下圖圖所示．答案：C如右圖所示，，一重為8N的球固定定在AB桿的上端，今今用測力計水水平拉球，使使桿發(fā)生彎曲曲，此時測力力計的示數(shù)為為F＝6N，則應如何求AB桿對球彈力的的大??？解析：可以對球應用用共點力平衡衡條件的推論論“若物體受三個個力作用而處處于平衡狀態(tài)態(tài)，則其中任任意兩個力的的合力與第三三個力大小相相等、方向相相反”求解．AB桿對球作用力力的大小，等等于mg和F合力的大小，，答案是10N.答案：10N(1)桿對物物體的彈力是是由物體的運運動狀態(tài)(如如靜止、勻速速運動或加速速運動)和受受其他力的情情況決定的．．(2)桿對物物體產生的彈彈力方向不一一定沿桿．(3)彈力大大小的計算方方法①一般物體之間間的彈力，要要利用平衡條條件或牛頓第第二定律來計計算．②彈簧的彈力，，由胡克定律律(F＝kx)計算．1－1：(2011·河河南六市聯(lián)考考)如圖所示示，帶有長方方體盒子的斜斜劈A放在固定的斜斜面體C的斜面上，在在盒子內放有有光滑球B，B恰與盒子前、、后壁P、Q點相接觸．若若使斜劈A在斜面體C上靜止不動，，則P、Q對球B無壓力．以下下說法正確的的是()A．若C的斜面光滑，，斜劈A由靜止釋放，，則Q點對球B有壓力B．若C的斜面光滑，，斜劈A以一定的初速速度沿斜面向上滑滑行，則P、Q對球B均無壓力C．若C的斜面粗糙，，斜劈A沿斜面勻速下下滑，則P、Q對球B均有壓力D．若C的斜面粗糙，，斜劈A沿斜面加速下下滑，則Q點對球B有壓力解析：當C的斜面光滑時時，無論斜劈劈A沿斜面下滑還還是上滑都具具有沿斜面向向下的加速度度a＝gsinθ，具有水平向向左的加速度度分量，故B受Q的作用力，A對，B錯；；同理，當斜斜面粗糙，A沿斜面加速下下滑時，B受Q的作用力，D對；當A勻速下滑時a＝0，故P、Q面對B均無作用力，，C錯．答案：AD如右圖所示，，位于斜面上上的物塊M在沿斜面向上上的力F作用下，處于于靜止狀態(tài)，，則斜面作用用于物塊的靜靜摩擦力的()A．方向可能能沿斜面向上上B．方向可能能沿斜面向下下C．大小可能能等于零D．．大大小小可可能能等等于于F解析析：：題中中沒沒有有明明確確F的大大小小，，當當F＝mgsinθ時，，物物塊塊M受到到的的摩摩擦擦力力為為零零．．當F<mgsinθ時，，物物體體M有下下滑滑趨趨勢勢，，所所受受摩摩擦擦力力沿沿斜斜面面向向上上．．當F>mgsinθ時，，物物塊塊M有上上滑滑趨趨勢勢，，所所受受摩摩擦擦力力沿沿斜斜面面向向下下．．當0≤F≤mgsinθ時，，靜靜摩摩擦擦力力Ff的取取值值范范圍圍是是：：0≤Ff≤mgsinθ.可見見Ff>F、Ff<F、Ff＝F均有有可可能能，，故故A、、B、、C、、D選選項項均均正正確確．．答案案：：ABCD靜摩摩擦擦力力的的有有無無及及方方向向判判斷斷(1)假假設設法法(2)用用牛牛頓頓第第二二定定律律(或或平平衡衡條條件件)判判斷斷：：先先判判斷斷物物體體的的運運動動狀狀態(tài)態(tài)(即即加加速速度度方方向向)，，再再利利用用牛牛頓頓第第二二定定律律(F＝ma)確確定定合合力力的的方方向向，，然然后后受受力力分分析析判判定定靜靜摩摩擦擦力力的的有有無無和和方方向向．．(3)用用牛牛頓頓第第三三定定律律判判斷斷：：“摩擦擦力力總總是是成成對對出出現(xiàn)現(xiàn)的的”，先先確確定定受受力力較較少少的的物物體體受受到到的的摩摩擦擦力力方方向向，，再再確確定定另另一一物物體體受受到到的的摩摩擦擦力力方方向向．．2－－1：：如如右右圖圖所所示示，，物物塊塊M在靜靜止止的的傳傳送送帶帶上上以以速速度度v勻速速下下滑滑時時，，傳傳送送帶帶突突然然啟啟動動，，方方向向如如圖圖中中箭箭頭頭所所示示，，若若傳傳送送帶帶的的速速度度大大小小也也為為v，則則傳傳送送帶帶啟啟動動后后()A．．M靜止止在在傳傳送送帶帶上上B．．M可能能沿沿斜斜面面向向上上運運動動C．．M受到到的的摩摩擦擦力力不不變變D．．M下滑滑的的速速度度不不變變答案案：：CD(14分分)如如圖圖所所示示，，一一質質量量不不計計的的彈彈簧簧原原長長為為10cm，，一一端端固固定定于于質質量量m＝2kg的的物物體體上上，，另另一一端端施施一一水水平平拉拉力力F.(g＝10m/s2)(1)若若物物體體與與水水平平面面間間的的動動摩摩擦擦因因數(shù)數(shù)為為0.2，，當當彈彈簧簧拉拉長長至至12cm時時，，物物體體恰恰好好勻勻速速運運動動，，彈彈簧簧的的勁勁度度系系數(shù)數(shù)多多大大？？(2)若若將將彈彈簧簧拉拉長長至至11cm時時，，物物體體所所受受到到的的摩摩擦擦力力大大小小為為多多少少？？(3)若若將將彈彈簧簧拉拉長長至至13cm時時，，物物體體所所受受的的摩摩擦擦力力大大小小為為多多少少？？(設設最最大大靜靜摩摩擦擦力力與與滑滑動動摩摩擦擦力力相相等等)【規(guī)規(guī)范范解解答答】】解：：(1)物物體體勻勻速速前前進進時時，，k(x－x0)＝＝μmg(2分分)(2)F1＝k(x1－x0)＝＝200×(0.11－－0.10)＝＝2N(2分分)最大大靜靜摩摩擦擦力力可可看看做做等等于于滑滑動動摩摩擦擦力力Ffm＝0.2×2×10＝＝4N(1分分)故物體沒沒動，所所受靜摩摩擦力Ff1＝F1＝2N(2分分)(3)彈彈簧彈力力F2＝k(x2－x0)＝200×(0.13－0.10)＝6N(3分)物體將加加速前進進，此時時所受到到的滑動動摩擦力力為Ff2＝μFN＝μmg＝0.2×2×10＝4N(2分)答案：(1)200N/m(2)2N(3)4N關于摩擦擦力的計計算，應應注意以以下幾點點：(1)分分清摩擦擦力的性性質：靜靜摩擦力力或滑動動摩擦力力．(2)滑滑動摩擦擦力由公公式F＝μFN計算．FN與被研究究物體在在垂直于于接觸面面方向的的受力情情況密切切相關，，也與被被研究物物體在該該方向上上的運動動狀態(tài)有有關．特特別是后后者，最最易被忽忽略．(3)靜靜摩擦力力①最大靜摩摩擦力Fmax是物體將將要發(fā)生生相對運運動這一一臨界狀狀態(tài)時的的靜摩擦擦力．②靜摩擦力力Ff的大小、、方向都都跟產生生相對運運動趨勢勢的外力力密切相相關，但但跟接觸觸面相互互擠壓力力FN無直接關關系，因因而Ff具有大小小、方向向的可變變性的特特點．對對具體問問題要具具體分析析：被研研究物體體的運動動狀態(tài)若若為平衡衡狀態(tài)，，靜摩擦擦力可根根據(jù)平衡衡條件建建立方程程求解；；若為非非平衡狀狀態(tài)，則則根據(jù)動動力學規(guī)規(guī)律建立立方程求求解．3－1：：已知一一些材料料間的動動摩擦因因數(shù)如下下表所示示：質量為1.0kg的的物塊放放置在某某材料制制作的固固定斜面面上，斜斜面傾角角30°°，現(xiàn)用用彈簧秤秤沿斜面面方向以以1m/s2的加速度度拉此物物塊，使使其勻加加速上升升，讀得得彈簧秤秤的示數(shù)數(shù)為8.17N，則則兩接觸觸面的材材料可能能是(g取10m/s2)()A．木——金屬B．．木—木木C．鋼——鋼D．木——冰材料木—金屬木—木木—冰鋼—鋼動摩擦因數(shù)0.200.300.030.25解析：以物塊為為研究對對象，由由牛頓第第二定律律可得F－mgsin30°°－μmgcos30°°＝ma，解得μ＝0.25，結結合表格格提供的的數(shù)據(jù)可可知選項項C正確確．答案：C1.(2011·濟寧寧模擬)下列關關于物體體重力的的說法中中正確的的是()A．地球球上的物物體只有有運動時時才受到到重力B．同一一物體在在某處向向上拋出出后所受受重力較較小，向向下拋出出后所受受重力較較大C．某物物體在同同一位置置時，所所受重力力與靜止止還是運運動無關關，重力力大小是是相同的的D．物體體所受重重力大小小與其質質量有關關解析：地球上的的物體運運動或靜靜止時都都受地球球的吸引引作用，，故運動動或靜止止的物體體均受重重力，A錯誤；；某物體體在地球球某點處處所受地地球吸引引而產生生的重力力一定，，與此物物體的運運動狀態(tài)態(tài)無關，，B錯誤誤，C正正確；物物體所受受重力G＝mg，在g一定時，，G由m決定，D正確．．答案：CD2．關于于摩擦力力，以下下說法中中正確的的是()A．運動動物體可可能受到到靜摩擦擦力作用用，但靜靜止物體體不可能能受到滑滑動摩擦擦力作用用B．靜止止物體可可能受到到滑動摩摩擦力作作用，但但運動物物體不可可能受到到靜摩擦擦力作用用C．正壓壓力越大大，摩擦擦力可能能越大，，也可能能不變D．摩擦擦力方向向可能與與速度方方向在同同一直線線上，也也可能與與速度方方向不在在同一直直線上解析：靜摩擦力力產生在在兩個相相對靜止止的物體體之間，，與物體體是否運運動無關關，滑動動摩擦力力產生于于兩個相相對運動動的物體體之間，，與物體體是否運運動無關關，A、、B均錯錯；靜摩摩擦力的的大小與與正壓力力的大小小無關，，一般由由平衡條條件或牛牛頓運動動定律來來求，滑滑動摩擦擦力Ff＝μFN，隨著正正壓力的的增大而而增大，，C對；；摩擦力力的方向向與相對對運動或或相對運運動趨勢勢方向相相反與速速度方向向無關，，D對．．因而答答案為C、D.答案：：CD3．物物塊靜靜止在在固定定的斜斜面上上，分分別按按圖示示的方方向對對物塊塊施加加大小小相等等的力力F，A中中F垂直于于斜面面向上上，B中F垂直于于斜面面向下下，C中F豎直向向上，，D中中F豎直向向下，，施力力后物物塊仍仍然靜靜止，，則物物塊所所受的的靜摩摩擦力力增大大的是是()解析：：由于物物塊始始終靜靜止在在斜面面上，，物塊塊所受受靜摩摩擦力力與正正壓力力無直直接關關系，，對物物塊進進行受受力分分析，，沿斜斜面方方向列列平衡衡方程程可判判斷出出選項項D正正確．．答案：：D4．一一個斜斜面體體上擱擱置一一根只只能沿沿豎直直方向向運動動的直直桿，，桿與與斜面面接觸觸面粗粗糙．．斜面面體水水平向向右運運動過過程中中，發(fā)發(fā)現(xiàn)桿桿勻加加速上上升，，如右右圖所所示，，關于于斜面面對桿桿的作作用力力，下下列判判斷正正確的的是()A．斜斜面對對桿的的滑動動摩擦擦力沿沿斜面面向下下B．斜斜面對對桿的的滑動動摩擦擦力沿沿斜面面向上上C．斜斜面體體對桿桿的作作用力力豎直直向上上D．斜斜面體體對桿桿的作作用力力豎直直向下下解析：：桿勻加加速上上升，，斜面面體水水平向向右運運動，，桿相相對于于斜面面體向向上滑滑動，，因此此桿受受的摩摩擦力力沿斜斜面向向下，，A對對，B錯；；桿受受的支支持力力垂直直于斜斜面向向上，，桿受受斜面面體的的作用用力斜斜向右右上方方，C、D項錯錯誤．．答案：：A5．(2011·江江西五五校聯(lián)聯(lián)考)如圖圖所示示，在在水平平板的的左端端有一一固定定擋板板，擋擋板上上連接接一輕輕質彈彈簧．．緊貼貼彈簧簧放一一質量量為m的滑塊塊，此此時彈彈簧處處于自自然長長度．．已知知滑塊塊與板板的動動摩擦擦因數(shù)數(shù)為/3，且且最大大靜摩摩擦力力等于于滑動動摩擦擦力．．現(xiàn)將將板的的右端端緩慢慢抬起起(板板與水水平面面的夾夾角為為θ)，直直到板板豎直直，此此過程程中彈彈簧彈彈力的的大小小F隨夾角角θ的變化化關系系可能能是()解析：：板在逐逐漸抬抬起的的過程程中，，滑塊塊和板板間的的靜摩摩擦力力逐漸漸增大大，當當θ＝30°時時達到到最大大靜摩摩擦力力，以以后為為滑動動摩擦擦力，，F(xiàn)＋μmgcosθ＝mgsinθ，F(xiàn)＝mg(sinθ－μcosθ)，C正確確．答案：：C6．(2010·山山東理理綜)如右右圖所所示，，質量量分別別為m1、m2的兩個個物體體通過過輕彈彈簧連連接，，在力力F的作用用下一一起沿沿水平平方向向做勻勻速直直線運運動(m1在地面面，m2在空中中)，，力F與水平平方向向成θ角．則則m1所受支支持力力FN和摩擦擦力Ff正確的的是()A．FN＝m1g＋m2g－FsinθB．FN＝m1g＋m2g－FcosθC．Ff＝FcosθD．Ff＝Fsinθ解析：：對于m1、m2和輕彈彈簧組組成的的系統(tǒng)統(tǒng)受力力分析析如右右圖所所示，，由平平衡條條件知知：水平方方向Ff＝Fcosθ豎直方方向：：FN＋Fsinθ＝m1g＋m2g.由以上上兩式式得：：Ff＝Fcosθ，F(xiàn)N＝m1g＋m2g－Fsinθ，正確選選項為為A、、C.答案：：AC3．摩摩擦力力的“突變”問題一、靜靜靜“突變”物體在在摩擦擦力和和其他他力的的作用用下處處于靜靜止狀狀態(tài)，，當作作用在在物體體上的的其他他力的的合力力發(fā)生生變化化時，，如果果物體體仍然然保持持靜止止狀態(tài)態(tài)，則則物體體受到到的靜靜摩擦擦力的的大小小和方方向將將發(fā)生生突變變．一木塊放在在水平桌面面上，在水水平方向共共受到三個個力即F1、F2和摩擦力的的作用，木木塊處于靜靜止狀態(tài)，，如右圖所所示，其中中F1＝10N，F(xiàn)2＝2N，，若撤去F1，則木塊受受到的摩擦擦力為()A．10N，方向向向左B．．6N，，方向向右右C．2N，方向向向右D．0解析：當物體受F1、F2及摩擦力的的作用處于于平衡狀態(tài)態(tài)時，由平平衡條件可可知物體所所受的摩擦擦力的大小小為8N，可知最最大靜摩擦擦力Fmax≥8N．當當撤去力F1后，F(xiàn)2＝2N<Fmax，物體仍處處于靜止狀狀態(tài)，由平平衡條件可可知物體所所受的靜摩摩擦力大小小和方向發(fā)發(fā)生突變，，且與作用用在物體上上的F2等大反向．．C正確．．答案：C二、靜動“突變”物體在摩擦擦力和其他他力作用下下處于靜止止狀態(tài)，當當其他力變變化時，如如果物體不不能保持靜靜止狀態(tài)，，則物體受受到的靜摩摩擦力將“突變”成滑動摩擦擦力．長直木板的的上表面的的一端放有有一鐵塊，，木板由水水平位置緩緩慢向上轉轉動(即木木板與水平平面的夾角角α變大)，另另一端不動動，如右圖圖所示．則則鐵塊受到到的摩擦力力Ff隨角度α的變化圖象象可能正確確的是下圖圖中的(設設最大靜摩摩擦