高考物理總復習第2章相互作用第1課時重力彈力摩擦力課件教科版

第二章相互作用高考考綱備考建議內容要求說明本章在全國卷中占有較高的分值,考查頻率最高的是摩擦力及共點力的平衡,常以選擇題的形式出現(xiàn),對理解能力要求較高;也有與牛頓運動定律、能量以及電磁學等知識相結合的計算題,難度中等偏下.考生要熟記彈力、摩擦力方向的判斷和大小的分析與計算規(guī)律,熟練掌握受力分析技巧、動態(tài)平衡問題、極值與臨界問題的解題思路.滑動摩擦力、動摩擦因數(shù)、靜摩擦力Ⅰ處理物體在粗糙面上的問題,只限于已知相對運動趨勢或已知運動方向的情況形變、彈性、胡克定律Ⅰ矢量和標量Ⅰ力的合成和分解Ⅱ共點力的平衡Ⅱ實驗二:探究彈力和彈簧伸長的關系實驗三:驗證力的平行四邊形定則第1課時重力彈力摩擦力基礎回顧核心探究演練提升基礎回顧自主梳理·融會貫通知識梳理一、重力1.產生:由于

的吸引而使物體受到的力.2.大小:與物體的質量成

,即G=

.可用

測量.3.方向:總是

.4.重心:物體

所受重力的等效點,其位置與物體的

分布和

有關.二、形變、彈力、胡克定律1.形變:物體

或

的變化.(1)彈性形變:當撤去外力作用后物體能

的形變.地球正比mg彈簧測力計豎直向下各部分質量形狀形狀體積恢復原狀(2)彈性限度:當形變超過一定限度時,撤去外力后,物體就不能恢復

,這個限度叫彈性限度.2.彈力(1)定義:發(fā)生彈性形變的物體由于要

,對與它

的物體產生力的作用.(2)產生條件:物體相互

且發(fā)生

.(3)方向:總是與引起形變的作用力的方向

.3.胡克定律(1)內容:在

內,彈力和彈簧形變大小(伸長或縮短的量)成

.(2)表達式:F=

.其中k的大小由彈簧

決定.原狀恢復原狀接觸接觸彈性形變相反彈性限度正比kx自身性質拓展思考彈簧彈力F與形變量x的關系圖像如圖所示,這是一條通過原點的傾斜直線.則(1)圖像的斜率k表示什么物理意義?(2)ΔF與Δx之間是什么關系?答案:(1)斜率k=,表示彈簧的勁度系數(shù).(2)彈力的變化量ΔF跟彈簧形變的變化量Δx成正比,ΔF=kΔx.三、摩擦力1.滑動摩擦力(1)產生條件①接觸面

;②接觸處有

;③兩物體間有

.(2)定義:兩個物體相互接觸并擠壓,當它們沿接觸面發(fā)生

運動時,每個物體的接觸面上都會受到對方作用的

相對運動的力.(3)大小及方向:①大小:f=μN.公式中μ為比例常數(shù),稱為動摩擦因數(shù),其大小與兩個物體的材料和接觸面的粗糙程度有關.②方向:總是跟物體的接觸面

,并且跟它們

的方向相反.2.靜摩擦力(1)產生條件:①接觸面

;②接觸處有

;③兩物體有

.粗糙彈力相對運動相對阻礙相切相對運動粗糙彈力相對運動趨勢(2)定義:當兩個彼此接觸且相互擠壓的物體之間沒有發(fā)生相對滑動,但它們之間存在

時,在它們的接觸面上會產生一種阻礙物體間發(fā)生

的力.(3)大小和方向①大小:0<f≤fmax.②方向:總是跟物體間相對運動趨勢的方向

.相對運動的趨勢相對運動相反拓展思考水平地面光滑,物塊A與長木板B都向右運動,A與B之間的接觸面粗糙,則(1)若vA=vB,B對A

摩擦力作用;

(2)若vA>vB,B對A有向

的摩擦力作用;

(3)若vA<vB,B對A有向

的摩擦力作用.

答案:(1)沒有(2)左(3)右自主檢測1.思考判斷(1)自由下落的物體所受重力為零.(

)(2)相互接觸的物體間一定有彈力.(

)(3)物體處在水平面時,其間彈力與重力大小一定相等.(

)(4)輕繩或輕桿的彈力方向一定沿繩或桿.(

)(5)運動的物體也可以受靜摩擦力.(

)(6)接觸處的摩擦力一定與彈力方向垂直.(

)答案:(1)×

(2)×

(3)×

(4)×

(5)√

(6)√2.如圖所示,兩輛車在以相同的速度做勻速運動,根據(jù)圖中所給信息和所學知識你可以得出的結論是(

)A.物體各部分都受重力作用,但可以認為物體各部分所受重力集中于一點B.重力的方向總是垂直向下的C.物體重心的位置與物體形狀或質量分布無關D.力是使物體運動的原因A解析:物體各部分都受重力作用,但可以認為物體各部分所受重力集中于一點,這個點就是物體的重心,重力的方向總是和水平面垂直,是豎直向下而不是垂直向下,所以選項A正確,B錯誤;從圖中可以看出,汽車(包括貨物)的形狀和質量分布發(fā)生了變化,重心的位置就發(fā)生了變化,故選項C錯誤;力不是使物體運動的原因而是改變物體運動狀態(tài)的原因,所以選項D錯誤.3.(多選)在日常生活及各項體育運動中,有彈力出現(xiàn)的情況比較普遍,如圖所示的情況就是一個實例.當跳水運動員踩壓跳板把跳板彎曲到最低點時,下列說法正確的是(

)A.跳板發(fā)生形變,運動員的腳沒有發(fā)生形變B.運動員受到的支持力,是跳板發(fā)生形變而產生的C.此時跳板對運動員的支持力和運動員的重力等大D.跳板彎曲到最低點時,跳板對運動員的支持力達最大BD解析:發(fā)生相互作用的物體均要發(fā)生形變,故A錯誤;發(fā)生形變的物體,為了恢復原狀,會對與它接觸的物體產生彈力的作用,故B正確;在最低點跳板的形變最大,彈力達最大,且跳板對運動員的支持力大于運動員的重力,將使運動員向上加速運動,故C錯誤,D正確.核心探究分類探究·各個擊破考點一重力、彈力的分析與計算1.彈力有無的判斷方法依據(jù)適用情況條件法物體是否直接接觸并發(fā)生彈性形變形變較明顯的情況假設法假設兩個物體間彈力不存在,確定物體能否保持原有的狀態(tài)形變不明顯狀態(tài)法牛頓第二定律或共點力平衡條件已知物體運動狀態(tài)2.常見彈力的方向3.彈簧類彈力計算的思維程序(1)判斷彈簧的形變形式和形變量:從彈簧端點的實際位置與彈簧處于原長時端點的位置對比判斷彈簧的形變形式和形變量x,并由形變形式判斷彈力的方向.(2)由胡克定律計算彈力的大小.4.微小形變的彈力的分析與計算對于難以觀察的微小形變,首先分析物體的受力情況和運動情況,然后根據(jù)物體的運動狀態(tài),利用共點力的平衡條件或牛頓第二定律來確定彈力大小.【典例1】

畫出圖中物體A受力的示意圖.?核心點撥?

(1)固定的桿對物體的彈力不一定沿桿方向,應根據(jù)牛頓第二定律或平衡條件來判斷桿的彈力方向.(2)相互接觸的物體間彈力的有無,可以用假設法判斷.解析:圖(1)中兩個支持面對A的彈力的方向是垂直于支持面指向A;圖(2)中由二力平衡可知固定桿對A的彈力的方向是豎直向上;圖(3)中豎直繩A的彈力的方向是豎直向上,若假設斜面對A有垂直斜面向左上方的彈力的作用,由平衡條件可知繩不可能處于豎直,所以斜面對A沒有彈力的作用;圖(4)中,由牛頓第二定律可知,A的合力一定是水平向右的方向,且F合=mg,由平行四邊形定則可知桿對A的彈力的方向是右上方;圖(5)中兩條繩對A的彈力的方向是沿繩向上.答案:如圖所示方法技巧輕繩和輕桿彈力的分析技巧(1)輕繩:①中間沒有打結時,輕繩上各處的張力大小相等;②如果輕繩打結,則以結點為界分成不同輕繩,不同輕繩上的張力大小可能不同.(2)輕桿:①固定輕桿的彈力方向不一定沿桿,彈力方向應根據(jù)物體的運動狀態(tài),由平衡條件或牛頓第二定律分析判斷;②有固定轉軸(或鉸鏈連接)的輕桿在豎直位置時只能起到“拉”或“推”的作用,彈力方向一定沿桿.多維訓練1.[彈力方向的判斷]在半球形光滑碗內斜擱一根筷子,如圖所示,筷子與碗的接觸點分別為A,B,則碗對筷子A,B兩點處的作用力方向分別為(

)A.均豎直向上B.均指向球心O點處指向球心O,B點處豎直向上點處指向球心O,B點處垂直于筷子斜向上D解析:A處屬于點與曲面接觸,彈力的方向沿半徑指向球心O;B處屬于點與平面接觸,彈力方向垂直于筷子斜向上,故D正確.DA.當小車靜止時,細繩一定對小球有拉力的作用B.當小車勻速運動時,細繩一定對小球有拉力的作用C.當小車和小球一起在水平面上加速運動,且相對靜止時,細繩不一定對小球有拉力的作用D.當小車和小球一起在水平面上加速運動,且相對靜止時,輕彈簧不一定對小球有彈力的作用解析:當小車靜止或勻速運動時,彈簧的彈力等于重力,即F=mg,繩上的拉力T=0,故A,B錯誤.當小車和小球向右做勻加速直線運動且a=gtanα時,彈簧彈力F=0,繩的拉力T=,所以細繩一定對小球有拉力的作用,而輕彈簧不一定對小球有彈力的作用,故C錯誤,D正確.考點二摩擦力的分析與計算1.摩擦力方向的判斷方法(1)靜摩擦力的方向假設法狀態(tài)法根據(jù)平衡條件、牛頓第二定律,通過受力分析確定靜摩擦力的方向轉換對象法先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向,再根據(jù)“力的相互性”確定另一物體受到的靜摩擦力方向(2)滑動摩擦力的方向滑動摩擦力的方向總與物體間的相對運動方向相反,而“相對運動”的含義是指相對跟它接觸的物體而言,與運動方向(對地)無必然聯(lián)系.2.摩擦力大小的計算(1)滑動摩擦力的大小公式法若μ已知,則F=μN,N是兩物體間的正壓力,其大小不一定等于重力狀態(tài)法若μ未知,可結合物體的運動狀態(tài)和其他受力情況,利用平衡條件或牛頓第二定律列方程求解(2)靜摩擦力的大?、傥矬w處于平衡狀態(tài)(靜止或勻速直線運動),利用力的平衡條件求解.②物體有加速度時,應用牛頓第二定律F合=ma求解.③最大靜摩擦力與接觸面間的壓力成正比,其值大于滑動摩擦力,但通常認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.【典例2】

(2018·河北衡水模擬)如圖所示,與水平面夾角為30°的固定斜面上有一質量m=1.0kg的物體.細繩的一端與物體相連,另一端經摩擦不計的定滑輪與固定的彈簧測力計相連.物體靜止在斜面上,彈簧測力計的示數(shù)為9.8N.關于物體受力的判斷,下列說法正確的是(

)BA.斜面對物體的摩擦力大小為9.8NB.斜面對物體的摩擦力大小為4.9N,方向沿斜面向下C.斜面對物體的支持力大小為4.9N,方向豎直向上D.斜面對物體的支持力大小為4.9N,方向垂直斜面向上?審題指導?題干關鍵隱含信息1.0kg的物體在傾角為30°的斜面上物體的重力沿斜面向下的分力G1=mgsin30°=4.9N,垂直斜面向上的分力G2=mgcos30°=4.9N彈簧測力計的示數(shù)為4.9N細繩對物體有沿斜面向上4.9N的拉力物體靜止在沿斜面方向與垂直斜面方向應用平衡條件列方程解析:假設物體受到斜面的摩擦力f沿斜面向上,對于物體由平衡條件有F+f-mgsin30°=0,N-mgcos30°=0,解得f=-4.9N,N=4.9N,則f方向沿斜面向下,N方向垂直斜面向上,選項B正確,A,C,D錯誤.誤區(qū)警示計算摩擦力大小的注意點(1)分清摩擦力的性質:是靜摩擦力還是滑動摩擦力,靜摩擦力大小不能用f=μN計算.(2)找準正壓力的大小:滑動摩擦力用公式f=μN計算,其中的N表示正壓力,即使水平面時,N與重力G大小也不一定相等.(3)靜摩擦力大小計算:要根據(jù)物體的受力情況和運動情況共同確定,其可能的取值范圍是0<f≤fmax.【典例3】

如圖所示,把彈簧測力計的一端固定在墻上,用力F水平向左拉金屬板,金屬板向左運動,此時測力計的示數(shù)穩(wěn)定(圖中已把彈簧測力計的示數(shù)放大畫出),則物塊P與金屬板間的滑動摩擦力的大小是

N.若用彈簧測力計測得物塊P重13N,根據(jù)表中給出的動摩擦因數(shù),可推算出物塊P的材料為

.

材料動摩擦因數(shù)金屬—金屬0.25橡膠—金屬0.30木頭—金屬0.20皮革—金屬0.28解析:分析物塊P的受力情況可知,物塊P受金屬板給P的滑動摩擦力f,方向向左,受彈簧測力計向右的拉力T,由二力平衡可知,f=T,測力計讀數(shù)為2.60N,所以f=2.60N;又根據(jù)f=μG可得μ==0.2,從表中對比得知,物塊P的材料為木頭.答案:木頭多維訓練1.[摩擦力概念的理解](多選)關于摩擦力,有人總結了四條“不一定”,其中說法正確的是(

)A.摩擦力的方向不一定與物體的運動方向相同B.靜摩擦力的方向不一定與運動方向共線C.受靜摩擦力或滑動摩擦力的物體不一定靜止或運動D.靜摩擦力一定是阻力,滑動摩擦力不一定是阻力ABC解析:摩擦力的方向與跟它相接觸的物體的相對運動方向或相對運動趨勢的方向相反,與它的運動方向可能相同,也可能相反,也可能不在一條直線上,故A,B正確;運動的物體可能受靜摩擦力作用,如隨傳送帶一起加速的物體,靜止的物體可能受滑動摩擦力作用,如滑塊滑過固定的木板時木板受到的力,故C正確;靜摩擦力也可以為動力,如隨傳送帶加速運動的物體,故D錯誤.2.

[摩擦力的分析和計算](2018·山西太原模擬)如圖,質量為M的滑塊a,置于水平地面上,質量為m的滑塊b在a上.二者接觸面水平.現(xiàn)將一方向水平向右的力F作用在b上.讓F從0緩慢增大.當F增大到某一值時,b相對a滑動,同時a與地面間摩擦力達到最大.已知ab間的動摩擦因數(shù)為μ1,a與地面之間的動摩擦因數(shù)為μ2,且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,則μ1與μ2之比為(

)D考點三摩擦力的突變問題1.三種摩擦力的突變問題“靜—動”突變物體在摩擦力和其他力作用下處于靜止狀態(tài),當其他力變化時,如果物體不能保持靜止狀態(tài),則靜摩擦力將突變?yōu)榛瑒幽Σ亮Α皠印獎印蓖蛔兡澄矬w相對于另一物體滑動的過程中,若突然相對運動方向變了,則滑動摩擦力方向發(fā)生突變“靜—靜”突變物體在摩擦力和其他力的作用下處于靜止狀態(tài),當作用在物體上的其他力的合力發(fā)生變化時,物體雖然仍保持相對靜止,但物體所受的靜摩擦力將發(fā)生突變2.摩擦力突變問題的“臨界點”(1)題目中出現(xiàn)“最大”“最小”和“剛好”等關鍵詞時,一般隱藏著摩擦力突變的臨界問題.題意中某個物理量在變化過程中會發(fā)生突變,這可能導致摩擦力突變,則該物理量突變時的狀態(tài)即為臨界狀態(tài).(2)存在靜摩擦的情景中,相對滑動與相對靜止的臨界條件是靜摩擦力達到最大值.(3)研究傳送帶問題時,物體和傳送帶的速度相等的時刻往往是摩擦力的大小、方向和運動性質的分界點.【典例4】

(多選)如圖(甲)所示,將一物塊放在固定的斜面體上,在物塊上施加的拉力F按圖(乙)所示的規(guī)律變化,取沿斜面向上為正方向,開始時物塊處于靜止狀態(tài),則物塊所受的摩擦力f與時間t的關系可能正確的是(

)BC?審題圖示?解析:物塊處于靜止狀態(tài),設斜面傾角為θ,在t1時刻,F=0,此時物塊所受的摩擦力大小為f=mgsinθ,方向沿斜面向上,故A錯誤;由于F隨時間成線性變化,由平衡條件可知f也隨時間成線性變化,故D錯誤;若物塊始終處于靜止狀態(tài),開始時F>mgsinθ,則f應先減小后反向增大,故B正確;若物塊后來向下滑動,則f=μN=μmgcosθ,則f可能先減小后反向增大,最后保持不變,故C正確.多維訓練D解析:剪斷輕繩前,物塊M受靜摩擦力作用,大小為f=(mA+mB)g+Mgsin37°-F=6N,方向沿斜面向上,可知fmax≥6N;剪斷A,B間輕繩后,假設M仍靜止,則此時M所受的靜摩擦力為f′=mAg+Mgsin37°-F=2N<6N,可知物塊M仍然處于靜止狀態(tài),故選項D正確.2.[“動—靜”突變]如圖所示,質量為1kg的物體與地面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,從t=0開始以初速度v0沿水平地面向右滑行,同時受到一個水平向左的恒力F=1N的作用,g取10m/s2,向右為正方向,該物體受到的摩擦力f隨時間變化的圖像是(最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)(

)A解析:物體在力F和摩擦力作用下向右做勻減速直線運動,此時滑動摩擦力水平向左,大小為f1=μmg=2N,物體的速度為零后,物體在力F作用下處于靜止狀態(tài),物體受水平向右的靜摩擦力,大小為f2=F=1N,故只有A正確.演練提升真題體驗·強化提升高考模擬1.[彈簧類彈力問題](2016·江蘇卷,1)一輕質彈簧原長為8cm,在4N的拉力作用下伸長了2cm,彈簧未超出彈性限度.則該彈簧的勁度系數(shù)為(

)A.40m/N B.40N/mC.200m/N D.200N/mD2.[摩擦力的分析和計算](2015·山東卷,16)如圖,滑塊A置于水平地面上,滑塊B在一水平力作用下緊靠滑塊A(A,B接觸面豎直),此時A恰好不滑動,B剛好不下滑.已知A與B間的動摩擦因數(shù)為μ1,A與地面間的動摩擦因數(shù)為μ2,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.A與B的質量之比為(

)B3.

[摩擦力的突變