專(zhuān)題二 第1講 力

專(zhuān)題二力物體的平衡考綱考點(diǎn)要求熱點(diǎn)考向1.滑動(dòng)摩擦力、靜摩 擦力、動(dòng)摩擦因數(shù)Ⅰ1.三種常見(jiàn)力：重力、彈力和摩擦力，都是高考?？純?nèi)容．物體的受力分析法是物理學(xué)重要的分析方法，是高考的必考內(nèi)容．2.本專(zhuān)題的高考熱點(diǎn)主要由兩個(gè)：一是有關(guān)摩擦力的問(wèn)題，二是共點(diǎn)的兩個(gè)力的合成問(wèn)題．3.本專(zhuān)題知識(shí)經(jīng)常與牛頓定律、功和能、電磁場(chǎng)等內(nèi)容綜合考查．單純考查本專(zhuān)題的題型多以選擇題為主，難度不大．

4.近年來(lái)，本專(zhuān)題命題多與體育運(yùn)動(dòng)、生活生產(chǎn)相聯(lián)系．5.本專(zhuān)題備考策略：受力分析是整個(gè)物理學(xué)的基礎(chǔ)，把專(zhuān)題內(nèi)容與其他知識(shí)綜合命題，主要涉及彈簧彈力、摩擦力、共點(diǎn)力的合成與分解、物體的平衡等，復(fù)習(xí)時(shí)要加大對(duì)受力分析的訓(xùn)練．摩擦力是高考考查的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，一定要搞清楚產(chǎn)生的條件從而牢固掌握好；力的合成與分解是力學(xué)的基礎(chǔ)，應(yīng)熟練掌握平行四邊形定則和三角形定則，明確力的各種分解方法.2.形變、彈性、胡克定律Ⅰ3.矢量和標(biāo)量Ⅰ4.力的合成與分解Ⅱ5.共點(diǎn)力的平衡Ⅱ6.實(shí)驗(yàn)：探究彈力和 彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系7.實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證力的平行四邊形定則

1.重力：重力是由于地球的吸引而使物體受到的力.

(1)重力的大?。褐亓Υ笮〉扔?/p>

，g是常數(shù)，通常取

.

(2)重力的方向：

.

(3)重力的作用點(diǎn)——重心：重力總是作用在物體的各個(gè)點(diǎn)上，但為了研究問(wèn)題簡(jiǎn)單，我們認(rèn)為一個(gè)物體的重力集中作用在物體的一點(diǎn)上，這一點(diǎn)稱(chēng)為物體的重心.mg9.8N/kg豎直向下

①質(zhì)量分布均勻的規(guī)則物體的重心在物體的幾何中心.

②不規(guī)則物體的重心可用懸線法第1講力考點(diǎn)1形變和彈力1．彈性形變：撤去外力后物體能夠完全恢復(fù)原狀的形變，叫彈性形變．接觸并擠壓2．彈力：由于彈性形變而產(chǎn)生的力．彈性形變3．彈力的產(chǎn)生條件：兩物體___________；發(fā)生__________．4．彈力方向的判斷:彈力垂直于接觸面指向受力物體形變的方向．5．彈簧的彈力大小kx

彈簧在彈性限度內(nèi)彈力的大小遵循胡克定律：F＝____.式中k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量，并非原長(zhǎng)或總長(zhǎng)．

6．輕繩、輕桿、輕彈簧三個(gè)模型彈力的特點(diǎn)

(1)輕繩：繩對(duì)物體的拉力沿著繩收縮的方向．同一根繩上各點(diǎn)所受拉力大小都相等．

(2)輕桿：桿對(duì)物體的彈力不一定沿桿的方向，如果輕直桿只有兩端受力而處于平衡狀態(tài)，則輕桿兩端對(duì)物體的彈力方向一定沿桿方向．

(3)輕彈簧：彈簧對(duì)物體的力的方向一定沿彈簧軸線方向．

（單選）如圖2-1-2所示，細(xì)繩豎直拉緊，小球和光滑斜面接觸，并處于靜止?fàn)顟B(tài)，則小球受到的力是(

)A.重力、繩的拉力B.重力、繩的拉力、斜面的彈力C.重力、斜面的彈力D.繩的拉力、斜面的彈力

圖2-1-2

物體接觸，不一定發(fā)生形變產(chǎn)生彈力；接觸、形變是產(chǎn)生彈力的充分必要條件.分析物體平衡條件可知，小球沒(méi)有受到斜面的彈力，選項(xiàng)A正確.

A關(guān)于物體的重心，以下說(shuō)法中正確的是A、物體的重心不一定在物體上。B、用線懸掛的物體靜止時(shí)，細(xì)線方向一定通過(guò)重心。C、形狀規(guī)則的物體，其重心一定在物體的幾何中心。D、舞蹈演員在做各種動(dòng)作時(shí)，其重心位置不變。答案：AB1．(單選)有關(guān)彈力的說(shuō)法中正確的是()D

A．彈力的大小總是與形變成正比

B．彈力的反作用力不一定是彈力

C．彈力的平衡力一定是彈力D．桌子上的鉛筆給桌子的壓力是由于鉛筆發(fā)生形變而產(chǎn)生的

2．(雙選)圖中

a、b、c為三個(gè)物塊，M、N為兩個(gè)輕質(zhì)彈簧R為跨過(guò)定滑輪的輕繩，它們連接如圖2－1－1并處于平衡狀態(tài)()ADA．有可能N處于拉伸狀態(tài)而M處于壓縮狀態(tài)B．有可能N處于壓縮狀態(tài)而M處于拉伸狀態(tài)圖2－1－1C．有可能N處于不伸不縮狀態(tài)而M處于拉伸狀態(tài)D．有可能N處于拉伸狀態(tài)而M處于不伸不縮狀態(tài)

解析：由于R只能拉而不能壓縮彈簧，故N不能處于壓縮狀態(tài)，只能處于拉伸或不伸不縮狀態(tài)，則B選項(xiàng)錯(cuò)誤．若N處于拉伸狀態(tài)，則輕繩對(duì)N的拉力必不為零，因而繩子R對(duì)物體塊a的拉力也不必不零，即a必受R作用于它的向上拉力T作用，對(duì)a受力分析得T＋F－mag＝0，彈簧對(duì)a的作用力F＝mag－T，F(xiàn)>0表示豎直向上，F(xiàn)<0表示豎直向下，F(xiàn)＝0表示彈簧M不伸不縮狀態(tài)．綜合上述分析可知A、D選項(xiàng)正確．熱點(diǎn)1彈簧的彈力問(wèn)題

【例1】(雙選)(2009

年廣東卷)某緩沖裝置可抽象成圖

2－1－3所示的簡(jiǎn)單模型．圖中K1、K2

為原長(zhǎng)相等、勁度系數(shù)不同的輕質(zhì)彈簧．下列表述正確的是()BD圖2－1－3A.緩沖效果與彈簧的勁度系數(shù)無(wú)關(guān)B.墊片向右移動(dòng)時(shí)，兩彈簧產(chǎn)生的彈力大小相等C.墊片向右移動(dòng)時(shí)，兩彈簧的長(zhǎng)度保持相等D.墊片向右移動(dòng)時(shí)，兩彈簧的彈性勢(shì)能發(fā)生改變

解析：不同彈簧的緩沖效果與彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)，A錯(cuò)誤；在墊片向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，由于兩個(gè)彈簧相連，則它們之間的作用力等大，B正確；由于兩彈簧的勁度系數(shù)不同，由胡克定律F=kΔx可知，兩彈簧的形變量不同，則兩彈簧的長(zhǎng)度不相等，C錯(cuò)誤；在墊片向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，由于彈簧的彈力做功，則彈性勢(shì)能將發(fā)生變化，D正確.對(duì)于彈簧的彈力關(guān)鍵在于理解F＝kΔx中Δx的含義，同時(shí)要清楚一根彈簧的勁度系數(shù)只與彈簧本身的材料和做工有關(guān)，與彈簧的伸長(zhǎng)量和承受的力是無(wú)關(guān)的．

高中物理中的彈簧是一種模型，沒(méi)有質(zhì)量．因此這種模型無(wú)論處于什么狀態(tài)，所受合外力都為零，即彈簧兩端彈力永遠(yuǎn)等大反向，且形變量越大，具有的彈性勢(shì)能就越大．

1．(雙選)(2010年廣州調(diào)研)用一根輕質(zhì)彈簧豎直懸掛一小球，小球和彈簧的受力如圖2－1－4所示，下列說(shuō)法正確的是()BCA．F1

的施力者是彈簧B．F2

的反作用力是F3C．F3

的施力者是小球D．F4

的反作用力是F1圖2－1－4

解析：F1就是物體所受重力，其施力物體是地球，故A錯(cuò)；F2是彈簧對(duì)小球的彈力，F(xiàn)3

是小球?qū)椈傻膹椓?施力物體是小球)，它們是一對(duì)作用力與反作用力，故B、C對(duì)；F1是地球?qū)π∏虻闹亓?，F(xiàn)4

是天花板對(duì)彈簧的拉力，它們不是相互作用力，故D錯(cuò)．

【例3】(單選)如圖

2－1－9所示，四個(gè)完全相同的彈簧都處于水平位置，它們的右端受到大小皆為F的拉力作用，而左端的情況各不相同：①中彈簧的左端固定在墻上，②中彈簧的左端受大小也為F的拉力作用，③中彈簧的左端拴一小物塊，物塊在光滑的桌面上滑動(dòng)，④中彈簧的左端拴一小物塊，物塊在有摩擦的桌面上滑動(dòng)．若認(rèn)為彈簧的質(zhì)量都為零，以L1、L2、L3

、L4

依次表示四個(gè)彈簧的伸長(zhǎng)量，則有()圖2－1－9A．L2>L1C．L1>L3B．L4>L3D．L2＝L4

錯(cuò)解分析：由于④中彈簧的左端拴一小物塊，且物塊在有摩擦的桌面上滑動(dòng)，而③中彈簧的左端拴一小物塊，物塊在光滑的桌面上滑動(dòng)，所以有L4>L3，即B選項(xiàng)正確．答案：D

正確解析：命題者將常見(jiàn)的四種不同的物理情景放在一起，讓學(xué)生判別彈簧的伸長(zhǎng)量的大小，不少學(xué)生不加思考地選擇B答案．沒(méi)有良好思維習(xí)慣的學(xué)生是不能正確解答本題的．本題實(shí)際上就是判斷四種情景下彈簧所受彈力的大?。捎趶椈傻馁|(zhì)量不計(jì)，所以不論彈簧做何種運(yùn)動(dòng)，彈簧各處的彈力大小都相等．因此這四種情況下彈簧的彈力是相等，即四個(gè)彈簧的伸長(zhǎng)量是相等．只有D選項(xiàng)正確．

在中學(xué)階段，凡涉及的彈簧都不考慮其質(zhì)量，稱(chēng)之為”輕彈簧”，是一種常見(jiàn)的理想化物理模型．由于“輕彈簧”質(zhì)量不計(jì)，選取任意小段彈簧分析，其兩端所受張力的合力一定為零，否則，這小段彈簧的加速度會(huì)無(wú)限大．故：輕質(zhì)彈簧中各部分間的張力處處相等，均等于彈簧兩端的受力．不論彈簧處于何種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(靜止、勻速或變速)，輕彈簧兩端所受的彈力一定等大反向．

3．(單選)在粗糙的水平面上，一輕彈簧一端與一質(zhì)量為m的滑塊連接，另一端用F拉著它運(yùn)動(dòng)，滑塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，則該彈簧的彈力是()C圖2－1－10A．F＋μmgC．F

B．F－μmgD．無(wú)法確定

解析：彈簧的合力和彈簧的彈力是兩個(gè)不同的概念，考慮到是輕彈簧，即便彈簧有加速度，它的合力也為零，故彈簧的彈力處處相等．因此不論彈簧處于何種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(靜止、勻速或變速)，輕彈簧兩端所受的彈力一定等大反向．故C正確．13．(單選)(2010年新課標(biāo)卷)一根輕質(zhì)彈簧一端固定，用大小為F1的力壓彈簧的另一端，平衡時(shí)長(zhǎng)度為l1；改用大小為F2的力拉彈簧，平衡時(shí)長(zhǎng)度為l2.彈簧的拉伸或壓縮均在彈性限度內(nèi)，該彈簧的勁度系數(shù)為(

)答案C

【教師參考·備選題】原長(zhǎng)為

16cm的輕質(zhì)彈簧，當(dāng)甲、乙兩人同時(shí)用100N的力由兩端反向拉時(shí)，彈簧長(zhǎng)度變?yōu)?8cm；若將彈簧一端固定在墻上，另一端由甲一人用200N的拉，求：

(1)這時(shí)彈簧的長(zhǎng)度；

(2)此彈簧的勁度系數(shù)．

解：(1)由胡克定律可知100∶200＝(18－16)∶(l－16)， 解得l＝20cm. (2)由胡克定律可得彈簧勁度系數(shù)考點(diǎn)2靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力1．滑動(dòng)摩擦力：一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上存在相對(duì)滑動(dòng)的時(shí)候，要受到另一個(gè)物體阻礙它們相對(duì)滑動(dòng)的力，這種力叫做滑動(dòng)摩擦力.(1)滑動(dòng)摩擦力的產(chǎn)生①產(chǎn)生：兩個(gè)相互接觸的物體發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力相互接觸并擠壓接觸面粗糙②產(chǎn)生條件：___________________；________________；_______________．有相對(duì)滑動(dòng)(2)大?。号c正壓力成正比，即：f＝_____.μN(yùn)(3)方向：跟接觸面相切，并跟物體的____________相反．相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向2．靜摩擦力(1)靜摩擦力的產(chǎn)生①產(chǎn)生：兩個(gè)相互接觸的物體，有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力．有相對(duì)運(yùn)動(dòng)

②產(chǎn)生條件：相互接觸且擠壓；接觸面粗糙；________________．

(2)大?。弘S外力的變化而變化，有最大值．最大靜摩擦力與物體間的正壓力成正比，還與接觸面有關(guān)．實(shí)際中最大靜摩擦力略大于滑動(dòng)摩擦力，但在一般計(jì)算中，若無(wú)特別說(shuō)明，認(rèn)為二者相等．相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向(3)方向：跟接觸面相切，并跟物體的_________________相反．的趨勢(shì)滑動(dòng)摩擦力靜摩擦力大小f＝μN(yùn)0＜f靜≤fmax方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反作用點(diǎn)接觸面3．滑動(dòng)摩擦力與靜摩擦力的比較CD3．(雙選)下列關(guān)于摩擦力的說(shuō)法中，正確的是()

A．阻礙物體運(yùn)動(dòng)的力稱(chēng)為摩擦力

B．滑動(dòng)摩擦力的方向總是與物體運(yùn)動(dòng)方向相反

C．靜摩擦力的方向可能與物體運(yùn)動(dòng)方向垂直

D．接觸面上的摩擦力總是與接觸面平行

解析：摩擦力的作用效果是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的，而不是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)，A選項(xiàng)錯(cuò)誤．摩擦力的方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤．當(dāng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向與運(yùn)動(dòng)方向垂直時(shí)，靜摩擦力的方向就與運(yùn)動(dòng)方向垂直，故C正確．摩擦力是切向力，故與接觸面平行，D正確．

4．(單選)如圖

2－1－2是主動(dòng)輪P通過(guò)皮帶帶動(dòng)從動(dòng)輪Q的示意圖，A與B、C與D分別是皮帶與輪緣相互接觸的點(diǎn)，如果皮帶不打滑，當(dāng)主動(dòng)輪P沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，A、B、C、D各點(diǎn)所受摩擦力的方向()D

圖2－1－2A．向上，向下，向下，向上B．向下，向上，向下，向上C．向下，向上，向上，向下D．向上，向下，向上，向下

解析：設(shè)主動(dòng)輪P與皮帶間無(wú)摩擦力，則當(dāng)P順時(shí)針起動(dòng)時(shí)，P與皮帶間將打滑，此時(shí)B點(diǎn)將相對(duì)于A點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)．實(shí)際上，P與皮帶間沒(méi)有打滑，可見(jiàn)B點(diǎn)相對(duì)于A點(diǎn)有向上運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，反之A點(diǎn)相對(duì)于B點(diǎn)有向下運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，所以A、B兩點(diǎn)受到的摩擦力的方向分別為向上、向下．同理，可得C、D兩點(diǎn)受到的摩擦力的方向?yàn)橄蛏?、向下．本題選D.熱點(diǎn)2摩擦力問(wèn)題

【例2】(單選)(2009

年天津卷)物塊靜止在固定的斜面上，分別按圖示的方向?qū)ξ飰K施加大小相等的力F，A中F垂直于斜面向上．B中F垂直于斜面向下，C中F豎直向上，D中F豎直向下，施力后物塊仍然靜止，則物塊所受的靜摩擦力增大的是()D

解析：四個(gè)圖中都是靜摩擦．A圖中fA＝Gsinθ；B圖中fB=Gsinθ；C圖中fC＝(G－F)sinθ；D圖中fD＝(G＋F)sinθ.摩擦力問(wèn)題主要應(yīng)用在分析物體運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的情況，所謂運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，一般被解釋為物體要?jiǎng)舆€未動(dòng)這樣的狀態(tài)．沒(méi)動(dòng)是因?yàn)橛徐o摩擦力存在，阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生，使物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為一種趨勢(shì)．由此可以確定運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向的方法是假設(shè)靜摩擦力不存在，判斷物體沿哪個(gè)方向產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，該相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向就是運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向．如果去掉靜摩擦力無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也就無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，靜摩擦力就不存在．

2．(單選)(2009年韶關(guān)二模)如圖2－1－5，用水平力

F推乙物塊，使甲、乙、丙、丁四個(gè)完全相同的物塊一起沿水平地)C面以相同的速度勻速運(yùn)動(dòng)，各物塊受到摩擦力的情況是(圖2－1－5A．甲物塊受到一個(gè)摩擦力的作用B．乙物塊受到兩個(gè)摩擦力的作用C．丙物塊受到兩個(gè)摩擦力的作用D．丁物塊沒(méi)有受到摩擦力的作用

解析：四個(gè)物塊做勻速運(yùn)動(dòng)，故所受F合＝0，所以甲不會(huì)受摩擦力，乙受到丙施加的向左的摩擦力，丙受到乙、地面施加的摩擦力，丁受到地面的摩擦力，故C項(xiàng)正確．

易錯(cuò)點(diǎn)2：摩擦力大小的求解

【例2】(單選)如圖2－1－7所示，質(zhì)量為

M的木板靜止在桌面上，木板上有質(zhì)量為m的滑塊在勻速滑行(受拉力未畫(huà)出)，已知滑塊與木板間、木板與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，M＝3m，)A那么木板所受桌面的摩擦力的大小是(

圖2