第06講重力彈力摩擦力（講義）

第06講重力彈力摩擦力目錄復(fù)習(xí)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建考點(diǎn)一重力【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)重力和重心【提升·必考題型歸納】考向重力和重心的理解考點(diǎn)二彈力【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1彈力和胡克定律知識(shí)點(diǎn)2彈力有無(wú)的判斷知識(shí)點(diǎn)3彈力方向的判斷知識(shí)點(diǎn)4彈力大小的計(jì)算【提升·必考題型歸納】考向1彈力有無(wú)及方向的判斷考向2彈力大小的計(jì)算考點(diǎn)三摩擦力【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力知識(shí)點(diǎn)2靜摩擦力有無(wú)及方向判斷知識(shí)點(diǎn)3摩擦力的大小知識(shí)點(diǎn)4摩擦力的的突變問(wèn)題【提升·必考題型歸納】考向1靜摩擦力有無(wú)及方向判斷考向2摩擦力的大小考向3摩擦力的的突變問(wèn)題真題感悟理解重力及重心的概念。會(huì)判斷彈力的方向和求其大小。掌握和理解摩擦力方向的判斷和大小的求解 考點(diǎn)一重力知識(shí)點(diǎn)重力和重心1．產(chǎn)生：由于地球的吸引而使物體受到的力．2．大?。篏＝mg.3．方向：總是豎直向下．4．重心：因?yàn)槲矬w各部分都受重力的作用，從效果上看，可以認(rèn)為各部分受到的重力作用集中于一點(diǎn)，這一點(diǎn)叫做物體的重心，其位置與物體的質(zhì)量分布和形狀有關(guān)。特別提醒：(1)重力的方向不一定指向地心．(2)并不是只有重心處才受到重力的作用．考向重力和重心的理解小明在參觀科技館時(shí)觀察到有一個(gè)十分有趣的“錐體上滾”實(shí)驗(yàn)。如圖所示，將一個(gè)雙圓錐體輕輕放在傾斜軌道的低端，就會(huì)看到它似乎在向“上”滾去，關(guān)于錐體的運(yùn)動(dòng)說(shuō)法正確的是（）A．雙圓錐體的重心在錐體的外部，不在錐體上B．在雙圓錐體上滾的過(guò)程中，錐體的重心在向上運(yùn)動(dòng)C．雙圓錐體上滾實(shí)驗(yàn)中，雖然看到的現(xiàn)象好像是錐體在上滾，但是從側(cè)面觀察的話錐體重心其實(shí)是下移的D．當(dāng)雙圓錐體在軌道的最低處時(shí)，它的重心在最低處：當(dāng)雙錐體在軌道最高處時(shí)，它的重心在最高處?！敬鸢浮緾【詳解】BC．錐體上滾的原理是重心運(yùn)動(dòng)，雖然看到的現(xiàn)象好像是錐體在上滾，但是從側(cè)面觀察的話錐體重心其實(shí)是下移的，B錯(cuò)誤，C正確。A．錐體的重心在錐體的內(nèi)部幾何重心上，不在物體外面，重心的具體位置在錐體的中心軸的中間，A錯(cuò)誤。D．雙錐體放在軌道的低處時(shí)，放手后它會(huì)向軌道高處滾動(dòng)，這是因?yàn)楫?dāng)雙錐體在軌道的最低處時(shí)，它的重心在最高處；當(dāng)雙錐體在軌道最高處時(shí)，它的重心卻在最低處，D錯(cuò)誤。故選C?？键c(diǎn)二彈力知識(shí)點(diǎn)1彈力和胡克定律1．彈力(1)定義：發(fā)生形變的物體，要恢復(fù)原狀，對(duì)與它接觸的物體會(huì)產(chǎn)生力的作用，這種力叫作彈力。(2)產(chǎn)生條件：物體相互接觸且發(fā)生彈性形變。(3)方向：彈力的方向總是與作用在物體上使物體發(fā)生形變的外力方向相反。2．胡克定律(1)內(nèi)容：在彈性限度內(nèi)，彈簧發(fā)生彈性形變時(shí)，彈力F的大小跟彈簧伸長(zhǎng)(或縮短)的長(zhǎng)度x成正比。(2)表達(dá)式：F＝kx。①k是彈簧的勁度系數(shù)，單位為N/m；k的大小由彈簧自身性質(zhì)決定。②x是形變量，不是彈簧形變以后的長(zhǎng)度。知識(shí)點(diǎn)2彈力有無(wú)的判斷1．條件法：根據(jù)彈力產(chǎn)生的兩個(gè)條件——接觸和發(fā)生彈性形變直接判斷。2．假設(shè)法：假設(shè)兩個(gè)物體間彈力不存在，看物體能否保持原有的狀態(tài)。若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，則此處不存在彈力；若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，則此處一定有彈力。3．狀態(tài)法：根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，由平衡條件或牛頓第二定律進(jìn)行判斷。知識(shí)點(diǎn)3彈力方向的判斷知識(shí)點(diǎn)4彈力大小的計(jì)算1.彈簧類彈力：（1）由胡克定律知彈力F＝kx，其中x為彈簧的形變量，而不是伸長(zhǎng)或壓縮后彈簧的總長(zhǎng)度；（2）彈簧串聯(lián)時(shí)，各彈簧的彈力大小相等，彈簧的形變量一般不同；串聯(lián)后彈簧的勁度系數(shù)類似電阻并聯(lián)公式：（3）彈簧并聯(lián)時(shí)，各彈簧的形變量相等，彈力一般不同。并聯(lián)后彈簧的勁度系數(shù)類似電阻串聯(lián)公式：2.非彈簧類彈力：根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和其他受力情況，利用平衡條件或牛頓第二定律來(lái)綜合確定．考向1彈力有無(wú)及方向的判斷1．如圖所示，光滑的小球A放在車內(nèi)的水平地面上，小球A緊靠車廂左壁，車和小球一起沿水平面向右運(yùn)動(dòng)，則（）A．小球一定受到3個(gè)力作用B．小球受到小車對(duì)它的彈力，該彈力產(chǎn)生的原因是小球的微小形變C．若小車勻速運(yùn)動(dòng)，則車廂左壁對(duì)小球A的彈力方向水平向右D．若小車加速運(yùn)動(dòng)，則車廂左壁對(duì)小球A的彈力等于小球?qū)噹蟊诘膹椓Α敬鸢浮緿【詳解】AC．若小車勻速運(yùn)動(dòng)，小球受到重力和車廂豎直向上的支持力，二力平衡；若果小車加速運(yùn)動(dòng)，則小球受到重力、車廂豎直向上的支持力和車廂左壁對(duì)小球的彈力三個(gè)力，故AC錯(cuò)誤；B．小球一定受到小車地面對(duì)它的彈力，若小車向右加速時(shí)小球還受到側(cè)壁的彈力，小球受到的彈力產(chǎn)生的原因是小車的微小形變，故B錯(cuò)誤；D．若小車加速運(yùn)動(dòng)，則車廂左壁對(duì)小球A的彈力與小球?qū)噹蟊诘膹椓r(shí)一對(duì)相互作用力，根據(jù)牛頓第三定律，二力等大反向，故D正確。故選D。2．一個(gè)光滑球一半由鉛（用陰影表示）一半由鋁組成，放在支架P、Q上處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖（a）所示，P支架對(duì)它的支持力為N，若將球翻轉(zhuǎn)，如圖（b）所示，P支架對(duì)它的支持力為N'．比較N與N'，應(yīng)有：A．N>N'，方向不相同 B．N=N'，方向相同C．N<N'，方向相同 D．N=N'，方向不相同【答案】B【詳解】?jī)煞N情況中，PQ兩點(diǎn)對(duì)球的彈力方向均通過(guò)球心斜向上，則彈力的方向是相同的，重力的方向豎直向下，根據(jù)三力平衡知識(shí)可知兩種情況下彈力的大小也是相同的，即兩種情況下P支架對(duì)球的支持力大小和方向均不變，故選B.考向2彈力大小的計(jì)算3．如圖所示，一根輕質(zhì)彈簧上端固定，下端掛一質(zhì)量為m0的平盤，盤里有一物體，質(zhì)量為m，當(dāng)盤靜止時(shí)，彈簧的長(zhǎng)度比其自然長(zhǎng)度伸長(zhǎng)了L。今向下拉盤使彈簧再伸長(zhǎng)ΔL后停止，然后松手放開。設(shè)彈簧總處在彈性限度以內(nèi)，則剛松開手時(shí)盤對(duì)物體的支持力等于（）A． B．C． D．【答案】A【詳解】盤靜止時(shí)由胡克定律彈簧再伸長(zhǎng)ΔL時(shí)，拉力F，則解得剛松手盤和物體受向上合力F，對(duì)整體由牛頓定律松手時(shí)盤對(duì)物體的支持力FN，對(duì)物體由牛頓定律解得故選A。4．如圖所示，水平固定且傾角為37°（，）的光滑斜面上有兩為個(gè)質(zhì)量均為的小球A、B，它們用勁度系數(shù)為的輕質(zhì)彈簧連接，彈簧的原長(zhǎng)為，現(xiàn)對(duì)B施加一水平向左的推力F，使A、B均在斜面上以加速度向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度和推力F的大小分別為（）A．1.1m，25N B．0.3m，50NC．1.1m，41N D．0.3m，25N【答案】B【詳解】以整體為研究對(duì)象，受力分析如圖所示根據(jù)牛頓第二定律，沿斜面方向有代入數(shù)據(jù)解得以A研究對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律和胡克定律，沿斜面方向有代入數(shù)據(jù)解得，B正確，ACD錯(cuò)誤;故選B。考點(diǎn)三摩擦力知識(shí)點(diǎn)1靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力名稱項(xiàng)目靜摩擦力滑動(dòng)摩擦力定義兩相對(duì)靜止的物體間的摩擦力兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體間的摩擦力產(chǎn)生條件(1)接觸面粗糙(2)接觸處有壓力(3)兩物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)(1)接觸面粗糙(2)接觸處有壓力(3)兩物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)大小(1)靜摩擦力為被動(dòng)力，與正壓力無(wú)關(guān)，滿足0＜F≤Fmax(2)最大靜摩擦力Fmax大小與正壓力大小有關(guān)Ff＝μFN方向與受力物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反與受力物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反作用效果總是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)總是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)注意：①運(yùn)動(dòng)方向：一般指物體相對(duì)地面(以地面為參考系)的運(yùn)動(dòng)方向；②相對(duì)運(yùn)動(dòng)（趨勢(shì)）方向：以其中一個(gè)物體為參考系,另一個(gè)物體相對(duì)參考系的運(yùn)動(dòng)方向。知識(shí)點(diǎn)2靜摩擦力有無(wú)及方向判斷1.假設(shè)法：2.狀態(tài)法：3.牛頓第三定律法：“力是物體間的相互作用”，先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向，再根據(jù)牛頓第三定律確定相互作用的另一物體受到的靜摩擦力的方向。4.帶動(dòng)法：①“主動(dòng)帶動(dòng)被動(dòng)”②“同向快帶慢，反向互相阻”，多用于傳送帶和板塊模型中，摩擦力方向的判斷。注意：摩擦力的方向總是與物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)（或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)）的方向相反，但與物體的運(yùn)動(dòng)方向可能相反，也可能相同，還有可能不在同一一線上。知識(shí)點(diǎn)3摩擦力的大小知識(shí)點(diǎn)4摩擦力的的突變問(wèn)題1.“靜→靜”突變：物體受到靜摩擦力和其他力的共同作用，當(dāng)其他力的合力發(fā)生變化時(shí)，如果仍保持相對(duì)靜止，則靜摩擦力的大小和(或)方向可能發(fā)生突變。2.“靜→動(dòng)”突變：物體受到靜摩擦力和其他力的共同作用，當(dāng)其他力變化時(shí)，如果發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，則靜摩擦力可能突變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力。3.“動(dòng)→靜”突變：物體受到滑動(dòng)摩擦力和其他力的共同作用，當(dāng)相對(duì)滑動(dòng)突然停止時(shí)，滑動(dòng)摩擦力可能突變?yōu)殪o摩擦力。4.“動(dòng)→動(dòng)”突變：物體受到滑動(dòng)摩擦力和其他力的共同作用，當(dāng)兩物體間的正壓力發(fā)生變化時(shí)，滑動(dòng)摩擦力的大小隨之而變；或兩物體達(dá)到共同速度時(shí)相對(duì)滑動(dòng)方向發(fā)生變化，滑動(dòng)摩擦力的方向也會(huì)隨之而變?？枷?靜摩擦力有無(wú)及方向判斷1．如圖所示，物體A沿粗糙斜面加速下滑，斜面體B靜止不動(dòng)，在這個(gè)過(guò)程中（

）A．A所受斜面的支持力與摩擦力的合力方向斜向左上方B．A所受斜面的支持力與摩擦力的合力方向斜向右上方C．斜面體B受到地面向右的摩擦力作用D．斜面體B受到地面向左的摩擦力作用【答案】BC【詳解】AB．取A為研究對(duì)象，由于物體A勻速下滑時(shí)所受合力為零，支持力、摩擦力的合力與重力等值反向，即豎直向上；當(dāng)物體A加速下滑時(shí)，A所受合力平行斜面向下，則此時(shí)摩擦力與支持力的合力必斜向右上方，故A錯(cuò)誤，B正確；CD．取AB整體為研究對(duì)象，因斜面體靜止，物體A有平行斜面向下的加速度，則整體在水平方向上受到的合力不為零且方向向右，而此合力只能由地面對(duì)斜面體的摩擦力來(lái)提供，斜面體B受到地面向右的摩擦力作用，故C正確，D錯(cuò)誤。故選BC。考向2摩擦力的大小2．如圖所示，打印機(jī)進(jìn)紙槽里疊放有一疊白紙，進(jìn)紙時(shí)滾輪以豎直向下的力F壓在第一張白紙上，并沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，滾輪與第一張紙不打滑，但第一張紙與第二張紙間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等。滾輪與白紙之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，白紙之間、白紙與紙槽底座之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，每張白紙的質(zhì)量為m，不考慮靜電力的影響，重力加速度為g，則下列說(shuō)法正確的是（）A．滾輪對(duì)第一張白紙的摩擦力大小為B．第二、三張白紙間的摩擦力大小為C．第三、四張白紙間的摩擦力大小為D．越靠近底座，白紙間的摩擦力越大【答案】C【詳解】A．為滾輪與第一張白紙間的滑動(dòng)摩擦力，滾輪與第一張白紙間的摩擦力為靜摩擦力，小于或等于最大靜摩擦力。故A錯(cuò)誤；B．第一、二張白紙間的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，大小為第二張白紙?zhí)幱陟o止?fàn)顟B(tài)，第二、三張白紙間的摩擦力為靜摩擦力，大小等于第一、二張白紙間的摩擦力，即故B錯(cuò)誤；C．第三張白紙?zhí)幱陟o止?fàn)顟B(tài)，第三、四張白紙間的摩擦力為靜摩擦力，大小等于第二、三張白紙間的摩擦力，即故C正確；D．除第一張白紙外，所有白紙均處于靜止?fàn)顟B(tài)，白紙間的摩擦力均為，大小相等。故D錯(cuò)誤。故選C。3．如圖所示，一質(zhì)量為m的物塊靜置在傾角θ=60°的粗糙斜面上，用一個(gè)與斜面底邊平行的力F=作用在物塊上，該物塊仍保持靜，則下刻說(shuō)法正確的是（）A．該物塊受到的摩擦力大小為 B．該物塊受到的摩擦力大小為mgC．若撤掉該外力F，此物塊可能發(fā)生滑動(dòng) D．若撤掉該外力F，此物塊仍靜止不動(dòng)【答案】BD【詳解】AB．對(duì)物塊受力分析，可以簡(jiǎn)化成如圖所示的受力分析，根據(jù)平衡條件，則有故A錯(cuò)誤，B正確。CD．當(dāng)撤去外力之后，只需要沿斜面向上大小為的摩擦力就可以平衡，故C錯(cuò)誤，D正確。故選BD?？枷?摩擦力的的突變問(wèn)題4．（“靜→靜”突變）如圖所示，一重為50N的木塊原來(lái)靜止在水平桌面上，某瞬間在水平方向上同時(shí)受到兩個(gè)方向相反的力F1、F2的作用，其中F1=20N，F(xiàn)2=8N，已知木塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，則（

）A．木塊受到的摩擦力的大小為15N，方向水平向左B．木塊受到的摩擦力的大小為12N，方向水平向左C．若將F1撤去，木塊受到的摩擦力的大小為8N，方向水平向右D．若將F2撤去，木塊受到的摩擦力的大小為20N，方向水平向左【答案】BC【詳解】AB．最大靜摩擦力為，F(xiàn)1、F2的合力方向向右，所以木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，所受的合力為零，故靜摩擦力向左，大小為12N，A錯(cuò)誤B正確；C．若將F1撤去，因?yàn)?，木塊在F2的作用下仍然處于靜止，則摩擦力大小等于F2的大小為8N，方向與力F2的方向相反，方向水平向右，C正確；D．若將F2撤去，因?yàn)?，木塊將運(yùn)動(dòng)，受到的是滑動(dòng)摩擦力，大小為15N，方向水平向左，D錯(cuò)誤。故選BC。5．（“靜→動(dòng)”突變）如圖所示，一箱子放在水平地面上，現(xiàn)對(duì)箱子施加一斜向上的拉力F，保持拉力的方向不變，在拉力F的大小由零逐漸增大的過(guò)程中。關(guān)于摩擦力f的大小隨拉力F的變化關(guān)系，下列四副圖可能正確的是（）A． B．C． D．【答案】B【詳解】設(shè)F與水平方向的夾角為θ，木箱處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，根據(jù)平衡條件得：木箱所受的靜摩擦力為F增大，f增大；當(dāng)拉力達(dá)到一定值，箱子運(yùn)動(dòng)瞬間，靜摩擦力變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力，由于最大靜摩擦力略大于滑動(dòng)摩擦力，故摩擦力有個(gè)突然減小的過(guò)程；木箱運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受的支持力，F(xiàn)增大，N減小，此時(shí)木箱受到的是滑動(dòng)摩擦力，大小為，N減小，則f減小，故B正確，ACD錯(cuò)誤。故選B。6．（“動(dòng)→靜”突變）如圖所示，質(zhì)量為1kg的物體與地面間的動(dòng)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(shí)受到一個(gè)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Ff隨時(shí)間t變化的圖像是（最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力）（）A． B．C． D．【答案】A【詳解】物體從t=0開始以初速度v0沿水平地面向右做勻減速運(yùn)動(dòng)，受到的滑動(dòng)摩擦力大小為Ff1=μmg=0.2×1×10N=2N方向向左，為負(fù)值。當(dāng)物體的速度減到零時(shí)，物體所受的最大靜摩擦力為Ffm=μmg=2N則F<Ffm所以物體不能被拉動(dòng)而處于靜止?fàn)顟B(tài)，受到靜摩擦力作用，其大小為Ff2=F=1N方向向右，為正值。故選A。7．（“動(dòng)→動(dòng)”突變）如圖所示，足夠長(zhǎng)的傳送帶與水平面夾角為，以速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。在傳送帶的上端輕輕放置一個(gè)質(zhì)量為m的小木塊，小木塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)，則下列選項(xiàng)中能客觀地反映小木塊的受力和運(yùn)動(dòng)情況的是（）A． B．C． D．【答案】BD【詳解】AB．在傳送帶的上端輕輕放置一個(gè)質(zhì)量為m的小木塊，小木塊的速度小于傳送帶的速度，小木塊受的摩擦力沿斜面向下，隨著小木塊速度的增大，當(dāng)小木塊的速度等于傳送帶的速度時(shí)，因?yàn)?，小木塊不可能與傳送帶相對(duì)靜止，一定繼續(xù)加速，超過(guò)傳送帶的速度，這時(shí)小木塊所受的摩擦力沿斜面向上，而在這個(gè)過(guò)程中，小木塊對(duì)斜面的壓力不變，摩擦力的大小也不改變，A錯(cuò)誤，B正確；CD．摩擦力沿斜面向下時(shí)，由牛頓第二定律得摩擦力沿斜面向上時(shí)，由牛頓第二定律得則a1>a2，C錯(cuò)誤，D正確。故選BD。1．（2021年河北高考真題）如圖，矩形金屬框豎直放置，其中、足夠長(zhǎng)，且桿光滑，一根輕彈簧一端固定在M點(diǎn)，另一端連接一個(gè)質(zhì)量為m的小球，小球穿過(guò)桿，金屬框繞軸分別以角速度和勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小球均相對(duì)桿靜止，若，則與以勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相比，以勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)（）A．小球的