《備考指南 物理 》課件-第2章 第1講

物體間的相互作用第二章第1講力重力彈力摩擦力【考綱解讀】1.本講的重點是彈力的分析和判斷、幾種常見彈力的計算等．對本講的學習，重在理解，熟練掌握各種接觸式彈力的判斷方法，會計算彈力的大小.2.高考常把摩擦力與其他知識結(jié)合進行綜合考查．對本講的學習，重在理解，熟練掌握靜摩擦力的判斷方法，會計算各種情況下靜摩擦力和滑動摩擦力的大?。畽谀繉Ш?1知識梳理回顧03核心素養(yǎng)改造02考點各個擊破04配套訓練知識梳理回顧11．力是物體間的相互作用．2．力的性質(zhì)：物質(zhì)性、相互性、矢量性、獨立性、瞬時性．相互性和物質(zhì)性說明力不能離開________而獨立存在．矢量性強調(diào)力是有________的量．獨立性反映某個力的作用效果與其他力__________．瞬時性是指力與其作用效果是在____________產(chǎn)生的．3．力的作用效果(1)使物體發(fā)生______________；(2)改變物體的__________，使物體產(chǎn)生__________．4．力的三要素：________、________、________.一力的概念物體方向無關(guān)同一瞬間形變運動狀態(tài)加速度大小方向作用點夯基題組1．(2018年泰州三模)東漢王充在《論衡·狀留篇》中記述了球的運動：“圓物投之于地，東西南北，無之不可；策杖叩動，才微輒停．”關(guān)于運動和力的關(guān)系，下列說法中正確的是(

)A．力是維持物體運動的原因B．力是改變物體慣性大小的原因C．力是改變物體位置的原因D．力是改變物體運動狀態(tài)的原因【答案】D【解析】“圓物投之于地，東西南北，無之不可”，說明物體的運動不需要力來維持，選項A錯誤；慣性是物體的固有屬性，僅僅與物體的質(zhì)量有關(guān)，與是否受力無關(guān)，選項B錯誤；運動是改變物體位置的原因，與力無關(guān)，選項C錯誤；“策杖叩動，才微輒停”，即力是改變物體運動狀態(tài)的原因，選項D正確．1．產(chǎn)生：由于__________而使物體受到的力．注意：重力不是萬有引力，而是萬有引力豎直向下的一個分力．2．大?。篏＝mg，可用_____________測量．注意：①物體的質(zhì)量不會變；②G的變化是由在地球上不同位置處g的變化引起的．3．方向：總是__________的．注意：豎直向下是和水平面垂直，不一定和接觸面垂直，也不一定指向地心．二重力地球吸引彈簧測力計豎直向下4．重心：物體的每一部分都受重力作用，可認為重力集中作用于一點，即物體的重心．(1)物體的重心與它的__________以及____________有關(guān)．(2)質(zhì)量分布均勻且有規(guī)則幾何外形的物體，其重心在物體的____________．對于形狀不規(guī)則或質(zhì)量分布不均勻的薄板，重心可用懸掛法來確定．5．重力與萬有引力的關(guān)系：重力是萬有引力的________，粗略計算時可認為兩者大小相等．幾何形狀質(zhì)量分布幾何中心分力【答案】C【解析】用懸掛法測量重心時，可以選取任意點進行測量，選項A錯誤；因鐵絲的形狀和質(zhì)量分布不變，由于懸掛時各線均過重心，故三條線的交點也只能是重心，故只有一個，選項B錯誤；因重心的位置不變，故無論測多少次，所測得的重心位置都是唯一的，選項C正確；如果將鐵絲的左、右兩條豎直邊對折起來后，則由于形狀和質(zhì)量分布的改變，重心的位置會發(fā)生變化，選項D錯誤．1．彈性形變：撤去外力后物體能夠______________的形變．2．彈力：物體由于發(fā)生___________而對跟它接觸的物體產(chǎn)生力的作用．3．彈力產(chǎn)生的條件(1)兩物體____________；(2)接觸處發(fā)生____________．兩者缺一不可，并且彈力和形變同時_______，同時_______．4．彈力方向的判斷(1)細繩的拉力的方向一定沿繩指向__________的方向．(2)接觸面上的彈力方向垂直于接觸面指向________物體．三形變和彈力完全恢復原狀彈性形變直接接觸彈性形變產(chǎn)生消失繩收縮受力5．胡克定律在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力F的大小與彈簧的________(或_______)量x成_______，表達式為F＝________.式中k為彈簧的勁度系數(shù)，其大小由彈簧本身決定，x為彈簧的形變量(并非原長或總長)．6．輕繩、輕桿和輕彈簧的彈力特點(1)輕繩：繩對物體的拉力沿繩收縮的方向，同一根繩上彈力處處等大．(2)輕桿：桿對物體的彈力不一定沿桿的方向，要結(jié)合實際情況去判斷．(3)輕彈簧：彈簧的彈力方向一定沿著彈簧軸線的方向，與彈簧形變的方向相反．伸長縮短正比kx【答案】B1．定義：兩個相互接觸的物體有__________時，在接觸面上產(chǎn)生的________________的作用力．2．產(chǎn)生條件(1)兩物體________________；(2)接觸面__________；(3)兩物體間有______________．3．大小：與__________成正比，即f＝________.μ叫動摩擦因數(shù)，與接觸面的材料和____________有關(guān)，與物體間的正壓力無關(guān)，與接觸面的面積無關(guān)．4．方向：跟接觸面相切，并與物體____________的方向相反．四滑動摩擦力相對滑動阻礙相對滑動相互接觸并擠壓粗糙相對滑動正壓力μFN

粗糙程度相對滑動夯基題組4．大小相等的力F按如圖所示的四種方式作用在相同的物體上，使物體能沿不同粗糙程度的水平面勻速運動，則物體與水平面間的摩擦力最大的是(

)【答案】A【解析】根據(jù)物體的平衡條件有fA＝F，fB＝Fcos30°，fC＝Fcos30°，fD＝Fcos60°，知物體與水平面間的摩擦力最大的是A．1．定義：兩個相互接觸的物體間有______________時，在接觸面上產(chǎn)生的阻礙相對運動________________的力．2．產(chǎn)生條件(1)兩物體________________；(2)接觸面__________；(3)兩物體間有__________________．3．大小：隨著其他外力的變化而變化，計算時只能根據(jù)物體所處的狀態(tài)由平衡條件或牛頓運動定律求解(兩物體間接觸面的粗糙程度和彈力不變的情況下)．五靜摩擦力相對運動趨勢趨勢相互接觸并擠壓粗糙相對運動趨勢4．方向：跟物體的________________方向相反，并且摩擦力的方向總跟接觸面平行(或相切)．5．最大靜摩擦力靜摩擦力有一個__________，在數(shù)值上等于物體剛要運動時所需要的沿相對運動趨勢方向的外力．靜摩擦力的大小取值范圍：____________.實際中，最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力．一般情況下，可近似認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力．相對運動趨勢最大值0＜f≤fmax

夯基題組5．(2019年洛陽聯(lián)考)如圖所示，截面為三角形的鋼坯A、B疊放在汽車的水平底板上，汽車底板與鋼坯表面均粗糙，以下說法正確的是(

)A．汽車、鋼坯都靜止時，汽車底板對鋼坯A有向左的靜摩擦力作用B．汽車、鋼坯都靜止時，鋼坯A對B無摩擦力作用C．汽車向左加速時，若汽車與鋼坯相對靜止，汽車底板對鋼坯A有靜摩擦力作用D．汽車向左啟動前后，若汽車與鋼坯相對靜止，鋼坯A對B的彈力不變【答案】C【解析】汽車、鋼坯都靜止時，將A、B兩物體看作整體，可知A下表面不受到摩擦力，A錯誤；汽車、鋼坯都靜止時，隔離B，B受到三個力的作用：重力、A對B的支持力、A對B沿斜面向上的靜摩擦力，B錯誤；汽車向左加速時，若汽車與鋼坯相對靜止，則鋼坯具有向左的加速度，將A、B看作整體，A下表面受到水平向左的靜摩擦力，C正確；汽車向左啟動前后，若汽車與鋼坯相對靜止，對B隔離分析，啟動前，A對B的彈力與重力垂直斜面的分力大小相等，啟動后，它們具有共同的水平向左的加速度，A對B的彈力大于重力垂直斜面的分力，D錯誤．考點各個擊破2彈力產(chǎn)生的條件是“接觸且有彈性形變”．若物體間雖然有接觸但無拉伸或擠壓而發(fā)生彈性形變，則無彈力產(chǎn)生．考點1“假設法”判斷彈力的有無例1

(2019年浙江模擬)如圖所示，一小車的表面由一光滑水平面和光滑斜面連接而成，其上放一球，球與水平面的接觸點為a，與斜面的接觸點為b.當小車和球一起在水平桌面上做直線運動時，下列結(jié)論正確的是(

)A．球在a、b兩點處一定都受到支持力B．球在a點一定受到支持力，在b點處一定不受支持力C．球在a點一定受到支持力，在b點處不一定受到支持力D．球在a點處不一定受到支持力，在b點處也不一定受到支持力【答案】D【解析】對小球進行的受力分析如圖所示．當小車做勻速運動時，小球也做勻速運動，小球受力平衡，此時Nb＝0，Na＝G，所以在b點處不一定受到支持力；若小車向左做勻加速直線運動，小球加速度方向向左，此時重力與斜面的支持力可以使合力向左，Na＝0，所以在a點處不一定受到支持力．選項D正確．練1

(2019年北京名校質(zhì)檢)在圖中，所有接觸面均光滑，且a、b均處于靜止狀態(tài)，其中A、D選項中的細線均沿豎直方向．a(chǎn)、b間一定有彈力的是(

)【答案】B【解析】A中，假設兩球間有彈力，則小球?qū)⑾騼蛇呥\動，與題矛盾，故a、b間無彈力，故A錯誤．B中，若兩球間無彈力，則兩個都將向下擺動，與題矛盾，說明a、b間有彈力，故B正確．C中，假設兩球間有彈力，則小球?qū)⑾騼蛇呥\動，與題矛盾，故a、b間無彈力，故C錯誤．D中，假設a對b球有彈力，方向必定垂直于斜面向上，b球共受豎直向下的重力、豎直向上的拉力和垂直于斜面向上的彈力，三個力的合力不可能為零，則小球b不可能處于靜止狀態(tài)，與題矛盾，故a、b間一定沒有彈力，故D錯誤．彈力有無的判斷1．根據(jù)彈力產(chǎn)生的條件直接判斷．此法適用于形變明顯的情形．2．利用假設法判斷對于形變不明顯的情況，可假設兩個物體間不存在彈力，看物體還能否保持原有的狀態(tài)．3．根據(jù)物體的運動狀態(tài)分析依據(jù)物體的運動狀態(tài)，由物體的受力平衡(或牛頓第二定律)列方程，或者定性判斷彈力是否存在及彈力的方向．例2如圖所示，一重為10N的球固定在支撐桿AB的上端，今用一段繩子水平拉球，使桿發(fā)生彎曲，已知繩的拉力為7.5N，則AB桿對球的作用力方向及大小為多少？(sin53°＝0.8)考點2彈力的方向分析及大小的計算【答案】與水平方向夾角為53°，斜向左上方，大小為12.5N練3

(2018年天門聯(lián)考)三個質(zhì)量均為2kg的相同木塊a、b、c和兩個勁度系數(shù)均為500N/m的相同輕彈簧p、q用輕繩連接如圖所示，其中a放在光滑水平桌面上．開始時p彈簧處于原長，木塊都處于靜止．現(xiàn)用水平力緩慢地向左拉p彈簧的左端，直到c木塊剛好離開水平地面為止，取g＝10m/s2.則該過程p彈簧的左端向左移動的距離為多少？1．彈力方向的判斷(1)根據(jù)彈力產(chǎn)生的條件直接判斷根據(jù)物體是否直接接觸并發(fā)生彈性形變來判斷是否存在彈力．此方法多用來判斷形變較明顯的情況．(2)根據(jù)物體的運動狀態(tài)分析判斷根據(jù)物體的運動狀態(tài)，利用牛頓第二定律或共點力平衡條件判斷彈力是否存在．2．彈力大小的計算根據(jù)平衡條件、牛頓第二定律或胡克定律來計算．考點3胡克定律的應用練5

(2019屆北京名校模擬)S1和S2表示勁度系數(shù)分別為k1和k2的兩根彈簧，k1＞k2；a和b表示質(zhì)量分別為ma和mb的兩個小物體，ma＞mb，將彈簧與物塊按圖示方式懸掛起來，現(xiàn)要求兩根彈簧的總長度最大，則應使(

)A．S1在上，a在上B．S1在上，b在上C．S2在上，a在上D．S2在上，b在上【答案】D彈力大小的確定方法1．彈簧類彈力：由胡克定律知彈力F＝kx，其中x為彈簧的形變量，而不是伸長或壓縮后彈簧的總長度．2．非彈簧類彈力：根據(jù)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來綜合確定．1．輕繩模型(1)“活結(jié)”：跨過光滑滑輪(或桿、釘子)的輕繩，其兩端張力大小相等．(2)“死結(jié)”：如果幾段輕繩系在一個結(jié)點上，那么這幾段繩子的張力大小不一定相等．微講堂＋輕桿、輕繩、輕彈簧模型2．輕桿模型(1)“活桿”：即一端由鉸鏈相連的輕質(zhì)活動桿，它的彈力方向一定沿桿的方向．(2)“死桿”：即輕質(zhì)固定桿，它的彈力方向不一定沿桿的方向，需要結(jié)合平衡方程或牛頓第二定律求得．3．輕彈簧模型(1)輕彈簧既可伸長提供拉力，也可壓縮提供推力，形變量確定后各處彈力大小相等．(2)輕彈簧的彈力不能發(fā)生突變(突然消失除外)，而輕繩、輕桿的彈力可以發(fā)生突變．例4

如圖所示，水平輕桿的一端固定在墻上，輕繩與豎直方向的夾角為37°，小球的重力為12N，輕繩的拉力為10N，水平輕彈簧的拉力為9N，求輕桿對小球的作用力．(sin37°＝0.6)【答案】5N，與豎直方向成37°角斜向右上方練6

如圖所示，輕繩AD跨過固定在水平橫梁BC右端的定滑輪掛住一個質(zhì)量為10kg的物體，∠ACB＝30°，g取10N/kg，求：(1)輕繩AC段的張力FAC的大?。?2)橫梁BC對C端的支持力的大小及方向．【答案】(1)100N

(2)100N，與水平方向成30°角斜向右上方【解析】物體M處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡條件可判斷，與物體相連的輕繩拉力大小等于物體的重力，取C點為研究對象，進行受力分析，如圖所示．(1)圖中輕繩AD跨過定滑輪拉住質(zhì)量為M的物體，物體處于平衡狀態(tài)，繩AC段的拉力大小為FAC＝FCD＝Mg＝10×10N＝100N.(2)由幾何關(guān)系得FC＝FAC＝Mg＝100N.方向和水平方向成30°角斜向右上方．1．兩種摩擦力的對比考點4摩擦力的有無及其方向的判斷靜摩擦力滑動摩擦力產(chǎn)生條件(1)接觸面粗糙(2)接觸處有彈力(3)物體間有相對運動趨勢(仍保持相對靜止)(1)接觸面粗糙(2)接觸處有彈力(3)物體間有相對運動靜摩擦力滑動摩擦力大小(1)靜摩擦力為被動力，與正壓力無關(guān)，大小范圍為0＜f≤fmax(2)最大靜摩擦力fmax大小與正壓力大小有關(guān)滑動摩擦力f＝μFN，μ為動摩擦因數(shù)，取決于接觸面材料及粗糙程度，F(xiàn)N為正壓力方向沿接觸面與受力物體相對運動趨勢的方向相反沿接觸面與受力物體相對運動的方向相反2．理解摩擦力時的注意問題(1)摩擦力的方向總是與物體間相對運動(或相對運動趨勢)的方向相反，但不一定與物體的運動方向相反．(2)摩擦力總是阻礙物體間的相對運動(或相對運動趨勢)，但不一定阻礙物體的運動．即摩擦力可以是阻力使物體減速，也可以是動力使物體加速．(3)受靜摩擦力作用的物體不一定靜止，但一定與施力物體保持相對靜止．例5

(多選)如圖甲、乙所示，傾角為θ的斜面上放置一滑塊M，在滑塊M上放置一個質(zhì)量為m的物塊，M和m相對靜止，一起沿斜面勻速下滑，下列說法正確的是(

)A．圖甲中物塊m受到摩擦力B．圖乙中物塊m受到摩擦力C．圖甲中物塊m受到水平向左的摩擦力D．圖乙中物塊m受到與斜面平行向上的摩擦力【答案】BD【解析】對題圖甲：設物塊m受到摩擦力，則物塊m受到重力、支持力、摩擦力，而重力、支持力平衡，若受到摩擦力作用，其方向與接觸面相切，方向水平，則物塊m受力將不平衡，與題中條件矛盾，故假設不成立，A、C錯誤．對題圖乙：設物塊m不受摩擦力，由于m勻速下滑，m必受力平衡，若m只受重力、支持力作用，由于支持力與接觸面垂直，故重力、支持力不可能平衡，則假設不成立，由受力分析知：m受到與斜面平行向上的摩擦力，B、D正確．練7

(2019屆衡水校級期末)如圖甲、乙所示，拉力F使疊放在一起的A、B兩物體一起以共同速度沿F方向做勻速直線運動，則(

)A．兩圖中A物體受到的摩擦力方向均與F方向相同B．兩圖中A物體受到的摩擦力方向均與F方向相反C．兩圖中A物體均不受摩擦力作用D．甲圖中的A物體不受摩擦力，乙圖中A物體受到的摩擦力方向與F方向相同【答案】D【解析】根據(jù)受力分析，且物體均處于平衡狀態(tài)，因此圖甲中A物體不受摩擦力作用，而圖乙的A物體受到的重力和支持力不平衡，重力和支持力的合力沿斜面向下，所以A物體受到的摩擦力與該合力平衡，方向沿斜面向上，與F方向相同．故A、B、C錯誤，D正確．練8

(多選)(2019年南京模擬)如圖所示，A、B、C三個物體質(zhì)量相等，它們與傳送帶間的動摩擦因數(shù)也相同．三個物體隨傳送帶一起勻速運動，運動方向如圖中箭頭所示．則下列說法正確的是(

)A．A物體受到的摩擦力方向向右B．三個物體中只有A物體受到的摩擦力是零C．B、C受到的摩擦力方向相同D．B、C受到的摩擦力方向相反【答案】BC【解析】A物體與傳送帶一起勻速運動，它們之間無相對運動或相對運動趨勢，即無摩擦力作用，A錯誤；B、C兩物體雖運動方向不同，但都處于平衡狀態(tài)，由沿傳送帶方向所受合力為零可知，B、C兩物體均受沿傳送帶方向向上的摩擦力作用，故B、C正確，D錯誤．判斷靜摩擦力的有無及方向的三種方法1．假設法2．運動狀態(tài)法此法關(guān)鍵是先確定物體的運動狀態(tài)(如平衡或加速)，再利用平衡條件或牛頓第二定律確定靜摩擦力的方向．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)牛頓第三定律確定另一物體受到的靜摩擦力的方向．1．靜摩擦力大小的計算(1)物體處于平衡狀態(tài)(靜止或勻速直線運動)，利用力的平衡條件來求解其大?。?2)物體有加速度時，若只有摩擦力，則Ff＝ma，例如，勻速轉(zhuǎn)動的圓盤上物塊靠摩擦力提供向心力產(chǎn)生向心加速度．若除摩擦力外，物體還受其他力，則F合＝ma，先求合力再求摩擦力．考點5摩擦力大小的計算(3)最大靜摩擦力與接觸面間的壓力成正比，為了處理問題的方便，最大靜摩擦力常常按近似等于滑動摩擦力處理．(4)物體實際受到的靜摩擦力一般小于最大靜摩擦力．2．滑動摩擦力大小的計算(1)滑動摩擦力的大小可以用公式f＝μFN計算．(2)結(jié)合研究對象的運動狀態(tài)(靜止、勻速運動或變速運動)，利用平衡條件或牛頓運動定律列方程求解．例6表面粗糙的長直木板上表面的一端放有一個木塊，如圖所示，木板由水平位置緩慢向上轉(zhuǎn)動(即木板與地面的夾角α變大，最大靜摩擦力大于滑動摩擦力)，另一端不動，則木塊受到的摩擦力f隨角度α變化的圖像是下列圖中的(

)A

B

C

D

【答案】C【解析】不滑動時受力分析如圖，得Ff靜＝mgsinα.滑動時Ff動＝μmgcosα.又最大靜摩擦力大于滑動摩擦力，則只有C正確．練9

(2019屆衡水名校模擬)如圖所示，均勻T形物塊A質(zhì)量為m，夾在兩個相同的水平墊板中，A與墊板間的動摩擦因數(shù)為μ，當墊板B、C以相同的水平速率v1對稱且勻速地向兩側(cè)退開時，若要使A以速率v2勻速前移，作用在A中央位置上與v2同向的水平拉力F的大小滿足(

)A．F＜μmg

B．F＝μmgC．F＞μmg

D．不能確定【答案】A靜摩擦力和滑動摩擦力的計算1．若已知相互摩擦的物體間的動摩擦因數(shù)μ及正壓力FN，滑動摩擦力f可以根據(jù)公式f＝μFN直接計算出大?。?．由于受力或運動情況的不同，靜摩擦力的大小具有不確定性和被動適應性，靜摩擦力的大小會隨著引起相對運動趨勢的外力的增大而增大．在0～fm范圍內(nèi)，靜摩擦力的大小可根據(jù)二力平衡條件求得，它的大小總是與引起相對運動趨勢的外力大小相等．當兩物體一起做加速運動，具有加速度時，可用牛頓第二定律確定靜摩擦力的大小．核心素養(yǎng)改造3臨界條件在摩擦力突變問題中的應用當物體受力或運動發(fā)生變化時，摩擦力常發(fā)生突變．摩擦力的突變，又會導致物體的受力情況和運動性質(zhì)的突變，其突變點(時刻或位置)往往具有很深的隱蔽性．對其突變點的分析與判斷是物理問題的切入點．1．常見類型(1)靜摩擦力突變?yōu)榛瑒幽Σ亮Γo摩擦力是被動力，其大小、方向取決于物體間的相對運動的趨勢．靜摩擦力為零的狀態(tài)是方向變化的臨界狀態(tài)；靜摩擦力達到最大值是物體恰好保持相對靜止的臨界狀態(tài)．(2)滑動摩擦力突變?yōu)殪o摩擦力．滑動摩擦力存在于發(fā)生相對運動的物體之間，因此兩物體的速度相同時，滑動摩擦力要發(fā)生突變(摩擦力變?yōu)榱慊蜃優(yōu)殪o摩擦力)．2．解題思路解決摩擦力的突變問題的關(guān)鍵是找出摩擦力發(fā)生突變的臨界條件，這也就是突變前后摩擦力的分界點，再利用相應規(guī)律分別對突變前后進行分析求解．(1)以定理、定律(平衡條件或牛頓運動定律)為依據(jù)，首先求出所研究問題的一般規(guī)律和一般解，然后分析、討論其特殊規(guī)律和特殊解．(2)直接分析、討論臨界狀態(tài)和相應的臨界值，求解出研究問題的規(guī)律和解．3．用臨界法分析摩擦力突變問題的三點注意事項(1)題目中出現(xiàn)“最大”“最小”和“剛好”等關(guān)鍵詞時，一般隱藏著臨界問題．有時，有些臨界問題中并不含上述常見的“臨界術(shù)語”，但審題時發(fā)現(xiàn)某個物理量在變化過程中會發(fā)生突變，則該物理量突變時物體所處的狀態(tài)即為臨界狀態(tài)．(2)靜摩擦力是被動力，其存在及大小、方向取決于物體間相對運動的趨勢，而且靜摩擦力存在最大值．存在靜摩擦的連接系統(tǒng)，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(zhì)的分界點．例1

(多選)在探究靜摩擦力變化的規(guī)律及滑動摩擦力變化的規(guī)律的實驗中，設計了如圖甲所示的演示裝置，力傳感器A與計算機連接，可獲得力隨時間變化