第二章力和力的平衡-高中物理批注版(精品高中高考物理学习资料)
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高考物理知识点之力与物体平衡考试要点1.力的定义力是物体对物体的作用,是物体发生形变和改变物体的运动状态(即产生加速度)的原因. 力是矢量。
2. 重力(1)重力是由于地球对物体的吸引而产生的.重力是由于地球的吸引而产生,但不能说重力就是地球的吸引力,重力是万有引力的一个分力.但在地球表面附近,可以认为重力近似等于万有引力(2)重力的大小:地球表面G=mg,离地面高h处G/=mg/,其中g/=2g(3)重力的方向:竖直向下(不一定指向地心)。
(4)重心:物体的各部分所受重力合力的作用点,物体的重心不一定在物体上.3. 弹力(1)产生原因:由于发生弹性形变的物体有恢复形变的趋势而产生的.(2)产生条件:①直接接触;②有弹性形变.(3)弹力的方向:与物体形变的方向相反,弹力的受力物体是引起形变的物体,施力物体是发生形变的物体.在点面接触的情况下,垂直于面;在两个曲面接触(相当于点接触)的情况下,垂直于过接触点的公切面.①绳的拉力方向总是沿着绳且指向绳收缩的方向,且一根轻绳上的张力大小处处相等.②轻杆既可产生压力,又可产生拉力,且方向不一定沿杆.(4)弹力的大小:一般情况下应根据物体的运动状态,利用平衡条件或牛顿定律来求解.弹簧弹力可由胡克定律来求解.★胡克定律:在弹性限度内,弹簧弹力的大小和弹簧的形变量成正比,即F=kx.k为弹簧的劲度系数,它只与弹簧本身因素有关,单位是N/m.4.摩擦力(1)产生的条件:①相互接触的物体间存在压力;③接触面不光滑;③接触的物体之间有相对运动(滑动摩擦力)或相对运动的趋势(静摩擦力),这三点缺一不可.(2)摩擦力的方向:沿接触面切线方向,与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反,与物体运动的方向可以相同也可以相反.(3)判断静摩擦力方向的方法:①假设法:首先假设两物体接触面光滑,这时若两物体不发生相对运动,则说明它们原来没有相对运动趋势,也没有静摩擦力;若两物体发生相对运动,则说明它们原来有相对运动趋势,并且原来相对运动趋势的方向跟假设接触面光滑时相对运动的方向相同.然后根据静摩擦力的方向跟物体相对运动趋势的方向相反确定静摩擦力方向.②平衡法:根据二力平衡条件可以判断静摩擦力的方向.(4)大小:先判明是何种摩擦力,然后再根据各自的规律去分析求解.○1滑动摩擦力大小:利用公式f=μF N 进行计算,其中FN 是物体的正压力,不一定等于物体的重力,甚至可能和重力无关.或者根据物体的运动状态,利用平衡条件或牛顿定律来求解.②静摩擦力大小:静摩擦力大小可在0与f max 之间变化,一般应根据物体的运动状态由平衡条件或牛顿定律来求解.5.物体的受力分析(1)确定所研究的物体,分析周围物体对它产生的作用,不要分析该物体施于其他物体上的力,也不要把作用在其他物体上的力错误地认为通过“力的传递”作用在研究对象上.(2)按“性质力”的顺序分析.即按重力、弹力、摩擦力、其他力顺序分析,不要把“效果力”与“性质力”混淆重复分析.(3)如果有一个力的方向难以确定,可用假设法分析.先假设此力不存在,想像所研究的物体会发生怎样的运动,然后审查这个力应在什么方向,对象才能满足给定的运动状态.6.力的合成与分解(1)合力与分力:如果一个力作用在物体上,它产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同,这个力就叫做那几个力的合力,而那几个力就叫做这个力的分力.(2)力合成与分解的根本方法:平行四边形定则.(3)力的合成:求几个已知力的合力,叫做力的合成.共点的两个力(F 1 和F 2 )合力大小F的取值范围为:|F 1 -F 2 |≤F≤F 1 +F 2 .(4)力的分解:求一个已知力的分力,叫做力的分解(力的分解与力的合成互为逆运算).在实际问题中,通常将已知力按力产生的实际作用效果分解;为方便某些问题的研究,在很多问题中都采用正交分解法.7.共点力的平衡(1)共点力:作用在物体的同一点,或作用线相交于一点的几个力.(2)平衡状态:物体保持匀速直线运动或静止叫平衡状态,是加速度等于零的状态.(3)★共点力作用下的物体的平衡条件:物体所受的合外力为零,即∑F=0,若采用正交分解法求解平衡问题,则平衡条件应为:∑Fx =0,∑Fy =0.(4)解决平衡问题的常用方法:隔离法、整体法、图解法、三角形相似法、正交分解法等等.高考动态相互作用、受力分析和物体平衡都是高考重要的知识点,高考对相互作用、受力分析和物体平衡的考查可能单独考查,也可能与其它知识综合考查,难度中等。
高考物理知识点梳理:力和物体的平衡高中学生仅仅有想学的念头是不够的,还必须“会学”。
要讲究科学的学习策略和方法,以此提高学习效率,变被动学习为主动学习.针对学生学习中出现的上述情况,为大家准备了高考物理知识点梳理~ 高考物理知识点梳理:力和物体的平衡1.力是物体对物体的作用,是物体发生形变和改变物体的运动状态(即产生加速度)的原因。
力是矢量。
2.重力(1)重力是由于地球对物体的吸引而产生的。
[注意]重力是由于地球的吸引而产生,但不能说重力就是地球的吸引力,重力是万有引力的一个分力。
但在地球表面附近,可以认为重力近似等于万有引力(2)重力的大小:地球表面G=mg,离地面高h处G/=mg/,其中g/=[R/(R+h)]2g(3)重力的方向:竖直向下(不一定指向地心)。
(4)重心:物体的各部分所受重力合力的作用点,物体的重心不一定在物体上。
3.弹力(1)产生原因:由于发生弹性形变的物体有恢复形变的趋势而产生的。
(2)产生条件:①直接接触;②有弹性形变。
(3)弹力的方向:与物体形变的方向相反,弹力的受力物体是引起形变的物体,施力物体是发生形变的物体。
在点面接触的情况下,垂直于面;在两个曲面接触(相当于点接触)的情况下,垂直于过接触点的公切面。
①绳的拉力方向总是沿着绳且指向绳收缩的方向,且一根轻绳上的张力大小处处相等。
②轻杆既可产生压力,又可产生拉力,且方向不一定沿杆。
(4)弹力的大小:一般情况下应根据物体的运动状态,利用平衡条件或牛顿定律来求解。
弹簧弹力可由胡克定律来求解。
★胡克定律:在弹性限度内,弹簧弹力的大小和弹簧的形变量成正比,即F=kx。
k为弹簧的劲度系数,它只与弹簧本身因素有关,单位是N/m。
4.摩擦力(1)产生的条件:①相互接触的物体间存在压力;③接触面不光滑;③接触的物体之间有相对运动(滑动摩擦力)或相对运动的趋势(静摩擦力),这三点缺一不可。
(2)摩擦力的方向:沿接触面切线方向,与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反,与物体运动的方向可以相同也可以相反。
第二章力一力1.力的概念力是物体对物体的作用。
理解:力具有物质性,力不能离开物体而独立存在,有力必有施力物体和受力物体。
力具有相互性,相互作用的一对力称为作用力和反作用力,它们大小相等、方向相反、作用在一条直线上,分别作用在相互作用的两个物体上,他们同时产生、同时消失、具有相同的性质,不能说合力为零,也不能说保持平衡。
2. 力的三要素是:大小、方向、作用点。
力的图示为:用一根带箭头的线段表示力的大小、方向、作用点的方法。
做力的图示的方法:确定研究对象,明确力的大小、方向、作用点;选取标度,过力的作用点作力方向上的一条直线力,根据标度和力的大小取线段的长度,根据力的方向确定箭头的方向;标上力的大小和力的符号。
力的示意图:只画力的方向和作用点。
3. 力的作用效果是:使物体发生形变、改变物体的运动状态(即产生加速度)、使物体转动。
影响力的作用效果的因素:力的大小、方向、作用点均。
力在时间上的累积效果是:使物体的动量发生改变。
力在空间上的累积效果是:使物体的动能发生变化。
力不能从一个物体传递到另一个物体。
保持力的大小和方向不变,沿力的作用线移动不改变力的效果;保持力的大小和方向不变,不沿力的作用线移动,要改变力的作用效果4.力的量性:力是矢量。
比较矢量是否相同要先比较矢量的方向,后比较矢量的大小,只有矢量的大小和方向都相同,矢量才相同。
两个力要相同必须大小、方向、和性质都相同。
5.力的国际单位为:牛顿。
符号:N 常用单位有:达因、千克力。
6.力的测量工具:弹簧秤、测力计。
7.力的分类按力的性质分类有:重力、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力。
按力的效果分类有:压力、支持力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力。
二重力1.重力的产生重力是由于地球对物体的吸引而产生的.不能说重力就是地球的吸引力,重力是万有引力的一个分力.万有引力的另一个分量提供物体随地球一起自转的向心力,只有在地球外和两极处万有引力和重力才相等。
第二章力物体的平衡考纲要求一、考纲要求内容要求说明1.滑动摩擦、静摩擦、动摩擦因数2.形变、弹力、胡克定律3.矢量和标量4.力的合成和分解5.共点力平衡ⅡⅡⅠⅡⅡ力学中的三类常见的力:重力、弹力、摩擦力,特别是静摩擦力,这是高考中常考的内容.由于静摩擦力随物体的相对运动趋势发生变化,在分析中非常容易失误,同学们一定要下功夫把静摩擦力弄清楚.共点力作用下物体的平衡,是高中物理中重要的问题,几乎是年年必考,对共点力平衡的考查不仅在本章可独立出题,也常常与电磁学知识综合考查.另外,本章的知识与数学、生物学科、体育运动等结合形成新颖试题的亮点.知识网络力物体的平衡力力的概念力的定义静力学效果:产生形变动力学效果:产生加速度力的作用效果力的性质:物质性、相互性、矢量性力学中常见的三种力重力:G=mg弹力线性形变:胡克定律F=kx微小形变:拉力、压力、支持力等摩擦力静摩擦力:0<f≤f m滑动摩擦力:f=μN力的等效处理力的合成力的分解平行四边形定则共点力的平衡平衡条件:∑=0F力的合成、分解法处理方法相似三角形法三力平衡图解法正交分解法多力平衡正交分解法动态平衡解析法第1讲力★一、考情直播1.考纲解读2.考点整合考点一形变和弹力(1)弹力产生的原因发生的物体要恢复原状时,会对与之相接触的物体产生力的作用,这个力就是弹力(2)弹力的产生条件①两物体②发生(3)弹力方向的判断①细绳的拉力指向绳收缩的方向.②点与面、面与面接触处的弹力指向(4)弹簧的弹力大小弹簧在弹性限度内弹力的大小遵循胡克定律:F= 式中k为x为,并非原长或总长.【例1】.如图所示,一匀质木棒,搁置于台阶上保持静止,下图关于木棒所受的弹力的示意图中正确的是( )【解析】 木棒的下端与地面接触,接触面为水平面,故弹力的方向应该与地面垂直,木棒的上端与台阶的一点接触,接触面为木棒一个面,故弹力的方向和木棒垂直. 【答案】D【规律总结】物体的点与面、面与面接触处的弹力总是垂直于面(若是曲面则垂直于切面),且指向受力物体.考点二 轻绳、轻杆、轻弹簧的弹力【例2】.如图所示,为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系.根据图象判断,正确的结论是 ( ) A .弹簧的劲度系数为1 N /m B .弹簧的劲度系数为100 N /mC. 弹簧的原长为6 cm D .弹簧伸长0.2 m 时,弹力的大小为4 N【解析】由图可知,弹簧的原长为6cm ,弹簧的劲度系数为m N m N x F k /100/10222=⨯=∆∆=-, 当弹簧伸长量为0.2m 时,弹力的大小为N N x k F 202.0100=⨯=∆= 【答案】BC【规律总结】胡克定律的另一种表达式为x k F ∆=∆,其中为F ∆弹力的改变量,而x ∆为弹簧形变量的变化量. 考点三 滑动摩擦力(1)滑动摩擦力的产生产生:两个相互接触的物体发生 时产生的摩擦力. 产生条件:①相互接触且 ;②有 ;③ (2)滑动摩擦力的大小滑动摩擦力的大小与 成正比,即:=f(3)动摩擦力的方向:跟接触面相切,并跟物体的 相反.【例4】如图所示,有黑白两条毛巾交替折叠地放在地面上,白毛巾的中部用细线与墙连接着,黑毛巾的中部用细线拉住.设细线均水平,欲使黑白毛巾分离开来,若每条毛巾的质量均为m 、毛巾之间及其与地面之间的动摩擦因数均为μ,则将黑毛巾匀速拉出需施加的水平拉力F 值为 ( )A.mg μ2B.mg μ4C. mg μ5D.mg μ25【解析】以黑毛巾为研究对象,其水平受力如图所示: 其中mg f 211μ=,mg f μ=2 f 2 分mg f 233μ=,mg f 24μ= 故mg f f f f F μ54321=+++=【规律总结】求解滑动摩擦力问题,关键在于理解N 的含义 考点四:静摩擦力(1)静摩擦力的产生产生:两个相互接触的物体,有 时产生的摩擦力.产生条件:①相互接触且 ;②有 ;③ (2静摩擦力的大小静摩擦力的大小随 的变化而变化,有最大值,最大静摩擦力与物体间的 成正比,还与接触面有关,在实际问题中最大静摩擦力 滑动摩擦力,但在一般计算中,若无特别说明,认为二者 .(3)动摩擦力的方向:跟接触面相切,并跟物体的 相反【例5】(2006年北京卷)木块A 、B 分别重50 N 和60 N ,它们与水平地面之间的动磨擦因数均为0.25;夹在A 、B 之间轻弹簧被压缩了2cm ,弹簧的劲度系数为400N/m.系统置于水平地面上静止不动.现用F =1 N 的水平拉力作用在木块B 上.如图所示.力F 作用后( ) A.木块A 所受摩擦力大小是12.5 N B.木块A 所受摩擦力大小是11.5 N C.木块B 所受摩擦力大小是9 N D.木块B 所受摩擦力大小是7 N【解析】未加F 时,木块A 在水平面内受弹簧的弹力F 1及静摩擦力F A 作用,且F 1=F A =kx =8N ,木块B 在水平面内受弹簧弹力F 2和静摩擦力F B 作用,且F 2=F B =kx =8N ,在木块B 上施加F =1N 向右拉力后,由于F 2+F <μG B ,故木块B 所受摩擦力仍为静摩擦力,其大小F /B =F 2+F =9N ,木块A 的受力情况不变.【答案】C【规律总结】:本题涉及了力的平衡、胡克定律及静摩擦力的知识,求解时应注意静摩擦力mgF 1F 2 的可变性,静摩擦力的大小由物体所受外力和运动状态决定的..★ 高考重点热点题型探究热点1 弹力大小的计算【真题1】(2008年广东理科基础)如图所示,质量为m 的物体悬挂在轻质的支架上,斜梁OB 与竖直方向的夹角为θ.设水平横梁OA 和斜梁OB 作用于O 点的弹力分别为F 1和F 2.以下结果正确的是( )A .1sin F mg θ=B .1sin mgF θ= C .2cos F mg θ= D .2cos mgF θ=【解析】以O 点为研究对象,受力如图所示:由平衡条件可得1tan F mg θ= 2cos mgF θ= 【答案】D【名师指引】本题关键在于以结点O 为研究对象,正确分析O 点所受弹力的方向. 【真题2】(2008广东理科基础)探究弹力和弹簧伸长的关系时,在弹性限度内,悬挂15N 重物时,弹簧长度为0.16m ;悬挂20N 重物时,弹簧长度为0.18m ,则弹簧的原长L 原和劲度系统k 分别为( )A .L 原=0.02m k =500N /mB .L 原=0.10m k =500N /mC .L 原=0.02m k =250N /mD .L 原=0.10m k =250N /m【解析】根据胡克定律可得2015/500/0.180.16F k N m N m x ∆-===∆-.设弹簧的原长为0l ,则有015(0.15)k l =-,解得0l =0.10m. 【答案】B【名师指引】对于弹簧的弹力关键在于理解x k F ∆=中x ∆的含义 新题导练1-1.甲、乙双方同学在水平地面上进行拔河比赛,正僵持不下,如图所示.如果地面对甲方所有队员的总的摩擦力为6 000N ,同学甲1和乙1对绳子的水平拉力均为500 N .绳上的A 、B 两点分别位于甲1和乙1、乙1和乙2之间.不考虑绳子的质量.下面说法正确的是( )A .地面对乙方队员的总的摩擦力是6 000 NB .A 处绳上的张力为零C .B 处绳上的张力为500 ND .B 处绳上的张力为5500N1-2(2009年中山一中)如图所示,滑轮本身的质量可忽略不计,滑轮轴O 安在一根轻木杆B 上,一根轻绳AC 绕过滑轮,A 端固定在墙上,且绳保持水平,C 端下面挂一个重物,BO 与竖直方向夹角45=θ,系统保持平衡,若保持滑轮的位置不变,改变θ的大小,则滑轮受到木杆的弹力大小变化情况是( )A .只有角θ变小,弹力才变小B .只有角θ变大,弹力才变大C .不论角θ变大或变小,弹力都变大D .不论角θ变大或变小,弹力都不变 热点2 摩擦力的大小及方向的判断[真题3] (2008高考山东卷)用轻弹簧竖直悬挂的质量为m 物体,静止时弹簧伸长量为L 0现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m 的物体,系统静止时弹簧伸长量也为L 0,斜面倾角为30︒,如图2-1-7所示.则物体所受摩擦力( )A .等于零B .大小为12mg ,方向沿斜面向下 C,方向沿斜面向上 D .大小为mg ,方向沿斜面向上[解析] 竖直挂时mg k x =∆,当质量为2m 放到斜面上时,2sin 30mg f k x ︒=+∆,因两次时长度一样,所以x ∆也一样.解这两个方程可得,物体受到的摩擦力为零,A 正确.图2-1-7C【答案】A[名师指引] 斜面上物体受力分析是高考的必考内容,本题综合考察了考生对三种性质的力的分析与理解,本题若不注意前题条件mg k x =∆,有可能得出B 选项 【真题4】(2008高考全国Ⅱ卷)如图2-1-8, 一固定斜面上两个质量相同的小物块A 和B 紧挨着匀速下滑, A 与B 的接触面光滑. 已知A 与斜面之间的动摩擦因数是B 与斜面之间动摩擦因数的2倍, 斜面倾角为α. ,则B 与斜面之间的动摩擦因数是( )A .αtan 32 B .αcot 32C .αtanD .αcot【解析】设B 与斜面之间的动摩擦因数为μ,则对A 、B 两物体有αμαμαcos 2cos sin 2mg mg mg +=,解得αμtan 32=【答案】B【名师指引】本题关键在于研究对象的选取,以整体做为研究对象将使问题求解十分简单. 新题导练:2-1(2008年韶关一模)如图所示,两个等大的水平力F 分别作用在B 和C 上.A 、B 、C 都处于静止状态.各接触面与水平地面平行.A 、C 间的摩擦力大小为f 1,B 、C 间的摩擦力大小为f 2,C 与地面间的摩擦力大小为f 3,则( )A .f 1=0,f 2=0,f 3=0B .f 1=0,f 2=F ,f 3=0C .f 1=F ,f 2=0,f 3=0D .f 1=0,f 2=F ,f 3=F2-2.如图所示,小木块以初速度0v 沿三角形木块a 的粗糙斜面向上滑动,至速度为零后又沿斜面加速返回斜面底端,三角形木块a 始终相对水平面保持静止,则水平面对三角形木块a 的摩擦力方向是( )A .始终向左B .始终向右C .先向左后向右D .先向右后向左图2-1-8FF★三、抢分频道◇限时基础训练1.用手握着一只圆柱形杯子处于静止状态,当手握杯子的力增大时( )A .杯子所受的摩擦力增大B .杯子所受的摩擦力不变C .杯子所受的摩擦力减小D .杯子所受的摩擦力始终为零. 2.如图1所示,水平推力F 使物体静止于斜面上,则()A.物体一定受3个力的作用;B.物体可能受3个力的作用;C.物体一定受到沿斜面向下的静摩擦力;D.物体可能受到沿斜面向下的静摩擦力.3.如图2所示,质量为m 的物体在恒力F 的作用下沿天花板匀速滑动, F 与水平方向的夹角为θ,物体与天花板之间的动摩擦因数为μ,则物体受到的摩擦力大小是( )A. θcos F B .θsin FC .)sin (mg F -θμD .)sin (θμF mg -4.如图3所示,皮带传送机的水平传送带将物体M 以一定的速度向右输送,若关闭传送机的动力,在物体随传送带逐渐停下的过程中,物体M 受到的摩擦力的情况是( )A .不受摩擦力B .摩擦力方向向左C .摩擦力方向向右D .条件不足,难以确定5.运动员用双手握住竖直的滑杆匀速上攀和匀速下滑时,运动员所受到的摩擦力分别是f 1和f 2,那么()A .f 1向下,f 2向上,且f 1=f 2B.f 1向下,f 2向上,且f 1>f 2C.f 1向上,f 2向上,且f 1=f 2D.f 1向上,f 2向下,且f 1=f 26.(2008年湛江二模)如图所示,C 是水平地面,A 、B 是两个长方形物块,F是作用在物块图1B 上的沿水平方向的力,物体A 和B 以相同的速度作匀速直线运动,由此可知A 、B 间的动摩因数μ1和B 、C 间的动摩因数μ2有可能是( ) A .μμ1200== B .μμ1200=≠C .μμ1200≠=D .μμ1200≠≠7.(2009年潮州一模)如图A 、B 然后释放,它们同时沿墙面向下滑,已知m A >m B ,则物体B ( ) A .只受一个重力 B .受到重力和一个摩擦力C .受到重力、一个弹力和一个摩擦力D .受到重力、一个摩擦力和两个弹力8.(2007年海南)如图,P 是位于水平的粗糙桌面上的物块.用跨过定滑轮的轻绳将P 小盘相连,小盘内有砝码,小盘与砝码的总质量为m .在P运动的过程中,若不计空气阻力,则关于P 在水平方向受到的作用力与相应的施力物体,下列说法正确的是( ) A.拉力和摩擦力,施力物体是地球和桌面 B.拉力和摩擦力,施力物体是绳和桌面 C. 重力mg 和摩擦力,施力物体是地球和桌面 D. 重力mg 和摩擦力,施力物体是绳和桌面9.如图,位于水平地面上的质量为M 的小木块,在大小为F 、方向与水平方向成a 角的拉力作用下沿地面作匀速直线运动.求: (1) 地面对物体的支持力?(2)木块与地面之间的动摩擦因数?10.(2009年北京海定区)在一次课外活动中,某同学用图甲所示装置测量放在水平光滑桌面上铁块A 与金属板B 间的动摩擦因数.已知铁块A 的质量m A =1kg ,金属板B 的质量m B =0.5kg .用水平力F 向左拉金属板B ,使其向左运动,弹簧秤的示数如图甲所示,则A 、B 间的摩擦力f μ=_______N ,A 、B 间的动摩擦因数μ= .(g 取10m /s 2).该同学还将纸带连接在金属板B 的后面,通过打点计时器连续打下一系列的点,测量结果如图乙所示,图中各计数点间的时间间隔为0.1s ,可求得拉金属板的水平力F = N◇基础提升训练11.如图6所示,物体m 放在一木板上,木板与水平面间的夹角由0逐渐增大到90°的过程中(缓慢地绕支点O 转动)对木块的摩擦力 ( )A.不断增大B.先变大后变小C.不断变小D.先变小后变大12.(2009肇庆一模)如图所示,一木块受到垂直于倾斜墙面方向的推力F 作用而处于静止状态,下列判断正确的是( )A.墙面与木块间的弹力可能为零B.墙面对木块的摩擦力可能为零C.在推力F 逐渐增大过程中,木块将始终维持静止D. 木块所受墙面的摩擦力随推力F 的增大而变化乙13.用水平力把一个重量为G 的长方体物块,压在足够高的竖直墙上,水平力的大小从零开始随时间成正比地逐渐增大,物块沿墙面下滑,则物块所受摩擦力随时间变化的图线是下图中的( )14.两个重叠在一起的滑块,置于固定的,倾有为θ的斜面上,如图2-1-10所示.滑块A 、B 的质量分别为M 、m .A 与斜面间的动摩擦因数μ1,B 与A 之间的动摩擦因数μ2.已知两滑块都从静止开始以相同的加速度从斜面滑下,在运动过程中,滑块B 受到的摩擦力 ( )A.等于零B.方向沿斜面向上C.大小等于μ1mg cos θD.大小等于μ2mg cos θ15.(2006年全国卷)如图,位于水平桌面上的物块P ,由跨过定滑轮的轻绳与物块相连,从滑轮到P 和到Q 的两段绳都是水平的,已知Q 与P 之间以及桌面之间的动摩擦因数都μ,两物块的质量都是m ,滑轮轴上的摩擦不计,若用一水平向右的力F 拉P 使做匀速运动,则F 的大小为( )A .4μmgB .3μmgC .2μmgD .μmg16.如图所示,两木块质量分别为m 1和m 2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k 1和k 2,上面木块压在上面弹簧上(但不拴接),整个系统处于静止状态.现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面弹簧.在整个过程中下面木块移动的距离为( )A.11k gm B.12k g m图ACGDBGC.21k gm D.22k g m◇能力提升训练17.(2005年·天津理综卷)如图2-1-16所示,表面粗糙的固定斜面顶端安有滑轮,两物块P 、Q 用轻绳连接并跨过滑轮(不计滑轮的质量和摩擦),P 悬于空中,Q 放在斜面上,均处于静止状态.当用水平向左的恒力推Q 时,P 、Q 仍静止不动,则 ( )A. Q受到的摩擦力一定变小 B. Q受到的摩擦力一定变大 C.轻绳上拉力一定变小 D. 轻绳上拉力一定不变18.如图2-1-17所示,在一粗糙水平面上有两个质量分别为m 1和m 2的木块1和2,中间用一原长为l 、劲度系数为K 的轻弹簧连接起来,木块与地面间的滑动摩擦因数为μ.现用一水平力向右拉木块2,当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是( )A .g m Kl 1μ+ B .g m m Kl )(21++μC .g m Kl 2μ+ D .g m m m m K l )(2121++μ19.重力为G 的物体A 受到与竖直方向成α角的外力F 后,静止在竖直墙面上,如图2-1-13所示,试求墙对物体A 的静摩擦力.20.如图,原长分别为L 1和L 2,劲度系数分别为k 1和k 2的轻质弹簧竖直地悬挂在天花板上,两弹簧之间有一质量为m 1的物体,最下端挂着质量为m 2的另一物体,整个装置处于静止状图2-1-13图2-1-17图2-1-16态.现用一个质量为m的平板把下面的物体竖直地缓慢地向上托起,直到两个弹簧的总长度等于两弹簧原长之和,求(1)m2上升的高度是多少?(2)此时平板受到人对其的托力为多大?第一讲参考答案考点参考答案考点一、(1)弹性形变;(2)直接接触,弹性形变;(3)沿绳,垂直接触面,被压或被支持的物体;(4)kx,弹簧的劲度系数,弹簧的形变量考点三、(1)相对运动,挤压;相对运动;接触面不光滑(2)物体间的正压力,μN;(3)相对运动方向考点四(1)相对运动趋势,挤压;相对运动趋势;接触面不光滑(2)外力,正压力,略大于,相等(3)相对运动趋势方向新题导练1-1.AD【以甲乙双方的队员为整体,分析水平方向的受力,易知地面对乙方队员的总的摩擦力也是6000 N,以甲队为研究对象,水平方向受力平衡,故AAB段绳子为研究对象,可得B处绳上的张力为5500N】1-2.D【以滑轮为研究对象,受力如图:滑轮两边绳子的拉力大小相等,故改变手柄的方向,弹力不变】2-1.B【以ABC整体为研究对象,分析整体在水平方向的受力易知,地面对C的摩擦力为零,以A为研究对象,A处于平衡状态,故C与A之间无摩擦力,以B为研究对象,易知C与B 之间的摩擦力为F】2-2.A【无论是上滑还是下滑,物体的加速度均是沿斜面向下,加速度有水平向左的分量,T把物体和斜面视为一整体,易知地面对斜面的摩擦力方向始终向左】★三、抢分频道限时基础训练参考答案1.答案:B .解析:因杯子始终静止,故摩擦力始终与重力平衡.手握杯子的力增大只是导致手与杯子间的最大静摩擦力增大.2.答案:B 、D 解析:物体在水平推力F 的作用下与斜面间可能无相对运动趋势,也可能有向上或向下的相对运动趋势,故物体可能不受静摩擦力,也可能受到沿斜面向上或向下的静摩擦力.3.答案:C 解析:对物体进行受力分析,在竖直方向有 θsin F F mg N =+ 故)sin (mg F F f N -==θμμ4.答案:B .解析:物体有向左的加速度,故摩擦力向左.5.C[运动员匀速上攀时,运动员所受的是静摩擦力 ,匀速下滑时,运动员所受的时滑动摩擦力,两者都和重力大小相等]6.BD 【AB 以共同的速度做匀速直线运动,A 处于平衡状态,A 所受的合外力应为零,故B 对A 无摩擦力作用,把AB 看做一整体,地面对B 有摩擦力作用,故μ2一定不为零,μ1可能为零,也可能不为零】7.A 【墙壁和物体之间无挤压,故墙壁和物体之间无弹力,AB 均自由下落,故AB 之间也无弹力】8.B 【以P 物体为研究对象,水平方向受绳子的拉力和桌面的静摩擦力,施力物体分别是绳子和桌面】9.以物体为研究对象,受力如图所示水平方向有:θcos F f = 竖直方向有:Mg F N =+θsin又N f μ= 解得 θsin F Mg N -=; θθμsin cos F Mg F -=10.以A 为研究对象,A 水平方向二力平衡,故AB 之间的摩擦力为2.50N,动摩擦因素为x25.0===gm f N f A μ,以B 为研究对象,根据纸带,用分组法可求出纸带的加速度 222/2)1.03(10)]50.550.350.1()50.1150.950.7[(s m a =⨯⨯++-++=-,根据牛顿第二定律 a m g m F B A =-μ解得F =3.50N基础提升训练11.B 【在倾斜角逐渐增大的过程中,物块所受摩擦力由静摩擦力转变为动摩擦力,在静摩12.C 【以物体为研究对象,受力如图,把重力沿墙面方向和垂直于墙面 正交分解易知C 正确】13.答案:D 解析:物体开始沿墙面下滑,受滑动摩擦力,其大小与压力成正比,当滑动摩擦力大于重力后,物体将做减速运动直到速度变为零,此后物体所受的摩擦力为静摩擦力,与重力平衡,大小为G .14.答案:BC 解析:以AB 为整体进行研究,其加速度为αμαcos sin 1g g -,然后再隔离B 物体进行研究,根据牛顿第二定律可知答案为BC15.A 【以Q 为研究对象,Q 在水平方向受绳的拉力F 1和P 对Q 的摩擦力F μ1作用,由平衡条件可知:F 1=F μ1=μmg ;以P 为研究对象,P 受到水平拉力F 2绳的拉力地F 2,Q 对P 的摩擦力F /1μ和地面对P 的摩擦力F μ2,由平衡条件可知:F =F 2+F /1μ+F μ2,F μ2=μF N =2μmg ,牛顿第三定律知:F 1=F 2,F /1μ=F μ1,代入得:F =4μmg 】16.C 【初态整个系统处于平衡状态,弹簧k 2的弹力为g m m )(21+,当m 1提离弹簧k 1时, 弹簧k 2的弹力为g m 2,弹簧k 2的弹力的改变量g m F 1=∆,由x k F ∆=∆得,弹簧k 2形变量的改变量为21k gm 】 能力提升训练17.答案:D 解析:P 只受重力和绳的拉力,所以绳的拉力不变,.对Q 受力分析不能确定摩擦力的大小、方向及其有无,所以A 、B 错,故选 D.18.答案:A 解析:对木块m 1,水平方向受滑动摩擦力f 、弹簧弹力F 的作用匀速运动,且f =μm 1g ,F =k △x ,由平衡条件知F =f ,即μm 1g =k △x ,有△x =μm 1g /k ,故两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是g m Kl 1μ+,本题正确答案为A.19.解析:当 Fcos α=G 时,物体A 在竖直方向上受力已经平衡,故静摩擦力为零;当 Fcos α<G 时,物体有向下滑动的趋势,故静摩擦力f 的方向向上,大小为G-F •cos α;当 Fcos α>G 时,物体有向上滑动的趋势,故静摩擦力f 的方向向下,大小为 Fcos α-G. 20.解:(1)挂上重物后,设上面的弹簧伸长x 1,下面的弹簧伸长x 2对m 1、m 2所组成的整体,有:g m m x k )(2111+= 对m 2 有 g m x k 222=平板把m 2托起后,m 2上升的高度为221)21(21k g m k g m m x x h ++=+= (2)用力托起后,上面的弹簧必伸长,下面的弹簧必缩短,设形变量为x ,人对m 的托力为F ,对m 1、m 2、m 所组成的整体,有 g m m m x k F )21(1++=+对m 1 有 gm x kx k 121=+联立解出 2111)21(k k g m k g m m m F +-++=或 2112)2(k k gm k g m m F +++=。
第二章相互作用力的平衡☆考点解读☆本章是力学的基础知识,力是贯穿于整个物理学的重要概念。
虽然在高考中,直接考查本章知识的较少,但本章所学的受力分析、力的合成与分解等知识都是解决力学问题的关键和基础,从这个意义上说,本章在高考中出现率是100%。
☆知识网络☆☆内容解读☆复习要点1.力的概念及其基本特性2.常见力的产生条件,方向特征及大小确定3.受力分析方法4.力的合成与分解5.平衡概念及平衡条件6.平衡条件的应用方法一、基本概念A.力1.概念力是是物体对物体的作用,不能离开实力物体和受力物体而存在。
(1)力不能离开物体而独立存在,有力就一定有“施力”和“受力”两个物体。
二者缺一不可。
(2)力的作用是相互的。
(3)力的作用效果:①形变②改变运动状态(4)力的图示2.分类(1)按性质分重力(万有引力)、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力、核力……注:按现代物理学理论,物体间的相互作用分四类:长程相互作用有引力相互作用、电磁相互作用;短程相互作用有强相互作用和弱相互作用。
宏观物体间只存在前两种相互作用。
(2)按效果分压力、支持力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力……(3)按产生条件分场力(非接触力)、接触力。
B.重力:1.定义:由于地球的吸引而使物体受到的力。
2.方向:总是竖直向下3.大小:G=mg注意:重力是万有引力的一个分力,另一个分力提供物体随地球自转所需的向心力,在两极处重力等于万有引力。
由于重力远大于向心力,一般情况下近似认为重力等于万有引力。
4.重心:重力的等效作用点。
重心的位置与物体的形状及质量的分布有关。
重心不一定在物体上。
质量分布均匀、形状规则的物体,重心在几何中心上.薄板类物体的重心可用悬挂法确定。
C.弹力1.产生条件(1)两个物体直接接触(2)并发生弹性形变2.方向(1)压力、支持力的方向总是垂直于接触面。
(2)绳对物体的拉力总是沿着绳收缩的方向。
(3)杆对物体的弹力不一定沿杆的方向。
2力与物体的平衡综合与拓展一、知识地图从知识结构角度来看,本章知识以力的基本概念为架构;从应用角度来看,本章以平衡思想为主体,综合运动了力学的一些基本方法,包括等效思想、整体与隔离、放大思想、初等数学方法在物理中的应用等。
知识结构图如下:二、应试指要力与物体的平衡是物理学的基础,力的概念与受力分析贯穿于整个高中物理部分,力的合成与分解是运用等效的思想观点而建构的知识体系,它的运算满足平行四边形定则,既可以应用数学的思想方法,又可以借助物理的思维方式,因此对这部要求考生应当从思想方法与思维能力角度来进行复习。
本章在考试命题方法主要涉及的内容与方法是:1.着重考查知识点的有:力的合成与分解、弹力、摩擦力概念及其在各种形态下的表现形式。
对受力分析的考查涵盖了高中物理的所有考试热点问题。
此外,基础概念与实际联系也是当前高考命题的一个趋势。
物体的平2.考试命题特点:这部分知识单独考查一个知识点的试题非常少,大多数情况都是同时涉及到几个知识点,而且都是牛顿定律、动量、功和能、气体压强、电磁学的内容结合起来考查,考查时注重物理思维与物理能力的考核。
3.考试命题涉及的基本方法:综合与分析法、动态变化的分析与判断、图解法、整体与隔离法、正交分解法、等效变换法、相似类比法以及数学方法(主要是函数思想、三角知识、几何知识等)。
三、好题精析例1 如图2-6-1所示,A 、B 两物体叠放在一起,用手托住,让它们静止靠在墙边,然后释放,它们同时沿竖直墙面下滑,已知m A > m B ,则物体B :( )A .只受一个重力B .受到重力、摩擦力各一个C .受到重力、弹力、摩擦力各一个D .受到重力、摩擦力各一个,弹力两个例2 如图2-6-2所示,轻绳悬挂两个相同的质量均为m 的小球A 、B 处于静止状态,A 、B 之间存在着的大小相等方向相反的斥力作用,那么对球悬线1的张力F 1和悬线2的张力F 2大小关系可能出现的情况是:( )A .F 1 > F 2B .F 1 < F 2C .F 1 = F 2D .F 1 >2mg例3 在光滑的斜面上有一个重力为G 的物体,当沿斜面向上和沿水平方向向右各加一个大小都等于F = G 21的力作用于这个物体时,物体正好处于静止状态,如图2-6-3所示.求斜面的倾角 及斜面所受的压力.图2-6-1 图2-6-2 图2-6-3图例4 如图2-6-4所示,一个底面粗糙,质量为m 的斜面体静止在水平地面上,斜面体斜面是光滑的,倾角为300.现用一端固定的轻绳系一质量也为m 的小球,小球静止时轻绳与斜面的夹角也是300.试求:(1) 当斜面体静止时绳的拉力大小?(2) 若地面对斜面体的最大静摩擦力等于地面对斜面体支持力的k 倍,为了使整个系统始终保持静止状态,k 值必须满足什么条件?例5 如图2-6-5所示,将质量为 m = 5kg 的木板置于水平桌面上,其右端三分之一长度伸出桌面边缘外,木板现桌面间的动摩擦因数μ= 33,试求要将木板推回桌面所需要施的最小推力大和方向。
专题二受力分析共点力的平衡目录:真题考查解读2023年真题展现考向一竖直平衡与生活、高科技实际考向二三力静态平衡考向三连接体平衡与生产实际近年真题对比考向一静态平衡考向二动态平衡及平衡的临界极值问题命题规律解密名校模拟探源易错易混速记【命题意图】2023年受力分析与共点力的平衡考题结合生活实际考查受力分析、一条直线受力平衡和三个力共点力的平衡条件的简单应用,意在考查考生对力学基本知识的掌握情况,以及运用物理知识解决实际问题的能力。
【考查要点】受力分析和共点力的平衡问题是高中物理的基础,也是高考考查的重点。
受力分析是解决动力学问题的关键,单独命题时往往和实际问题结合在一起。
共点力的平衡问题,单独命题时往往和实际问题结合在一起,但是考查更多的是融入到其他物理模型中间接考查,如,结合运动学命题,或者出现在导轨模型中等。
【课标链接】①掌握受力分析的方法和共点力平衡条件的应用。
②会用整体法与隔离法、三角形法、正交分解法等分析和处理共点力的平衡问题。
考向一竖直平衡与生活、高科技实际1.(2023·山东卷·第2题). 餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示,三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上,下端连接托盘。
托盘上叠放若干相同的盘子,取走一个盘子,稳定后余下的正好升高补平。
已知单个盘子的质量为300g ,相邻两盘间距1.0cm ,重力加速度大小取10m/s 2。
弹簧始终在弹性限度内,每根弹簧的劲度系数为( )A. 10N/mB. 100N/mC. 200N/mD. 300N/m【答案】B【解析】【详解】由题知,取走一个盘子,稳定后余下的正好升高补平,则说明一个盘子的重力可以使弹簧形变相邻两盘间距,则有mg = 3∙kx解得k = 100N/m故选B 。
2.(2023·江苏卷·第7题).如图所示,“嫦娥五号”探测器静止在月球平坦表面处。
已知探测器质量为m ,四条腿与竖直方向的夹角均为θ,月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度g 的16。
[高考导航]考点内容要求全国卷三年考情分析201720182019形变、弹性、胡克定律ⅠⅠ卷·T21:共点力的动态平衡Ⅱ卷·T16:摩擦力、共点力的平衡Ⅲ卷·T17:胡克定律、共点力的平衡Ⅰ卷·T22:胡克定律、游标卡尺的读数Ⅲ卷·T23:弹簧测力计的读数、图像法处理数据Ⅰ卷·T19:共点力的动态平衡Ⅱ卷·T16:力的分解、平衡条件的应用Ⅲ卷·T16:受力分析、共点力的平衡滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力Ⅰ矢量和标量Ⅰ力的合成和分解Ⅱ共点力的平衡Ⅱ实验二:探究弹力和弹簧伸长的关系实验三:验证力的平行四边形定则第1讲重力弹力摩擦力知识要点一、力1.定义:力是物体与物体之间的相互作用。
2.作用效果:使物体发生形变或改变物体的运动状态(即产生加速度)。
3.性质:力具有物质性、相互性、共存性、矢量性、独立性等特征。
4.基本相互作用(1)四种基本相互作用:引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。
(2)重力属于引力相互作用,弹力、摩擦力、电场力、磁场力等本质上是电磁相互作用的不同表现。
二、重力1.定义:由于地球的吸引而使物体受到的力。
2.大小:与物体的质量成正比,即G=mg。
3.方向:竖直向下。
4.重心:重力宏观作用效果的等效作用点。
三、弹力1.弹力(1)定义:发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对与它接触的物体产生的作用力。
(2)产生条件:物体相互接触且发生弹性形变。
(3)方向:总是与施力物体的形变方向相反。
2.胡克定律(1)内容:弹簧发生弹性形变时,弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。
(2)表达式:F=kx。
①k是弹簧的劲度系数,单位为N/m;k的大小由弹簧自身性质决定。
②x是弹簧的形变量,但不是弹簧形变以后的长度。
四、摩擦力1.静摩擦力与滑动摩擦力对比(1)定义:彼此接触的物体发生相对运动时,摩擦力的大小和压力的比值,表达式μ=fN。
第二单元力和物体的平衡一、概述本单元基础型课程的内容由常见的力、力的合成与分解、共点力的平衡等组成,拓展型课程的内容有滑动摩擦力、静摩擦力等。
本单元内容是学习牛顿运动定律、周期运动、机械能乃至电磁运动的基础。
特别是物体受力情况的分析及力的合成与分解的方法和其他单元知识有重要的相关性。
在本单元学习中,要在实验中运用等效替代、力的图示等方法,通过分析、归纳得出平行四边形定则,养成实事求是、一丝不苟的态度。
要在分析建筑物、杂技表演等现实生活有关的平衡问题中,感悟物理知识的实际应用价值。
本单元基础型课程需8课时,拓展型课程需3课时。
二、学习内容与要求(一)内容与水平(二)导图(三)具体要求2.1.1 知道形变。
①知道弹性形变;②知道范性形变。
2.1.2 理解弹力。
①知道弹力的概念;②理解弹力产生的原因;③能在具体的情景中确定弹力的方向。
2.1.3 理解互成角度两力的合成,理解平行四边形定则。
①知道合力和分力的概念;②理解合力与分力间的等效替代关系。
③知道互成角度两力的合成遵循平行四边形定则;④会用平行四边形定则通过作图法求互成角度两力的合力;⑤能用计算法求互成角度两力的合力。
2.1.4 学会“研究共点力的合成”的实验。
①知道实验目的和器材;②能用等效替代的方法使两个力与一个力的作用效果相同;③能参照实验步骤与他人合作完成相关操作;④会记录合力、分力的大小和方向;⑤会用作图法研究合力与分力的关系。
2.1.5 理解力的分解。
①知道一个力分解为两个分力遵循平行四边形定则;②能根据力的作用效果进行力的分解;③会用平行四边形定则通过作图法求已知力的分力;④能用计算法求已知力的分力。
2.1.6 理解共点力平衡。
①知道物体处于静止或匀速直线运动状态都是平衡状态;②理解物体处于平衡状态的条件;③能利用共点力平衡的条件进行简单的分析或计算。
2.2.1 理解滑动摩擦力。
①知道滑动摩擦力的概念;②知道滑动摩擦力产生的条件;③能在具体情景中判定滑动摩擦力的有无及其方向;④能用F f =μN 分析、计算滑动摩擦力的大小。