高三物理一轮复习 相互作用 第1讲 重力 弹力 摩擦力
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练案[4]第二章相互作用第1讲重力弹力摩擦力一、选择题(本题共12小题,1~8题为单选,9~12题为多选)1.(2022·广东梅州二模)2022年春晚舞蹈《只此青绿》表演中,需要舞者两脚前后分开,以胯部为轴,上半身后躺,与地面近乎平行,在舞者缓慢后躺的过程中,下列说法不正确的是( A )A.人对地面的压力和地面对人的支持力是一对平衡力B.舞者所受的支持力始终等于舞者的重力C.舞者越向下躺,重心越低D.舞者两脚间距越大,下弯时越稳定[解析]人对地面的压力和地面对人的支持力是一对作用力与反作用力,选项A错误,符合题意;舞者缓慢后躺,可认为都是平衡状态,则舞者所受的支持力始终等于舞者的重力,选项B正确,不符合题意;舞者越向下躺,整个身体的重心越低,选项C正确,不符合题意;舞者两脚间距越大,重心越向下,下弯时越稳定,选项D正确,不符合题意。
2.(2022·陕西榆林市高三二模)一矿泉水瓶如图所示,其外壳是由食品级的弹性塑料制成的。
下列说法正确的是( C )A.手轻握矿泉水瓶时外壳发生的形变为非弹性形变B.手对矿泉水瓶的作用力是由矿泉水瓶的形变而产生的C.矿泉水瓶的瓶盖以及瓶身上的条纹是为了增大最大静摩擦力D.矿泉水瓶里的水对瓶底部的作用力与瓶底部对水的作用力是一对平衡力[解析]手轻握矿泉水瓶时外壳发生的形变在手离开瓶后还能恢复原状,为弹性形变,故A错误;手对矿泉水瓶的作用力是由手的形变而产生的,故B错误;矿泉水瓶的瓶盖以及瓶身上的条纹,增加了瓶盖和瓶身的粗糙程度,手握瓶时可以增大最大静摩擦力,故C正确;矿泉水瓶里的水对瓶底部的作用力与瓶底部对水的作用力是一对相互作用力,故D错误。
3.(2023·重庆南开中学高三阶段练习)艺术课上,老师将学生们的剪纸作品进行展出时,用磁铁将剪纸作品吸在竖直的磁性黑板上,下列关于各物体的受力情况正确的是( D )A.磁铁对剪纸的摩擦力与剪纸对磁铁的摩擦力是一对平衡力B.磁铁对剪纸的压力是由于剪纸发生形变引起的C.黑板对剪纸的作用力与磁铁对剪纸的作用力大小相等D.磁铁对剪纸的摩擦力与黑板对剪纸的摩擦力大小不相等[解析]磁铁对剪纸的摩擦力与剪纸对磁铁的摩擦力是一对相互作用力,故A 错误;由弹力产生的条件可知:磁铁对剪纸的压力是由于磁铁发生形变引起的,故B错误;由图可知,三块磁铁对剪纸的压力与黑板对剪纸的支持力相等,黑板对剪纸的摩擦力大小等于剪纸与磁铁的重力之和,而磁铁对剪纸的摩擦力大小等于磁铁的重力,可得磁铁对剪纸的摩擦力与黑板对剪纸的摩擦力大小不相等,由力的合成知:黑板对剪纸的作用力与磁铁对剪纸的作用力大小不相等,故D 正确,C错误。
第1讲重力弹力摩擦力错误!力和重力1.力(1)定义:力是物体与物体间的相互作用。
(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。
2.重力(1)产生:由于地球吸引而使物体受到的力.注意:重力不是万有引力,而是万有引力沿竖直向下的一个分力。
(2)大小:G=mg,可用弹簧测力计测量.注意:①物体的质量不会变;②G的变化是由在地球上不同位置处g的变化引起的。
(3)方向:总是竖直向下。
注意:竖直向下是和水平面垂直,不一定和接触面垂直,也不一定指向地心。
(4)重心:物体的每一部分都受重力作用,可认为重力集中作用于一点即物体的重心.注意:重心的位置不一定在物体上.错误!弹力1.形变:物体在力的作用下形状和体积的变化.2.弹性形变:撤去外力作用后能够恢复原状的形变。
3.弹力(1)定义:发生弹性形变的物体由于要恢复原状而对与它接触的物体产生的作用力.(2)产生条件:①物体间直接接触;②接触处发生弹性形变。
(3)方向:总是与施力物体形变的方向相反。
4.胡克定律(1)内容:在弹性限度内,弹力和弹簧形变大小(伸长或缩短的量)成正比。
(2)表达式:F=kx。
①k是弹簧的劲度系数,国际单位是牛顿每米,用符号N/m表示;k的大小由弹簧自身性质决定。
②x是弹簧长度的变化量,不是弹簧形变以后的长度。
错误!静摩擦力、滑动摩擦力、动摩擦因数1.静摩擦力、滑动摩擦力名称项目静摩擦力滑动摩擦力定义两相对静止的物体间的摩擦力两相对运动的物体间的摩擦力产生条件①接触面粗糙②接触处有压力③两物体间有相对运动趋势①接触面粗糙②接触处有压力③两物体间有相对运动大小0〈F f≤F fm F f=μF N方向与受力物体相对运动趋势的方向相反与受力物体相对运动的方向相反作用效果总是阻碍物体间的相对运动趋势总是阻碍物体间的相对运动2。
动摩擦因数(1)定义:彼此接触的物体发生相对运动时,摩擦力和正压力的比值。
高考物理一轮复习讲义第二章相互作用第1讲重力弹力摩擦力教科版高考试题的考查形式主要有两种,①一种是以生活中的静力学材料为背景,考查力的合成与分解和共点力的平衡的综合应用;②另一种是以现实中可能出现的各种情况,考查重力、弹力、摩擦力的理解和计算、xx年高考对本专题内容的考查仍将以力的合成与分解和共点力的平衡的综合应用为主、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讲重力弹力摩擦力一、对力的认识1、定义:物体与物体之间的相互作用、2、三要素:力的大小、方向和作用点、3、力的作用效果(1)改变物体的运动状态、(2)使物体发生形变、4、力的性质(1)物质性(2)相互性(3)矢量性(4)独立性二、重力三、弹力1、定义:发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,会对与它接触的物体产生力的作用、2、产生条件(1)物体相互接触、(2)物体发生弹性形变、3、方向:弹力的方向总是与产生弹力的物体形变的方向相反、4、大小(1)胡克定律:弹簧类弹力在弹性限度内遵守F=kx、(2)非弹簧类弹力的大小应由平衡条件或牛顿第二定律求解、四、摩擦力名称项目静摩擦力滑动摩擦力定义两个相对静止的物体间的摩擦力两个相对运动的物体间的摩擦力产生条件(1)接触面粗糙(2)接触处有压力(3)两物体间有相对运动趋势(1)接触面粗糙(2)接触处有压力(3)两物体间有相对运动大小、方向大小:0<Ff≤Ffm方向:与受力物体相对运动趋势的方向相反大小:Ff=μFN方向:与受力物体相对运动的方向相反作用效果总是阻碍物体间的相对运动趋势总是阻碍物体间的相对运动(1)接触面处有摩擦力时一定有弹力,且弹力与摩擦力的方向总垂直,反之不一定成立、(2)“Ff=μFN”中FN“并不一定等于物体的重力”(3)“阻碍”是指阻碍研究对象与其接触的物体间的相对运动,但并不一定阻碍物体的运动、1、下列关于重力的说法中正确的是()A、由G=mg可知,物体的质量与重力成正比B、同一物体在地球上各处重力相同C、重力就是地球对物体的吸引力,其方向必定指向地心D、重力的大小不是总等于竖直测力计对物体的拉力解析:质量是物体所含物质的多少,是物体本身固有的属性,与重力大小无关,选项A错误;同一物体在地球上的不同位置,重力大小略有差别,方向也不相同,选项B错误;重力是由于地球对物体的吸引而产生的,其大小一般小于地球对物体的吸引力,方向是竖直向下而非指向地心,选项C错误;用测力计竖直悬挂物体,只有当物体处于静止(或匀速直线运动)状态时,测力计的读数才等于物体的重力的大小,选项D正确、答案:D2、一辆汽车停在水平地面上,下列说法中正确的是()A、地面受到了向下的弹力,是因为地面发生了弹性形变;汽车没有发生形变,所以汽车不受弹力B、地面受到了向下的弹力,是因为地面发生了弹性形变;汽车受到了向上的弹力,是因为汽车发生了弹性形变C、汽车受到向上的弹力,是因为地面发生了弹性形变;地面受到向下的弹力,是因为汽车发生了弹性形变D、以上说法都不对解析:答案:C3、(xx湖北孝感市模拟)下列说法正确的是()A、摩擦力的大小一定与该处压力的大小成正比B、压力发生变化时,该处摩擦力可能不变C、摩擦力的方向与该处压力的方向可能不垂直D、摩擦力的方向不是与物体运动方向相同,就是与物体运动方向相反解析:静摩擦力的大小与该处的正压力没有直接关系,选项A错误、B正确;摩擦力的方向与接触面相切,弹力方向与接触面垂直,故摩擦力方向一定与弹力方向垂直,选项C错误;水平匀速旋转的转盘上的物体受到的摩擦力与运动方向垂直,所以选项D错误、答案:B4、如图甲所示,小孩用80 N的水平力推木箱不动,木箱此时受到水平地面的摩擦力大小为F1;如图乙所示,小孩把木箱推动了,此时木箱与水平地面间摩擦力大小为F2,若木箱对水平地面的压力大小为200 N,木箱与水平地面间的动摩擦因数为0、45,则F1、F2的大小分别为()A、90 N、80 NB、80 N、45 NC、80 N、90 ND、90 N、90 N解析:甲图是静摩擦力,由平衡条件得:F1=80 N,乙图是滑动摩擦力,由Ff=μFN得Ff=0、45200 N=90 N,故选项C正确、答案:C5、如图所示的装置中,小球的质量均相同,弹簧和细线的质量均不计,一切摩擦忽略不计,平衡时各弹簧的弹力分别为F1、F2、F3,其大小关系是()A、F1=F2=F3B、F1=F2<F3C、F1=F3>F2D、F3>F1>F2解析:第一个图中,以弹簧下面的小球为研究对象,第二个图中,以悬挂的小球为研究对象,第三个图中,以小球为研究对象、第一个图中,小球受竖直向下的重力mg和弹簧向上的弹力,二力平衡,F1=mg;后面两个图中,小球受竖直向下的重力和细线的拉力,二力平衡,弹簧的弹力大小均等于细线拉力的大小,则F2=F3=mg,故三图中平衡时弹簧的弹力相等、答案:A1、弹力有无的判断方法(1)直接判断根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力、此方法多用来判断形变较明显的情况、(2)利用假设法判断对形变不明显的情况,可假设两个物体间不存在弹力,即把与我们所研究的物体相接触的其他物体去掉,看物体还能否保持原有的状态,若运动状态不变,则此处不存在弹力,若运动状态改变,则此处一定存在弹力、(3)根据“物体的运动状态”判断物体的受力必须与物体的运动状态符合,依据物体的运动状态,由物体受力平衡(或牛顿第二定律)列方程来判断物体间的弹力是否存在、2、弹力方向的判断方法类型方向的判定举例接触方式面与面与接触面垂直点与面与接触面垂直且过“点”点与点与公共切面垂直轻绳沿绳收缩的方向轻杆拉伸时沿杆收缩的方向,压缩时沿杆伸长的方向对于弹力不沿杆时,应具体分析画出图中静止的各球或杆受到的弹力、解析:平面与平面接触,弹力方向垂直于平面;平面与曲面接触,弹力方向垂直于平面,也垂直于曲面过接触点的切面;曲面与曲面接触,弹力方向垂直于公切面;点与平面接触,弹力方向垂直于平面;点与曲面接触,弹力方向垂直于曲面过接触点的切面、根据不同接触面上弹力的特点,作图如图所示、(1)弹力方向的判断①先明确两物体间作用的类型,②再根据各种类型的特点来判断弹力的方向、(2)计算弹力大小常见的三种方法①根据力的平衡条件进行求解、②根据胡克定律F=kx进行求解、③根据牛顿第二定律进行求解、1-1:(xx深圳市阶段性检测)如图所示,一重为8 N的球固定在AB杆的上端,今用测力计水平拉球,使杆发生弯曲,此时测力计的示数为6 N,则AB杆对球作用力的大小及方向为()A、6 N,竖直向上B、8 N,竖直向下C、10 N,斜左上与竖直方向的夹角为37D、12 N,斜右上与竖直方向的夹角为53解析:取球受力分析如图所示,由平衡条件知F杆= N=10 N、设F杆与竖直方向的夹角为θ,则tan θ==所以θ=37、答案:C1、静摩擦力的有无及其方向的判定方法(1)假设法利用假设法判断摩擦力的有无及方向的思维程序如下:(2)状态法:从物体的运动状态反推出必须具备的受力条件,并进一步分析组成条件中静摩擦力所起的作用,从而判断出静摩擦力的有无及方向、(3)利用牛顿第三定律来判断:此法的关键是抓住“力是成对出现的”,先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向,再根据“反向”确定另一物体受到的静摩擦力方向、2、滑动摩擦力方向判断的关键对“相对运动”的理解“相对运动”是指研究对象相对于与其接触的物体是运动的、因此,研究对象与其接触的物体可能一个静止,另一个运动(如物体在地面上运动时,物体是运动的,地面是静止的),也可能两者都是运动的、如图甲、乙所示,物体A、B在力F作用下一起以相同速度沿F方向匀速运动,关于物体A所受的摩擦力,下列说法正确的是()A、甲、乙两图中物体A均受摩擦力,且方向均与F相同B、甲、乙两图中物体A均受摩擦力,且方向均与F相反C、甲、乙两图中物体A均不受摩擦力D、甲图中物体A不受摩擦力,乙图中物体A受摩擦力,方向和F相同解析:图甲中,假设A、B之间光滑接触,则物体A在水平方向不受任何外力作用,A仍可保持原来的匀速直线运动,故A不受摩擦力;图乙中,假设物体A不受摩擦力或所受摩擦力沿斜面向下时,则A将会在重力沿斜面向下的分力或该分力与摩擦力的合力作用下,沿斜面向上做匀减速直线运动,与题设条件矛盾,故A所受摩擦力应沿斜面向上、答案:D2-1:一个斜面体上搁置一根只能沿竖直方向运动的直杆,杆与斜面接触面粗糙、斜面体水平向右运动过程中,发现杆匀加速上升,如图所示,关于斜面体对杆的作用力,下列判断正确的是()A、斜面对杆的滑动摩擦力沿斜面向下B、斜面对杆的滑动摩擦力沿斜面向上C、斜面体对杆的作用力竖直向上D、斜面体对杆的作用力竖直向下解析:杆匀加速上升,斜面体水平向右运动,杆相对于斜面体向上滑动,因此杆受的摩擦力沿斜面向下,A对,B错;杆受的支持力垂直于斜面向上,杆受斜面体的作用力斜向右上方,C、D项错误、答案:A有三个相同的物体叠放在一起,置于粗糙水平地面上,物体之间不光滑,如图所示、现用一水平力F作用在乙物体上,物体仍保持静止,下列说法正确的是()A、丙受到地面的摩擦力大小为F,方向水平向左B、甲受到水平向右的摩擦力作用C、乙对丙的摩擦力大小为F,方向水平向右D、丙对乙的摩擦力大小为F,方向水平向右解析:甲、乙、丙均处于静止状态,确定丙与地面间的摩擦力可采用整体法、研究甲、乙、丙的受力情况时,需要将它们隔离开进行分析、对于选项A,以甲、乙、丙三者整体为研究对象,此整体在水平方向上受平衡力的作用,因此丙受到地面的摩擦力大小等于拉力F,方向水平向左,选项A正确;对于选项B,以甲为研究对象,甲不受摩擦力,选项B错误;对于选项C,乙对丙的摩擦力与丙对乙的摩擦力大小相等、方向相反,由此可知,乙对丙摩擦力的大小等于F,方向水平向右,故选项C正确,选项D错误、答案:AC1、静摩擦力大小的计算根据物体的运动状态求解(1)若物体处于平衡状态,利用平衡条件求解、(2)若物体有加速度,利用牛顿第二定律和受力分析结合起来求解、2、滑动摩擦力大小的计算(1)滑动摩擦力的大小用公式Ff=μFN来计算,但应注意:①μ为动摩擦因数,其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关,FN为两接触面间的正压力,其大小不一定等于物体的重力、②滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关,与接触面的面积大小也无关、(2)根据物体的运动状态求解①若物体处于平衡状态,利用平衡条件求解、②若物体有加速度,利用牛顿第二定律和受力分析结合起来求解、3-1:(xx银川模拟)在水平力F作用下,重为G的物体沿墙壁匀速下滑,如图所示,若物体与墙之间的动摩擦因数为μ,则物体所受的摩擦力的大小为()A、μFB、μF+GC、GD、解析:由Ff=μFN得Ff=μF,A正确,B错误;由竖直方向二力平衡得F=G,C正确,D错误、答案:AC分类说明案例图示静-静“突变”物体在摩擦力和其他力作用下处于平衡状态,当作用在物体上的其他力发生突变时,如果物体仍然保持静止状态,则物体受到的静摩擦力的大小或方向将会发生“突变”、水平力F作用下物体静止于斜面上,F突然增大时物体仍静止,则所受静摩擦力大小或方向将“突变”、静-动“突变”物体的摩擦力和其他力作用下处于静止状态,当其他力变化时,如果物体不能保持静止状态,则物体受到的静摩擦力将“突变”为滑动摩擦力、放在粗糙水平面上的物体,作用的水平力从零逐渐增大,物体开始滑动,物体受地面摩擦力由静摩擦力“突变”为滑动摩擦力、动-静“突变”在摩擦力和其他力作用下,做减速运动的物体突然停止滑行时,物体将不受滑动摩擦力作用,或滑动摩擦力“突变”为静摩擦力、滑块以v0冲上斜面做减速运动,当到达某位置静止时,滑动摩擦力“突变”为静摩擦力、动-动“突变”某物体相对于另一物体滑动的过程中,若突然相对运动方向变了,则滑动摩擦力方向发生“突变”、水平传送带的速度v1>v2,滑块受滑动摩擦力方向向右,当传送带突然被卡住时滑块受到的滑动摩擦力方向“突变”为向左、(静-静“突变”)一木块放在水平桌面上,在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力的作用,木块处于静止状态,如图所示,其中F1=10 N,F2=2 N,若撤去F1,则木块受到的摩擦力为( )A、10 N,方向向左B、6 N,方向向右C、2 N,方向向右D、0解析:当物体受F1、F2及摩擦力的作用而处于平衡状态时,由平衡条件可知物体所受的摩擦力的大小为8 N,可知最大静摩擦力Ffmax≥8 N、当撤去力F1后,F2=2 N<Ffmax,物体仍处于静止状态,由平衡条件可知物体所受的静摩擦力大小和方向发生突变,且与作用在物体上的F2等大反向、C正确、答案:C(“静-动”突变)长直木板的上表面的一端放有一铁块,木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与水平面的夹角α变大),另一端不动,如图所示、则铁块受到的摩擦力Ff随角度α的变化图象可能正确的是下图中的(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )解析:设木板与水平面间的夹角增大到θ时,铁块开始滑动,显然当α<θ时,铁块与木板相对静止、由力的平衡条件可知,铁块受到的静摩擦力的大小为Ff=mgsin α;当α≥θ时铁块与木板间的摩擦力为滑动摩擦力、设动摩擦因数为μ,由滑动摩擦力公式得,铁块受到的滑动摩擦力为Ff=μmgcos θ、通过上述分析知道:α<θ时,静摩擦力随α角增大按正弦函数增加;当α≥θ时,滑动摩擦力随α角增大按余弦规律减小,所以正确选项为C、答案:C1、(xx山东基本能力)力是物体间的相互作用、下列有关力的图示及表述正确的是()解析:由于在不同纬度处重力加速度g不同,旅客所受重力不同,故对飞机的压力不同,A错误、充足气的篮球平衡时,篮球壳对内部气体有压力作用,即内外气体对篮球壳压力的差值等于篮球壳对内部气体的压力,故B正确、书对桌子的压力作用在桌子上,箭尾应位于桌面上,故C错误、平地上匀速行驶的汽车,其主动轮受到地面的静摩擦力是其前进的动力,地面对其从动轮的摩擦力是阻力,汽车受到的动力与阻力平衡时才能匀速前进,故D正确:答案:BD2、(xx安庆检测)下列两个实验中体现出的共同的物理思想方法是()A、极限法B、放大法C、控制变量法D、等效替代法解析:图甲是利用光的多次反射将微小形变放大,图乙是利用细管中液面的变化观察玻璃瓶的微小形变,故为放大法,B正确、答案:B3、(xx海南单科)下列关于摩擦力的说法,正确的是()A、作用在物体上的滑动摩擦力只能使物体减速,不可能使物体加速B、作用在物体上的静摩擦力只能使物体加速,不可能使物体减速C、作用在物体上的滑动摩擦力既可能使物体减速,也可能使物体加速D、作用在物体上的静摩擦力既可能使物体加速,也可能使物体减速解析:摩擦力总是阻碍物体的相对运动(或相对运动趋势),而物体间的相对运动与物体的实际运动无关、当摩擦力的方向与物体的运动方向一致时,摩擦力是动力,方向相反时为阻力,故C、D项正确、答案:CD4、(xx揭阳模拟)如图所示,物体P放在粗糙水平面上,左边用一根轻弹簧与竖直墙相连,物体静止时弹簧的长度小于原长、若再用一个从0开始逐渐增大的水平力F向右拉P,直到拉动,那么在P被拉动之前的过程中,弹簧对P的弹力FT的大小和地面对P的摩擦力Ff的大小的变化情况是 ( )A、弹簧对P的弹力FT始终增大,地面对P的摩擦力始终减小B、弹簧对P的弹力FT保持不变,地面对P的摩擦力始终增大C、弹簧对P的弹力FT保持不变,地面对P的摩擦力先减小后增大D、弹簧对P的弹力FT先不变后增大,地面对P的摩擦力先增大后减小答案: B5、两个宽度同为d的水平光滑直角槽,槽两边在同一水平面上,上面分别放两个质量分布均匀的小球,两个球的质量相同,半径为R1和R2,每个球受到槽单侧边沿的弹力分别为FN1和FN2,已知R2>R1>,则FN1和FN2的关系正确的是()A、FN1=FN2B、FN1<FN2C、FN1>FN2D、以上条件不能确定FN1和FN2的大小关系解析:对小球受力分析如图所示,每个球受到槽两侧边沿的弹力均为FN,有F=2FNcos =mg,因为R2>R1,所以θ2<θ1,cos>cos ,可得FN1>FN2、答案:C6、木块甲、乙分别重50 N和60 N,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0、25、夹在甲、乙之间的轻弹簧被压缩了2 cm,弹簧的劲度系数为400 N/m、系统置于水平地面上静止不动、现将F=1 N的水平拉力作用在木块乙上,如图所示,力F作用后()A、木块甲所受摩擦力大小是12、5 NB、木块甲所受摩擦力大小是11、5 NC、木块乙所受摩擦力大小是9 ND、木块乙所受摩擦力大小是7 N解析:由题意可得木块乙受到的最大静摩擦力Fmax=μFN=0、2560 N=15 N,弹簧的弹力F 弹=kx=4000、02 N=8 N,木块乙受到向右的力F弹+F=9N<Fmax,故木块乙仍静止、由平衡条件可得木块乙受到向左的摩擦力Ff乙=F弹+F=9 N,故C正确,D错误;木块甲受到的最大静摩擦力F′max=μF′N=0、2550 N=12、5 N,弹簧的弹力F弹=8 N<F′max,故甲仍静止,受到向右的摩擦力Ff甲=F弹=8 N,故A、B错误、答案:C。
第一讲重力、弹力、摩擦力➢知识梳理一、力1.力的概念:力是物体对物体的作用。
2.力的三要素:力的大小、方向、作用点。
3.力的表示方法:力的图示或力的示意图。
二、重力1.产生:由于地球的吸引而使物体受到的力。
2.大小:G=mg。
3.方向:总是竖直向下的。
4.重心:物体各部分都受重力的作用,从效果上看,可以认为各部分受到的重力作用集中于一点,这一点叫作物体的重心;质量分布均匀的规则物体的重心在其几何中心上,形状不规则或质量分布不均匀的薄板,重心可用悬挂法确定。
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而对与它接触的物体产生的作用力。
(2)产生的条件①物体间直接接触。
②接触处发生弹性形变。
(3)方向:总是与物体形变的方向相反。
2.胡克定律(1)内容:弹簧发生弹性形变时,弹力的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。
(2)表达式:F=kx。
k是弹簧的劲度系数,由弹簧自身的性质决定,单位是N/m,x是弹簧长度的改变量,不是弹簧形变以后的长度。
四、摩擦力1.静摩擦力(1)定义:两个物体之间只有相对运动趋势,而没有相对运动时的摩擦力。
(2)产生条件:接触面粗糙;接触处有弹力;两物体间有相对运动趋势。
(3)方向:沿两物体的接触面,与相对运动趋势的方向相反。
(4)大小:0<F≤F max。
2.滑动摩擦力(1)定义:一个物体在另一个物体表面滑动时,受到另一物体阻碍它们相对滑动的力。
(2)产生条件:接触面粗糙;接触处有弹力;两物体间有相对运动。
(3)方向:沿两物体的接触面,与相对运动的方向相反。
(4)大小:F=μF N,μ为动摩擦因数,其值与两个物体的材料和接触面的粗糙程度有关。
➢知识训练考点一、弹力1.弹力有无的判断(1)条件法:根据弹力产生的两个条件——接触和形变直接判断。
(2)假设法:假设两个物体间弹力不存在,看物体能否保持原有的状态,若运动状态不变,则此处不存在弹力;若运动状态改变,则此处一定有弹力。
第二章物体间的相互作用第1讲重力弹力摩擦力【教学目标】1、理解力的物质性、相互性及矢量性,知道力的作用效果及三要素2、知道重力是物体在地球表面附近所受到的地球对它的引力及重心的概念。
3、理解弹力的产生条件和方向的判断,及弹簧的弹力的大小计算。
4、理解摩擦力的产生条件和方向的判断,及摩擦的大小计算。
【重、难点】1、弹力有无的判断;2、摩擦力的大小计算和方向判断【知识梳理】一、弹力1.概念:发生弹性形变的物体由于要对与它接触的物体产生力的作用。
2.产生条件:(1);(2)。
3.胡克定律:F = kx ,式中的k被称为,它的单位是,它由决定;式中的x是弹簧的。
二、摩擦力1.判断下列说法是否正确.(1)摩擦力一定与接触面上的压力成正比.( )(2)运动物体受到的摩擦力不一定等于μF N.( )(3)摩擦力的方向一定与正压力的方向垂直.( )(4)摩擦力的方向一定与物体的运动方向在一条线上.( )(5)静止的物体不可能受滑动摩擦力,运动的物体不可能受静摩擦力.( )(6)滑动摩擦力一定是阻力,静摩擦力可以是动力,比如放在倾斜传送带上与传送带相对静止向上运动的物体.( )典例精析考点一弹力的有无及方向判断1.弹力有无判断的“三法”(1)条件法:根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力.此方法多用来判断形变较明显的情况.(2)假设法:对形变不明显的情况,可假设两个物体间弹力不存在,看物体能否保持原有的状态,若运动状态不变,则此处不存在弹力,若运动状态改变,则此处一定有弹力.(3)状态法:根据物体的运动状态,利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在.2.方向:(1)根据物体所受弹力方向与物体形变的方向相反判断.(2)根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向.例1、如图所示,小车内一根轻质弹簧沿竖直方向和一条与竖直方向成α角的细绳拴接一小球。
当小车和小球相对静止,一起在水平面上运动时,下列说法正确的是()A.细绳一定对小球有拉力的作用B.轻弹簧一定对小球有弹力的作用C.细绳不一定对小球有拉力的作用,但是轻弹簧对小球一定有弹力D.细绳不一定对小球有拉力的作用,轻弹簧对小球也不一定有弹力例2、如图所示,小车上固定一根弹性直杆A,杆顶固定一个小球B,现让小车从光滑斜面上自由下滑,在下列图所示的情况中杆发生了不同的形变,其中正确的是()弹力方向的判定技巧和易错提醒1.技巧点拨轻绳和有固定转轴轻杆的相同点是弹力的方向是沿绳和沿杆的,但轻绳只能提供拉力,轻杆既可以提供拉力也可以提供支持力.2.易错提醒(1)易错误地将跨过光滑滑轮、杆、挂钩的同一段绳当两段绳处理,认为张力不同;(2)易错误地认为任何情况下杆的弹力一定沿杆.考点二弹力的分析与计算计算弹力的四种方法:(1)根据胡克定律计算;(2)根据力的平衡条件计算;(3)根据牛顿第二定律计算;(4)根据动能定理计算。
例3、如图所示,一重为10 N的球固定在支杆AB的上端,用一段绳子水平拉球,使杆发生弯曲,已知绳的拉力为7.5 N,则AB杆对球的作用力()A.大小为7.5 N B.方向与水平方向成53°角斜向右下方C.大小为10 N D.方向与水平方向成53°角斜向左上方例4、如图所示为位于水平面上的小车,固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ,在斜杆的下端固定有质量为m 的小球.下列关于杆对球的作用力F 的判断中,正确的是( )A .小车静止时,F =mgsin θ,方向沿杆向上B .小车静止时,F =mgcos θ,方向垂直于杆向上C .小车以向右的加速度a 运动时,一定有F=ma sin θ D .小车以向左的加速度a 运动时,F =(ma )2+(mg )2,方向斜向左上方,与竖直方向的夹角θ1满足tan θ1=a g考点三 含弹簧类弹力的分析与计算例5、如图所示,四个完全相同的弹簧都处于水平位置,它们的右端受到大小皆为F 的拉力作用,而左端的情况各不相同:①弹簧的左端固定在墙上;②弹簧的左端受大小也为F 的拉力作用;③弹簧的左端拴一小物块,物块在光滑的桌面上滑动;④弹簧的左端拴一小物块,物块在粗糙的桌面上滑动.若认为弹簧质量都为零,以L 1、L 2、L 3、L 4依次表示四个弹簧的伸长量,则有( )A .L 2=L 4B .L 4>L 3C .L 1>L 3D .L 2>L 1例6、三个质量均为1 kg 的相同木块a 、b 、c 和两个劲度系数均为500 N/m 的相同轻弹簧p 、q 用轻绳连接,如图所示,其中a 放在光滑水平桌面上.开始时p 弹簧处于原长,木块都处于静止状态.现用水平力F 缓慢地向左拉p 弹簧的左端,直到c 木块刚好离开水平地面为止,g 取10 m/s 2。
该过程p 弹簧的左端向左移动的距离是( )A .4 cmB .6 cmC .8 cmD .10 cm变式1、S 1和S 2表示劲度系数分别为k 1和k 2的两根弹簧,k 1>k 2;a 和b 表示质量分别为m a 和m b 的两个小球,m a >m b 。
将两弹簧与小球按如图所示方式悬挂起来。
现要求两根弹簧的总长度最大,则应使( )A .S 1在上,a 在上B .S 1在上,b 在上C .S 2在上,a 在上D .S 2在上,b 在上变式2、(多选)如图所示,a 、b 、c 为三个物块,M 、N 为两个轻质弹簧,一轻绳跨过光滑定滑轮连接a 和N ,它们连接如图,并处于平衡状态,则( )A .有可能N 处于拉伸状态而M 处于压缩状态B .有可能N 处于压缩状态而M 处于拉伸状态C .有可能N 处于不伸不缩状态而M 处于拉伸状态D .有可能N 处于拉伸状态而M 处于不伸不缩状态变式3、如图所示,两木块的质量分别为m 1和m 2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k 1和k 2,上面木块压在上面的弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态。
现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面弹簧。
在这过程中下面木块移动的距离为( )A .11m g kB .21m g kC .12m g kD .22m g k 考点三 静摩擦力的方向判断以及大小计算1.判断静摩擦力的有无及方向的三种方法:(1)假设法:利用假设法判断的思维程序如下上下a b c N M(2)运动状态法:此法关键是先确定物体的运动状态(如平衡或求出加速度),再利用平衡条件或牛顿第二定律(F=ma )确定静摩擦力的方向。
(3)牛顿第三定律法:此法的关键是抓住“力是成对出现的”,先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向,再根据“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力的方向.2.静摩擦力的计算方法(1)最大静摩擦力f max 的计算:最大静摩擦力f max 只在刚好要发生相对滑动这一特定状态下才表现出来,比滑动摩擦力稍大些,通常认为二者相等,即f max =μF N .(2)一般静摩擦力的计算① 物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动),利用力的平衡条件来计算其大小。
② 物体有加速度时,根据牛顿第二定律进行分析。
例如,水平匀速转动的圆盘上物块靠静摩擦力提供向心力产生向心加速度,若除静摩擦力外,物体还受其他力,则F 合=ma ,先求合力再求静摩擦力。
例7、(多选)如图所示,A 、B 、C 三个物体质量相等,它们与传送带间的动摩擦因数相同.三个物体随传送带一起匀速运动,运动方向如图中箭头所示.则下列说法正确的是( )A .A 物体受到的摩擦力不为零,方向向右B .三个物体只有A 物体受到的摩擦力为零C .B 、C 受到的摩擦力大小相等,方向相同D .B 、C 受到的摩擦力大小相等,方向相反例8、(多选)如图所示,有一个重力不计的方形容器,被水平力F 压在竖直的墙面上处于静止状态,现缓慢地向容器内注水,直到将容器刚好盛满为止,在此过程中容器始终保持静止,则下列说法中正确的是( )A .容器受到的摩擦力不变B .容器受到的摩擦力逐渐增大C .水平力F 必须逐渐增大D .水平力F 可能不变例9、(多选)如图所示,放在水平桌面上的木块A 处于静止状态,所挂的砝码和托盘的总质量为0.6 kg ,弹簧测力计读数为2 N ,滑轮摩擦不计.若轻轻取走盘中的部分砝码,使总质量减少到0.3 kg 时,将会出现的情况是(g =10 m/s 2)( )A .弹簧测力计的读数将变小B .A 仍静止不动C .A 对桌面的摩擦力不变D .A 所受的合力不变变式4、如图所示,放在粗糙水平面上的物体A 上叠放着物体B ,A 和B 之间有一根处于压缩状态的弹簧.A 、B 均处于静止状态,下列说法正确的是( )A .B 受到向左的摩擦力 B .B 对A 的摩擦力向右C .地面对A 的摩擦力向右D .地面对A 没有摩擦力变式5、一横截面为直角三角形的木块按如图所示方式放置,质量均为m 的A 、B 两物体用轻质弹簧相连放在倾角为30°的直角边上,物体C 放在倾角为60°的直角边上,B 与C 之间用跨过定滑轮的轻质细线连接,A 、C 的质量比为34,整个装置处于静止状态。
已知物体A 、B 与斜面间的动摩擦因数相同(μ<1)且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,弹簧弹力大小为mg ,C 与斜面间无摩擦,则( )A .物体A 、B 均受到摩擦力作用且受到的摩擦力等大反向B .物体A 所受摩擦力大小为12mg ,物体B 不受摩擦力作用 C .弹簧处于拉伸状态,A 、B 两物体所受摩擦力大小均为12mg ,方向均沿斜面向下 D .剪断弹簧瞬间,物体A 一定加速下滑考点四 滑动摩擦力的分析滑动摩擦力的计算方法:可用公式f =μF N 计算,注意对物体间相互挤压的弹力F N 的分析,F N 并不总是等于物体的重力,它与研究对象受到的垂直接触面方向的力密切相关,也与研究对象在该方向上的运动状态有关。
例10、(多选)物体A 和B 相对静止,以共同的速度沿斜面匀速下滑,则( )A .A 、B 间无摩擦力的作用 B .B 受到的静摩擦力的大小为m A gsin θC .B 受到滑动摩擦力的大小为(m A +m B )gsin θD .取走A 物体后,B 物体将匀加速下滑例11、如图所示,物块A 放在倾斜的木板上,已知木板的倾角α分别为30°和45°时物块所受摩擦力的大小恰好相同,则物块和木板间的动摩擦因数为( )A .12B .32C .22D .52例12、如图所示,在倾角为θ=30°的粗糙斜面上放一物体,重力为G ,现在用与斜面底边平行的力2G F 推物体,物体恰能做匀速直线运动,则:(1)物体的运动方向与斜面底边成多大的夹角?(2)物体与斜面之间的动摩擦因数是多少?例13、(多选)如图所示,一正方形物块A 重为3N ,用F=10N 的两个水平推力通过两木板把A 物块夹住,两木板与A 物块间的动摩擦因数皆为0.4,现要将A 物块匀速拉出,则拉力大小可能为( )A .4 NB .5 NC .6 ND .11N摩擦力方向的分析技巧和大小计算 1.分析技巧(1)在分析两个或两个以上物体间的相互作用时,一般采用整体法与隔离法进行分析.(2)要注意灵活应用相对运动趋势法、假设法、状态法和转换法判断静摩擦力的方向.2.摩擦力的计算(1)在确定摩擦力的大小之前,首先分析物体所处的状态,分清是静摩擦力还是滑动摩擦力.(2)滑动摩擦力有具体的计算公式,而静摩擦力要借助其他公式,如:利用平衡条件列方程或牛顿第二定律列方程等.(3)“f =μF N ”中F N 为两接触面间的正压力,与物体的重力没有必然联系,不一定等于物体的重力。