2020年高考物理一轮复习专题二第1讲重力弹力摩擦力课件.ppt

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1、专题二 相互作用与物体平衡,第1讲 重力 弹力 摩擦力,考点 1,力,1.力的作用效果,运动状态,形变,(1)改变物体的_；(2)使物体发生_.,2.力的性质,物体,不存在,相互,(1)物质性：力不能脱离_而存在，没有“施力物 体”或“受力物体”的力是_的. (2)相互性：力的作用是_的.施力(受力)物体同时也,是受力(施力)物体.,大小,方向,(3)矢量性：力是矢量，既有_，又有_.,有刻度的,有向线段,3.力的图示及示意图 (1)力的图示：从力的作用点沿力的方向画出的_ _(包括力的三要素). (2)力的示意图：受力分析时画出的表示物体受到某一力的 _(包括力的三要素). 注意：平时画的都

2、是力的示意图.,有向线段,考点 2,重力,吸引,mg,弹性形变,1.定义：由于地球的_而使物体受到的力. 2.大小：G_.,考点 3,形变和弹力,1.弹力 发生_的物体，由于要恢复原状，对与它接触 的物体产生力的作用，这种力叫做弹力. (1)产生的两个必要条件 物体直接_；发生_.,(2)弹力的方向,接触,弹性形变,相反,弹力的方向总是与施力物体形变的方向_.,2.胡克定律,弹性形变,正比,kx,(1)内容：弹簧发生_时，弹力的大小 F 跟弹簧 伸长(或缩短)的长度 x 成_. (2)表达式：F_. k 是弹簧的_，单位为 N/m；k 的大小由弹,簧_决定.,劲度系数,自身,变化量,x 是弹簧

3、长度的_，不是弹簧形变以后的长度.,考点 4,滑动摩擦力和静摩擦力,1.定义 两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运 动的趋势时，在接触面上产生阻碍 _ 或 _的力.,2.产生条件,相对运动,相对运动趋势,(1)接触面_；(2)接触处有_；(3)两物体间 有_或_.,粗糙,弹力,相对运动,相对运动趋势,3.方向 与受力物体相对运动或相对运动趋势的方向_.,4.大小,相反,FN,0,F静max,(1)滑动摩擦力：f_. (2)静摩擦力：_f_.,【基础自测】 1.(多选)如图 2-1-1 所示，斜面静置于水平粗糙地面上，斜 面与竖直墙之间放置一表面光滑的铁球，斜面倾角为，球的半 径为

4、 R，球与斜面接触点为 A，与竖直墙的接触点为 B.球心是,O，球能处于静止状态，则(,),A.竖直墙对铁球的弹力过 B 点从 B 点 指向 O 点,图 2-1-1,B.斜面对铁球的弹力竖直向上 C.斜面对铁球的弹力过 A 点从 A 点指向 O 点 D.竖直墙对铁球没有弹力,解析：竖直墙对铁球的弹力垂直于墙面，即过 B 点从 B 点 指向 O 点，斜面对铁球的弹力垂直于斜面，即过 A 点从 A 点指 向 O 点，A、C 正确.,答案：AC,2.(多选)图 2-1-2 为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系图,象.根据图象判断，正确的结论是(,),图 2-1-2 A.弹簧的劲度系数为 1 N/m B

5、.弹簧的劲度系数为 100 N/m C.弹簧的原长为 6 cm D.弹簧伸长 2 cm 时，弹力的大小为 4 N,解析：弹簧处于原长时，弹簧的弹力应为 0 N，由此可知 弹簧原长为 6 cm.由图象可知，当弹簧伸长 2 cm 时，弹力为 2 N， 根据胡克定律，可得劲度系数为 100 N/m.B、C 正确.,答案：BC,3.如图 2-1-3 所示，一木块放在水平面上，木块与水平面间 的最大静摩擦力 Fmax8 N.从某时刻开始，一个水平向右的外 力 F 作用在木块上，F 从零开始逐渐增大，直到木块向右运动. 设木块与水平面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则此过程,),中木块受到的摩擦力大小(

6、A.始终等于 8 N B.始终等于 F,图 2-1-3,C.木块静止时随 F 的增大而增大，木块运动时大小不变 D.木块静止时大小不变，木块运动时随 F 的增大而增大,解析：当外力 F 小于等于最大静摩擦力时，木块处于静止 状态，木块水平方向受到外力 F 和静摩擦力，二力平衡，静摩 擦力随 F 的增大而增大；当外力大于最大静摩擦力时，木块开 始运动，受到滑动摩擦力作用，由摩擦力公式 Ffmg 可知， 此时滑动摩擦力不变，C 正确.,答案：C,4.(多选)如图 2-1-4 所示，皮带传输机将物体匀速地送往高,处.下列结论正确的是(,),图 2-1-4 A.物体受到与运动方向相同的摩擦力的作用 B

7、.传送的速度越大，物体受到的摩擦力也越大 C.物体所受的摩擦力与匀速传送的速度无关 D.若匀速地向下传送物体，物体所受的摩擦力沿皮带向下,解析：物体与皮带相对静止，两者之间存在静摩擦力，静 摩擦力的大小可由平衡条件求得，静摩擦力的方向沿皮带向上， 与皮带匀速传送的速度大小及运动方向无关，A、C 正确.,答案：AC,热点 1 弹力的分析与计算 考向 1 弹力有无及其方向的判断,热点归纳 1.弹力有无的判断： (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

8、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.,(4)替换法：可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、 易产生明显形变的物体来替换，看能否维持原来的运动状态.,2.弹力方向的确定：,【典题 1】画出图 2-1-5 中物体 A 受力的示意图.,(1),(2),(3),(4),(5),图 2-1-5,答案：如图 D2 所示.,(1),(2),(3),(4),(5),图 D2,方法技巧：弹力方向的判断方法：,(1)根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反,判断.,(2)根据共点力

9、的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的,方向.,考向 2,弹簧(弹性绳)弹力大小的计算胡克定律的,应用 【典题 2】(2017 年新课标卷)一根轻质弹性绳的两端分 别固定在水平天花板上相距 80 cm 的两点上，弹性绳的原长也 为 80 cm.将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度 为 100 cm；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，则 弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内),(,),A.86 cm,B.92 cm,C.98 cm,D.104 cm,解析：由题可知，挂上钩码后，如图 D3 甲所示：,甲,乙,图 D3 此时弹性绳长度为 100 cm，则角度为37，sin

10、 0.6 对结点 O 进行受力分析如图乙所示. 则由图乙得 2Tsin mg,当将两端缓慢移动至同一点时，由受力分析可得 2Tmg 由于弹性绳上弹力为 Fkx,由题可知 x100 cm80 cm20 cm 则弹性绳伸长长度为 x12 cm,那么弹性绳总长度为 LL0x92 cm. 答案：B,热点 2 考向 1,摩擦力有无及其方向的判断 静摩擦力有无及其方向的判断方法,热点归纳 (1)假设法 利用假设法判断的思维程序如下：,(2)状态法,此法关键是先判明物体的运动状态(即加速度的方向)，再 利用牛顿第二定律(Fma)确定合力，然后通过受力分析确定静 摩擦力的大小及方向.,(3)牛顿第三定律法,此

11、法的关键是抓住“力是物体间的相互作用”，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方向.,【典题 3】(2017 年安徽合肥第一中学月考)如图2-1-6 所示， 在水平桌面上放置一斜面体 P，两长方体物块 a 和 b 叠放在斜 面体上，整个系统处于静止状态，若将 a 和 b、b 与斜面体，斜,),面体与桌面之间摩擦力的大小分别用f1、f2和f3表示，则( 图 2-1-6,A.f10，f20，f30 B.f10，f20，f30 C.f10，f20，f30 D.f10，f20，f30,解析：对 a 物体分析可知，a 物体受重力、支持力的作用， 有沿

12、斜面向下滑动的趋势，因此 a 受到 b 对其向上的摩擦力， f10；再对 ab 整体分析可知，ab 整体受重力、支持力的作用， 有沿斜面向下滑动的趋势，因此 b 受到斜面体 P 对其向上的摩 擦力，f20；对 ab 及 P 组成的整体分析，由于整体在水平方 向不受外力，因此 P 不受地面的摩擦力，f30，C 正确.,答案：C,【迁移拓展】(2018 年广东中山模拟)如图 2-1-7 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，下列说法中正确的,是(,),图 2-1-7,A.B 受到向左的摩擦力 C.地面对 A 的摩擦

13、力向右,B.B 对 A 的摩擦力向右 D.地面对 A 没有摩擦力,解析：压缩的弹簧对 B 有向左的弹力，B 有向左运动的趋 势，受到向右的摩擦力，A 错误；A 对 B 的摩擦力向右，由牛 顿第三定律可知，B 对 A 的摩擦力向左，B 错误；对整体研究， 根据平衡条件分析可知，地面对 A 没有摩擦力，C 错误，D 正 确.,答案：D,考向 2 滑动摩擦力方向的判断,热点归纳 (1)滑动摩擦力的方向与接触面相切，与物体相对运动方向 相反.相比静摩擦力，滑动摩擦力的方向较为直观. (2)对相对运动方向的理解：“相对”指与其接触的物体而 言，即以与其接触的物体为参考系，不一定是相对地面的运动.,【典题

14、 4】(多选)如图 2-1-8 所示，A 为长木板，在水平面 上以速度 v1 向右运动，物块 B 在木板 A 的上面以速度 v2 向右,运动，下列判断正确的是(,),图 2-1-8 A.若 v1v2，则 A、B 之间不存在摩擦力 B.若 v1v2，则 A 受到了 B 所施加的向左的滑动摩擦力 C.若 v1v2，则 B 受到了 A 所施加的向左的滑动摩擦力,解析：v1v2 时，A、B 之间相对静止，则 A 与 B 间没有摩 擦力，A 正确；v1v2 时，A 相对 B 向右滑动，所以 A 受到 B 对 其施加的向左的滑动摩擦力，根据相互作用力的特点，B 受到 A 施加的向右的滑动摩擦力，B 正确，

15、D 错误；v1v2 时，B 相对 A 向右滑动，所以 B 受到 A 对其施加的向左的滑动摩擦力，C 错误.,答案：AB,热点 3,摩擦力大小的计算,热点归纳 1.静摩擦力 (1)由运动状态来求，若物体平衡则由共点力平衡求解. (2)物体有加速度时，若只有静摩擦力，则 Ff ma.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. 2.滑动摩擦力 (1)滑动摩擦力的大小用公式 FfFN 来计算. (2)也可根据运动状态由共点力平衡和牛顿第二定律求解.,【典题 5】如图 2-1-9 所示，质量为 m 的木块 P 在质量为 M 的长木板 ab 上滑行，长木板放在水平面上一直处

16、于静止状态. 若 ab 与地面间的动摩擦因数为1，木块 P 与长木板 ab 间的动,),摩擦因数为2，则长木板 ab 受到地面的摩擦力大小为( 图 2-1-9,A.1Mg C.2mg,B.1(mM)g D.1Mg2mg,解析：木块 P 对长木板的滑动摩擦力大小为 f2mg，长 木板始终静止，则地面对长木板的静摩擦力大小为 f f 2mg.C 正确.,答案：C,方法技巧：关于计算摩擦力大小的三点注意： (1)分清摩擦力的性质：静摩擦力或滑动摩擦力.,(2)应用滑动摩擦力的计算公式 FfFN 时，注意动摩擦因 数，其大小与接触面的材料及其粗糙程度有关，FN 为两接触 面间的正压力，不一定等于物体的

17、重力.,(3)滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关，与接触面积,的大小无关.,【迁移拓展】(2015 年山东卷)如图 2-1-10 所示，滑块 A 置 于水平地面上，滑块 B 在一水平力作用下紧靠滑块 A(A、B 接 触面竖直)，此时 A 恰好不滑动，B 刚好不下滑.已知 A 与 B 间 的动摩擦因数为1，A 与地面间的动摩擦因数 为2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力.A 与 B 的,质量之比为(,),图 2-1-10,答案：B,摩擦力突变模型,当物体受力或运动发生变化时，摩擦力常发生突变.摩擦力 的突变，又会导致物体的受力情况和运动性质的突变，其突变 点(时刻或位置)往往具有很深的隐蔽性.对其突

18、变点的分析与判 断是物理问题的切入点.,1.常见类型,(1)静摩擦力突变为滑动摩擦力.静摩擦力是被动力，其大 小、方向取决于物体间的相对运动的趋势.静摩擦力为零的状态 是方向变化的临界状态；静摩擦力达到最大值是物体恰好保持 相对静止的临界状态.,(2)滑动摩擦力突变为静摩擦力.滑动摩擦力存在于发生相 对运动的物体之间，因此两物体的速度达到相同时，滑动摩擦 力要发生突变(摩擦力变为零或变为静摩擦力).,2.解题思路,解决摩擦力的突变问题的关键是找出摩擦力发生突变的临 界条件，这也就是突变前后摩擦力的分界点，再利用相应规律 分别对突变前后进行分析求解.求解方法一般有两种： (1)以定理、定律(平衡

19、条件或牛顿运动定律)为依据，首先 求出所研究问题的一般规律和一般解，然后分析、讨论其特殊 规律和特殊解.,(2)直接分析、讨论临界状态和相应的临界值，求解出研究,问题的规律和解.,【典题 6】(多选)在探究静摩擦力变化的规律及滑动摩擦力 变化的规律的实验中，设计了如图 2-1-11 甲所示的演示装置， 力传感器 A 与计算机连接，可获得力随时间变化的规律，将力 传感器固定在光滑水平桌面上，测力端通过细绳与一滑块相连 (调节传感器高度使细绳水平)，滑块放在较长的小车上，小车 一端连接一根轻绳并跨过光滑的轻定滑轮系一只空沙桶(调节 滑轮使桌面上部细绳水平)，整个装置处于静止状态，实验开始 时打开传

20、感器同时缓慢向沙桶里倒入沙子，小车一旦运动起来， 立即停止倒沙子，若力传感器采集的图象如图乙所示，则结合,该图象，下列说法正确的是(,),甲,乙,图 2-1-11 A.可求出空沙桶的重力 B.可求出滑块与小车之间的滑动摩擦力的大小 C.可求出滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小 D.可判断第 50 秒后小车做匀速直线运动(滑块仍在车上),解析：t0 时刻，传感器显示拉力为 2 N，则滑块受到的 摩擦力为静摩擦力，大小为 2 N，由车与空沙桶受力平衡可知 空沙桶的重力也等于 2 N，A 正确；t50 s 时刻摩擦力达到最 大值，即最大静摩擦力为 3.5 N，同时小车开始运动，说明带有 沙的沙桶重力

21、等于 3.5 N，此时摩擦力立即变为滑动摩擦力，最 大静摩擦力略大于滑动摩擦力，故摩擦力突变为 3 N 的滑动摩 擦力，B、C 正确；此后由于沙和沙桶重力 3.5 N 大于滑动摩擦 力 3 N，故第 50 s 后小车将加速运动，D 错误.,答案：ABC,易错警示：用临界法分析摩擦力突变问题的三点注意事项 1.题目中出现“最大”“最小”和“刚好”等关键词时， 一般隐藏着临界问题.有时，有些临界问题中并不含上述常见的 “临界术语”，但审题时发现某个物理量在变化过程中会发生 突变，则该物理量突变时物体所处的状态即为临界状态. 2.静摩擦力是被动力，其存在及大小、方向取决于物体 间的相对运动的趋势，而

22、且静摩擦力存在最大值.存在静摩 擦的连接系统，相对滑动与相对静止的临界条件是静摩擦力达 到最大值.,3.研究传送带问题时，物体和传送带的速度相等的时刻往,往是摩擦力的大小、方向和运动性质的分界点.,【迁移拓展】如图 2-1-12 所示，把一重为 G 的物体，用一 水平方向的推力 Fkt(k 为恒量，t 为时间)压在竖直的足够高的 平整墙上，从 t0 开始物体所受的摩擦力 f 随 t 的变化关系是,下图中的(,),图 2-1-12,A,B,C,D,解析：物体在竖直方向上只受重力 G 和摩擦力 f 的作用.由 于 f 从零开始均匀增大，开始一段时间 fG，物体加速下滑； 当 fG 时，物体的速度达到最大值；之后 fG，物体向下做 减速运动，直至减速为零.在整个运动过程中，摩擦力为滑动摩 擦力，其大小为 fNFkt，即 f 与 t 成正比，是一条过原 点的倾斜直线.当物体速度减为零后，滑动摩擦力突变为静摩擦 力，其大小 fG，所以物体静止后的图线为平行于 t 轴的线段， B 正确.,答案：B,