《第1讲 重力、弹力、摩擦力.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第1讲 重力、弹力、摩擦力.docx（22页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、J 第二章、相互作用第。讲重力、弹力、摩擦力教材阅读指导（对应人教版新教材必修第一册页码及相关问题）ID P55阅读“重力”这一局部内容，为什么不说“地球对物体的吸引力 就是重力” ？重力指向地心吗？提示：重力是地球对物体吸引力的一个分力，二者不总是相等；重力的方向 竖直向下，并不一定指向地心。IB P56图3.1-1和图3.1-2,说明什么问题？提示：说明了质量分布均匀的形状规那么的物体的重心在它的几何中心上，而 质量分布不均匀的物体，重心的位置除了跟物体的形状有关外，还跟物体内质量 的分布有关。IB P57图3.1-7及左侧文字，归纳弹力产生的原因及弹力的方向。提示：弹力产生的原因是施力物
2、体发生了形变，要恢复原状；弹力的方向与 施力物体形变方向相反。IBP6061阅读“滑动摩擦力”这一局部内容，滑动摩擦力公式可以写成Ff = pmg 吗？提示：不能，滑动摩擦力的公式为网，压力bn的大小不一定等于物体 的重力mgQIB P62阅读“静摩擦力”这一局部内容，只有静止的物体才受静摩擦力 吗？静摩擦力的大小有何特点？提示：不是，运动的物体也可能受到静摩擦力；大小可以变化，WE11aX。例2 （多项选择）如下图，甲物体在沿斜面的推力方的作用下静止于乙物体上, 乙物体静止在水平面上，现增大外力F,两物体仍然静止，那么以下说法正确的选项是 （）A.乙对甲的摩擦力一定增大B.乙对甲的摩擦力可能
3、减小C.乙对地面的摩擦力一定增大D.乙对地面的摩擦力可能减小答案BC解析设甲的质量为根，斜面倾角为。，假设厂= mgsin。，乙对甲的摩擦力为 零，F增大,R增大，方向沿斜面向下；假设Qmgsin。，乙对甲的摩擦力沿斜面向 下，Ff=F-mgsin0, F增大,R增大；假设灰冽gsin。，乙对甲的摩擦力沿斜面向上, Ff = mgsmO-F, F增大,4可能减小，也可能反向增大，故A错误，B正确。以 甲、乙整体为研究对象，知地面对乙的摩擦力水平向左，大小为尸cos。，由牛顿 第三定律知，乙对地面的摩擦力水平向右，大小也为尸cos/那么方增大，/增大， C正确，D错误。关键能力升华求解摩擦力时的
4、四点注意（1）首先分清摩擦力的性质，因为一般只有滑动摩擦力才能利用公式压计算，静摩擦力通常只能根据物体的运动状态求解。(2)公式Ff = M压中，尸压为两接触面间的压力，与物体的重力没有必然关系, 不一定等于物体的重力。(3)滑动摩擦力的大小与物体速度的大小无关，与接触面面积的大小也无关。(4)摩擦力的方向与物体间的相对运动或相对运动趋势方向相反，但与物体的 实际运动方向可能相同、可能相反、也可能不共线。对点跟进训练1 .(静摩擦力的分析、计算)在水平地面固定倾角为e的斜面体，质量为m的 物体在平行于底边、大小为厂的水平力作用下静止于斜面上，如下图。重力加 速度大小为g。该物体受到的摩擦力大小
5、为()A. FB. F+ mgC. F + mgsinOD. F2 + (mgsin9)2答案D解析 对物体受力分析可知，物体受重力、支持力、水平力尸以及摩擦力的 作用而处于平衡状态；将重力分解为垂直于斜面和沿斜面的两个分力，根据平衡 条件可知，在沿斜面方向上，重力的分力mgsin。与水平力厂以及摩擦力的合力为 零，那么摩擦力大小等于水平力与重力沿斜面向下的分力的合力，由几何关系可知, 该物体受到的摩擦力大小为反产+ (mgsin,故D正确。2.(滑动摩擦力的分析、计算)如下图的实验可以用来研究物体所受到的滑 动摩擦力，木块的质量为机，细绳与木板之间装有拉力传感器，木板质量为 M(传感器的质量
6、可忽略不计)，通过手拉绳子将木板从木块下匀速抽出时，弹簧测 力计的示数为力传感器的示数为R且在该过程中木块保持静止状态，由此可知 木块 木块木板拉力传感器7 桌面A.木板与桌面间的滑动摩擦力大小等于尸B.木块与木板间的滑动摩擦力大小等于方-/C.该实验可测出木板与木块之间的动摩擦因数为意F _ fD.该实验可测出木板与桌面之间的动摩擦因数为几答案C解析 木块在水平方向上受木板水平向右的滑动摩擦力和弹簧测力计水平向 左的拉力作用，由于木块静止，那么其所受滑动摩擦力大小等于弹簧测力计的拉力 大小工所以木块与木板间的滑动摩擦力大小为力B错误；手拉绳子将木板从木 块下匀速抽出时，对木板受力分析，受到水
7、平向右的拉力F,木块给木板的水平 向左的摩擦力，大小等于力桌面给木板水平向左的摩擦力，木板匀速，那么木板 与桌面间的滑动摩擦力大小为户-力a错误；根据滑动摩擦力公式尸压，由 于木块与木板间的滑动摩擦力大小等于力那么木板与木块之间的动摩擦因数 c正确；同理，由于木板与桌面间的滑动摩擦力大小为尸-力那么木板与桌面之间的动摩擦因数/D错误。-r rrljg考点3摩擦力的突变问题考点3摩擦力的突变问题比照分析“静静”突变“动静”突变科学思维梳理物体在静摩擦力和其他力的作用下处于相对静止状态，当作用在物体上的其他力的合力发生变化时，如果物体仍然保持相对静止状态，那么物体受到的静摩擦力将发生突变在滑动摩擦
8、力和其他力作用下，物体突然停止相对滑动时，物 体将不受滑动摩擦力作用，或滑动摩擦力“突变”成静摩擦力“静动”突变物体在静摩擦力和其他力作用下处于相对静止状态，当其他力 变化时，如果物体不再保持相对静止状态，那么物体受到的静摩 擦力将“突变”成滑动摩擦力物体受到滑动摩擦力和其他力的共同作用，当两物体间的压力发生变化时，滑动摩擦力的大小随之而变；或者两物体到达共 “动动”突变同速度时相对滑动方向发生变化，滑动摩擦力的方向也会随之 而变例3 (多项选择)如下图，足够长的传送带与水平面夹角为0,以速度。0逆时针 匀速转动。在传送带的上端轻轻放置一个质量为机的小木块，小木块与传送带间 的动摩擦因数tan
9、。，那么以下选项中能客观地反映小木块的受力和运动情况的是 ()答案答案BD解析当小木块速度小于传送带速度时，小木块相对于传送带向上滑动,小木块受到的滑动摩擦力沿传送带向下，加速度大小二gsinO + gcos。；当小木 块速度到达传送带速度时，由于tan。，gp mgcosemgsin3,所以小木块的速度 能够继续增加，此时滑动摩擦力的大小不变，而方向突变为沿传送带向上，。二gsin9-gcos/ 加速度变小，那么。“图像的斜率变小，所以B、D正确。关键能力升华用临界法分析摩擦力突变问题(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
10、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，那么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, 而且静摩擦力存在最大值。存在静摩擦力的系统，相对滑动与相对静止的临界条 件是静摩擦力到达最大值。（3）研究传送带问题时，物体和传送带的速度相同的时刻往往是摩擦力的大 小、方向和运动性质的突变点。对点跟进训练（摩擦力突变分析）如下图，粗糙长木板的一端固定在较链上，木块放在木 板上，开始木板处于水平位置。当木板向下转动，0角逐渐增大的过程中，木板 与木块间的摩擦力a的大小随。角变化的图像最有可能是（）BBI)答案B
11、解析 当在为静摩擦力时，Ff = mgsin3,即R随。按正弦规律变化；当木块 滑动后Ff为滑动摩擦力，Ft = /Fn = z/mgcos6,即4随。按余弦规律变化。故B 正确。课时作业I一、选择题（此题共8小题，其中第16题为单项选择，第78题为多项选择）1 . （2022.山西省太原市第五中学高三上9月月考）以下选项中，物体A受力示意图正确的选项是（）解析 A图中物体A所受重力的方向应该是竖直向下的，A错误；B图中杆 A左端与半球接触处的弹力方向应垂直于接触点所在的切面，即指向球心方向， B错误；C图两球紧贴且均静止在水平面上，可知两球之间没有弹力，故球A只 受重力和水平面的支持力，C正
12、确；假设D图球A不受墙的弹力，那么球A将向 左摆动，可知D图球A还受到竖直墙面对它水平向右的弹力，D错误。2 .如下图，质量为1 kg的物体与地面间的动摩擦因数 = 0.2,从U0开 始以初速度。沿水平地面向右滑行，同时受到一个水平向左的恒力F= 1 N的作 用，g取10m*,以水平向右为正方向，该物体受到的摩擦力H随时间变化的图 像是（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（）答案A解析 物体从=0开始以初速度。沿水平地面向右做匀减速直线运动，受 到的滑动摩擦力大小为H = 加g = 0.2XlX10N = 2N,方向水平向左，为负值。 当物体的速度减为零时，物体所受的最大静摩擦力为2g = 2 N,
13、因为尸 Ffm,所以物体不能被拉动而处于静止状态，受到静摩擦力作用，其大小为6 = 1N,方向水平向右，为正值。故A正确。3 .如图甲、乙所示，物体P、Q在力尸作用下一起以相同速度沿力产方向匀 速运动，图乙中斜面体固定不动，关于物体P所受的摩擦力，以下说法正确的选项是乙A.图甲、乙中物体P均受摩擦力，且方向均与力尸相同8 .图甲、乙中物体P均受摩擦力，且方向均与力厂相反C.图甲、乙中物体P均不受摩擦力D.图甲中物体P不受摩擦力，图乙中物体P受摩擦力，且方向与力尸方向 相同答案D解析 在题图甲中，P做匀速直线运动，在水平方向所受合力为零，所以P 不受摩擦力；在题图乙中，假设P不受摩擦力，P将相对
14、Q沿斜面向下运动，因 此P受与力方方向相同的摩擦力。D正确。9 .（2017全国卷II）如图，一物块在水平拉力厂的作用下沿水平桌面做匀速直 线运动。假设保持厂的大小不变，而方向与水平面成60。角，物块也恰好做匀速直 线运动。物块与桌面间的动摩擦因数为（）f*|60。A. 2小B. YOC.D.当答案C解析设物块的质量为力。据平衡条件及摩擦力公式有拉力厂水平时，尸二加g拉力尸与水平面成60。角时，Fcos60 = Mmg -人治6。）联立式解得=为-，应选c。5. （2017.全国卷III）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
15、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，那么弹性 绳的总长度变为（弹性绳的伸长始终处于弹性限度内）（）B. 92 cmA. 86 cmC. 98 cmC. 98 cmD. 104 cm答案B解析 轻质弹性绳的两端分别固定在相距80 cm的两点上，钩码挂在弹性绳 的中点，平衡时弹性绳的总长度为100cm,以钩码为研究对象，受力如下图， 由胡克定律F=k（l-lo） = U2k,由共点力的平衡条件和几何知识得方二墨 = 喈;再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，设弹性绳的总长度变为I, 由胡克定律得尸=Kl -/o）,由共点力的平衡条件/=
16、管，联立上面各式解 得/ =92 cm, B 正确。6. （2015山东高考）如图，滑块A置于水平地面上，滑块5在一水平力作用 下紧靠滑块A（A、3接触面竖直），此时A恰好不滑动，B刚好不下滑。A与 8间的动摩擦因数为小，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3的质量之比为（）答案B解析5恰好不下滑时，设作用在3上的水平力为弋 那么有川尸二加阳；A恰1 - UU2 好不滑动，由A、8整体受力平衡，得F = mAg + mBg）,所以疏二二，B 正确。7 .如图甲所示，将一物块放在固定的斜面体上，在物块上施加的拉力/按 图乙所示的规律变化，取沿斜面向上为正方向，开始时物块
17、处于静止状态，那么物 块所受的摩擦力R与时间t的关系可能正确的选项是（最大静摩擦力等于滑动摩擦 力）（）答案BC解析 开始时物块静止，假设Qmgsin仇贝叫sinOWbfm,方向沿斜面 向下，为负值；随着/沿斜面向上减小，R先减小，当/= mgsin。时，Ff=0,此 时九，然后在反向增大，为正值；假设4m足够大，那么4一直为静摩擦力，一直 线性增大，假设bfm不够大，那么K增大到Rm后变为滑动摩擦力，保持不变。故A、 D错误，B、C正确。8 .如下图，下雨天，足球运发动在球场上奔跑时容易滑倒，设他的支撑脚 对地面的作用力为F,方向与竖直方向的夹角为0,鞋底与球场间的动摩擦因数 为，下面对该过
18、程的分析正确的选项是（）A.下雨天，动摩擦因数变小，最大静摩擦力增大8 .奔跑步幅越大，越容易滑倒C.当z/Fcos 时人容易滑倒，此时 tan。，故C正确，D错误。二、非选择题（此题共1小题）9 .如下图，质量为根的物体与A、B两个轻弹簧相连，其劲度系数分别为 所和左2, B弹簧下端与地面相连，现用手拉A的上端，使A缓慢上移，当B弹簧2的弹力为原来的行时，A上端移动的距离是多少？答案加偿+已或加管+ F解析B原来处于压缩状态，其压缩量为。=膏，当向上缓慢拉A使B中2弹力减为原来的1时，有两种可能:d）B仍处于被压缩的状态，那么此时A弹簧的弹力和伸长量分别为1F = mg . F?= m8这时
19、B上端移动的距离为物理观念回顾物理观念1重力1 .产生：由于画地球的吸引而使物体受到的力。2 .大小：物体受到的重力G与物体的质量2的关系是6 =匝雄，其中g 是自由落体加速度。3 .方向：总是南竖直向下。4 .重心：其位置与物体的画质量分布和扇形状有关。物理观念2形变、弹力、胡克定律1 .形变物体在力的作用下由形状或网体积的变化叫作形变。2 .弹性(1)弹性形变：物体发生形变后，如果撤去作用力能够画恢复原状,这种形 变叫作弹性形变。(2)弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物体不能完全 恢复原来的画形达，这个限度叫作弹性限度。3 .弹力(1)定义：发生扇形变的物体,要恢复原状
20、，对与它接触的物体产生的作用 力。(2)产生的条件物体间直接函接勉；接触处发生的弹性形变。(3)方向：总是与物体弹性形变的方向砥相反。4 .胡克定律(1)内容：在弹性限度内，弹簧发生画弹性形变时,弹力尸的大小跟弹簧伸 长(或缩短)的长度工成国正比。1NF? 3 -g mg6 = F = F=3k2所以A上端移动的距离为i ( nSA +X2 = 3mgh+b)(2)B处于拉伸状态，那么此时A的弹力和伸长量分别为/V =mg + F2 =mg4 - k 一 3k这时B上端移动的距离为X2 二等二罂 鼠 2DK2所以A上端移动的距离为，一, _5 n nSA - XI +X2 -口成心+总。表达式
21、：F=uhco攵叫作弹簧的叵I劲度系数,由弹簧自身的性质决定,单位是回牛顿每米,用符号回地也表示。x是弹簧长度的回变化量，不是弹 簧形变以后的长度。只知弹簧弹力大小时，弹簧可能处于拉伸状态，也可能处于 压缩状态,两种情况都要考虑。物理观念3滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力1 .滑动摩擦力和静摩擦力的比照名称 工程、滑动摩擦力静摩擦力定义两个相互接触的物体，当它 们而相对滑动时,在接触 面上会产生一种阻碍相对 运动的力，这种力叫作滑动 摩擦力相互接触的两个物体之间只有画 相对运动的趋势,而没有相对运动时 的摩擦力，叫作静摩擦力产生条件接触面画粗糙接触处有同压力两物体间有厨相对滑动接触面画粗糙接触
22、处有的压力两物体间有囤相对运动趋势大小、方向大小：Ff=画庭&方向：沿着接触面，与受力 物体相对运动的方向国相 反大小:叵叵2咽方向：沿着接触面，与受力物体相对 运动趋势的方向回相反作用效果总是阻碍物体间的回相对运动总是阻碍物体间的旧相对运动趋势2.滑动摩擦力大小的计算公式= 压中为比例常数，称为动摩擦因数,其大小与两个物体的材料和接触面的粗糙程度有关。说明：最大静摩擦力Fmax略大于滑动摩擦力R。,必备知识夯实一堵点疏通1 .自由下落的物体所受重力为零。（）2 .相互接触的物体间一定有弹力。（）3 .轻绳、轻杆的弹力方向一定沿绳、杆。（）4 .运动的物体也可以受静摩擦力。（）5 .接触处的摩
23、擦力一定与弹力方向垂直。（）6 .两物体接触处的弹力增大时，接触面间的摩擦力大小可能不变。（）答案 l.X 2.X 3.X 4. V 5. V 6. V二对点激活1 .以下关于重力和重心的说法正确的选项是（）A.物体所受的重力就是地球对物体产生的吸引力B.物体静止时，对水平支持物的压力就是物体的重力C.用细线将物体悬挂起来，静止时物体的重心一定在悬线所在的直线上D.重心就是物体所受重力的等效作用点，故重心一定在物体上答案C解析重力是由于地球吸引产生的，是物体所受地球的万有引力的一个分力， 两者一般不相等，A错误。压力和重力是两种性质不同的力，B错误。由平衡条 件知，被细线悬挂的物体静止时，细线
24、拉力和重力平衡，重心在重力作用线上， 那么一定在悬线所在的直线上，C正确。重心的位置跟物体的形状、质量分布有关, 是重力的等效作用点，但不一定在物体上，如折弯成直角的均匀直杆，D错误。2 .如下图，一本书放在水平桌面上保持静止，以下说法中正确的选项是（）书-桌面A.书对桌面的压力就是书受到的重力8 .书对桌面的压力是由于桌面发生形变产生的C.书对桌面的压力与桌面对书的支持力都是弹力D.书对桌面的压力是书发生形变的原因答案C解析 书对桌面的压力是弹力，与书受到的重力是两种不同性质的力，A错 误；书对桌面的压力是由于书发生形变而产生的，是桌面发生形变的原因，B、D 错误；书对桌面的压力与桌面对书的
25、支持力都是弹力，C正确。3.(多项选择)一重为100 N的木箱放在水平地板上，至少要用35 N的水平推力， 才能使它从原地开始运动。木箱从原地移动以后，用30 N的水平推力，就可以使 木箱继续做匀速直线运动。由此可知()A.木箱与地板间的最大静摩擦力为35 NB.木箱所受的滑动摩擦力为30 NC.木箱与地板间的动摩擦因数为Q35D.木箱与地板间的动摩擦因数为0.3答案ABD解析 由题意知，木箱与地板间的最大静摩擦力为35 N,滑动摩擦力为30N, Ff 30 N由4 = 尺，Fn = mg,联立得=菽=I。n = S3,故A、B、D正确，C错误。核心素养|开展与提升|考点1弹力的分析与计算考点
26、1弹力的分析与计算思想方法科学思维梳理1 .弹力有无的判断“四法”(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 否保持原有的运动状态，假设运动状态不变，那么此处可能不存在弹力；假设运动状态 改变，那么此处一定有弹力。(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的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，看能否发生形状的变化，假设发生形变，那么此处一定有弹力。2 .弹力方向确实定(向与向H
27、垂宜于公共接触面卜(向与向H垂宜于公共接触面卜3.弹力大小的计算方法(1)对有明显形变的弹簧、橡皮条等物体，弹力的大小可以由胡克定律尸=笈 计算。(2)对于难以观察的微小形变，可以根据物体的受力情况和运动情况，运用共 点力的平衡条件或牛顿第二定律来确定弹力大小。例1画出以下图中物体A受力的示意图(各接触面均光滑)。答案答案车以加速度二g 向右匀加速运动(4)G(4)(5)关键能力升华轻杆和轻绳上弹力的分析(1) “动杆”和“定杆”上的弹力动杆：假设轻杆用光滑的转轴或较链连接，当杆处于平衡时杆所受到的弹力 方向一定沿着杆，轻杆只能起到“拉”或“推”的作用，否那么会引起杆的转动。 如图甲所示，假设
28、。处为转轴，那么轻杆在缓慢转动中，杆上弹力方向始终沿杆的方 向。定杆：假设轻杆被固定不发生转动，那么杆所受到的弹力方向不一定沿杆的方 向。如图乙所示。定杆的弹力方向应根据物体的运动状态，由平衡条件或牛顿第 二定律分析判断，如例1中(4)。(2)轻绳上的弹力同一条轻绳没有弯折时，绳上的拉力处处相等。例如图甲中段绳上的 拉力处处相等。当轻绳绕过光滑的滑轮或挂钩时，由于滑轮或挂钩对绳无约束，因此绳上 的力的大小是处处相等的，即滑轮或挂钩只改变力的方向，不改变力的大小。例 如图乙中，BC、8D两段绳中的拉力大小都等于重物的重力。当轻绳某处打有死结时，由于结点对绳有约束，因此绳上的力的大小可能 不是处处
29、相等。例如图丙中，绳AOB中，A。和两段绳中拉力大小不相等。对点跟进训练L （弹力的分析）（2022黑龙江省大庆市铁人中学高三上开学考试）图中各物体 均处于静止状态。图中画出了小球A所受弹力的情况，其中正确的选项是（）BBI)答案C解析 一般来讲轻质杆对物体的弹力不一定沿着杆的方向，A项中小球只受 重力和杆的弹力且处于静止状态，由二力平衡可得小球受到的弹力应竖直向上， A错误；B项中因为右边的绳竖直，如果左边的绳有拉力的话，小球A不会静止, 所以左边的绳没有拉力，故B错误；球面与球面接触处的弹力方向为过接触点垂 直于公切面（即在接触点与球心的连线上），故C正确，D错误。2.（胡克定律）如图，两
30、个弹簧的质量不计，劲度系数分别为心、心，它们一端 固定在质量为小的物体上，另一端分别固定在。、P点，当物体平衡时上面的弹 簧处于原长。假设把固定的物体换为质量为2根的物体（弹簧不变，且弹簧的形变均 在弹性限度内），当物体再次平衡时，物体比第一次平衡时的位置下降了 工,那么工 为（）解析 当物体的质量为加时，下方弹簧被压缩的长度为羽=骨；当物体的质 量变为2m时，物体比第一次平衡时的位置下降了，那么此时上方弹簧伸长的长度 为X,下方弹簧被压缩的长度为X1+X,由胡克定律和平衡条件得依x + hQi+x)二2人联立解得户常，故A正确，B、C、D错误。考点2摩擦力的分析与计算解题技巧科学思维梳理1 .静摩擦力的有无及方向的判断方法假设法(2)状态法：根据平衡条件、牛顿第二定律，判断静摩擦力的有无及方向。(3)牛顿第三定律法：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。2 .求解摩擦力的技巧