2019年高考物理一轮复习第二章相互作用第1讲重力弹力摩擦力学案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 1 讲 重力弹力摩擦力 板块一 主干梳理 夯实基础 【知识点 1】 重力、弹力、胡克定律 1重力 (1)产生：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。可用 弹簧测力计 测量重力。 (3)方向：总是 竖直向下 的。 (4)重心：其位置与物体的 质量 分布和 形状 有关。 2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 物体间直接 接触 ； 接触处发生 弹性形变 。 (3)方向：总是与物体形变的方向 相反 。 3胡克定律 (1)内容： 在 弹性限度 内，弹力的

2、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 牛顿每米 ，用符号 N/m 表示。 x 是弹簧长度的 变化量 ，不是弹簧形变以后的长度。 【知识点 2】 滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力 滑动摩擦力和静摩擦力的对比 【 精品教育资源文库 】 滑动摩擦力大小的计算公式 F F N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。 板块二 考点细研 悟法培优 考点 1 弹力的分析与计算 思想方法 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

3、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。 (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，看能否发生形态的变化，若发生形变，则此处一定有弹力。 2弹力方向的确定 价格 【 精品教育资源文库 】 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 F kx 计算。 (2

4、)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，运用物体平衡条件或牛顿 第 二定律来确定弹力大小。 例 1 画出下图中物体 A 受力的示意图。 【 精品教育资源文库 】 (1)杆上的力一定沿杆吗？ 提示： 不一定，据牛顿 第 二定律或平衡条件来判断杆上的力的方向。 (2)相互接触的物体间弹力的有无可以用什么方法判断？ 提示： 假设法。 尝试解答 总结升华 轻绳和轻杆弹力的分析技巧 分析轻绳或轻杆上的弹力时应注意以下两点 ： (1)轻绳中间没有打结时，轻绳上各处的张力大小都是一样的；如果轻绳打结，则以结点为界分成不同轻绳，不同轻绳上的张力大小可能是不一样的。 【 精品教育资源文库

5、 】 (2)轻杆可分为固定轻杆和有固定转轴 (或铰链连接 )的轻杆。固定轻杆的弹力方向不一定沿杆，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)；有固定转轴的轻杆只能起到 “ 拉 ” 或“ 推 ” 的作用，杆上弹力方向一定沿杆。 跟踪训练 一个长度为 L 的轻弹簧，将其上端固定，下端挂一个质量为 m 的小球时，弹簧的总长度变为 2L。现将 两个这样的弹簧按如图所示方式连接， A、 B 两小球的质量均为 m，则两小球平衡时， B 小球距悬点 O 的距离为 (不考虑小球的大小，且弹簧都在弹性限度范围内 )( ) A 3L B 4L C 5L D 6L 答案

6、C 解析 由题意可知， kL mg，当用两个相同的弹簧按题图所示悬挂时，下面弹簧弹力大小为 mg，伸长量为 L，而上面弹簧的弹力为 2mg，由 kx 2mg 可知，上面弹簧的伸长量为 x 2L，故 B 球到悬点 O 的距离为 L L L 2L 5L， C 正确。 考点 2 静摩擦力的分析与判断 思想方法 静摩擦力有无及方向的三种判断 方法 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 (F ma)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 此法的关键是抓住 “ 力是物体间的相互作

7、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。 【 精品教育资源文库 】 例 2 (多选 )如图所示，甲物体在沿斜面的推力 F 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，则下列说法正确的是 ( ) A乙对甲的摩擦力一定增大 B乙对甲的摩擦力可能减小 C乙对地面的摩擦力一定增大 D乙对地面的摩擦力可能增大 (1)乙对甲原来一定有摩擦力吗？ 提示： 不一定，要看甲的重力沿斜面的分力与 F 的大小关系。 (2)乙对地面一定有摩擦力吗？ 提示： 有，以甲、乙整体为研究对象，可判断整体有向右的运动趋势

8、。 尝试解答 选 BC。 设甲的质量为 m，斜面倾角为 。 若 F mgsin ，乙对甲的摩擦力为零， F 增大， f 变大，方向沿斜面向下。 若 Fmgsin ，乙对甲的摩擦力沿斜面向下， f F mgsin ， F 增大， f 增大。 若 FFf2 C Ff1向上， Ff2向上，且 Ff1 Ff2 D Ff1向上， Ff2向下，且 Ff1 Ff2 答案 C 解析 匀速攀上时，杂技演员所受重力与静摩擦力平衡， 由平衡条件可知 Ff1 G，方向竖直向上，匀速下滑时，其重力与滑动摩擦力平衡，则 Ff2 G，方向竖直向上，所以 Ff1 Ff2。故 A、 B、 D 错误， C 正确。 2 2018

9、廊坊监测 (多选 )如图所示，三个物块 A、 B、 C 叠放在斜面上，用方向与斜面平行的拉力 F 作用在B 上，使三个物块一起沿斜面向上做匀速运动。设物块 C 对 A 的摩擦力为 fA，对 B 的摩擦力为 fB，下列说法正确的是 ( ) A如果斜面光滑， fA与 fB方向相反，且 fAfB C如果斜面粗糙， fA与 fB方 向相同，且 fAfB D如果斜面粗糙， fA与 fB方向相反，且 fAfAC 由牛顿 第 三定律知： fB fBC， fA fAC 且 fB方向沿斜面向下。所以 fAfB，且方向相反。 考点 3 摩擦力的分析与计算 解题技巧 1滑动摩擦力的计算方法 可用公式 F F N计算

10、，注意对物体间相互挤压的弹力 FN的 分析，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。 2静摩擦力的计算方法 (1)最大静摩擦力 Fmax的计算 最大静摩擦力 Fmax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 Fmax F N。 (2)一般静摩擦力的计算 结合研究对象的运动状态 (静止、匀速运动或加速运动 )，利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解。 例 3 如图所示，固定在水平地面上的物体 P，左侧是光滑圆弧面，一根轻绳跨过物体 P 顶点上的小滑轮，一端系有质量为 m 4 kg 的小球，小球与圆心连线跟水

11、平方向的夹角 60 ，绳的另一端水平连接物块 3，三个物块重均为 50 N，作用在物块 2 的水平力 F 20 N，整个系统处于平衡状态，取 g 10 m/s2，则以下说法正【 精品教育资源文库 】 确的是 ( ) A 1 和 2 之间的摩擦力是 20 N B 2 和 3 之间的摩擦力是 20 N C 3 与桌面间的摩擦力为 20 N D物块 3 受 6 个力作用 (1)此题与 有相似之处吗？受何启发？ 提示： 有。只需将绳上的拉力替换 F2就变成了例题。 (2)叠放的物体间摩擦力的计算如何巧选研究对象？ 提示： 问 1、 2 间的摩擦力 适合选 1 为研究对象；问 2、 3 间的摩擦力适合

12、选 1、 2 整体为研究对象；问 3 与桌面间的摩擦力，适合选 1、 2、 3 整体为研究对象。 尝试解答 选 B。 对小球受力分析可知，绳的拉力等于小球重力沿圆弧面切线方向的分力，由几何关系可知绳的拉力等于 20 N。将三个物块看成一个整体受力分析，可知水平方向整体受到拉力 F 和绳的拉力的作用，由于 F 的大小等于绳的拉力的大小，故整体受力平衡，与桌面间没有摩擦力，故物块 3 与桌面间的摩擦力为 0， C 错误；由于物块 1、2 之间没有相对运动的趋势，故物块 1 和 2 之间没有摩擦力的作用， A 错误；对物块 1、 2 整体受力分析，水平方向受力平衡可知物块 2 和 3 之间摩擦力的大

13、小是 20 N， B 正确；物块 3 受重力、桌面的支持力、物块 2 的压力、物块 2 的摩擦力、绳的拉力 5 个力作用， D 错误。 总结升华 计算摩擦力大小时的两点注意事项 (1)计算摩擦力的大小，首先要判断摩擦力是属于静摩擦力还是滑动摩擦力，然后根据静摩擦力和滑动摩擦力的特点计算其大小。不能确定是哪种摩擦力，可由运动状态用牛顿定律解决。 (2)滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关，与接触面积也无关。 跟踪训练 2018 北京延庆 模拟 如图所示，位于水平桌面上的物块 P，由跨过定滑轮的轻绳与物块 Q 相连，从滑轮到 P 和 Q 的两段绳都是水平的。已知 Q 与 P 之间以及 P 与桌面之

14、间的动摩擦因数都是 ，两物块的质量都是 m，滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计。若用一水平向右的力 F 拉 P 使它做匀速运动，则 F 的大小为 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A 4mg B 3mg C 2mg D mg 答案 A 解析 因为 P、 Q 都做匀速运动，因此可用整体法和隔离法求解。隔离 Q 进行分析， Q 在水平方向受绳向左的拉力 FT和向右的摩擦力 Ff1 mg ，因此 FT mg 。对整体进行分析，整体 受绳向左的拉力 2FT，桌面对整体的向左的摩擦力 Ff2 2mg ，向右的外力 F，由平衡条件得： F 2FT Ff2 4mg 。故 A 正确。 考点 4 摩擦力的突变问题 对比分析 当物体的受力情况发生变化时，摩擦力的大小和方向往往会发生变化，有可能会导致静摩擦力和滑动摩擦力之间的相互转化。该类问题常涉及摩擦力的突变问题，在分析中很容易发生失误。在解决此类问题时应注意以下两点