2022年高考物理总复习第二章的相互作用第1讲重力弹力摩擦力课件

这是一份2022年高考物理总复习第二章的相互作用第1讲重力弹力摩擦力课件，共60页。

一、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。
二、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;(2)G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。(1)影响重心位置的因素:物体的几何形状;物体的质量分布。(2)不规则薄板形物体重心的确定方法: 悬挂 法。注意:重心的位置不一定在物体上。
三、弹力:1.定义:发生 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,弹力和弹簧形变量大小(伸长或缩短的量)成 正比 。(2)表达式:F=kx。注意:k是弹簧的劲度系数,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。x是弹簧长度的变化量,不是弹簧形变以后 的长度。
1.判断下列说法对错。(1)只要物体发生形变就会产生弹力作用。 (　　)(2)物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反。 (　　)(3)轻绳、轻杆的弹力方向一定沿绳、杆的方向。 (　　)(4)滑动摩擦力的方向不可能与物体运动方向相同。 (　　)(5)滑动摩擦力的大小与物体运动的速度无关,与接触面的面积大小也无关。  (　　)(6)运动的物体也可能受到静摩擦力的作用。 (　　)
2.(人教版必修1·P61·T3改编)重量为100 N的木箱放在水平地板上,至少要用3 5 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。则下列说法中错误的是(    　)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0.35D.木箱与地板间的动摩擦因数为0.3
考点一　弹力的有无及方向判断
1.[判断弹力的方向和有无]如图所示,对物体A的四幅受力分析图中正确 的是 (　　)
解析    A图中,A处于静止,则杆一定受球面或地面的摩擦力,故A错误;B图 中,A一定受地面的支持力及重力,球与斜面没有挤压,故不受斜面的弹力,故B 错误;C图中,物体匀速下滑,则物体一定受力平衡,而图中很明显合力不可能 为零,故C错误;D图中,对A分析,A处于平衡状态,合力为零,故一定受沿斜面向 上的摩擦力,摩擦力与支持力的合力与重力等大反向,故D正确。
解析　若小球与小车一起匀速运动,则细绳对小球无拉力;若小球与小车 有向右的加速度a=g tan α,则轻弹簧对小球无弹力。D正确。
2.弹力方向的判断(1)五种常见模型中弹力的方向 
考点二　弹力的分析与计算
确定弹力的方向(1)“动杆”和“定杆”上的弹力①动杆:若轻杆用光滑的转轴或铰链连接,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,否则会引起杆的转动。 如图甲所示,若C为转轴,则轻杆在缓慢转动中,弹力方向始终沿杆的方向。
力处处相等。②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 力是处处相等的,即滑轮只改变力的方向不改变力的大小,例如图乙中,BC、 BD两段绳中的拉力大小都等于重物的重力。③当轻绳某处打有死结时,由于结点对绳有约束,因此绳上的力可能不是处处 相等,例如图丙中,AO、OB两段绳中拉力大小不相等。(3)轻弹簧会发生拉伸或压缩形变,产生沿弹簧方向的拉力或压力。
例1　如图所示,固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆间的夹角为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的判断正确的是 (　　)A.小车静止时,F=mg sin θ,方向沿杆向上B.小车静止时,F=mg cs θ,方向垂直于杆向上C.小车向右以加速度a运动时,一定有F= 
D.小车向左以加速度a运动时,F= ,方向斜向左上方,与竖直方向的夹角θ1满足tan θ1= 
审题关键　(1)本题的力学研究对象小球可能的状态是什么?提示:静止或者与小车一起沿水平方向加速运动(2)若小车处于平衡状态则小球的受力情况如何?若有水平方向的加速度则 小球合外力方向如何?提示:平衡状态对应合外力为零;加速度的方向即合外力的方向
解析　小车静止时,由力的平衡条件可知,此时杆对小球的作用力方向竖 直向上,大小等于球的重力mg,A、B项错误;小车向右以加速度a运动时,设小 球受杆的作用力的方向与竖直方向的夹角为θ',如图甲所示,根据牛顿第二定 律,有F sin θ'=ma,F cs θ'=mg,两式相除可得tan θ'= ,只有当小球的加速度a=g tan θ时,杆对小球的作用力才沿杆的方向,此时才有F= ,C项错误;小车以加速度a向左运动时,由牛顿第二定律可知,小球所受到的重力mg与杆对小球 的作用力的合力大小为ma,方向水平向左,如图乙所示,所以杆对小球的作用 力的大小F= ,方向斜向左上方,tan θ1= ,D项正确。
甲 乙
解题感悟分析计算弹力大小的三种方法①根据胡克定律进行求解。②根据力的平衡条件进行求解。③根据牛顿第二定律进行求解。
1.[弹簧弹力](2016江苏单科,1,3分)一轻质弹簧原长为8 cm,在4 N的拉力 作用下伸长了2 cm,弹簧未超出弹性限度。则该弹簧的劲度系数为 (　　)A.40 m/N　　　　　　　    B.40 N/mC.200 m/N　　　　　　　    D.200 N/m
3.[轻杆弹力]如图所示,一根弹性杆的一端固定在倾角为30°的斜面上,杆 的另一端固定一个质量为1 kg的小球,小球处于静止状态。取g=10 m/s2。则 弹性杆对小球的作用力 (　　)A.大小为5  N,方向垂直于斜面向上
B.大小为10 N,方向垂直于斜面向上C.大小为5 N,方向垂直于斜面向上D.大小为10 N,方向竖直向上
解析　小球受到重力和弹力作用,由于小球处于静止状态,所以重力和弹 力是一对平衡力,重力大小为10 N,方向竖直向下,所以弹力大小也为10 N,方 向竖直向上,故D正确,A、B、C错误。
2.静摩擦力的分析(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判断静摩 擦力的大小。(2)物体有加速度时,进行受力分析,则F合=ma,先求合力再求静摩擦力。
审题关键　(1)题意中说明A、B对应什么样的运动状态?合外力方向?提示:有共同向右的加速度,所以合外力向右(2)分析A、B间的摩擦力应以哪个木块为研究对象?提示:隔离木块A
解析　由题意,A、B的运动状态为匀加速直线运动,A受力情况较简单,对 于A,假设A、B间无摩擦力,则A只受重力和支持力,合力为0,与运动状态不对 应,所以假设不正确,即A、B间存在摩擦力,且B对A的摩擦力方向向右,则A对 B的摩擦力方向向左,故A、B错;若A、B做匀速直线运动,则假设正确,C对,D 错。
考向二　滑动摩擦力1.滑动摩擦力的大小用公式Ff=μFN计算,应用此公式时要注意以下几点:(1)μ为动摩擦因数,其大小与接触面的材料、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和接触面的大小均无关。2.滑动摩擦力的方向总与相对运动的方向相反。“相对运动”是相对接触 面而言的。
审题关键　(1)滑动摩擦力的大小与哪些因素有关?提示: f=μFN(2)在木板向右移动的过程中与桌面接触面间的正压力如何变化?提示:先增大后不变
解析　木板运动的前3L距离内,木板对桌面的压力随x均匀增大,根据f=μ FN,摩擦力随x均匀增大。木板全部滑上桌面后到木板右端离开桌面边缘距 离为L,木板对桌面的压力不随x而变化,摩擦力不变。故选项D正确。
解题感悟求解摩擦力时的四点注意(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Ff=μFN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=μFN中,FN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。
1.[静摩擦力的大小和方向](2020山西模拟)如图所示,物块A放在木板上处于 静止状态,现将木块B略向右移动一些使倾角α减小,则下列结论正确的是 (　　)A.木板对A的作用力不变B.木板对A的作用力减小C.物块A与木板间的正压力减小D.物块A所受的摩擦力不变
2.[滑动摩擦力的大小]如图,一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速 直线运动。若保持F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 (　　) A.2- 　　    B. C. 　　    D. 
解析　物块在水平力F作用下做匀速直线运动,其受力如图甲所示 甲     乙
由平衡条件得F=f、FN=mg而f=μFN=μmg则F=μmg当F的方向与水平面成60°角时,其受力如图乙由平衡条件得F cs 60°=f1f1=μFN1=μ(mg-F sin 60°)联立解得μ= ,选项C正确。
解析　由于物块保持静止,根据受力平衡可以判断物块所受拉力始终与 摩擦力大小相等,方向相反,传感器测量物块所受的拉力,图乙中曲线是拉力 随时间变化的曲线,不能把拉力说成摩擦力,故B错误。当长木板所受外力较 小时,长木板与物块一起静止,长木板与物块之间为静摩擦力;当长木板因所 受外力较大而运动起来后,物块因拉力仍然静止,此时长木板与物块之间为滑 动摩擦力。本实验中长木板与物块之间只有相对静止和相对滑动两种状态, 没有必要要求长木板必须做匀速直线运动,故A错误。由乙图可知,物块所受 拉力最大值约为10 N,此时拉力与最大静摩擦力大小相等,最终稳定时约为7 N,此时拉力与滑动摩擦力大小相等,故C正确。题目中没有提及物块质量,因此无法计算物块与木板间的动摩擦因数,故D错误。
审题关键　(1)如何确定相对运动趋势的方向?提示:除摩擦力之外的其他力沿斜面方向的合力的方向(2)静摩擦力的大小变化跟哪些力有关?提示:与其他力沿斜面方向的合力有关
例5    [“静—动”突变或“动—静”突变]如图所示,斜面固定在地面上,倾 角为θ=37°(sin 37°=0.6,cs 37°=0.8)。质量为1 kg的滑块以初速度v0从斜面底 端沿斜面向上自由滑行(斜面足够长,该滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8),则 该滑块所受摩擦力F随时间变化的图像是图中的(取初速度v0的方向为正方向,g=10 m/s2) (　　)
审题关键　滑块沿斜面上滑减速到零后静止还是反向加速由什么决定?提示:mg sin θ与μmg cs θ的关系或者μ和 tan θ的关系