还剩51页未读，
继续阅读
2022-2023年高考物理一轮复习 重力弹力摩擦力课件 (2)(重点难点易错点核心热点经典考点)
展开
这是一份2022-2023年高考物理一轮复习 重力弹力摩擦力课件 (2)(重点难点易错点核心热点经典考点)，共59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.
4.四种基本相互作用:引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互 作用.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.(多选)(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0.35D.木箱与地板间的动摩擦因数为0.3
3.(人教版必修1·P55图示改编)如图所示,一本书放在水平桌面上保持静止,下 列说法中正确的是 ( ) A.书对桌面的压力就是书受到的重力B.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
考点一 弹力的有无及方向判断
1.[判断弹力的方向和有无]画出图中物体A受力的示意图(各接触面均光滑,g为重力加速度).
2.[弹簧的弹力和轻绳的弹力方向]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的作用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的作用
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.
通关锦囊1.弹力有无的判断
2.弹力方向的判断(1)五种常见模型中弹力的方向
(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.
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.
②定杆:若轻杆被固定,不发生转动,则杆所受到的弹力方向不一定沿杆的方 向.如图乙所示.(2)轻绳会发生拉伸形变,产生沿着绳指向绳收缩的方向的拉力.①同一条轻绳没有弯折时,绳上的拉力处处相等.例如图甲中AB段绳上的拉
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.[动杆模型和定杆模型]如图甲所示,轻杆OB可绕B点自由转动,另一端O点用 细绳OA拉住,固定在左侧墙壁上,质量为m的重物用细绳OC悬挂在轻杆的O 点,OA与轻杆的夹角∠BOA=30°.乙图中水平轻杆OB一端固定在竖直墙壁 上,另一端O装有小滑轮,用一根绳跨过滑轮后悬挂一质量为m的重物,图中∠ BOA=30°.重力加速度为g.求:
(1)甲、乙两图中细绳OA的拉力各是多大?(2)甲图中轻杆受到的弹力是多大? (3)乙图中轻杆对滑轮的作用力是多大?
解析 (1)由于甲图中的杆可绕B转动,是转轴杆(“活杆”),故其受力方向沿 杆方向,O点的受力情况如图1所示,则O点所受绳子OA的拉力FT1、杆的弹力 FN1的合力与重物的重力是大小相等、方向相反的,在直角三角形中可得FT1= =2mg;乙图中是用一细绳跨过滑轮悬挂重物的,由于O点处是滑轮,它只是改变绳中力的方向,并未改变力的大小,且AOC是同一段绳子,而同一段绳 上的力处处相等,故乙图中绳子拉力为FT1'=FT2'=mg.
答案 (1)2mg mg (2) mg (3)mg
图1(2)由图1可知,甲图中轻杆受到的弹力为FN1'=FN1= = mg.(3)对乙图中的滑轮受力分析,如图2所示,由于杆OB不可转动,所以杆所受弹 力的方向不一定沿OB方向.即杆对滑轮的作用力一定与两段绳的合力大小
相等,方向相反,由图2可得,F2=2mg cs 60°=mg,则所求力FN2'=F2=mg. 图2
2.[弹簧模型]如图,轻弹簧的下端固定在水平桌面上,上端 放有物块P,系统处于静止状态.现用一竖直向上的力F作用在P上,使其向上 做匀加速直线运动.以x表示P离开静止位置的位移,在弹簧恢复原长前,下列 表示F和x之间关系的图像可能正确的是 ( )
解析 设系统静止时弹簧压缩量为x0,由胡克定律和平衡条件得mg=kx0. 力F作用在P上后,物块受重力、弹力和F,向上做匀加速直线运动,由牛顿第二 定律得,F+k(x0-x)-mg=ma.联立以上两式得F=kx+ma,所以F-x图像中图线是 一条不过原点的倾斜直线,故A正确.
考点三 摩擦力的分析和计算
1.判断静摩擦力的有无及方向的三种方法
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.
A.木块A不受摩擦力B.木块A对B的摩擦力方向向右C.若A、B一起向前做匀速直线运动,则A、B间不存在摩擦力D.若A、B一起向前做匀速直线运动,则木块A受到三个力的作用
例2 如图所示,水平推力F作用在木块B上使得木块A、B保持相对静止一起 向前做匀加速直线运动,地面粗糙,则下列说法正确的是 ( )
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.
例3 如图所示,长为3L的木板从光滑水平面滑上长为5L的粗糙桌面,停止运 动时木板右端离开桌面边缘距离为L,则该过程中,木板所受摩擦力f与位移x 的关系图线是 ( )
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]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.
考点四 摩擦力的“突变”问题
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 导致静摩擦力和滑动摩擦力之间的相互转化.常见的摩擦力突变模型如下:
例4 [“静—静”突变](多选)如图所示,有一倾角θ=30°的斜面体B,质量为M, 一质量为m的物体A静止在B上,现用水平力F推物体A,F的大小为 mg,A和B始终保持静止,则 ( )
A.物体A有沿斜面向上运动的趋势B.物体A有沿斜面向下运动的趋势C.物体A所受摩擦力的方向沿斜面向下D.若逐渐减小推力F至0,此过程中物体A所受摩擦力的方向不变
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
解析 作出物体A除摩擦力以外的力的受力示意图,建立如图所示的直 角坐标系,重力与推力F在x轴上的合力F合=F cs θ-mg sin θ= ,方向沿斜面向上,所以物体A有沿斜面上滑的趋势,A对,B错;物体A所受摩擦力的方向沿 斜面向下,C对;减小推力F,重力与F在x轴上的合力先减小为0,此过程中合力方向向上,继续减小F,合力方向将变为向下,摩擦力的方向将发生突变,由之前的向下变成向上,D错.
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
解析 滑块上滑过程中受到滑动摩擦力作用,由F=μFN和FN=mg cs θ联 立得F=6.4 N,方向沿斜面向下.当滑块的速度减为零后,由于重力的分力mg sin θ<μmg cs θ,滑块不动,滑块受的摩擦力为静摩擦力,由平衡条件得F=mg sin θ,代入数据可得F=6 N,方向沿斜面向上,故选项B正确.
例6 [“动—动”突变]传送带以恒定的速率v=10 m/s运动,已知它与水平面 成α=37°,如图所示,PQ的长度L=16 m,将一个小物体无初速度地放在P点,小物 体与传送带间的动摩擦因数为μ=0.5.已知g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cs 37°=0.8.当传送带逆时针转动时,小物体运动到Q点的时间为多少?
审题关键 物体与传送带达到共速后,相对静止一起匀速还是继续加速?提示:因为μ=0.5< tan θ=0.75,所以mg sin θ>μmg cs θ,物体会继续加速
解析 当传送带逆时针转动时,对物体受力分析,物体受重力mg、支持力N和 摩擦力f(方向沿传送带向下)则由牛顿第二定律有mg sin α+μmg cs α=ma1代入数据解得a1=10 m/s2(方向沿传送带向下)故当经过时间t1= =1 s后,物体的速度与传送带相同.此时物体运动了s= a1 =5 m,则在此后的过程中摩擦力f的方向沿传送带向上
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.
4.四种基本相互作用:引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互 作用.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.(多选)(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0.35D.木箱与地板间的动摩擦因数为0.3
3.(人教版必修1·P55图示改编)如图所示,一本书放在水平桌面上保持静止,下 列说法中正确的是 ( ) A.书对桌面的压力就是书受到的重力B.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
考点一 弹力的有无及方向判断
1.[判断弹力的方向和有无]画出图中物体A受力的示意图(各接触面均光滑,g为重力加速度).
2.[弹簧的弹力和轻绳的弹力方向]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的作用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的作用
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.
通关锦囊1.弹力有无的判断
2.弹力方向的判断(1)五种常见模型中弹力的方向
(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.
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.
②定杆:若轻杆被固定,不发生转动,则杆所受到的弹力方向不一定沿杆的方 向.如图乙所示.(2)轻绳会发生拉伸形变,产生沿着绳指向绳收缩的方向的拉力.①同一条轻绳没有弯折时,绳上的拉力处处相等.例如图甲中AB段绳上的拉
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.[动杆模型和定杆模型]如图甲所示,轻杆OB可绕B点自由转动,另一端O点用 细绳OA拉住,固定在左侧墙壁上,质量为m的重物用细绳OC悬挂在轻杆的O 点,OA与轻杆的夹角∠BOA=30°.乙图中水平轻杆OB一端固定在竖直墙壁 上,另一端O装有小滑轮,用一根绳跨过滑轮后悬挂一质量为m的重物,图中∠ BOA=30°.重力加速度为g.求:
(1)甲、乙两图中细绳OA的拉力各是多大?(2)甲图中轻杆受到的弹力是多大? (3)乙图中轻杆对滑轮的作用力是多大?
解析 (1)由于甲图中的杆可绕B转动,是转轴杆(“活杆”),故其受力方向沿 杆方向,O点的受力情况如图1所示,则O点所受绳子OA的拉力FT1、杆的弹力 FN1的合力与重物的重力是大小相等、方向相反的,在直角三角形中可得FT1= =2mg;乙图中是用一细绳跨过滑轮悬挂重物的,由于O点处是滑轮,它只是改变绳中力的方向,并未改变力的大小,且AOC是同一段绳子,而同一段绳 上的力处处相等,故乙图中绳子拉力为FT1'=FT2'=mg.
答案 (1)2mg mg (2) mg (3)mg
图1(2)由图1可知,甲图中轻杆受到的弹力为FN1'=FN1= = mg.(3)对乙图中的滑轮受力分析,如图2所示,由于杆OB不可转动,所以杆所受弹 力的方向不一定沿OB方向.即杆对滑轮的作用力一定与两段绳的合力大小
相等,方向相反,由图2可得,F2=2mg cs 60°=mg,则所求力FN2'=F2=mg. 图2
2.[弹簧模型]如图,轻弹簧的下端固定在水平桌面上,上端 放有物块P,系统处于静止状态.现用一竖直向上的力F作用在P上,使其向上 做匀加速直线运动.以x表示P离开静止位置的位移,在弹簧恢复原长前,下列 表示F和x之间关系的图像可能正确的是 ( )
解析 设系统静止时弹簧压缩量为x0,由胡克定律和平衡条件得mg=kx0. 力F作用在P上后,物块受重力、弹力和F,向上做匀加速直线运动,由牛顿第二 定律得,F+k(x0-x)-mg=ma.联立以上两式得F=kx+ma,所以F-x图像中图线是 一条不过原点的倾斜直线,故A正确.
考点三 摩擦力的分析和计算
1.判断静摩擦力的有无及方向的三种方法
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.
A.木块A不受摩擦力B.木块A对B的摩擦力方向向右C.若A、B一起向前做匀速直线运动,则A、B间不存在摩擦力D.若A、B一起向前做匀速直线运动,则木块A受到三个力的作用
例2 如图所示,水平推力F作用在木块B上使得木块A、B保持相对静止一起 向前做匀加速直线运动,地面粗糙,则下列说法正确的是 ( )
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.
例3 如图所示,长为3L的木板从光滑水平面滑上长为5L的粗糙桌面,停止运 动时木板右端离开桌面边缘距离为L,则该过程中,木板所受摩擦力f与位移x 的关系图线是 ( )
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]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.
考点四 摩擦力的“突变”问题
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 导致静摩擦力和滑动摩擦力之间的相互转化.常见的摩擦力突变模型如下:
例4 [“静—静”突变](多选)如图所示,有一倾角θ=30°的斜面体B,质量为M, 一质量为m的物体A静止在B上,现用水平力F推物体A,F的大小为 mg,A和B始终保持静止,则 ( )
A.物体A有沿斜面向上运动的趋势B.物体A有沿斜面向下运动的趋势C.物体A所受摩擦力的方向沿斜面向下D.若逐渐减小推力F至0,此过程中物体A所受摩擦力的方向不变
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
解析 作出物体A除摩擦力以外的力的受力示意图,建立如图所示的直 角坐标系,重力与推力F在x轴上的合力F合=F cs θ-mg sin θ= ,方向沿斜面向上,所以物体A有沿斜面上滑的趋势,A对,B错;物体A所受摩擦力的方向沿 斜面向下,C对;减小推力F,重力与F在x轴上的合力先减小为0,此过程中合力方向向上,继续减小F,合力方向将变为向下,摩擦力的方向将发生突变,由之前的向下变成向上,D错.
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
解析 滑块上滑过程中受到滑动摩擦力作用,由F=μFN和FN=mg cs θ联 立得F=6.4 N,方向沿斜面向下.当滑块的速度减为零后,由于重力的分力mg sin θ<μmg cs θ,滑块不动,滑块受的摩擦力为静摩擦力,由平衡条件得F=mg sin θ,代入数据可得F=6 N,方向沿斜面向上,故选项B正确.
例6 [“动—动”突变]传送带以恒定的速率v=10 m/s运动,已知它与水平面 成α=37°,如图所示,PQ的长度L=16 m,将一个小物体无初速度地放在P点,小物 体与传送带间的动摩擦因数为μ=0.5.已知g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cs 37°=0.8.当传送带逆时针转动时,小物体运动到Q点的时间为多少?
审题关键 物体与传送带达到共速后,相对静止一起匀速还是继续加速?提示:因为μ=0.5< tan θ=0.75,所以mg sin θ>μmg cs θ,物体会继续加速
解析 当传送带逆时针转动时,对物体受力分析,物体受重力mg、支持力N和 摩擦力f(方向沿传送带向下)则由牛顿第二定律有mg sin α+μmg cs α=ma1代入数据解得a1=10 m/s2(方向沿传送带向下)故当经过时间t1= =1 s后,物体的速度与传送带相同.此时物体运动了s= a1 =5 m,则在此后的过程中摩擦力f的方向沿传送带向上
相关课件
2022-2023年高考物理一轮复习 重力 弹力 轻绳、杆、弹簧模型课件(重点难点易错点核心热点经典考点)： 这是一份2022-2023年高考物理一轮复习 重力 弹力 轻绳、杆、弹簧模型课件(重点难点易错点核心热点经典考点)，共16页。PPT课件主要包含了第一讲重力弹力，F向F引F引，g随维度，增加而增大，活结当做一根绳死结等内容，欢迎下载使用。
2022-2023年高考物理一轮复习 力 重力 弹力课件(重点难点易错点核心热点经典考点)： 这是一份2022-2023年高考物理一轮复习 力 重力 弹力课件(重点难点易错点核心热点经典考点)，共38页。PPT课件主要包含了物体对物体，脱离物体，平行四边形定则，力的概念，加速度，竖直向下的，直接接触，弹性形变，物体形变，弹性限度等内容，欢迎下载使用。
2022-2023年高考物理一轮复习 玻尔的原子模型课件(重点难点易错点核心热点经典考点)课件(重点难点易错点核心热点经典考点)： 这是一份2022-2023年高考物理一轮复习 玻尔的原子模型课件(重点难点易错点核心热点经典考点)课件(重点难点易错点核心热点经典考点)，共20页。PPT课件主要包含了光子的发射和吸收，氢原子能级，2可能的跃迁，氢原子电离能，夫兰克赫兹实验，实验装置，加反向电压，1改变V，到达P极的电子增加，形成一峰值等内容，欢迎下载使用。
