2027届高三物理一轮复习教案：第二章　第六课时　重力　弹力　摩擦力　牛顿第三定律（含解析）

这是一份2027届高三物理一轮复习教案：第二章　第六课时　重力　弹力　摩擦力　牛顿第三定律（含解析）
相互作用
第6课时 重力 弹力 摩擦力 牛顿第三定律
目标要求 1.掌握重力的大小、方向及重心的概念。2.掌握弹力的有无、方向的判断及弹力大小的计算方法，理解并掌握胡克定律。3.会判断摩擦力的方向，会计算摩擦力的大小。4.理解牛顿第三定律的内容，并能区分作用力和反作用力与一对平衡力。
考点一 重力和重心
1.力
(1)定义：力是一个物体对另一个物体的作用。
(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、矢量性、独立性等特征。
2.重力
(1)产生：由于地球的吸引而使物体受到的力。
(2)大小：G=mg，可用弹簧测力计测量。同一物体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：竖直向下。
(4)重心：物体的各部分都受到重力的作用，可认为重力集中作用于一点，这一点叫作物体的重心。
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。
例1 (2025·浙江杭州师范大学附属中学期中)小明在参观科技馆时观察到有一个十分有趣的“锥体上滚”实验。如图所示，将一个双圆锥体轻轻放在倾斜轨道的底端，就会看到它似乎在向“上”滚去，关于锥体的运动，下列说法正确的是( )
A.双圆锥体的重心在锥体的外部，不在锥体上
B.在双圆锥体上滚的过程中，锥体的重心在向上运动
C.双圆锥体上滚实验中，虽然看到的现象好像是锥体在上滚，但是从侧面观察，锥体重心其实是下移的
D.当双圆锥体在轨道的最低处时，它的重心在最低处；当双锥体在轨道最高处时，它的重心在最高处
答案 C
解析 双圆锥体的重心在锥体的中心轴的中间，A错误；虽然看到的现象好像是锥体在上滚，但是从侧面观察，锥体重心其实是下移的，B错误，C正确；双圆锥体放在轨道的低处时，放手后它会向轨道高处滚动，这是因为当双圆锥体在轨道的最低处时，它的重心在最高处，当双圆锥体在轨道最高处时，它的重心却在最低处，D错误。
考点二 弹力
1.弹力
(1)定义：发生形变的物体，要恢复原状，对与它接触的物体产生的力的作用。
(2)产生条件：
①物体间直接接触；
②接触处发生弹性形变。
(3)方向：总是与施力物体形变的方向相反。
2.弹力有无的判断方法
(1)条件法：根据弹力产生条件——物体是否直接接触并发生弹性形变。
(2)假设法：假设两个物体间不存在弹力，看物体能否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处没有弹力；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。
3.弹力方向的判断
4.弹力大小的计算
(1)弹簧弹力大小
胡克定律F=kx，其中x表示弹簧的形变量。
(2)一般物体所受弹力：利用平衡条件或牛顿第二定律计算。
物理中的轻绳、轻杆、橡皮筋、轻弹簧四个物体中
(1)受外力作用形变量较小的有轻绳、轻杆。
(2)产生弹力方向不一定沿物体本身的有轻杆。
(3)既可产生拉伸形变，又可产生压缩形变的有轻杆、轻弹簧。
例2 图中各物体均处于静止状态。画出图中物体A所受的弹力。
答案
例3 (2025·江西南昌市期中)如图所示，两个劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧竖直悬挂，弹簧下端用光滑细绳连接，并有一光滑的轻滑轮放在不可伸长的细绳上，当滑轮下端挂一重力为G的重物后，滑轮下降一段距离，则下列结论正确的有( )
A.两弹簧的伸长量相等
B.两弹簧的弹力大小不相等
C.重物下降的距离为Gk1+k2
D.重物下降的距离为G(k1+k2)4k1k2
答案 D
解析 由于两弹簧用光滑细绳连接，同一绳上张力大小相等，故两弹簧的弹力大小相等，故B错误；重物静止时有2F=G，根据胡克定律有F=k1Δx1=k2Δx2，解得Δx1=G2k1，Δx2=G2k2，即两弹簧的伸长量不相等，故A错误；弹簧共伸长Δx=Δx1+Δx2=G(k1+k2)2k1k2，根据动滑轮的特点，重物下降的距离为h=Δx2=G(k1+k2)4k1k2，故C错误，D正确。
考点三 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，在接触面上会产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力。
2.产生条件
(1)接触面粗糙；
(2)接触处有压力；
(3)两物体间有相对运动或相对运动趋势。
3.方向：与受力物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。
4.大小
(1)滑动摩擦力：Ff=μFN，μ为动摩擦因数；
(2)静摩擦力：0μ2
答案 CD
解析 第1张白纸相对于滚轮的运动趋势与滚轮的运动方向相反，则受到滚轮的静摩擦力方向与滚轮的运动方向相同，即受到滚轮的摩擦力向右，A错误；对除第1张白纸外的所有白纸进行研究，其处于静止状态，水平方向受到第1张白纸对其的滑动摩擦力，方向与滚轮的运动方向相同，则根据平衡条件知，最后1张白纸受到纸槽底座的摩擦力方向与滚轮的运动方向相反，即水平向左，B错误；根据题意，因上一张白纸相对下一张白纸向右滑动或有向右滑动的趋势，则上一张白纸受到下一张白纸的摩擦力一定向左，那么下一张白纸受到上一张白纸的摩擦力一定向右，C正确；正常情况下单张纸打印必须满足滚轮与白纸之间的最大静摩擦力大于纸与纸槽底座之间的滑动摩擦力，则μ1>μ2，D正确。
拓展 (1)甲同学认为“若滚轮对第一张白纸的正压力为F，则滚轮对第一张白纸的摩擦力大小一定为μ1F”，对吗？
(2)乙同学认为“越靠近底座，白纸间的摩擦力越大”，对吗？
答案 (1)滚轮与第一张白纸间的摩擦力为静摩擦力，小于或等于最大静摩擦力，甲同学说法错误；
(2)第一、二张白纸间的摩擦力为滑动摩擦力，大小为Ff12=μ2(F+mg)，第二张白纸处于静止状态，第二、三张白纸间的摩擦力为静摩擦力，大小等于第一、二张白纸间的摩擦力，即Ff23=μ2(F+mg)，除第一张白纸外，所有白纸均处于静止状态，白纸间的摩擦力均为μ2(F+mg)，大小相等，故乙同学说法错误。
考点四 牛顿第三定律
1.牛顿第三定律的内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。
2.表达式：F=-F'。
3.一对平衡力和作用力与反作用力的比较
如图所示，体育项目“押加”实际上相当于两个人拔河，如果甲、乙两人在“押加”比赛中，甲获胜，是因为甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力吗？如果不是，请说明甲获胜的原因。
答案 不是。甲对乙的拉力与乙对甲的拉力是一对作用力与反作用力，大小总是相等，甲获胜的原因是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力。
例7 (多选)(2025·山东威海市质检)物体静止在固定的斜面上，如图所示，则下述说法中正确的是( )
A.物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对平衡力
B.物体所受的重力和斜面对物体的作用力是一对平衡力
C.物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力
D.物体所受的重力可以分解为沿斜面向下的力和对斜面的压力
答案 BC
解析 物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对作用力和反作用力，故A错误；斜面对物体的作用力是支持力和摩擦力的合力，与重力平衡，所以物体所受的重力和斜面对物体的作用力是一对平衡力，故B正确；物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力，故C正确；物体所受的重力可以分解为沿斜面向下的力和垂直于斜面向下的力，重力与压力的性质不同，所以垂直于斜面向下的力不是对斜面的压力，故D错误。
课时精练
[分值：58分]
[1~7题，每题4分]
1.(多选)关于重力的大小和方向，以下说法正确的是( )
A.在地球上的物体都要受到重力作用，所受的重力与它的运动状态无关，也与是否存在其他力的作用无关
B.在地球各处的重力方向都是一样的
C.物体的重力作用在重心上，但重心不一定在物体上
D.对某一物体而言，其重力的大小总是一个恒量，不因物体从赤道移到南极而变化
答案 AC
解析 物体受到的重力是由于地球的吸引而产生的，是万有引力的一个分力，而万有引力与运动状态无关，与其他力无关，故A正确；重力的方向总是竖直向下的，在不同的位置方向不一定相同，故B错误；一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫作物体的重心，但这一点不一定在物体上，故C正确；重力等于质量与重力加速度的乘积，同一物体在不同的地方，质量不变，但重力加速度有可能会变化，两极的重力加速度最大，赤道最小，所以在地球的不同地方，物体的重力有可能变化，故D错误。
2.(2025·重庆市一模)鸟类随季节迁移是它们的生存法则，如图是一只小鸟秋季返回南方过冬迁移过程中停在竹枝上休息而使得竹枝发生弯曲，若小鸟保持静止状态，下列说法正确的是( )
A.竹枝对小鸟的支持力方向沿竹枝指向右上方
B.竹枝对小鸟的支持力是由于竹枝发生形变产生的
C.小鸟对竹枝的压力大于竹枝对小鸟的支持力
D.竹枝弯曲是因为小鸟的重力大于竹枝对小鸟的作用力
答案 B
解析 根据平衡条件可知，竹枝对小鸟的支持力方向为过两者接触点垂直于竹枝指向小鸟，故A错误；根据弹力产生的条件可知，竹枝对小鸟的支持力是由于竹枝发生形变产生的，故B正确；根据牛顿第三定律可知，小鸟对竹枝的压力大小等于竹枝对小鸟的支持力大小，故C错误；竹枝弯曲是因为小鸟对竹枝的压力作用，故D错误。
3.(2025·广东广州市模拟)“雪龙2号”破冰船前行过程中，在船头相对冰层滑动时，碎冰块对船体弹力和摩擦力的示意图正确的是( )
答案 A
解析 根据题意，由滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反和弹力的方向过切点垂直接触面且指向受力物体，画出碎冰块对船体弹力和摩擦力的示意图如图所示，故选A。
4.(2024·广西卷·2)工人卸货时常利用斜面将重物从高处滑下。如图，三个完全相同的货箱正沿着表面均匀的长直木板下滑，货箱各表面材质和粗糙程度均相同。若1、2、3号货箱与直木板间摩擦力的大小分别为Ff1、Ff2和Ff3，则( )
A.Ff1