第1讲　重力、弹力、摩擦力课件PPT

展开

这是一份第1讲　重力、弹力、摩擦力课件PPT，共47页。

1.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。(3)方向:总是　竖直向下    。
(4)重心: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。注意    重力并不是地球对物体的引力,产生差异的原因是地球自转。2.弹力(1)定义:发生形变的物体,由于要　恢复原状    ,对与它接触的物体会产生力的作用,这种力叫作弹力。(2)产生的条件:a.两物体　相互接触    ;b.发生　弹性形变    。(3)方向:与物体形变方向　相反    。
3.胡克定律(1)内容:弹簧发生弹性形变时,弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成    正比    。(2)表达式:F=kx。式中的k是弹簧的　劲度系数    ,单位符号为N/m;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。
2.动摩擦因数定义:彼此接触的物体发生　相对运动    时,摩擦力和正压力的比值,即μ= 。注意    ①FN的大小不一定等于物体的重力,等于重力是特殊情况。②μ的大小与物体间接触面积的大小、相对运动速度的大小都无关。
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.(新人教版必修第一册P59·T4)质量均匀的钢管,一端支在水平地面上,另一端被竖直绳悬吊着,如图所示,有关钢管的叙述错误的是 (　　) A.钢管的重心在几何中心　　    B.绳对钢管有拉力作用C.钢管对地面存在压力　　    D.地面对钢管有静摩擦力
3.某同学双手握住竖直竹竿匀速攀上和匀速滑下的过程中,该同学受到的摩擦力分别为f1和f2,那么 (　　)A.f1方向竖直向下,f2方向竖直向上,且f1=f2B.f1方向竖直向上,f2方向竖直向上,且f1=f2C.f1为滑动摩擦力,f2为滑动摩擦力D.f1为静摩擦力,f2为静摩擦力
考点一　弹力的分析与判断
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。
3.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。
例1    (多选)(2020湖南株洲模拟)如图所示,一倾角为45°的斜面固定于竖直墙上,为使一光滑的铁球静止,需加一水平力F,且F通过球心,下列说法正确的是 (　　)
A.球一定受墙的弹力且水平向左B.球可能受墙的弹力且水平向左C.球一定受斜面的弹力且垂直斜面向上D.球可能不受斜面的弹力
审题关键　(1)铁球一定受到墙的弹力吗?提示:不一定。(2)铁球一定受到斜面的弹力吗?提示:一定。
解析　对铁球进行受力分析,如图所示,若水平力F等于FN水平向上的分力,球对竖直墙面没有压力,故FN有可能为零,如果水平力F大于FN水平向上的分力,球受墙的弹力水平向左,故A错误,B正确;由受力分析可知,如果球不受斜面的弹力,即球受到mg、F、F1三力的作用,球不可能平衡,所以球一定受斜面的弹力且垂直斜面向上,故C正确,D错误。
例2　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)杆对球的作用力一定沿着杆吗?提示:不一定。(2)杆对球的作用力会随着加速度的变化而变化吗?提示:会。
解析    小车静止时,由物体的平衡条件可知,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。
1.[弹力有无的判断]如图所示,一小车的表面由一光滑水平面和光滑斜面连接而成,其上放一球,球与水平面的接触点为a,与斜面的接触点为b。当小车和球一起在水平桌面上做直线运动时,下列结论正确的是 (　　)
A.球在a、b两点处一定都受到支持力B.球在a点处一定受到支持力,在b点处一定不受支持力C.球在a点处一定受到支持力,在b点处不一定受到支持力D.球在a点处不一定受到支持力,在b点处也不一定受到支持力
2.[弹力方向的判断]小车上固定一根弹性直杆A,杆顶固定一个小球B(如图所示),现让小车从光滑斜面上自由下滑,在下列如图所示的情境中杆发生了不同的形变,其中正确的是 (　　)
解析　小车在光滑斜面上自由下滑,则加速度a=g sin θ(θ为斜面的倾角),由牛顿第二定律可知小球所受重力和杆的弹力的合力沿斜面向下,且小球的加速度等于g sin θ,则杆的弹力方向垂直于斜面向上,杆不会发生弯曲或倾斜,C 正确。
考点二　摩擦力的分析与计算
1.判断静摩擦力的有无及方向的三种方法(1)假设法
(2)运动状态法此法关键是先确定物体的运动状态(如平衡或求出加速度),再利用平衡条件或牛顿第二定律(F=ma)确定静摩擦力的方向。(3)牛顿第三定律法“力是物体间的相互作用”,先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向, 再根据牛顿第三定律确定另一物体受到的静摩擦力的方向。
2.摩擦力大小的计算(1)静摩擦力大小的计算①物体处于平衡状态(静止或匀速运动),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,若只有静摩擦力,则Ff=ma。若除静摩擦力外,物体还受其他力,则F合=ma,先求合力再求静摩擦力。(2)滑动摩擦力大小的计算:滑动摩擦力的大小用公式Ff=μFN来计算,应用此公式时要注意以下几点:①μ为动摩擦因数,其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关;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。
例3    (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
审题关键　(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:一定有,以甲、乙整体为研究对象,可判断整体相对地面有向右的运动趋势,则地面对乙的静摩擦力水平向左,则由牛顿第三定律知,乙对地面的摩擦力水平向右。
解析　设甲的质量为m,斜面倾角为θ,若F=mg sin θ,乙对甲的摩擦力为零, F增大,f变大,方向沿斜面向下;若F>mg sin θ,乙对甲的摩擦力沿斜面向下,f=F- mg sin θ,F增大,f增大;若F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F=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F=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。
1.[静摩擦力的有无及方向判断]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右做匀加速直线运动,地面粗糙,则下列说法正确的是 (　　)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一起向右做匀速直线运动,则A、B间不存在摩擦力D.若A、B一起向右做匀速直线运动,则木块A受到三个力的作用
2.[摩擦力的分析与计算](2020山东安丘等四县联考)如图所示,斜面体A上的物块P用平行于斜面体的轻弹簧拴接在挡板B上,在物块P上施加水平向右的推力F,整个系统处于静止状态,下列说法正确的是 (　　)
A.弹簧的弹力一定沿斜面向下B.地面对斜面体A有水平向左的摩擦力C.物块P与斜面之间一定存在摩擦力D.若增大推力F,物块P与斜面之间的摩擦力一定变大
解析　轻弹簧可能处于伸长状态,也可能处于原长或压缩状态,故A错误;对整体受力分析,由平衡条件可知,地面对斜面体A一定有向左的摩擦力,故B正确;若弹簧处于拉伸状态,弹力大小为F弹,斜面的倾角为α,设物块P的质量为m, 若F弹+F cs θ=mg sin θ,物块P不受摩擦力,故C错误;假设弹簧处于压缩状态, 若增大推力F,物块可能仍静止,弹力不变,根据平衡条件得:F弹+mg sin θ=F cs θ+f,f会减小,故D错误。
考点三　静摩擦力的突变问题
考向一　“静—静”突变
例4　如图所示,质量为10 kg的物体A拴在一个被水平拉伸的弹簧一端,弹簧的拉力为5 N时,物体A处于静止状态。若小车以1 m/s2的加速度向右运动,则 (g=10 m/s2) (　　)A.物体A相对小车向右运动B.物体A受到的摩擦力减小C.物体A受到的摩擦力大小不变D.物体A受到的弹簧拉力增大
解析　由题意得物体A与小车的上表面间的最大静摩擦力fm≥5 N,小车向右运动,对物体A受力分析,可得F合=ma=10 N,可知此时小车对物体A的摩擦力为5 N,方向向右,为静摩擦力,所以物体A相对于小车仍然静止,故A错误;物体 A受到的摩擦力大小不变,故B错误,C正确;物体A相对于小车仍然静止,所以受到的弹簧的拉力大小不变,故D错误。
解题感悟“静—静”突变分析物体在摩擦力和其他力的共同作用下处于静止状态,当作用在物体上的其他力的合力发生变化时,物体虽然仍保持相对静止,但物体所受的静摩擦力将发生突变。
考向二　“静—动”突变
例5　如图所示,完全相同的A、B两物体放在水平地面上,与水平地面间的动摩擦因数均为μ=0.2,每个物体重G=10 N,设物体A、B与水平地面间的最大静摩擦力均为Fmax=2.5 N,若对A施加一个向右的由0均匀增大到6 N的水平推力 F,有四位同学将A物体所受到的摩擦力FfA随水平推力F的变化情况在图中表示出来。其中表示正确的是 (　　)
解析　推力F由0均匀增大到2.5 N,A、B均未动,而FfA由0均匀增大到2.5N。推力F由2.5 N增大到5 N,FfA=2.5 N。推力F由5 N增大到6 N,A处于运动状态,FfA=μG=2 N,故D项正确。
解题感悟“静—动”突变分析物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态,当其他力变化时,如果物体不能保持静止状态,则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力。
考向三　“动—静”突变
例6　如图所示,斜面固定在地面上,倾角为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下图中的(取初速度v0的方向为正方向,g=10 m/s2) (　　)
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 sinθ<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。
解题感悟“动—静”突变分析在滑动摩擦力和其他力作用下,做减速运动的物体突然停止滑行时,物体将不受摩擦力作用,或滑动摩擦力“突变”成静摩擦力。
考向四　“动—动”突变
例7    (多选)如图所示,足够长的传送带与水平面夹角为θ,以速度v0逆时针匀速转动。在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块,小木块与传送带间的动摩擦因数μ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a=g sin θ+μg cs θ;当小木块速度达到传送带速度时,由于μ