专题2.1 三大性质力的理解-2021年高考物理一轮复习考点扫描学案

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目录
TOC \ "1-3" \h \u \l "_Tc6104" 【考点扫描】 PAGEREF _Tc6104 1
\l "_Tc22650" 一． 三大性质力的概念 PAGEREF _Tc22650 1
\l "_Tc21039" 二、弹力的分析与计算 PAGEREF _Tc21039 2
\l "_Tc10739" 三．弹簧类弹力问题的分析与计算 PAGEREF _Tc10739 3
\l "_Tc11506" 四．摩擦力的分析与计算 PAGEREF _Tc11506 4
\l "_Tc14914" 五、摩擦力的突变问题 PAGEREF _Tc14914 5
\l "_Tc28634" 【典例分析】 PAGEREF _Tc28634 5
\l "_Tc5419" 【专题精练】 PAGEREF _Tc5419 9
【考点扫描】
一． 三大性质力的概念
（一）、重力
1．概念：由于地球的吸引而使物体受到的力．
2．方向：竖直向下．
3．大小：G＝mg，g为重力加速度，可用弹簧测力计测量．
4．作用点：重心．重心的位置由物体的形状和质量分布决定．
（二）、弹力
1．产生条件：(1)相互接触；(2)发生弹性形变．
2．方向：总是与物体形变的方向相反．
3．胡克定律：表达式：F＝kx，k为弹簧的劲度系数，x表示弹簧的形变量．
（三）、摩擦力
1．静摩擦力
(1)概念：相对静止的两物体间的摩擦力．
(2)产生条件(同时满足)：①接触面粗糙；②接触处有弹力；③有相对运动趋势．
(3)大小：0(4)方向：与受力物体相对运动趋势方向相反．
2．滑动摩擦力
(1)概念：相对滑动的两物体间的摩擦力．
(2)产生条件(同时满足)：①接触面粗糙；②接触处有弹力；③有相对运动．
(3)大小：Ff＝μFN．
(4)方向：与受力物体相对运动方向相反．
二、弹力的分析与计算
1．弹力的方向
（1）
(2)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．
2．弹力有无的判断“三法”
三．弹簧类弹力问题的分析与计算
1． 胡克定律：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． 胡克定律的几个表达式：①F=kx ②拉伸F=k（l-l0）压缩F=k（l0-l） ③k=△F/△x
3． 胡克定律的两种图象:①F-x图象②F-l图象
4． 弹簧弹力的特点——轻质弹簧两端受力，且所受弹力大小相等，弹力指的是其任意一端受到的力。故求弹力大小时，可对弹簧某一端连接物体受力分析，然后根据平衡条件或牛顿第二定律计算。
5． 弹簧长度的变化问题
6．弹簧组的变化问题
7．弹簧串并联
(1)弹簧串联：弹力大小相等，伸长量x与k成反比,1/K总=1/k1+1/k2。
(2)弹簧并联：弹力大小之和等于总弹力，K总=k1+k2。
四．摩擦力的分析与计算
1．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，若只受静摩擦力，则Ff＝ma.若除受静摩擦力外，物体还受其他力，则F合＝ma，先求合力再求静摩擦力．
2．滑动摩擦力的分析
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：
(1)μ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．
3．静摩擦力的有无和方向的判断方法
(1)假设法：利用假设法判断的思维程序如下：
(2)状态法：先判断物体的状态(即加速度的方向)，再利用牛顿第二定律(F合＝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：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．
五、摩擦力的突变问题
1．“静—静”突变：物体在摩擦力和其他力的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，如果物体仍然保持静止状态，则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变．
2．“静—动”突变：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．
3．“动—静”突变：在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，物体将不再受滑动摩擦力作用，滑动摩擦力可能“突变”为静摩擦力
【典例分析】
【例1】(2020·金华调研)下列有关力的说法中正确的是( )
A．力的产生离不开施力物体，但可以没有受力物体，例如，一个人用很大的力挥动网球拍，却没击中球，有施力物体而没有受力物体
B．力的产生离不开受力物体，但可以没有施力物体，例如物体冲上光滑斜面，在沿斜面上升过程中受到沿斜面向上的冲力，这个力没有施力物体
C．力是物体对物体的作用，如果找不到施力物体或受力物体，说明这个力就不存在
D．不接触的物体间也可以产生力的作用，例如，磁铁吸引铁钉，可见力可以离开物体单独存在
【例2】如图所示，一倾角为45°的斜面固定于墙角，为使一光滑的铁球静止于图示位置，需加一水平力F，且F通过球心。下列说法正确的是( )
A．铁球一定受墙面水平向左的弹力 B．铁球可能受墙面水平向左的弹力
C．铁球一定受斜面通过铁球的重心的弹力 D．铁球可能受斜面垂直于斜面向上的弹力
【技巧方法点拨】弹力有无的判断
【例3】(2019·合肥九中月考)一根弹簧受10 N拉力时总长为7 cm，受20 N拉力时总长为9 cm，已知当拉力撤去时弹簧都能恢复原长，则弹簧原长为( )
A．8 cmB．9 cm
C．7 cmD．5 cm
【例4】(2020·广东揭阳一模)如图所示，在一粗糙水平上有两个质量分别为m1和m2的木块1和2，中间用一原长为、劲度系数为k的轻弹簧连结起来，木块与地面间的动摩擦因数为μ，现用一水平力向左拉木块1，当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是 ：( )
A．l＋eq \f(μ,k)m1g B．l＋eq \f(μ,k)(m1＋m2)g
C．l＋eq \f(μ,k)m2g D．l＋eq \f(μ,k)(eq \f(m1m2,m1＋m2))g
【题后总结】弹簧和橡皮绳的弹力特点
(1)弹力遵循胡克定律F＝kx，其中x是弹簧的形变量．
(2)弹簧既能受到拉力作用，也能受到压力作用(沿着弹簧的轴线)，橡皮绳只能受到拉力作用，不能受到压力作用．
(3)由于弹簧和橡皮绳受到力的作用时，其形变较大，发生形变需要一段时间，所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变．
【例5】(2019·济宁质检)如图所示，质量为M的长木板放在水平地面上，放在长木板上的质量为m的木块在水平向右的拉力F的作用下向右滑行，长木板保持静止。已知木块与长木板间的动摩擦因数为μ1，长木板与地面间的动摩擦因数为μ2，下列说法正确的是( )
A．地面对长木板的摩擦力的大小一定为μ1mg
B．地面对长木板的摩擦力的大小一定为μ2Mg
C．地面对长木板的摩擦力的大小一定为μ2(m＋M)g
D．只要拉力F增大到足够大，长木板一定会与地面发生相对滑动
【方法点拨】摩擦力分析与计算的三点注意
1．分析物体的运动状态，判断是静摩擦力还是滑动摩擦力。
2．滑动摩擦力有具体的计算公式，而静摩擦力要借助其他公式，如：利用平衡条件列方程或牛顿第二定律列方程等。
3．“f＝μN”中N并不总是等于物体的重力，如斜面上的物体，且N与重力G在大小上没有关系。
【例6】(多选)(2020盐城模拟)将力传感器A固定在光滑水平桌面上，测力端通过轻质水平细绳与滑块相连，滑块放在较长的小车上．如图(甲)所示，传感器与计算机相连接，可获得力随时间变化的规律．一水平轻质细绳跨过光滑的定滑轮，一端连接小车，另一端系沙桶，整个装置开始处于静止状态．在滑块与小车分离前缓慢向沙桶里倒入细沙，力传感器采集的Ft图像如图(乙)所示．则( )
A．2.5 s前小车做变加速运动
B．2.5 s后小车做变加速运动(假设细沙仍在加注中)
C．2.5 s前小车所受摩擦力不变
D．2.5 s后小车所受摩擦力不变
【例7】(2020·丽水调研)如图所示，把一重为G的物体，用一水平方向的推力F＝kt(k为恒量，t为时间)压在竖直的足够高的平整墙上，从t＝0开始物体所受的摩擦力Ff随t的变化关系是下图中的( )

【例8】.(2020·金华六校质检)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＝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，问当传送带逆时针转动时，小物体运动到Q点的时间为多少？
【技法总结】用临界法分析摩擦力突变问题的三点注意
(1)题目中出现“最大”“最小”和“刚好”等关键词时，一般隐藏着临界问题．有时，有些临界问题中并不含上述常见的“临界术语”，但审题时发现某个物理量在变化过程中会发生突变，则该物理量突变时物体所处的状态即为临界状态．
(2)静摩擦力是被动力，其存在及大小、方向取决于物体间的相对运动趋势，而且静摩擦力存在最大值．存在静摩擦的连接系统，相对滑动与相对静止的临界条件是静摩擦力达到最大值．
(3)研究传送带问题时，物体和传送带的速度相等的时刻往往是摩擦力的大小、方向和运动性质的分界点．
【专题精练】
1．(2020徐州模拟)下列关于重力的说法中正确的是( )
A．物体只有静止时才受重力作用
B．重力的方向总是指向地心
C．地面上的物体在赤道上受的重力最小
D．物体挂在弹簧测力计下，弹簧测力计的示数一定等于物体的重力
2.(2020·宁波六校联考)如图所示，一个球形物体静止于光滑水平面上，并与竖直光滑墙壁接触，A、B两点是球跟墙和地面的接触点，则下列说法中正确的是( )
A．物体受重力、B点的支持力、A点的弹力作用
B．物体受重力、B点的支持力作用
C．物体受重力、B点的支持力、地面的弹力作用
D．物体受重力、B点的支持力、物体对地面的压力作用
3.(2020·嘉兴质检)如图所示，某人用手握住一个保温杯，则下列说法中正确的是( )
A．若保持保温杯始终静止，则手握得越紧，保温杯受到的摩擦力越大
B．握着保温杯匀速向上运动，保温杯所受的摩擦力向上
C．握着保温杯匀速向下运动，保温杯所受的摩擦力向下
D．握着保温杯水平匀速运动，保温杯不受摩擦力
4.如图所示，物体放在某新型材料的木板上，当木板倾角分别为45°和60°时，物体受到的摩擦力大小恰好相等，则物体和木板间的动摩擦因数为：( )
A.eq \f(1,2) B.eq \r(2) C.eq \f(\r(2),2) D.eq \f(\r(3),2)
5.(2020·宁波质检)如图所示，A、B两物体并排放在水平桌面上，C物体叠放在A、B上；D物体悬挂在竖直悬线的下端，且与斜面接触．若接触面均光滑，下列说法正确的是( )
A．C对桌面的压力大小等于C的重力 B．B对A的弹力方向水平向左
C．斜面对D的支持力方向垂直斜面向上 D．D对斜面没有压力作用
6.(2019·济宁质检)如图所示，物体B叠放在物体A上，A、B的质量均为m，且上、下表面均与斜面平行，它们以共同速度沿倾角为θ的固定斜面C匀速下滑，则( )
A．A、B间没有静摩擦力 B．A受到B的静摩擦力方向沿斜面向上
C．A受到斜面的滑动摩擦力大小为mgsin θ D．A与斜面间的动摩擦因数μ＝tan θ
7.(2019·宁夏大学附属中学月考)如图所示为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系图象。根据图象判断，正确的结论是( )
A．弹簧的原长为6 cm
B．弹簧的劲度系数为1 N/m
C．可将图象中右侧的图线无限延长
D．该弹簧两端各加2 N拉力时，弹簧的长度为10 cm
8.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滑行(斜面足够长，该滑块与斜面间的动摩擦因数为0.7)，则该滑块所受摩擦力f随时间变化的图象是下图中的(取初速度v0的方向为正方向，g取10 m/s2)( )
9.(多选)(2020·黄冈质检)如图所示，将一劲度系数为k的轻弹簧一端固定在内壁光滑的半球形容器底部O′处(O为球心)，弹簧另一端与质量为m的小球相连，小球静止于P点．已知容器半径为R，与水平面间的动摩擦因数为μ，OP与水平方向的夹角为θ＝30°.下列说法正确的是( )
A．容器相对于水平面有向左运动的趋势 B．容器对小球的作用力指向球心O
C．轻弹簧对小球的作用力大小为eq \f(\r(3),2)mg D．弹簧原长为R＋eq \f(mg,k)
10.(2020·湖州检测)如图所示，物体P、Q用轻绳连接后跨过定滑轮，物体P静止在倾角为37°角的斜放木板上悬挂着．已知P、Q的质量mP、mQ大小的关系为mQ＝eq \f(3,4)mP.今将斜放木板的倾角从37°增到45°，物体P仍保持静止而没有滑动，若不计滑轮处的摩擦，则下列说法中正确的是( )
A．绳子的张力将变大 B．物体P受到的静摩擦力将变小
C．物体P对斜板的压力将变大 D．绳子张力和物体P受到的摩擦力均不变
11.(多选)如图所示，将一质量为m的滑块轻轻放置于传送带的左端，已知传送带以速度v0顺时针运动，滑块与传送带间的动摩擦因数为μ，传送带左右距离无限长，重力加速度为g。从滑块放上去开始计时，在t时刻突然断电，传送带以大小为a的加速度匀减速至停止。关于滑块放上去后受到的摩擦力，下列说法正确的是( )
A．滑块始终没有受到静摩擦力作用 B．滑块刚放上去时受到的滑动摩擦力为μmg
C．滑块受到的摩擦力一直不变 D．传送带减速时滑块受到的摩擦力可能变为ma
12.(多选)(2019·安阳联考)如图甲所示，A、B两个物体叠放在水平面上，B的上下表面均水平，A物体与一拉力传感器相连接，连拉力传感器和物体A的细绳保持水平。从t＝0时刻起，用一水平向右的力F＝kt(k为常数)作用在B的物体上，力传感器的示数随时间变化的图线如图乙所示，已知k、t1、t2，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。据此可求( )
A．A、B之间的最大静摩擦力 B．水平面与B之间的滑动摩擦力
C．A、B之间的动摩擦因数μAB D．B与水平面间的动摩擦因数μ
假
设
法
思路
假设将与研究对象接触的物体解除接触，判断研究对象的运动状态是否发生改变．若运动状态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此处一定存在弹力
例证
图中细线竖直、斜面光滑，因去掉斜面体，小球的状态不变，故小球只受细线的拉力，不受斜面的支持力
替
换
法
思路
用细绳替换装置中的轻杆，看能不能维持原来的力学状态．如果能维持，则说明这个杆提供的是拉力；否则，提供的是支持力
例证
图中轻杆AB、AC，用绳替换杆AB，原装置状态不变，说明杆AB对A施加的是拉力；用绳替换杆AC，原状态不能维持，说明杆AC对A施加的是支持力
状
态
法
思路
由运动状态分析弹力，即物体的受力必须与物体的运动状态相符合，依据物体的运动状态，由二力平衡(或牛顿第二定律)列方程，求解物体间的弹力
例证
升降机以a＝g加速下降或减速上升时物体不受底板的弹力作用
m1
m2
m1
m2
F
k1
k2
若已知弹簧k1伸长x1,弹簧k2伸长x2；
则物体m1上升(x1+x2)，物体m2上升x2。
例如：系统原处于静止状态，用力拉，使m1刚离开弹簧，m1、m2各上升？
原来
现在
变化量
弹簧k1
压缩m1g/k1
原长
伸长m1g/k1
弹簧k2
压缩(m1g+m2g)/k2
压缩m2g/k2
伸长m1g/k2
m1上升m1g/k1+m1g/k
m2上升m1g/k2