高考物理一輪復(fù)習(xí)-第二章-第1講-重力-彈力-摩擦力

目標(biāo)要求三年命題統(tǒng)計(jì)滑動(dòng)摩擦力、動(dòng)摩擦因數(shù)、靜摩擦力Ⅰ形變、彈性、胡克定律Ⅰ矢量和標(biāo)量Ⅰ力的合成和分解Ⅱ共點(diǎn)力的平衡Ⅱ?qū)嶒?yàn)二：探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系實(shí)驗(yàn)三：驗(yàn)證力的平行四邊形定則備考策略分析近三年命題點(diǎn)和對核心素養(yǎng)的要求,2022年備考要關(guān)注以下幾點(diǎn)(1)復(fù)習(xí)中以彈力和摩擦力的概念及其各種狀態(tài)下的表現(xiàn)形式、力的合成與分解、受力分析等為主。(2)加強(qiáng)以生活中的實(shí)際問題或電磁場為背景的靜力學(xué)的綜合知識(shí)的訓(xùn)練。(3)注重本章實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理方法及實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新拓展的復(fù)習(xí)。第1講重力彈力摩擦力一、重力1.產(chǎn)生：由于

的吸引而使物體受到的力。2.大?。号c物體的質(zhì)量成

,即G＝

?？捎?/p>

測量重力。3.方向：總是

的。4.重心：其位置與物體的

分布和

有關(guān)。5.重心位置的確定質(zhì)量分布均勻且形狀規(guī)則的物體,重心在其

；對于形狀不規(guī)則或者質(zhì)量分布不均勻的薄板,重心可用

確定。地球正比mg彈簧測力計(jì)豎直向下質(zhì)量形狀幾何中心懸掛法二、形變、彈性、胡克定律1.形變物體在力的作用下形狀或體積的變化叫形變。2.彈性(1)彈性形變：有些物體在形變后撤去作用力能夠

的形變。(2)彈性限度：當(dāng)形變超過一定限度時(shí),撤去作用力后,物體不能完全恢復(fù)原來的

,這個(gè)限度叫彈性限度。恢復(fù)原狀形狀3.彈力(1)定義：發(fā)生彈性形變的物體,由于要

,對與它接觸的物體會(huì)產(chǎn)生力的作用,這種力叫作彈力。(2)產(chǎn)生條件：物體相互

且發(fā)生

。(3)方向：彈力的方向總是與作用在物體上使物體發(fā)生形變的外力方向

。恢復(fù)原狀接觸彈性形變相反4.胡克定律(1)內(nèi)容：彈簧發(fā)生

時(shí),彈力的大小F跟彈簧伸長(或縮短)的長度x成

。(2)表達(dá)式：F＝

。①k是彈簧的

,單位為N/m；k的大小由彈簧

決定。②x是

,但不是彈簧形變以后的長度。彈性形變正比kx勁度系數(shù)自身性質(zhì)形變量三、滑動(dòng)摩擦力、動(dòng)摩擦因數(shù)、靜摩擦力1.靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力對比名稱項(xiàng)目靜摩擦力滑動(dòng)摩擦力定義兩

的物體間的摩擦力兩

的物體間的摩擦力產(chǎn)生條件(1)接觸面

(2)接觸處有(3)兩物體間有(1)接觸面(2)接觸處有(3)兩物體間有相對靜止相對運(yùn)動(dòng)粗糙壓力相對運(yùn)動(dòng)趨勢粗糙壓力相對運(yùn)動(dòng)名稱項(xiàng)目靜摩擦力滑動(dòng)摩擦力大小(1)靜摩擦力為被動(dòng)力,與正壓力無關(guān),滿足(2)最大靜摩擦力f靜max大小與正壓力大小f＝方向與受力物體相對運(yùn)動(dòng)趨勢的方向與受力物體相對運(yùn)動(dòng)的方向作用效果總是阻礙物體間的總是阻礙物體間的0＜f≤f靜max有關(guān)μN(yùn)相反相反相對運(yùn)動(dòng)趨勢相對運(yùn)動(dòng)相對運(yùn)動(dòng)粗糙程度1.“三法”判斷彈力的有無命題點(diǎn)一彈力的分析與計(jì)算自主探究2.彈力方向的確定3.計(jì)算彈力大小的方法（1）彈簧、橡皮條等物體的彈力可以由胡克定律F＝kx計(jì)算。（2）其他彈力可以根據(jù)物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，利用平衡條件或牛頓第二定律來確定大小。1.如圖所示,小車內(nèi)一根輕質(zhì)彈簧沿豎直方向和一條與豎直方向成α角的細(xì)繩拴接一小球。當(dāng)小車和小球相對靜止,一起在水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí),下列說法正確的是（）A.細(xì)繩一定對小球有拉力的作用B.輕彈簧一定對小球有彈力的作用C.細(xì)繩不一定對小球有拉力的作用,但是輕彈簧對小球一定有彈力D.細(xì)繩不一定對小球有拉力的作用,輕彈簧對小球也不一定有彈力D解析：若小球與小車一起勻速運(yùn)動(dòng),則細(xì)繩對小球無拉力；若小球與小車有向右的加速度a＝gtanα,則輕彈簧對小球無彈力,D正確。2.圖中各物體均處于靜止?fàn)顟B(tài)。圖中畫出了小球A所受彈力的情況,其中正確的是 （）C解析：選項(xiàng)A中小球只受重力和桿的彈力且處于靜止?fàn)顟B(tài),由二力平衡可得小球受到的彈力應(yīng)豎直向上,所以A錯(cuò)。選項(xiàng)B中如果左邊的繩有拉力,則豎直向上的那根繩就會(huì)發(fā)生傾斜,所以左邊的繩沒有拉力,故B錯(cuò)。對于球與面接觸的彈力方向,過接觸點(diǎn)垂直于接觸面（即在接觸點(diǎn)與球心的連線上）,即D項(xiàng)中大半圓對小球的支持力N2應(yīng)是沿著過小球與圓弧接觸點(diǎn)的半徑,且指向圓心的彈力,所以D錯(cuò)。球與球相接觸的彈力方向,垂直于過接觸點(diǎn)的公切面（即在兩球心的連線上）,而指向受力物體,由此可知C對。A1.明晰“三個(gè)方向”命題點(diǎn)二摩擦力的分析與計(jì)算師生互動(dòng)名稱釋義運(yùn)動(dòng)方向一般指物體相對地面（以地面為參考系）的運(yùn)動(dòng)方向相對運(yùn)動(dòng)方向指以其中一個(gè)物體為參考系,另一個(gè)物體相對參考系的運(yùn)動(dòng)方向相對運(yùn)動(dòng)趨勢方向?qū)е聝晌矬w間存在靜摩擦力,可以發(fā)生卻沒有發(fā)生的相對運(yùn)動(dòng)的方向2.掌握靜摩擦力有無及方向的判斷“三法”（1）假設(shè)法：利用假設(shè)法判斷的思維程序如下。（2）狀態(tài)法：先判明物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（即加速度的方向）,再利用牛頓第二定律（F＝ma）確定合力,然后通過受力分析確定靜摩擦力的大小及方向。（3）牛頓第三定律法：先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向,再根據(jù)“力的相互性”確定另一物體受到的靜摩擦力方向。3.熟悉摩擦力分析與計(jì)算的“三點(diǎn)技巧”（1）在確定摩擦力的大小之前,首先分析物體所處的狀態(tài)

,分清是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力。（2）滑動(dòng)摩擦力有具體的計(jì)算公式“f＝μN(yùn)”,其中N是接觸面間的彈力，并不總是等于物體的重力。（3）靜摩擦力要借助其他公式求解。若物體處于平衡狀態(tài)（靜止或勻速運(yùn)動(dòng)）時(shí),利用力的平衡條件來計(jì)算其大小。當(dāng)物體有加速度時(shí),若只有靜摩擦力,則f＝ma；若除靜摩擦力外,物體還受其他力,則F合＝ma,先求合力再求靜摩擦力。摩擦力有無及方向的判斷[典例1]

如圖所示，物體A、B在力F作用下一起沿F方向勻速運(yùn)動(dòng)。關(guān)于物體A所受的摩擦力,下列說法正確的是 （）A.甲、乙兩圖中A均受摩擦力,且方向均與F相同B.甲、乙兩圖中A均受摩擦力,且方向均與F相反C.甲、乙兩圖中A均不受摩擦力D.甲圖中A不受摩擦力,乙圖中A受摩擦力,方向和F相同D

[解析]

題圖甲中在水平方向A不受外力，相對于B沒有運(yùn)動(dòng)趨勢，故題圖甲中A不受摩擦力；題圖乙中A有相對于B沿斜面下滑的運(yùn)動(dòng)趨勢，受到B對其沿斜面向上的摩擦力，即方向和F相同，選項(xiàng)D正確。摩擦力大小的計(jì)算[典例2]

如圖所示,質(zhì)量為M的長木板放在水平地面上,放在長木板上的質(zhì)量為m的木塊在水平向右的拉力F的作用下向右滑行,長木板保持靜止。已知木塊與長木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1,長木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2,下列說法正確的是 （）A.地面對長木板的摩擦力的大小一定為μ1mgB.地面對長木板的摩擦力的大小一定為μ2MgC.地面對長木板的摩擦力的大小一定為μ2（m＋M）gD.只要拉力F增大到足夠大，長木板一定會(huì)與地面發(fā)生相對滑動(dòng)A

[解析]

木塊所受木板的滑動(dòng)摩擦力大小為μ1mg,方向水平向左,根據(jù)牛頓第三定律可知,木板受到木塊的摩擦力方向水平向右,大小等于μ1mg,木板處于靜止?fàn)顟B(tài),水平方向受到木塊的滑動(dòng)摩擦力和地面的靜摩擦力,根據(jù)平衡條件可知木板受到地面的摩擦力的大小也是μ1mg,木板相對于地面處于靜止?fàn)顟B(tài),不能使用滑動(dòng)摩擦力的公式計(jì)算木板受到地面的摩擦力,所以木板與地面之間的摩擦力不一定是μ2（m＋M）g,故A正確,B、C錯(cuò)誤；開始時(shí)木板處于靜止?fàn)顟B(tài),說明木塊與木板之間的摩擦力小于木板與地面之間的最大靜摩擦力,與拉力F的大小無關(guān),所以即使拉力F增大到足夠大,木板仍靜止,故D錯(cuò)誤。

規(guī)律總結(jié)摩擦力分析與計(jì)算的思維流程4.（多選）如圖所示,水平地面上的L形木板M上放著小木塊m,M與m間有一個(gè)處于拉伸狀態(tài)的彈簧,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法正確的是 （）A.M對m無摩擦力作用B.M對m的摩擦力方向向左C.地面對M的摩擦力方向向左D.地面對M無摩擦力作用BD解析：對m受力分析,m受到重力、支持力、水平向右的彈簧的拉力和木板的摩擦力,根據(jù)平衡條件知,M對m的摩擦力方向向左，故A錯(cuò)誤,B正確；對整體受力分析,在豎直方向上受到重力和支持力平衡,若地面對M有摩擦力,則整體合力不為零，則整個(gè)裝置不可能處于靜止?fàn)顟B(tài),故地面對M無摩擦力作用,故C錯(cuò)誤,D正確。5．(2021·四川省遂寧一診)白板水平放置在地面上，在白板上用磁釘吸住一張彩紙，向右輕輕拉彩紙，未拉動(dòng)。對此情景受力分析正確的是 (

)A．磁釘受到向右的摩擦力B．磁釘僅受重力和支持力兩個(gè)力C．彩紙受到白板向左的摩擦力D．白板與地面間無摩擦力C

解析：對磁釘分析可知，磁釘沒有相對彩紙的運(yùn)動(dòng)趨勢，所以不受摩擦力，故A錯(cuò)誤；磁釘除受重力和支持力外，還要受到白板的磁性吸引力，故B錯(cuò)誤；由于彩紙相對于白板有向右的運(yùn)動(dòng)趨勢，所以彩紙受到白板向左的摩擦力，故C正確；對整體分析可知，整體有向右的運(yùn)動(dòng)趨勢，所以白板和地面間有摩擦力，故D錯(cuò)誤。當(dāng)物體的受力情況發(fā)生變化時(shí)，摩擦力的大小和方向往往會(huì)發(fā)生變化，有可能導(dǎo)致靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力之間的相互轉(zhuǎn)化。常見的摩擦力突變模型如下：命題點(diǎn)三摩擦力的突變問題

師生互動(dòng)分類詮釋“靜—靜”突變當(dāng)作用在物體上的其他力的合力發(fā)生變化時(shí)，物體仍保持靜止，而所受靜摩擦力發(fā)生“突變”，則“突變”點(diǎn)是靜摩擦力為零時(shí)“靜—?jiǎng)印蓖蛔兾矬w放在粗糙水平面上，作用在物體上的水平力F從零逐漸增大，當(dāng)物體開始滑動(dòng)時(shí)，物體受水平面的摩擦力由靜摩擦力“突變”為滑動(dòng)摩擦力“動(dòng)—靜”突變滑塊以v0沖上斜面做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)某位置時(shí)速度減為零而后靜止在斜面上，滑動(dòng)摩擦力“突變”為靜摩擦力“動(dòng)—?jiǎng)印蓖蛔兡澄矬w相對于另一物體滑動(dòng)的過程中，若相對運(yùn)動(dòng)方向變了，則滑動(dòng)摩擦力方向發(fā)生“突變”，“突變”點(diǎn)為兩物體相對速度為零時(shí)AC

“動(dòng)—靜”突變[典例4]

如圖所示，斜面固定在地面上，傾角為θ＝37°(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)。質(zhì)量為1kg的滑塊以初速度v0從斜面底端沿斜面向上滑行(斜面足夠長，該滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.8)，則該滑塊所受摩擦力f隨時(shí)間變化的圖像是下圖中的(取初速度v0的方向?yàn)檎较?，g取10m/s2) (

)B[解析]

滑塊向上滑行過程中受滑動(dòng)摩擦力，由f＝μN(yùn)和N＝mgcos

θ聯(lián)立得f＝6.4N，方向沿斜面向下；當(dāng)滑塊的速度減為零后，由于重力的分力mgsinθ＜μmg

cos

θ，滑塊將靜止，滑塊受到的摩擦力為靜摩擦力，由平衡條件得f′＝mgsinθ，代入數(shù)據(jù)可得f′＝6N，方向沿斜面向上，故選項(xiàng)B正確。

“靜—?jiǎng)印蓖蛔僛典例5]

(多選)將力傳感器A固定在光滑水平桌面上，測力端通過輕質(zhì)水平細(xì)繩與滑塊相連，滑塊放在較長的小車上。如圖甲所示，傳感器與計(jì)算機(jī)相連接，可獲得力隨時(shí)間變化的規(guī)律，一水平輕質(zhì)細(xì)繩跨過光滑的定滑輪，一端連接小車，另一端系一沙桶，整個(gè)裝置開始處于靜止?fàn)顟B(tài)。在滑塊與小車分離前緩慢向沙桶里倒入細(xì)沙，力傳感器采集的F-t圖像如圖乙所示，則 (

)A.2.5s前小車慢慢滑動(dòng)B.2.5s后小車做變加速運(yùn)動(dòng)(假設(shè)細(xì)沙仍在加注中)C.2.5s前小車所受摩擦力不變D.2.5s后小車所受摩擦力不變BD[解析]

由題圖乙可知，2.5s之后傳感器拉力不變，說明此時(shí)小車開始運(yùn)動(dòng)，2.5s之前，滑塊與小車之間沒有相對滑動(dòng)，屬于靜摩擦力，所以2.5s前，小車、滑塊均靜止，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；2.5s后小車受恒定摩擦力，但是外力增加，因此做變加速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B正確；根據(jù)上述分析，2.5s前滑塊受靜摩擦力，且靜摩擦力在變化，2.5s后受滑動(dòng)摩擦力，且大小不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。

“動(dòng)—?jiǎng)印蓖蛔僛典例6]

(多選)如圖所示，足夠長的傳送帶與水平面夾角為θ，以速度v0逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。在傳送帶的上端輕輕放置一個(gè)質(zhì)量為m的小木塊，小木塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ<tanθ，則下列選項(xiàng)中能客觀地反映小木塊的受力和運(yùn)動(dòng)情況的是 (

)BD[解析]

當(dāng)小木塊速度小于傳送帶速度時(shí)，小木塊相對于傳送帶向上滑動(dòng)，小木塊受到的滑動(dòng)摩擦力沿傳送帶向下，加速度a＝gsinθ＋μg

cos

θ；當(dāng)小木塊速度達(dá)到傳送帶速度時(shí)，由于μ<tanθ，即μmg

cos

θ<mgsinθ，所以速度能夠繼續(xù)增加，此時(shí)滑動(dòng)摩擦力的大小不變，但方向突變?yōu)橄蛏?，a＝gsinθ－μg

cos

θ，加速度變小，則vt圖像的斜率變小，所以B、D正確。易錯(cuò)警示摩擦力突變問題的3點(diǎn)注意(1)靜摩擦力是被動(dòng)力，其存在與否及大小、方向取決于物體間的相對運(yùn)動(dòng)的趨勢，相對滑動(dòng)與相對靜止的臨界條件是靜摩擦力達(dá)到最大值。(2)題目中出現(xiàn)“最大”“最小”和“剛好”等關(guān)鍵詞時(shí)，一般隱藏著臨界問題。(3)研究傳送帶問題時(shí)，物體和傳送帶的速度相等的時(shí)刻往往是摩擦力的大小、方向和物體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)突變的分界點(diǎn)，如典例6中當(dāng)小木塊速度達(dá)到傳送帶速度時(shí)，