高三一輪復(fù)習(xí)課件物理第2章相互作用力第1講重力彈力摩擦力VIP

第1講

重力、彈力、摩擦力第二章課標(biāo)要求1.認(rèn)識(shí)重力、彈力與摩擦力。通過實(shí)驗(yàn),了解胡克定律。知道滑動(dòng)摩擦和靜摩擦現(xiàn)象,能用動(dòng)摩擦因數(shù)計(jì)算滑動(dòng)摩擦力的大小。2.通過實(shí)驗(yàn),了解力的合成與分解,知道矢量和標(biāo)量。能用共點(diǎn)力的平衡條件分析生產(chǎn)、生活中的問題。備考指導(dǎo)1.本章是力學(xué)的基礎(chǔ),要熟練掌握各種力的性質(zhì),能判斷各種力的有無及方向,掌握受力分析的方法與技巧,形成正確的物理觀念,培養(yǎng)科學(xué)思維。2.共點(diǎn)力作用下的平衡問題廣泛應(yīng)用于力、電、熱等各部分內(nèi)容,重視與生活、生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合,學(xué)習(xí)過程注意從具體問題中建構(gòu)物理模型,培養(yǎng)正確科學(xué)推理與模型構(gòu)建能力,發(fā)展學(xué)科素養(yǎng)。3.分析具體的平衡問題時(shí)要重視數(shù)學(xué)知識(shí)與數(shù)學(xué)方法的掌握,如相似三角形、正弦定理、余弦定理、輔助角公式等,重視科學(xué)推理及模型構(gòu)建能力培養(yǎng)。內(nèi)容索引0102第一環(huán)節(jié)必備知識(shí)落實(shí)第二環(huán)節(jié)關(guān)鍵能力形成第一環(huán)節(jié)必備知識(shí)落實(shí)知識(shí)點(diǎn)一重力1.產(chǎn)生由于地球的吸引而使物體受到的力。2.大小與物體的質(zhì)量成正比,即G=mg。可用彈簧測力計(jì)測量重力。3.方向總是豎直向下的。4.重心其位置與物體的質(zhì)量分布和形狀有關(guān)。知識(shí)點(diǎn)二彈力1.彈性(1)彈性形變:有些物體在形變后撤去作用力能夠恢復(fù)原狀的形變。(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)原來的形狀,這個(gè)限度叫彈性限度。2.彈力(1)定義:發(fā)生彈性形變的物體,由于要恢復(fù)原狀,對(duì)與它接觸的物體會(huì)產(chǎn)生力的作用,這種力叫彈力。(2)產(chǎn)生條件:物體相互接觸且發(fā)生彈性形變。(3)方向:彈力的方向總是與使物體發(fā)生形變的外力方向相反。3.胡克定律(1)內(nèi)容:彈簧發(fā)生彈性形變時(shí),彈力的大小F跟彈簧伸長(或縮短)的長度x成正比。(2)表達(dá)式:F=kx。①k是彈簧的勁度系數(shù),單位為N/m;k的大小由彈簧自身性質(zhì)決定。②x是形變量,不是彈簧形變以后的實(shí)際長度。追本溯源試分析圖中半圓柱體上A、B、C三點(diǎn)所受的彈力方向。提示

如圖所示。

知識(shí)點(diǎn)三摩擦力1.兩種摩擦力對(duì)比

2.動(dòng)摩擦因數(shù)(1)定義:彼此接觸的物體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),摩擦力的大小和壓力的比值,

。(2)決定因素:與接觸面的材料和粗糙程度有關(guān)。追本溯源如圖所示,商場的電梯勻加速向上運(yùn)動(dòng),站在電梯上的人與電梯保持相對(duì)靜止,試分析人受摩擦力嗎?若受,方向如何?提示

如圖所示,人受到水平方向的摩擦力,方向水平向右。

【知識(shí)鞏固】

1.思考判斷(1)同一物體從赤道移到北極,其重力不僅大小變大,而且方向也變了。()(2)重力的方向一定指向地心。()(3)輕繩、輕桿的彈力方向一定沿繩、桿。()(4)運(yùn)動(dòng)的物體也可以受靜摩擦力,靜止的物體也可以受滑動(dòng)摩擦力。()(5)滑動(dòng)摩擦力的大小可用公式Ff=μFN計(jì)算,式中的FN大小可能等于重力與其他力的合力。()√××√√×2.有一圓形的均勻薄板,若將其中央挖掉一個(gè)小圓板成一個(gè)圓環(huán),如圖所示,下列說法正確的是(

)A.重心向外側(cè)偏移,重力減小B.重力和重心都沒有變C.重力減小,重心位置沒有變D.重力減小,重心位置不存在C解析:質(zhì)量均勻分布的圓形薄板,重心在其幾何中心;其中央挖掉一個(gè)小圓,質(zhì)量仍然均勻分布,關(guān)于圓心對(duì)稱,即形狀規(guī)則,故其重心仍然在圓心;由于質(zhì)量減小,故重力減小,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。3.如圖所示,放在粗糙水平面上的物體A上疊放著物體B,A和B之間有一根處于壓縮狀態(tài)的彈簧,A、B均處于靜止?fàn)顟B(tài),下列說法正確的是()A.B受到向左的摩擦力B.B對(duì)A的摩擦力向右C.地面對(duì)A的摩擦力向右D.地面對(duì)A沒有摩擦力D解析:壓縮的彈簧對(duì)B有向左的彈力,B有向左運(yùn)動(dòng)的趨勢,受到向右的摩擦力,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。A對(duì)B的摩擦力向右,由牛頓第三定律可知,B對(duì)A的摩擦力向左,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。對(duì)整體研究,根據(jù)平衡條件分析可知,地面對(duì)A沒有摩擦力,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確。第二環(huán)節(jié)關(guān)鍵能力形成能力形成點(diǎn)1彈力的分析與計(jì)算(自主悟透)整合構(gòu)建1.彈力有無的判斷“三法”2.彈力方向的確定

3.計(jì)算彈力大小的三種方法(1)根據(jù)胡克定律進(jìn)行求解。(2)根據(jù)力的平衡條件進(jìn)行求解。(3)根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行求解?！镜淅?】

如圖所示,固定在小車上的支架的斜桿與豎直桿間的夾角為θ,在斜桿的下端固定有質(zhì)量為m的小球,重力加速度大小為g,下列關(guān)于桿對(duì)球的作用力F的判斷正確的是()A.小車靜止時(shí),F=mgsinθ,方向沿桿向上B.小車靜止時(shí),F=mgcosθ,方向垂直于桿向上D甲

乙歸納總結(jié)輕桿彈力的特點(diǎn)——“按需供給”桿的彈力方向不一定沿桿的方向,其大小和方向的判斷要根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來確定,即為了維持物體的狀態(tài),由受力平衡或牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解得到所需彈力的大小和方向,桿就會(huì)根據(jù)需要提供相應(yīng)大小和方向的彈力。訓(xùn)練突破1.下列對(duì)圖中彈力的判斷的說法正確的是(

)B解析:小球隨車廂一起向右勻速直線運(yùn)動(dòng),車廂左壁對(duì)小球沒有彈力,否則小球不可能處于平衡狀態(tài),故A錯(cuò)誤。小球被輕繩斜拉著靜止在光滑的斜面上,因輕繩斜拉著小球,根據(jù)平衡條件,斜面對(duì)小球有彈力,故B正確。圖中,小球被a、b兩輕繩懸掛著處于靜止?fàn)顟B(tài),其中a繩豎直,那么b繩對(duì)小球沒有彈力,否則小球會(huì)向右運(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)誤。圖中,兩相同球各自被長度一樣的豎直輕繩拉住而靜止,由于輕繩均豎直,根據(jù)彈力產(chǎn)生的條件,兩球間沒有彈力,故D錯(cuò)誤。2.(多選)如圖所示,一傾角為45°的斜面固定于豎直墻上,為使一光滑的鐵球靜止,需加一水平力F,且F通過球心,下列說法正確的是(

)A.球一定受墻的彈力且水平向左B.球可能受墻的彈力且水平向左C.球一定受斜面的彈力且垂直斜面向上D.球可能不受斜面的彈力BC解析:鐵球處于靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)F較小時(shí),球的受力情況如圖甲所示;當(dāng)F較大時(shí),球的受力情況如圖乙所示,故B、C正確。能力形成點(diǎn)2摩擦力的分析與計(jì)算(師生共研)整合構(gòu)建1.靜摩擦力的有無和方向的判斷方法(1)假設(shè)法:利用假設(shè)法判斷的思維過程如下。(2)狀態(tài)法:先判斷物體的狀態(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的方向。2.靜摩擦力大小的計(jì)算(1)物體處于平衡狀態(tài)(靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)),利用力的平衡條件來判斷靜摩擦力的大小。(2)物體有加速度時(shí),若只有靜摩擦力,則Ff=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。3.滑動(dòng)摩擦力大小的計(jì)算(1)滑動(dòng)摩擦力的大小用公式Ff=μF壓來計(jì)算,應(yīng)用此公式時(shí)要注意以下幾點(diǎn):①μ為動(dòng)摩擦因數(shù),其大小與接觸面的材料、表面的粗糙程度有關(guān);F壓為兩接觸面間的正壓力,其大小不一定等于物體的重力。②滑動(dòng)摩擦力的大小與物體的運(yùn)動(dòng)速度和接觸面的大小均無關(guān)。(2)可以根據(jù)牛頓第二定律或共點(diǎn)力平衡求解滑動(dòng)摩擦力?？枷?摩擦力有無及方向的判斷【典例2】

(2024·廣西卷)工人卸貨時(shí)常利用斜面將重物從高處滑下。如圖所示,三個(gè)完全相同的貨箱正沿著表面均勻的長直木板下滑,貨箱各表面材質(zhì)和粗糙程度均相同。若1、2、3號(hào)貨箱與直木板間摩擦力的大小分別為Ff1、Ff2和Ff3,則(

)DA.Ff1<Ff2<Ff3

B.Ff1=Ff2<Ff3C.Ff1=Ff3<Ff2

D.Ff1=Ff2=Ff3解析:設(shè)斜面與水平面的夾角為θ,滑動(dòng)摩擦力Ff=μFN=μmgcos

θ,滑動(dòng)摩擦力與接觸面積無關(guān),三種情況的滑動(dòng)摩擦力大小相等,選項(xiàng)D正確?？枷?摩擦力的計(jì)算【典例3】

(多選)如圖所示,斜面體A靜置于水平地面上,其傾角θ=45°,上底面水平的物塊B在A上恰能勻速下滑?，F(xiàn)對(duì)B施加一個(gè)沿斜面向上的力F,使B能緩慢地向上勻速運(yùn)動(dòng),某時(shí)刻在B上輕輕地放上一個(gè)質(zhì)量為m的小物體C(圖中未畫出),A始終靜止,B保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變。關(guān)于放上C之后的情況,下列說法正確的是(

)ACD思維點(diǎn)撥(1)B在A上恰能勻速下滑,則μ=____________。放上C后,B對(duì)A的壓力增大了,則摩擦力也增大了。

(2)放上C后,將B、C作為一個(gè)整體,重力沿斜面向下的分力增大了。(3)將A、B、C作為整體,A受地面的摩擦力等于推力F____________的分力。

tan

θ水平方向

解析:設(shè)物塊B的質(zhì)量為m0,根據(jù)物塊B在A上恰能勻速下滑可知m0gsin

θ=μm0gcos

θ。放上C之后,B和C整體的摩擦力為μ(m0+m)gcos

θ,所以B受到的摩擦力增加了

選項(xiàng)A正確。由于B保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變,放上C之后沿斜面向上的推力增大了

,選項(xiàng)B錯(cuò)誤,C正確。A受到地面的摩擦力增加了2mgsin

θcos

θ=mg,D正確。易錯(cuò)提醒計(jì)算摩擦力時(shí)的三點(diǎn)注意(1)首先分清摩擦力的性質(zhì),因?yàn)橹挥谢瑒?dòng)摩擦力才能利用公式計(jì)算,靜摩擦力通常只能根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)求解。(2)公式Ff=μF壓中,F壓為兩接觸面間的正壓力,與物體的重力沒有必然聯(lián)系,不一定等于物體的重力。(3)滑動(dòng)摩擦力的大小與物體速度的大小無關(guān),與接觸面積的大小也無關(guān)。分析物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)—→通過受力分析確定摩擦力的大小和方向訓(xùn)練突破3.如圖所示,一輛運(yùn)送沙子的自卸卡車裝滿沙子,沙粒之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1,沙子與車廂底板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2(μ2>μ1),車廂的傾角用θ表示,下列說法正確的是()A.要順利地卸干凈全部沙子,應(yīng)滿足tanθ<μ2B.要順利地卸干凈全部沙子,應(yīng)滿足sinθ>μ2C.只卸去部分沙子,車上還留有一部分沙子,應(yīng)滿足μ2>tanθ>μ1D.只卸去部分沙子,車上還留有一部分沙子,應(yīng)滿足tanθ>μ2>μ1C解析:因?yàn)棣?>μ1,可知越是上層的沙子越容易卸下,當(dāng)與車廂底板接觸的沙子從車上卸下時(shí),全部沙子就能順利地卸干凈,則有mgsin

θ>μ2mgcos

θ,得tan

θ>μ2,故A、B錯(cuò)誤。與車廂底板不接觸的沙子卸下,而與車廂底板接觸的沙子未卸下時(shí),只卸去部分沙子,車上還留有一部分沙子,這時(shí)應(yīng)有mgsin

θ>μ1mgcos

θ,mgsin

θ<μ2mgcos

θ,得μ2>tan

θ>μ1,故C正確,D錯(cuò)誤。能力形成點(diǎn)3摩擦力的突變問題(師生共研)整合構(gòu)建當(dāng)物體的受力或相對(duì)運(yùn)動(dòng)發(fā)生變化時(shí),摩擦力也常發(fā)生突變,常見類型如下。1.靜—靜突變當(dāng)作用在物體上的其他力的合力發(fā)生突變時(shí),兩物體仍保持相對(duì)靜止,則物體所受靜摩擦力可能發(fā)生突變。2.動(dòng)—?jiǎng)油蛔兡澄矬w相對(duì)于另一物體在滑動(dòng)的過程中,若相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向變了,則滑動(dòng)摩擦力方向也發(fā)生突變,突變點(diǎn)常常為兩物體相對(duì)速度為零時(shí)。3.靜—?jiǎng)油蛔兾矬w在摩擦力和其他力作用下相對(duì)于另一物體靜止,當(dāng)其他力變化時(shí),如果不能保持相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài),則物體受到的靜摩擦力將突變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力,突變點(diǎn)常常為靜摩擦力達(dá)到最大值時(shí)。4.動(dòng)—靜突變兩物體相對(duì)滑動(dòng)的過程中,若相對(duì)速度變?yōu)榱?則滑動(dòng)摩擦力突變?yōu)殪o摩擦力,突變點(diǎn)常常為兩物體相對(duì)速度剛好為零時(shí)。【典例4】

如圖所示,粗糙長木板l的一端固定在鉸鏈上,木塊放在木板上,開始木板處于水平位置。在木板向下轉(zhuǎn)動(dòng),θ角逐漸增大的過程中,摩擦力Ff的大小隨θ角變化最有可能的是()B思維點(diǎn)撥(1)在θ角逐漸增大的過程中,木塊的運(yùn)動(dòng)情況是怎樣的?(2)在