2022-2023年高考物理一轮复习 第2章物体间的相互作用第1讲力重力弹力摩擦力课件

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第1讲　力　重力　弹力　摩擦力
1．概念：力是____________________的相互作用．2．作用效果：使物体发生形变或改变物体的__________(即产生加速度)．3．性质：力具有物质性、相互性、共存性、矢量性、独立性等特征．
4．基本相互作用(1)四种基本相互作用：____________、__________、强相互作用和弱相互作用．(2)重力属于万有引力的分力，弹力、摩擦力、电场力、磁场力等本质上是__________的不同表现．
【小题自测】1．东汉王充在《论衡·状留篇》中记述了球的运动：“圆物投之于地，东西南北，无之不可；策杖叩动，才微辄停．”关于运动和力的关系，下列说法中正确的是(　　)A．力是维持物体运动的原因B．力是改变物体惯性大小的原因C．力是改变物体位置的原因D．力是改变物体运动状态的原因【答案】D
1．产生：由于__________而使物体受到的力．注意：重力不是万有引力，而是万有引力竖直向下的一个分力．2．大小：G＝mg，可用______________测量．注意：①物体的质量不会变；②G的变化是由在地球上不同位置处g的变化引起的．3．方向：总是__________的．注意：竖直向下是和水平面垂直，不一定和接触面垂直，也不一定指向地心．
4．重心：物体的每一部分都受重力作用，可认为重力集中作用于一点，即物体的重心．(1)物体的重心与它的____________以及____________有关．(2)质量分布均匀且有规则几何外形的物体，其重心在物体的____________．对于形状不规则或质量分布不均匀的薄板，重心可用悬挂法来确定．5．重力与万有引力的关系：重力是万有引力的________，粗略计算时可认为两者大小相等．
1．弹性形变：撤去外力后物体能够________________的形变．2．弹力：物体由于发生____________而对跟它接触的物体产生力的作用．3．弹力产生的条件(1)两物体____________；(2)接触处发生____________．两者缺一不可，并且弹力和形变同时________，同时________．
4．弹力方向的判断(1)细绳的弹力的方向一定沿绳指向__________的方向．(2)接触面上的弹力方向垂直于接触面指向________物体．5．胡克定律在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧的________(或_______)量x成_______，表达式为F＝________．式中k为弹簧的劲度系数，其大小由弹簧本身决定，x为弹簧的形变量(并非原长或总长)．
6．轻绳、轻杆和轻弹簧的弹力特点(1)轻绳：绳对物体的拉力沿绳收缩的方向，同一根绳上弹力处处等大．(2)轻杆：杆对物体的弹力不一定沿杆的方向，要结合实际情况去判断．(3)轻弹簧：弹簧的弹力方向一定沿着弹簧轴线的方向，与弹簧形变的方向相反．
【小题自测】3．如图所示为一轻质弹簧的长度L和弹力F的关系图线，试由图线确定：
(1)弹簧的原长为________cm．(2)弹簧的劲度系数为________N/m．(3)弹簧伸长15 cm时(未超过弹性限度)，弹力的大小为________N，当弹簧的弹力大小为5 N时，弹簧被压缩________cm．【答案】(1)10　(2)200　(3)30　2.5
1．静摩擦力(1)定义：两个物体之间只有相对运动趋势，而没有相对运动时，产生的摩擦力叫作静摩擦力．(2)方向：总是沿着_______，并且跟物体相对运动趋势的方向相反.(3)最大静摩擦力：静摩擦力有一个最大值Ffmax，在数值上等于物体刚要产生相对运动时所需要的沿相对运动趋势方向的外力．(4)静摩擦力的大小：两物体间实际发生的静摩擦力Ff在____与______________之间，即0＜Ff＜Ffmax．
知识四　静摩擦力、滑动摩擦力
2．滑动摩擦力(1)定义：当一个物体在另一个物体表面滑动时，会受到另一个物体阻碍它滑动的力，这种力叫作滑动摩擦力．(2)方向：总是沿着接触面，并且跟物体的__________的方向相反．(3)大小：滑动摩擦力的大小跟压力成________．公式：F＝μFNt，μ为动摩擦因数，它的数值跟相互接触的两个物体的________和接触面的__________有关．
小惑释疑　(1)摩擦力的理解①摩擦力的方向总是与物体间相对运动(或相对运动趋势)的方向相反，但不一定与物体的运动方向相反．②摩擦力总是阻碍物体间的相对运动(或相对运动趋势)，但不一定阻碍物体的运动．③摩擦力不一定是阻力，也可以是动力；摩擦力不一定使物体减速，也可以使物体加速．④受静摩擦力作用的物体不一定静止，但一定保持相对静止．
(2)静摩擦力有无及方向的判断方法①假设法②状态法：根据运动状态，利用平衡条件、牛顿第二定律判断摩擦力的方向．
【小题自测】4．如图所示，截面为三角形的钢坯A、B叠放在汽车的水平底板上，汽车底板与钢坯表面均粗糙，以下说法正确的是(　　)
A．汽车、钢坯都静止时，汽车底板对钢坯A有向左的静摩擦力作用B．汽车、钢坯都静止时，钢坯A对B无摩擦力作用C．汽车向左加速时，若汽车与钢坯相对静止，汽车底板对钢坯A有静摩擦力作用D．汽车向左启动前后，若汽车与钢坯相对静止，钢坯A对B的弹力不变【答案】C
命题点一　“假设法”判断弹力的有无　[自修掌握类]
1．根据弹力产生的条件直接判断．此法适用于形变明显的情形．2．利用假设法判断对于形变不明显的情况，可假设两个物体间不存在弹力，看物体是否还能保持原有的状态．3．根据物体的运动状态分析依据物体的运动状态，由物体的受力平衡(或牛顿第二定律)列方程，定性判断弹力是否存在以及弹力的方向．
例1　如图所示，小车内一根轻质弹簧沿竖直方向和一条与竖直方向成α角的细绳拴接一小球．当小车和小球相对静止，一起在水平面上运动时，下列说法正确的是(　　)A．细绳一定对小球有拉力的作用B．轻弹簧一定对小球有弹力的作用C．细绳不一定对小球有拉力的作用，但是轻弹簧对小球一定有弹力D．细绳不一定对小球有拉力的作用，轻弹簧对小球也不一定有弹力
【答案】D【解析】若小球与小车一起匀速运动，则细绳对小球无拉力；若小球与小车有向右的加速度a＝gtan α，则轻弹簧对小球无弹力，D正确．
1．在图中，所有接触面均光滑，且a、b均处于静止状态，其中A、D选项中的细线均沿竖直方向．a、b间一定有弹力的是(　　)
【解析】假设两球间有弹力，则小球将向两边运动，与题矛盾，故a、b间无弹力，A错误．若两球间无弹力，则两个球都将向下摆动，与题矛盾，说明a、b间有弹力，B正确．假设两球间有弹力，则小球将向两边运动，与题矛盾，故a、b间无弹力，C错误．假设b对a球有弹力，方向必定垂直于斜面向上，a球共受竖直向下的重力、竖直向上的拉力和垂直于斜面向上的弹力，三个力的合力不可能为零，则小球a不可能处于静止状态，与题矛盾，故a、b间一定没有弹力，D错误．
命题点二　弹力的方向和大小的分析　[师生共研类]
1．五种常见模型中弹力的方向
2．弹力大小的计算弹簧的弹力由胡克定律计算．其他微小形变产生的弹力，要结合运动状态，根据平衡条件或牛顿第二定律求解．3．特别提醒(1)任何弹力都是由于形变引起的．(2)胡克定律适用于能发生明显形变的弹簧、橡皮筋等物体．
例2　体育课上一学生将足球踢向墙壁，如图所示．下列关于足球与墙壁作用时，墙壁对足球的弹力方向，说法正确的是(　　)A．沿v1的方向B．沿v2的方向C．先沿v1的方向后沿v2的方向D．沿垂直于墙壁的方向【答案】D
【解析】足球撞击墙壁，墙壁给足球一个反作用，此力是弹力，弹力的方向总是垂直于接触面，并指向被支持物，则墙壁给足球的弹力方向沿垂直于墙壁的方向，故D正确．
1．如图所示，一个质量m＝1 kg的小环套在倾角为37°的光滑固定直杆上，为使小环能够静止不动，需对它施加一个水平拉力F．已知重力加速度g 取10 m/s2，sin 37°＝0.6，则下列说法正确的是(　　)
A．小环一定受到四个力的作用B．直杆受到的压力是因为直杆发生弹性形变而产生的C．F＝7.5 N，方向水平向左D．F＝7.5 N，方向水平向右【答案】C
【解析】小环套在光滑固定直杆上，受到重力和杆的支持力，因为杆对小环的支持力的方向向右上方，所以水平拉力的方向必须向左，环才能保持平衡．受力分析如图所示．由几何关系可得F＝mgtan 37°＝7.5 N，A、D错误，C正确；直杆受到的压力是因为环发生弹性形变而产生的，B错误．
2．如图所示，一个重为10 N的球固定在支撑杆AB的上端，今用一段绳子水平拉球，使杆发生弯曲，已知绳的拉力为7.5 N，则AB杆对球的作用力方向及大小为多少？(sin 53°＝0.8)【答案】与水平方向夹角为53°，斜向左上方，大小为12.5 N
解题方略1．弹力方向的判断(1)根据弹力产生的条件直接判断根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力．此方法多用来判断形变较明显的情况．(2)根据物体的运动状态分析判断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．
2．弹力大小的计算根据平衡条件、牛顿第二定律或胡克定律来计算．
命题点三　胡克定律及应用　[师生共研类]
弹力大小的确定方法1．弹簧类弹力：由胡克定律知弹力F＝kx，其中x为弹簧的形变量，而不是伸长或压缩后弹簧的总长度．2．非弹簧类弹力：根据运动状态和其他受力情况，利用平衡条件或牛顿第二定律来综合确定．
例3　一弹簧的两端各用10 N的外力向外拉伸，弹簧伸长了6 cm．现将其中一端固定于墙上，另一端用5 N的外力来拉伸它，则弹簧的伸长量应为(　　)A．6 cmB．3 cmC．1.5 cmD．0.75 cm【答案】B
2．S1和S2表示劲度系数分别为k1和k2的两根弹簧，k1＞k2；a和b表示质量分别为ma和mb的两个小物体，ma＞mb，将弹簧与物块按图示方式悬挂起来，现要求两根弹簧的总长度最大，则应使(　　)A．S1在上，a在上B．S1在上，b在上C．S2在上，a在上D．S2在上，b在上【答案】D
命题点四　　轻杆、轻绳、轻弹簧模型　[师生共研类]
1．轻绳模型(1)“活结”：跨过光滑滑轮(或杆、钉子)的轻绳，其两端张力大小相等．(2)“死结”：如果几段轻绳系在一个结点上，那么这几段绳子的张力大小不一定相等．
2．轻杆模型(1)“活杆”：即一端由铰链相连的轻质活动杆，它的弹力方向一定沿杆的方向．(2)“定杆”：即轻质固定杆，它的弹力方向不一定沿杆的方向，需要结合平衡方程或牛顿第二定律求得．
3．轻弹簧模型(1)轻弹簧既可伸长提供拉力，也可压缩提供推力，形变量确定后各处弹力大小相等．(2)轻弹簧的弹力不能发生突变(突然消失除外)，而轻绳、轻杆的弹力可以发生突变．
2．磁性车载支架(图甲)使用方便，它的原理是将一个引磁片贴在手机背面，再将引磁片对准支架的磁盘放置，手机就会被牢牢地吸附住(图乙)．下列关于手机(含引磁片，下同)的说法中正确的是(　　)
A．汽车静止时，手机共受三个力的作用B．汽车静止时，支架对手机的作用力大小等于手机的重力大小C．当汽车以某一加速度向前加速时，手机可能不受支架对它的摩擦力作用D．只要汽车的加速度大小合适，无论是向前加速还是减速，手机都可能不受支架对它的摩擦力作用【答案】B
命题点五　摩擦力的判断和计算　[师生共研类]
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(如平衡或加速)，再利用平衡条件或牛顿第二定律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．
3．滑动摩擦力大小的计算(1)滑动摩擦力的大小可以用公式f＝μFN计算．(2)结合研究对象的运动状态(静止、匀速运动或变速运动)，利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解．
例5　(多选)如图甲、乙所示，倾角为θ的斜面上放置一滑块M，在滑块M上放置一个质量为m的物块，M和m相对静止，一起沿斜面匀速下滑，下列说法正确的是(　　)　　　 A．图甲中物块m受到摩擦力B．图乙中物块m受到摩擦力C．图甲中物块m受到水平向左的摩擦力D．图乙中物块m受到与斜面平行向上的摩擦力【答案】BD
【解析】对题图甲：设物块m受到摩擦力，则物块m受到重力、支持力、摩擦力，而重力、支持力平衡，若受到摩擦力作用，其方向与接触面相切，方向水平，则物块m受力将不平衡，与题中条件矛盾，故假设不成立，A、C错误．对题图乙：设物块m不受摩擦力，由于m匀速下滑，m必受力平衡，若m只受重力、支持力作用，由于支持力与接触面垂直，故重力、支持力不可能平衡，则假设不成立，由受力分析知，m受到与斜面平行向上的摩擦力，B、D正确．
1．(多选)如图所示，A、B、C三个物体质量相等，它们与传送带间的动摩擦因数也相同．三个物体随传送带一起做匀速运动，运动方向如图中箭头所示．则下列说法正确的是(　　)
 A．A物体受到的摩擦力方向向右B．三个物体中只有A物体受到的摩擦力是零C．B、C受到的摩擦力方向相同D．B、C受到的摩擦力方向相反【答案】BC
2． 如图所示，质量为m的长木板放在水平地面上，站在木板上的人用斜向右下方的力F推箱子，三者都保持静止．人和箱子的质量也均为m，重力加速度为g．下列说法正确的是(　　)A．长木板对地面的压力大于3mgB．人对长木板的压力大小为mgC．地面对长木板的摩擦力的方向水平向左D．箱子受到的摩擦力的方向水平向左【答案】D
1．(多选)如图甲所示，某人用由零逐渐增大的水平力F推静止于水平地面上的质量为10 kg的木箱，木箱所受的摩擦力Ff与F的关系如图乙所示．下列说法正确的是(g取10 m/s2)(　　)
A．木箱所受的最大静摩擦力Ffm＝21 NB．木箱所受的最大静摩擦力Ffm＝20 NC．木箱与地面间的动摩擦因数μ＝0.21D．木箱与地面间的动摩擦因数μ＝0.2【答案】AD
【答案】D【解析】当物体受到的静摩擦力方向沿斜面向下，且达到最大静摩擦力时，测力计的示数最大，此时有F＋kΔx＝Gsin θ＋Ffm，解得F＝45 N，故弹簧测力计示数不能超过45 N，D正确．
4．如图所示，弹簧测力计和细绳重力不计，不计一切摩擦，物体的重力为G＝5 N．当装置稳定时，弹簧测力计A和B的读数分别为(　　)A．5 N、0B．5 N、10 NC．5 N、5 ND．10 N、5 N【答案】C
5．某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况．实验台上固定一个力传感器，传感器用棉线拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上．水平向左拉木板，传感器记录的F－t图像如图乙所示．下列说法正确的是(　　)
A．实验中必须让木板保持匀速运动B．图乙中曲线就是摩擦力随时间变化的曲线C．最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10∶7D．只用图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数【答案】C