2020版物理浙江高考选考一轮复习讲义：必修1第二章第1讲重力　弹力　摩擦力


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2018/04
2018/11
重力、基本相互作用
c
2
3
7



弹力
c


14
5


摩擦力
c
20
20

20、5、19
19
11
力的合成
c


10



力的分解
c

13
7
5


共点力平衡条件及应用
c



5


实验2　探究求合力的方法

17




17(1)
第1讲　重力　弹力　摩擦力

知识排查
重力　基本相互作用
1.重力产生：由于地球的吸引而使物体受到的力。
2.重力大小：与物体的质量成正比，即G＝mg。可用弹簧测力计测量重力。
3.重力方向：总是竖直向下的。
4.重心：其位置与物体的质量分布和形状有关。
5.四种基本相互作用：引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用。弹力
1.弹性
(1)弹性形变：有些物体在形变后撤去作用力能够恢复原状的形变。
(2)弹性限度：当形变超过一定限度时，撤去作用力后，物体不能完全恢复原来的形状，这个限度叫弹性限度。
2.弹力
(1)定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力。
(2)产生条件：物体相互接触且发生弹性形变。
(3)方向：弹力的方向总是与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反。
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。
①k是弹簧的劲度系数，单位为N/m；k的大小由弹簧自身性质决定。
②x是形变量，但不是弹簧形变以后的长度。
滑动摩擦力、静摩擦力

（3）摩擦力的大小,①静摩擦力的大小与相对运动趋势的强弱有关，趋势越强，静摩擦力越大，但不能超过最大静摩擦力，即0
解析　对于初态，以A为研究对象进行受力分析可知弹簧处于压缩状态，设压缩量为x1，则kx1＝mg，可求得x1＝，对于末态(B刚要离开地面时)，以B为研究对象进行受力分析可判断弹簧处于伸长状态，设伸长量为x2，则kx2＝mg，可得x2＝，A上升的距离就是弹簧变长的长度，则L＝x1＋x2＝，B正确。
答案　B


　摩擦力的分析和计算
1.明晰“三个方向”
名称
释义
运动方向
一般指物体相对地面(以地面为参考系)的运动方向
相对运动方向
指以其中一个物体为参考系，另一个物体相对参考系的运动方向
相对运动趋势方向
由两物体间静摩擦力的存在导致，能发生却没有发生的相对运动的方向
2.静摩擦力的有无及方向的判断方法
(1)假设法

(2)状态法
根据平衡条件、牛顿第二定律，判断静摩擦力的方向。
(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。
3.摩擦力的计算
(1)在确定摩擦力的大小之前，首先分析物体所处的状态，分清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，而静摩擦力要利用平衡条件列方程或牛顿第二定律列方程等计算。
(3)滑动摩擦力的大小可以用F＝μFN计算，也可以用平衡条件或牛顿第二定律计算。
4.计算摩擦力大小时的“三点注意”
(1)公式F＝μFN中的FN是两个物体接触面上的压力，称为正压力(垂直于接触面的力)，性质上属于弹力，它不一定等于物体的重力，许多情况下需结合物体的平衡条件等加以确定。
(2)滑动摩擦力F的大小与物体的运动速度无关，与接触面积的大小无关。
(3)该公式适用于滑动摩擦力大小的计算。求静摩擦力的大小时，该公式不成立。
【典例1】　如图5所示，在水平桌面上有一向右运动的物体，其质量为20 kg，与桌面间的动摩擦因数μ＝0.1。物体在运动过程中，还受到一个方向水平向左的大小为10 N的拉力作用，则物体受到的滑动摩擦力为(g＝10 m/s2)(　　)

图5
A.10 N，水平向右 B.10 N，水平向左
C.20 N，水平向右 D.20 N，水平向左
解析　题中物体与水平面间的摩擦力是滑动摩擦力，其方向与相对运动方向相反，即水平向左，大小可根据Ff＝μFN＝μmg求解，代入数据得Ff＝20 N，D正确。
答案　D
【典例2】　如图6所示，物体A、B在力F作用下一起以相同速度沿F方向匀速运动，关于物体A所受的摩擦力，下列说法正确的是(　　)

图6
A.甲、乙两图中物体A均受摩擦力，且方向均与F相同
B.甲、乙两图中物体A均受摩擦力，且方向均与F相反
C.甲、乙两图中物体A均不受摩擦力
D.甲图中物体A不受摩擦力，乙图中物体A受摩擦力，方向和F相同
解析　用假设法分析：甲图中，假设A受摩擦力，与A做匀速运动在水平方向合力为零不符，所以A不受摩擦力；乙图中，假设A不受摩擦力，A将相对B沿斜面向下运动，则知A受沿F方向的摩擦力。选项D正确。
答案　D

1.如图7所示，质量为m的木块P在质量为M的长木板ab上滑行，长木板放在水平面上一直处于静止状态。若ab与地面间的动摩擦因数为μ1，木块P与长木板ab间的动摩擦因数为μ2，则长木板ab受到地面的摩擦力大小为(　　)

图7
A.μ1Mg B.μ1(m＋M)g
C.μ2mg D.μ1Mg＋μ2mg
解析　木块P对长木板的滑动摩擦力大小为F＝μ2mg，长木板始终静止，则地面对长木板的静摩擦力大小为F′＝F＝μ2mg，故选项C正确。
答案　C
2.用如图8所示的方法可以测定木块A与长木板B之间的滑动摩擦力的大小。把木块A放在长木板B上，长木板B放在光滑水平面上，在恒力F作用下，长木板B在水平面上运动，水平弹簧测力计的示数为FT。下列说法中正确的是(　　)

图8
A.木块A受到的滑块摩擦力的大小等于FT
B.木块A受到的滑动摩擦力的大小等于F
C.若长木板B以2v的速度匀速运动时，木块A受到的摩擦力的大小等于2FT
D.若用2F的力作用在长木板B上，木块A受到的摩擦力的大小等于2F
解析　木块A受到的摩擦力与长木板B的受力及运动状态无关，只要木块A处于静止状态，长木板B对木块A的摩擦力都等于FT，故选项A正确，选项B、C、D错误。
答案　A
3.(2018·11月浙江选考)小明在观察如图9所示的沙子堆积时，发现沙子会自然堆积成圆锥体，且在不断堆积过程中，材料相同的沙子自然堆积成的圆锥体的最大底角都是相同的。小明测出这堆沙子的底部周长为31.4 m，利用物理知识测得沙子之间的摩擦因数为0.5，估算出这堆沙的体积最接近(　　)

图9
A.60 m3 B.200 m3
C.250 m3 D.500 m3
解析　沙堆的底部周长为31.4 m，由l＝2πR，可知底面半径为R＝5 m，由图可知当沙堆不能再堆高时，即μ＝tan θ＝0.5，所以沙堆高h＝Rtan θ＝2.5 m，故沙堆的的体积为V＝πR2h＝65.4 m3，故选项A最接近。
答案　A

计算摩擦力时的三点注意
(1)首先分清摩擦力的性质，因为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为两接触面间的正压力，与物体的重力没有必然联系，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，与接触面积的大小也无关。
　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”突变或“动—静”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—动”突变
某物体相对于另一物体滑动的过程中，若突然相对运动方向变了，则滑动摩擦力方向发生“突变”。
【典例1】　如图10所示，物体A静止在粗糙水平面上，左边用一轻质弹簧和竖直墙相连，弹簧的长度大于原长。现用从零开始逐渐增大的水平力F向右拉A，直到A被拉动，在A被拉动之前的过程中，弹簧对A的弹力F1的大小和地面对A的摩擦力Ff大小的变化情况是(　　)

图10
A.F1减小 B.F1增大
C.Ff先减小后增大 D.Ff始终减小
审题关键点　①A静止在粗糙水平面上。②弹簧的长度大于原长。③从零开始逐渐增大的水平力F向右拉A。④直到A被拉动。
解析　在A被拉动之前的过程中，弹簧仍处于原状，因此弹力F1不变，静止时弹簧的长度大于原长，则弹簧对A的拉力向左，由于水平面粗糙，因此物体受到水平向右的静摩擦力Ff。当再用一个从零开始逐渐增大的水平力F向右拉A，直到把A拉动前过程中，物体A受到的静摩擦力Ff从向右变为水平向左，所以Ff大小先减小后增大，故选项C正确，A、B、D错误。
答案　C
【典例2】　长直木板的上表面的一端放有一铁块，木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与水平面的夹角α变大)，另一端不动，如图11所示。则铁块受到的摩擦力Ff随角度α的变化图象可能正确的是下图中的(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(　　)

图11

解析　设木板与水平面间的夹角增大到θ时，铁块开始滑动，显然当α