(要点归纳+夯实基础练) 第一节 重力与弹力、摩擦力-2023年高考物理一轮系统复习学思用

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第一节 重力与弹力、摩擦力【要点归纳】一、力和力的图示1．力的概念：力是物体对物体的作用，力不能脱离物体而单独存在。力不但有大小，而且还有方向。它是由大小和方向共同决定的。2．力的性质：物质性、相互性、矢量性、瞬时性、独立性。(1)物质性：力是不能摆脱物体而独立存在的。(2)相互性：任何两个物体之间的作用总是相互的，施力物体同时也一定是受力物体。(3)矢量性：力是矢量，力既有大小，又有方向。(4)瞬时性：力既可以瞬间产生，也可以瞬间消失。(5)独立性：一个力的作用并不影响另一个力的作用。3．力的三要素：大小、方向、作用点。4．力的图示：在物理学中，通常用一根带箭头的线段来表示力，选取标度，在受力物体的作用点上沿着力的方向画一条线段，线段的长度表示力的大小，在线段的末端内画一个箭头表示力的方向，线段的起点或终点表示力的作用点。 5．力的单位：国际单位制中，力的单位是牛顿，简称牛，符号是N．二、重力和重心1．重力：由于地球的吸引而使物体受到的力。2．重力的特点： (1)施力物体：地球(2)方向：总是竖直向下的(3)大小：G＝mg。m是物体的质量，单位用kg，g重力加速度(g值随地球纬度的增加而增大，随距地面高度的增大而减小)。通常情况下，g取9．8 N/kg()，为了运算方便，有时g也取10 N/kg。3．重心：一个物体的各部分都要受到重力的作用。从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫做物体的重心。物体重心的位置跟物体的形状和物体内质量的分布都有关系，跟物体的放置情况和运动状态无关。三、形变1．形变的概念：物体在力的作用下形状或者体积发生改变，这种变化叫做形变。形变有两个方面：2．特点：形状的改变指受力时物体的外观发生变化，如橡皮条拉紧时，由短变长。体积的改变指受力时物体的体积发生变化，如用力压排球。任何物体都能发生形变，不能发生形变的物体是不存在的，只不过有的形变比较明显，可以直接看见，有的形变极其微小。四、弹力1．弹力的概念：发生形变的物体，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．弹力有无的判断方法(1)假设法：可以假设将与物体接触的物体撤去．看物体还能否保持原来的状态，若能则无弹力，若不能，则存在弹力。(2)状态法：因为物体的受力必须与物体的运动状态相吻合，所以可以依据物体的运动状态由相应的规律(如二力平衡等)来判断物体间的弹力。(3)替换法：可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换．如将侧壁、斜面用海绵来替换、将硬杆用轻弹簧来替换。3．弹力方向的判断(1)接触方式面与面点与面点与点点与曲面曲面与平面垂直于接触面垂直于接触面垂直于切面垂直于切面垂直于平面(2)轻绳、轻杆、轻弹簧绳的弹力一定沿绳杆的弹力不一定沿杆弹簧分拉伸、压缩五、胡克定律1．弹性形变：物体在发生形变后，如果撤去作用力能够恢复原状，这种形变叫做弹性形变。2．弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物体不能完全恢复原来的状态，这个限度叫弹性限度。3．胡克定律：在弹性限度内，弹簧的弹力大小跟弹簧的形变量成正比，即F＝kx。其中x是弹簧的伸长量或压缩量即弹簧的形变量；k称为弹簧的劲度系数，简称劲度，单位是N/m．注意：x是，是弹簧伸长(或缩短)的长度，而不是弹簧的长度。六、静摩擦力1．静摩擦力的概念：当一个物体在另一个物体表面上有相对运动的趋势，但两者又保持相对静止状态时，物体受到的另一个物体对它的阻碍这种相对运动趋势的力。2．静摩擦力的产生的条件：(1)接触面是粗糙的．(2)两物体有相对运动的趋势．(3)两物体在接触面上有正压力(弹力)．3．静摩擦力的方向：总跟物体相对运动趋势方向相反．4．最大静摩擦力：最大静摩擦力(Fm)是指物体接触面间静摩擦力的最大值，所以静摩擦力的取值范围是0≤F≤Fm．七、滑动摩擦力1．滑动摩擦力的定义：一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体滑动时，要受到另一个物体阻碍它相对滑动的力。2．滑动摩擦力的产生的条件：(1)产生滑动摩擦力的条件：两个物体互相接触；两接触的物体必须相互挤压，发生形变，有弹力；两物体间要发生相对滑动；两接触面间不光滑．(2)滑动摩擦力产生的原因是相互接触的物体间有相对运动而产生的力．(3)滑动摩擦力的作用效果是阻碍物体间的相对运动，但不阻碍物体的运动．它可以是阻力，也可以是动力．3．滑动摩擦力的方向：总跟接触面相切，并跟物体相对运动的方向相反．4．滑动摩擦力的大小滑动摩擦力的大小可用F＝μFN来表示，式中F、FN、μ分别表示滑动摩擦力、正压力、动摩擦因数。μ叫动摩擦因数，它的数值跟两个物体的材料和接触面的粗糙程度有关。FN是接触面的正压力，它与物体的重力G是两种不同性质的力，FN的大小、方向与G的大小、方向均不一定相同。滑动摩擦力F的大小与物体的运动速度、接触面积的大小没有关系．【夯实基础练】1．(2022•华南师范大学附属中学一模)夏季的下午，在华南师大中心湖岛上，可以经常见到红嘴蓝鹊家族站在斜水管上排队洗澡的生动画面。如图所示，一只红嘴蓝鹊站在斜水管上保持不动时，以下说法正确的是(   )A．它对水管的作用力和水管对它的弹力是一对平衡力B．它对水管的作用力垂直于水管向下C．当它把水管抓得更紧时，水管对它的摩擦力将增大D．它受到弹力是因为它使水管产生弹性形变【解析】  A．由于水管倾斜，则它对水管的作用力应是压力和摩擦力，它对水管的作用力水管对它的弹力不在一条直线上，A错误；B．对红嘴蓝鹊受力分析可知，它受到竖直向下的重力以及水管对它的作用力，这两个力大小相等、方向相反，则它对水管的作用力应竖直向下，B错误；C．红嘴蓝鹊与水管没有发生相对运动，则它受到的摩擦为静摩擦，则当它把水管抓得更紧时，水管对它的摩擦力不变，C错误；D．它受到弹力是因为它使水管产生弹性形变，D正确。故选D。【答案】  D2．(2022•四川省内江市高三(上)一模)下列说法中正确的是(　　)A．在斜面体上与斜面体相对静止的木块，其受到重力静摩擦力弹力的合力一定为零B．静置于斜面体上的木块,其受到斜面的支持力是由于斜面发生形变而产生的C．做匀变速运动的物体,其速度大小一定随时间均匀变化D．物体的加速度的大小不断变小，其速度的大小也一定不断变小【解析】  A．在斜面体上与斜面体相对静止的木块，若斜面体相对地面是静止或做匀速直线运动的，其受到重力静摩擦力弹力的合力一定是零，若斜面体相对地面是做变速运动的，则物块受到重力静摩擦力弹力的合力一定不是零，A错误；B．由弹力的定义可知，静置于斜面体上的木块，其受到斜面的支持力是由于斜面发生形变而产生的，B正确；C．速度即有大小又有方向，所以做匀变速直线运动的物体，其速度大小一定随时间均匀变化，可一般的匀变速运动，其速度大小不一定随时间均匀变化，例如平抛或斜抛运动，加速度是重力加速度，是匀变速曲线运动，可其速度大小不随时间均匀变化，C错误；D．物体的加速度的大小不断变小，若加速度方向与物体运动方向相同时，其速度的大小一定不断增大，D错误。故选B。【答案】  B3．(2022•华南师范大学附属中学一模)如图所示，小明用水平方向的力推一木箱。小明发现：用力推时，木箱才能运动；撤去推力，木箱便停下来。以下说法正确的是(   )A．木箱的运动需要力来维持B．木箱由静止到运动时，人推木箱的力大于木箱对人的力C．撤去推力，木箱停下来是木箱具有惯性的表现D．撤去推力，木箱停下来是由于受到摩擦力的作用【解析】  A．木箱由于惯性运动，其运动不需要力来维持，A错误；B．人推木箱的力与木箱对人的力是一对作用力与反作用力，它们总是大小相等、方向相反，B错误；CD．撤去推力时，木箱停下来是由于木箱受到了摩擦力的作用，不是因为惯性，C错误、D正确。故选D。【答案】  D4．(2022•重庆市第七次质检)艺术课上，老师将学生们的剪纸作品进行展出时，用磁铁将剪纸作品吸在竖直的磁性黑板上，下列关于各物体的受力情况正确的是(　　)A．磁铁对剪纸的摩擦力与剪纸对磁铁的摩擦力是一对平衡力B．磁铁对剪纸的压力是由于剪纸发生形变引起的C．黑板对剪纸的作用力与磁铁对剪纸的作用力大小相等D．磁铁对剪纸的摩擦力与黑板对剪纸的摩擦力大小不相等【解析】  A．磁铁对剪纸的摩擦力与剪纸对磁铁的摩擦力是一对相互作用力，故A错误；B．由弹力产生的条件可知：磁铁对剪纸的压力是由于磁铁发生形变引起的，故B错误；CD．由图可知，三块磁铁对剪纸的压力与黑板对剪纸的支持力相等，三块磁铁对剪纸的摩擦力和黑板对剪纸的摩擦力相等，可得磁铁对剪纸的摩擦力与黑板对剪纸的摩擦力大小不相等，由力的合成知：黑板对剪纸的作用力与磁铁对剪纸的作用力大小不相等，故D正确，C错误。故选D。【答案】  D5．(2022•陕西省西安市第一中学高三(上)期中)(多选)A、B两木块重分别为90N和30N，用细线绕过滑轮连结在一起并叠放在水平桌面上，A与B、B与桌面C之间的动摩擦因数均为0.3，当对滑轮施一水平力F=30N时，则(    )A．A对B的摩擦力为15NB．A对B的摩擦力为9NC．B对C的摩擦力为30ND．细线的张力为15N【解析】  根据题意可知每条绳子上的拉力为15N，要使AB发生相对滑动，则绳子上的拉力必须，而如今绳子提供的拉力为15N，故A受到B给的静摩擦力大小为15N，即A对B的摩擦力大小为15N，AD正确B错误；将AB看做一个整体，整体要相对桌面运动，则，而如今F=30N，所以整体相对C静止，受到C给的静摩擦力，大小为30N，故B对C的摩擦力大小为30N，C正确；【答案】  ACD6．(2022·上海市浦东新区一模)如图所示，武术运动员表演“悟空望路”时在长杆上端保持静止，则杆子对他的作用力方向为(　　)A．方向1 B．方向2C．方向3 D．方向4【解析】  因为运动员处于静止状态，故合外力为零，则杆子对他的作用力与重力等大反向，故杆子对他的作用力方向沿竖直方向，即图中方向3，故ABD错误，C正确。故选C。【答案】  C7．(2021·江苏泰州市模拟)如图所示为一轻质弹簧的长度L和弹力F的关系图线，根据图线可以确定(　　)A．弹簧的原长为10 cm                B．弹簧的劲度系数为200 N/mC．弹簧伸长15 cm时弹力大小为10 N   D．弹簧伸长15 cm时弹力大小为30 N【解析】  当弹力为零时，弹簧处于原长，则原长为10 cm，故A正确；当弹簧的长度为5 cm时，弹力为10 N，此时弹簧压缩量x＝10 cm－5 cm＝5 cm＝0.05 m，根据胡克定律F＝kx得，k＝ N/m＝200 N/m，故B正确；当弹簧伸长量x′＝15 cm＝0.15 m时，根据胡克定律得，F＝kx′＝200×0.15 N＝30 N，故C错误，D正确．【答案】  ABD8．如图所示，四个完全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为F的拉力作用，而左端的情况各不相同：①弹簧的左端固定在墙上；②弹簧的左端受大小也为F的拉力作用；③弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动；④弹簧的左端拴一小物块，物块在有摩擦的桌面上滑动．若认为弹簧质量都为零，以L1、L2、L3、L4依次表示四个弹簧的伸长量，则有(　　)A．L2＞L1　　　　　　 B．L4＞L3C．L1＞L3  D．L2＝L4【解析】  弹簧伸长量由弹簧的弹力(F弹)大小决定．由于弹簧质量不计，这四种情况下，F弹都等于弹簧右端拉力F，因而弹簧伸长量均相同，故选D项．【答案】  D9．如图所示为皮带传送装置，甲为主动轮，乙为从动轮，传运过程中皮带不打滑，P、Q分别为两轮边缘上的两点，下列说法正确的是(　　)．A．P、Q两点的摩擦力方向均与轮转动的方向相反B．P点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相反，Q点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相同C．P点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相同，Q点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相反D．P、Q两点的摩擦力方向均与轮转动的方向相同【解析】　由题意可知甲轮与皮带间、乙轮与皮带间均相对静止，皮带与轮间摩擦力为静摩擦力，假设甲轮与皮带间无摩擦力，则甲轮转动时皮带不动，P点相对于皮带向前运动，可知P点相对于皮带有向前运动的趋势，则甲轮上的P点受到的静摩擦力方向向后，即与甲轮的转动方向相反；再假设皮带与乙轮间没有摩擦力，则当皮带转动时，乙轮将会静止不动，这时，乙轮边缘上的Q点相对于皮带向后运动，可知Q点有相对于皮带向后运动的趋势，故乙轮上Q点所受摩擦力向前，即与乙轮转动方向相同．【答案】　B10．一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力，即F1、F2和摩擦力的作用，木块处于静止状态，如图所示，其中F1＝10 N，F2＝2 N，若撤去F1，则木块受到的摩擦力为(　　)A．10 N，方向向左               B．6 N，方向向右C．2 N，方向向右                D．0【解析】  当木块受F1、F2及摩擦力的作用而处于平衡状态时，由平衡条件可知木块所受的摩擦力的大小为8 N，可知最大静摩擦力Ffmax≥8 N．当撤去力F1后，F2＝2 N<Ffmax，木块仍处于静止状态，由平衡条件可知木块所受的静摩擦力大小和方向发生突变，且与作用在木块上的F2等大反向．【答案】  C11．如图所示，物体a、b和c叠放在水平桌面上，水平力Fb＝5 N、Fc＝10 N分别作用于物体b和c上，物体a、b和c仍保持静止．以F1、F2、F3分别表示a与b、b与c、c与桌面间的静摩擦力的大小，则(　　) A．F1＝5 N，F2＝0，F3＝5 NB．F1＝5 N，F2＝5 N，F3＝0C．F1＝0，F2＝5 N，F3＝5 ND．F1＝0，F2＝10 N，F3＝5 N【解析】　本题分别取物体a、物体a和b整体为研究对象，取物体a为研究对象：根据二力平衡可知，因为物体a处于静止状态，所以物体a在水平方向上没有受到力的作用或是受到一对平衡力的作用，若物体a受到了物体b对它的摩擦力，但又没有其他的力与这个摩擦力相平衡，则物体a将不能保持静止状态，因此，物体a没有受到物体b对它的摩擦力，所以物体a和b之间的静摩擦力F1＝0.取物体a和b整体为研究对象．在水平方向上物体a和b受到了向左的拉力Fb＝5 N，而物体a和b又是静止的，根据二力平衡知识可知，物体a和b一定还受到c对它的向右的静摩擦力，其大小为F2＝Fb＝5 N.至此，根据题目给出的四个选项可知，该题答案应选C.F3＝5 N，读者可用同样的方法求出．【答案】　C