南方新高考高考物理一轮总复习 专题二 第1讲 重力 弹力 摩擦力课件 新人教版.ppt

专题二相互作用与物体平衡 第1讲 重力弹力 摩擦力 一 重力 吸引 mg 1 定义 由于地球的 而使物体受到的力 2 大小 g 水平面向下 3 方向 即垂直于 4 重心 重力的作用点 1 物体的重心与它的 以及 有关 重 心不一定在物体上 质量分布 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 几何中心 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 分力 竖直向下 形状 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 完全恢复原状 弹性形变 3 弹力产生的条件 1 两物体 直接接触 2 接触处发生 弹性形变 二 形变和弹力 4 弹力方向的判断 绳收缩 受力 受力 1 细绳的拉力方向一定沿绳指向 的方向 2 接触平面上的弹力 其方向垂直于接触平面指向 物体 3 两球面接触处的弹力 其方向垂直于两球面的公切面指向 物体 4 杆的弹力可沿杆 也可不沿杆 应具体问题具体分析 5 弹簧的弹力 在弹性限度内 弹簧弹力的大小遵循胡克定律 公式为f 式中的k为弹簧的劲度系数 x为弹簧的形变量 并非原长或总长 kx 基础检测 1 如图2 1 1所示 一个球形物体静止于光滑水平面上 并与竖直光滑墙壁接触 a b两点是球跟墙和地面的接触点 则下列说法中正确的是 图2 1 1a 物体受重力 b点的支持力 a点的弹力作用b 物体受重力 b点的支持力作用c 物体受重力 b点的支持力 地面的弹力作用d 物体受重力 b点的支持力 物体对地面的压力作用答案 b 1 滑动摩擦力 1 定义 两个相互接触的物体有 时 在物体之 间产生的阻碍相对滑动的作用力 相对滑动 相对滑动 2 产生条件 缺一不可 两物体相互接触并挤压 有弹力 接触面粗糙 两物体间有 材料 3 大小 与正压力成正比 即f 叫动摩擦因数 与接触面的 和 有关 粗糙程度 4 方向 与物体 的方向相反 与物体运动的 方向无关 相对滑动 三 滑动摩擦力和静摩擦力 fn 2 静摩擦力 相对滑动趋势 相对滑动趋势 1 定义 两个相互接触的物体间有 时 在接触面上产生的阻碍相对滑动趋势的力 2 产生条件 缺一不可 两物体相互接触并挤压 有弹力 接触面粗糙 两物体间有 3 大小 物体间的静摩擦力大小可以改变 两物体间接触面的粗糙程度和弹力不变的情况下 随着其他外力的变化而变化 4 方向 跟物体 的方向相反 并且摩 擦力的方向总跟接触面平行 或相切 相对滑动趋势 5 最大静摩擦力fmax 静摩擦力有一个 在数值上等于物体刚要滑动时所需要的沿相对滑动趋势方向的外力 静摩擦力的大小取值范围为 实际中 最大静摩擦力略大于滑动摩擦力 一般情况下 可近似认为最大静摩 擦力等于滑动摩擦力 最大值 0 f fmax 基础检测 2 多选 2016年福建福州格致中学期中 如图2 1 2所示 质量为m的物体在与斜面平行向上的拉力f作用下 沿着水平地面上质量为m的粗糙斜面匀速上滑 在此过程中斜面保持静 止 则地面对斜面 图2 1 2a 无摩擦力b 支持力等于 m m gc 支持力为 m m g fsin d 有水平向左的摩擦力 大小为fcos 答案 cd 考点1对重力的理解 重点归纳 同一物体在两极处 所受重力最大 大小等于万有引力 在赤道上 所受的重力最小 考点练透 1 多选 以下说法正确的是 a 自由下落的物体所受重力为零b 物体所受重力的方向总是垂直水平面向下c 悬挂在竖直绳子上的静止物体 对绳的拉力就是其重力d 把物体由赤道移到北极 若用天平称量 则示数在两地相同 若用弹簧测力计称量 则示数在北极略微增大答案 bd 2 下列关于重力和重心的说法正确的是 a 物体所受的重力就是地球对物体产生的吸引力b 重力的方向总是指向地心c 用细线将重物悬挂起来 静止时物体的重心一定在悬线所在的直线上d 重心就是物体所受重力的等效作用点 故重心一定在物体上答案 c 考点2弹力的分析与计算 重点归纳 弹力有无的判断 1 根据物体是否直接接触并且发生明显弹性形变来判断 是否存在弹力 2 假设法 当对一些微小形变难以直接判断时 可假设有 弹力存在 看是否能改变物体的运动状态 3 撤物法 将与研究对象接触的某一物体撤离 看物体的 运动状态是否能保持原来的状态 4 状态法 依据物体的运动状态 由平衡条件或牛顿运动定律列方程求解 如由此方法计算出以加速度a g下降的升降机对底板上的物体无弹力作用 典例剖析例1 如图2 1 3所示 在甲图中悬挂小球的细线处于竖直状态 在乙图中悬线与竖直方向成 角 在丙图和丁图中都是一支持面水平 另一面倾斜 且各面都光滑 各图中小球均处于 静止状态 则小球与斜面之间存在弹力的是 图2 1 3 a 甲 b 乙 c 丙 d 丁 思维点拨 判断斜面对小球是否存在弹力 可用 撤物法 若去掉斜面后物体仍能保持原来的状态 则斜面对小球无弹力作用 否则小球受斜面的弹力作用 解析 在甲图中 若小球与斜面间有弹力 则其必沿垂直斜面方向 而小球所受重力竖直向下 悬线中拉力必竖直向上 此时小球所受3个力的合力不为零 与小球处于静止状态相悖 故此时球与斜面间无弹力作用 乙图中 若球与斜面间无弹力作用 则小球仅受竖直向下的重力和沿线方向的拉力 而此两力不在一条直线上 小球不能处于静止状态 故小球与斜面间 有弹力 在丙 丁图中 小球受力如图2 1 4戊 己中的实线所示 若小球与斜面之间有弹力的作用 如戊 己中的虚线所示 则小球无法保持平衡 故小球与斜面间无弹力作用 图2 1 4答案 b 备考策略 判断有无弹力 主要看有没有发生弹性形变 但很多弹性形变是微小形变 无法直接观察到 所以很多情况要间接判断 如 假设法 撤离法 平衡法 等 在物理学习中 常常用间接的方法处理物理问题 考点练透 3 2014年河北衡水中学期中 如图2 1 5所示 图中所有的球都是相同的 且形状规则 质量分布均匀 甲球放在光滑斜面和光滑水平面之间 乙球与其右侧的球相互接触并放在光滑的水平面上 丙球与其右侧的球放在另一个大的光滑球壳内部并相互接触 丁球是一足球 一学生将足球踢向斜台的示意图如图所示 关于这四个球的受力情况 下列说法正确的是 图2 1 5 a 甲球受到两个弹力的作用b 乙球受到两个弹力的作用c 丙球受到两个弹力的作用 d 丁球 足球 与斜台作用时斜台给足球的弹力方向先沿v1 的方向后沿v2的方向 解析 对甲 乙 丙三球运用假设法和平衡法 假设甲球受斜面的弹力 则甲球就不能平衡了 假设乙球受右面球的弹力 乙球将向左运动 假设丙球不受右侧球的弹力则丙球将向右下方滚动 故a b均错 c正确 弹力的方向垂直于接触面故d错 答案 c 4 一轻弹簧两端分别连接物体甲 乙 在水平力作用下共同向右做匀加速运动 如图2 1 6所示 在水平面上时 力为f1 弹簧长为l1 在斜面上时 力为f2 弹簧长为l2 已知甲 乙两物体与接触面间的动摩擦因数相同 则轻弹簧的原长为 图2 1 6 解析 设物体甲 乙的质量分别为m1 m2 与接触面间的动摩擦因数为 弹簧原长为l0 在水平面上时 以整体为研究对象有 f1 m1 m2 g m1 m2 a隔离甲物体有 k l1 l0 m1g m1a联立 解得 m1m1 m2 f1 k l1 l0 同理可得 f2l1 f1l2f2 f1 c正确 联立 可得轻弹簧的原长为l0 答案 c k l2 l0 m1m1 m2 f2 考点3摩擦力的分析和计算 重点归纳 1 如何判断摩擦力的有无 1 由产生条件确定 这种方法就是看产生摩擦力的三个条 件是否满足 有一个条件不满足 就没有摩擦力 2 根据运动状态确定 由物体的运动状态 结合物体受其 他外力的情况来进行判断 2 如何确定摩擦力的方向 摩擦力的方向必定和接触面相切 由相对运动或相对运动 趋势的方向确定 1 假设法 假设接触面光滑 若物体发生相对运动 则说明物体受静摩擦力 且相对运动趋势的方向就是假设中的相对运动方向 从而确定静摩擦力的方向 2 反推法 从研究物体表现出的运动状态反推它必须具有的条件 分析组成条件的相关因素中摩擦力所起的作用 就容易判断摩擦力的方向了 3 摩擦力大小的计算 1 物体处于平衡状态 静止或匀速直线运动 利用力的平 衡条件来判断其大小 2 物体有加速度时 若只有摩擦力 则ff ma 例如匀速转动的圆盘上物块靠摩擦力提供向心力产生向心加速度 若除摩擦力外 物体还受其他力 则f合 ma 先求合力再求摩擦力 3 滑动摩擦力的大小用公式f fn来计算 典例剖析例2 2014年广东广州执信 广雅 六中三校联考 如图2 1 7所示 物体a b和c叠放在水平桌面上 水平力fb 5n fc 10n分别作用于物体b c上 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 5n f2 0 f3 5nb f1 5n f2 5n f3 0nc f1 0n f2 5n f3 5n d f1 0n f2 10n f3 5n 图2 1 7 思维点拨 判断摩擦力方向和有无的方法 首先将物体进行隔离 然后判断是否有相对滑动或相对滑动的趋势 从而得到所求的摩擦力 必要时也可用假设法求解 解析 将a进行隔离分析可知 物体a相对物体b没有相对滑动趋势 故a b间的摩擦力为零 隔离b进行受力分析 可得b c间的摩擦力大小等于fb的大小 将三个物体看作整体进行受力分析可知 物体所受合力为零 相对地面有相对运动的趋势 物体c与地面间的摩擦力大小f3 fc fb 5n 故c正确 答案 c 备考策略 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有公式 静摩擦力通常只能用平衡条件或牛顿定律来求解 2 公式ff fn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 考点练透 5 2015年广东韶关十校联考 如图2 1 8所示 力f垂直作用在倾角为 的三角滑块上 滑块没被推动 则滑块受到地面 的静摩擦力大小为 图2 1 8 b fcos d ftan a 0c fsin 答案 c 6 2015年陕西宝鸡模拟 如图2 1 9所示 倾角为 的斜面体c置于水平地面上 小物体b置于斜面上 通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体a相连接 连接b的一段细绳与斜面平行 已知a b c都处于静止状态 则 a b受c的摩擦力一定不为零b c受地面的摩擦力一定为零c c有沿地面向右滑的趋势 一定受到地面向左的摩擦力d 将细绳剪断而b依然静止在斜面上 此时地面对c的摩擦力水平向左 图2 1 9 解析 若有mag mbgsin 则物体b不受斜面c对它的摩擦力 a错误 当以b c整体为研究对象 受力如图d4所示 由平衡条件可知 ffc ftcos b错误 c正确 若将细绳剪断 b静止在斜面上 则ft 0 ffc 0 d错误 图d4 答案 c 易错点摩擦力方向的判断例3 2015年广东仲元中学等七校联考 如图2 1 10所示 激情爬竿 在春晚受到观众的好评 当杂技演员用双手握住固定在竖直方向的竿匀速攀上和匀速攀下时 他所受的摩擦力 分别是f1和f2 那么 a f1向下 f2向上 且f1 f2b f1向下 f2向上 且f1 f2c f1向上 f2向上 且f1 f2 d f1向上 f2向下 且f1 f2 图2 1 10 错解分析 认为摩擦力的方向与速度方向相反 选择a 正解分析 杂技演员在爬上与爬下的过程中 手与竿保持相对静止 故受到的是静摩擦力的作用 根据重力与摩擦力平衡 可得匀速攀上和匀速攀下时 摩擦力方向均沿竿向上 大小与重力相等 故c正确 答案 c 指点迷津 静摩擦力的方向与物体的运动方向无关 与物体相对运动的趋势相反 可用平衡条件或牛顿第二定律求解 触类旁通 1 2015年广东湛江第一中学月考 如图2 1 11所示 质量为1kg的物体与地面间的动摩擦因数 0 2 从t 0开始以初速度v0沿水平地面向右滑行 同时受到一个水平向左的恒力f 1n的作用 取g 10m s2 向右为正方向 该物体受到的摩擦力f随时间变化的图象是 最大静摩擦力等于滑动摩擦力 图2 1 11 ac bd 解析 从t 0开始以初速度v0沿水平地面向右做匀减速运动 受到的滑动摩擦力大小为f mg 0 2 1 10n 2n 方向向左 为负值 当物体的速度减到零时 物体所受的最大静摩擦力为fm mg 2n 因为f fm 所以物体不能被拉动而处于静止状态 受到静摩擦力作用 其大小为f f 1n 方向向右 为正值 根据数学知识得知 a正确 答案 a 2 多选 如图2 1 12甲 乙所示 倾角为 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 甲