高考物理总复习相互作用课时1重力弹力摩擦力教师用书(含解析新人教版

1、1. 力(1) 力是物体之间的相互作用。(2) 力的作用效果是改变物体的运动状态或者使物体发生形变。(3) 力的特点： 力不能够离开物体而独立存在，每个力必须同时联系两个物体。 力的作用是相互的，它们互为施力物体和受力物体。 力是矢量，不仅有大小还有方向。2. 重力(1) 重力是由于地球吸引而使物体受到的力。(2) 重力的大小G=mg重力的方向竖直向下。(3) 从效果上看，我们可以认为物体各部分所受到的重力作用集中于一点 ，这一点叫作物体的重心。 质量均匀、形状规则的物体重心在它的几何中心。 质量不均匀、形状不规则的物体重心可采用二次悬挂法测得。 物体的重心不一定在物体上，可以在物体内部也可以

2、在物体外部。3. 弹力(1) 发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体产生力的作用。(2) 两物体相互接触和发生弹性形变是弹力产生的两个必备条件，缺一不可。(3) 弹力的方向与施力物体恢复形变的方向相同。(4) 胡克定律:在弹性限度内，弹簧的弹力大小 F和弹簧的形变量 x成正比，即F=kx。k为弹簧的劲度系数 只与弹簧本身有关。4. 摩擦力(1) 产生:相互接触且发生形变的粗糙物体间，有相对运动或相对运动趋势时，在接触面上会产生阻碍其相对运动或者相对运动趋势的力。(2) 产生条件：接触面粗糙；接触面间有弹力；物体间有相对运动或者相对运动趋势。(3) 大小：滑动摩擦力Ff=卩Fn，静摩

3、擦力：0 Ff Ffmax。(4) 方向：与相对运动或者相对运动趋势的方向相反。基础过奖1. (2018福建厦门10月考试)(多选)杂技节目表演中，一位杂技小丑穿着很长的大皮鞋，站在水平舞台上向观众鞠躬致意，双脚不动上身没有躬下，而是整个身子笔直缓慢向前倾斜却不倒下。下列说法正确的是()。A. 小丑的鞋子可能很重，有助于降低重心B. 小丑的鞋子长，支撑面扩大了，使重心在支撑面以内C. 小丑重心所在的竖直线不一定经过小丑脚与地面接触处D. 小丑对地面的压力与地面对小丑的支持力大小不相等|答案AB2. (2018广东汕头五校联考)足球运动是目前全球体育界最具影响力的项目之一，深受青少年喜爱。如图所

4、示为四种与足球有关的情景。下列说法正确的是()。甲乙丙JA. 图甲中，静止在草地上的足球受到的弹力就是它所受的重力B. 图乙中，静止在光滑水平地面上的两个足球由于接触而受到相互作用的弹力C. 图丙中，踩在脚下且静止在光滑地面上的足球受到脚的弹力方向竖直向下D. 图丁中,落在球网中的足球受到弹力是由于足球发生了形变答案C3. （20181湖南衡阳八中月考）（多选）四个完全相同的弹簧测力计的外壳通过绳子分别与四个完全相同的物体相 连,挂钩一端施加沿轴线方向的恒力F,下列四种情况中关于弹簧秤示数的说法正确的是（）。甲幷WTfWTFT113mA. 如果图甲中的物体静止在水平地面上，那么弹簧测力计的示数

5、可能小于FB. 如果图乙中的物体静止在斜面上，那么弹簧测力计的示数一定等于FC. 如果图丙中的物体静止在粗糙水平地面上，那么弹簧测力计的示数一定等于FD. 如果已知图丁中水平地面光滑，则由于物体的质量未知，无法判定弹簧测力计的示数与F的大小关系答案 BC4. （2018北京西城区模拟）下列情景中，物体M所受摩擦力f的示意图正确的是（）。止克粗槌的水平面上R,小车停在斜堆上WFrC物悴贴君鉴直 毘面自djTit于静止状蛊B.80 N、100 N、0. 90体验圈肩淋答案 B5. （20m州毕节开学考试）如图所示，在图甲中，小孩用80 N的水平力推木箱，木箱不动，设木箱此时受到的 静摩擦力大小为f

6、i；在图乙中，小孩用至少100 N的水平力推木箱，木箱才能被推动，设木箱与地面间的最大静 摩擦力大小为f2；在图丙中，小孩把木箱推动了 ，若此时木箱与地面间的摩擦力大小为 90 N，木箱对地面的压 力大小为200 N，设木箱与地面间的动摩擦因数为 卩，则fi、f 2卩依次为（）。A. 0、80 N、0. 45C.80 N、100 N、0.45 D.80 N、80 N、0. 901. （2017全国卷川，17） 一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80 cm的两点上，弹性绳的原长也为80 cm。将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为100 cm;再将弹性绳的两端缓慢移至天花板

7、上的同一点，则弹性绳的总长度变为（弹性绳的伸长始终处于弹性限度内）（）。A 86 cmB. 92 cmC 98 cmD 104 cm100 - 80解析 设弹性绳的劲度系数为k,左、右两半段绳的伸长量 L=cm=10cm,由共点力的平衡条件可曲-知，钩码的重力 G=2kA L=1. 2kA L,将弹性绳的两端缓慢移至天花板上同一点时，钩码的重力G=2k A L,解得 A L= 0. 6 A L=6cm,则弹性绳的总长度变为80cm+2 A L= 92cm,B项正确。答案 B2. (20i?南卷,2)如图所示，在水平桌面上放置一斜面体P,两长方体物块a和b叠放在P的斜面上，整个系 f 1、f2和

8、f3表示。贝U ()。A. f 1=0, f 2工 0, f 3工0B. f 1工0, f 2=0, f 3=0C. f 1 工 0, f 2工 0, f 3=0D. f 1 工 0, f 2工 0, f 3 M0解析 取a为研究对象，a有沿b的表面下滑的运动趋势，故fiM0;取a、b整体为研究对象，a、b整体有,故沿斜面下滑的运动趋势，故f2工0;取a、b、P整体为研究对象，a、b、P整体相对地面没有运动趋势 f 3 = 0,C项正确。答案CKAODIAN QIAOJIANG课堂精讲见自学听讲P19统处于静止状态。若将a和b、b与P、P与桌面之间摩擦力的大小分别用一 弹力有无的判断方法和弹力

9、方向的确定1. 弹力有无的判断“四法”(1) 条件法：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) 假设法：对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，看物体能否保持原有的状态，若运动状 态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此处一定有弹力。(3) 状态法：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。 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，看能否发生形态的变化,若发生形变，则此处一定有弹力。2. 弹力的方向弹力的方向与施力物体形变方向相反，作用在迫使物体发生形变的那个物

10、体上，几种常见情况如表：类型方向图示接 触 方 式面与面垂直公共接触面1点与面过点垂直于面占与占八、J八、垂直于切面i轻绳沿绳收缩方向轻杆可沿杆虫釘悼快方同收第片卜可不沿杆轻弹簧沿弹簧形变的 反方向f1J;-帔端方向伸怏方向甲*乙例1如图甲所示，AC为轻绳，BC为弯曲的硬杆（质量忽略不计）,B端铰链接于竖直墙上，且 AB=A。在C端挂一质量为 m的物体,系统处于静止状态,关于杆在C点受到的弹力方向和绳 AC 的拉力大小，下列说法中正确的是（）。A. 沿BC的连线且由B指向C,拉力大小为2mgB. 沿BC的连线且由C指向B,拉力大小为mgC. 沿C点切线方向向上，拉力大小为 mgD. 沿C点切线

11、方向向下，拉力大小不能确定解析 以c点为研究对象，作出C点的受力图如图乙所示。物体对c点向下的拉力大小等于重力mg绳 C的拉力T沿绳指向A硬杆对C点的弹力为Fn,由于硬杆的质量不计，故杆的弹力Fn方向 沿BC的连线方向，同时有几何关系/ ABCh BCA图中的T和mg的合力与Fn是一对平衡力，且合力 方向与T方向和mg方向的夹角均相同，由三角形知识可得 T=mg所以B项正确。答案 B变式1| （多选）如图所示,一小球用三根轻绳挂于天花板上，球静止，绳1、3倾斜，绳2恰好竖直，则小球所受的作用力个数可能是（）。A. 1B.2C.3D.4解析 绳2恰好竖直，小球处于平衡状态，则由平衡条件可知，若绳

12、1对小球没有作用 力，则绳3对小球也没有作用力，小球受到重力和绳 2的拉力两个力作用,B项可能；若绳1有力，则绳3也有力, 且两力的合力与绳 2方向相同，绳2可受力可不受力，故C D两项均可能。答案 BCD轻绳、轻杆和弹簧模型1. 绳子上的弹力沿着绳，指向绳收缩的方向，一根绳子上的弹力处处相等 ，绳子上面的弹力可以发生突变。2. 杆上的弹力不一定沿着杆，可以与杆成任意角度，有轴的杆杆上的弹力一定沿着杆，无轴的杆杆上的弹 力方向不确定。3. 弹簧的弹力沿着弹簧指向弹簧原长位置处，弹簧上面的弹力只能逐渐变化 ,不能发生突变。例2 （多选）如图所示，将一根不能伸长、柔软的轻绳两端分别系于 A B两点

13、上，一 物体通过动滑轮悬挂在绳子上 ，达到平衡时，两段绳子间的夹角为 0 1,绳子张力为F1；将绳 子从B端移至C点,待整个系统达到平衡时，两段绳子间的夹角为 0 2,绳子张力为F2；将绳 子B端移至D点,待整个系统达到平衡时，两段绳子间的夹角为 0 3,绳子张力为Fs,不计摩 擦力，则（）。A 0 1= 0 2= 0 3B. 0 1= 0 2F2F3 D.Fi=F2R解析 由于跨过滑轮上两边绳子的拉力大小相等，具有对称性，而它们的合力与物体的重力为一对平衡力在将绳子从B端移至C点的过程中,通过滑轮的移动,滑轮左边绳子的方向仍沿 A0方向,滑轮右边绳子的方向 仍与0B方向平行,故0 1=0 2

14、, Fl = F2；再从C点移到D点时,因为“轻绳不可伸长”,所以0 3肯定大于0 2,该过 程绳子对滑轮的拉力的合力与物体的重力仍然平衡，由于合力一定，而两个分力夹角增大，根据力的合成规律可知,两个分力一定增大,即F2F3;根据以上分析,B、D两项正确。Bbd如图甲所示,轻绳AD跨过固定在水平横梁 BC右端的定滑轮挂住一个质量为M的物体,/ ACB=0 ;如图乙所示,轻杆HG端用铰链固定在竖直墙上 ，另一端G通过细绳EG拉住，EG与水平方向(1) 细绳AC段的张力W与细绳EG的张力Teg之比。(2) 轻杆BC对C端的支持力。(3) 轻杆HG寸G端的支持力。解析 图甲和图乙中的两个物体M、M都

15、处于平衡状态，根据平衡的条件，首先判断与物体相连的轻绳其拉力天小等于物体的重力；分别取C点和G点为研究对象，进行受力分析如图丙、丁所示,根据平衡规律可求解。(1)图丙中轻绳AD跨过定滑轮拉住质量为 M的物体，物体处于平衡状态，绳AC段的拉力TA=TCD=Mg;图丁 0旳中因为TeQn30 =Mg,得TEG=2Mg,所以得 =。 图丙中，根据三力平衡规律和几何关系可得，FN=TAC=M1g,方向与水平方向成 30角，指向斜右上方。(3)图丁中，根据平衡条件，列方程有TEGSin30 =Mg, Tegcos30 =Fng所以Fng=Mg,方向水平向右。答案 (1)(2) Mg,与水平方向成 30角

16、斜向右上方 (3厂 Mg,水平向右分析轻绳或轻杆上的弹力时应注意以下两点：(1)轻绳中间没有打结时，轻绳上各处的张力大小都是一样的；如果轻绳打结，则以结点为界分成不同轻绳，不同轻绳上的张力大小可能是不一样的。(2)轻杆可分为固定轻杆和有固定转轴(或铰链连接)的轻杆。固定轻杆的弹力方向不一定沿杆，弹力方向应根据物体的运动状态，由平衡条件或牛顿第二定律分析判断；有固定转轴的轻杆只能起到“拉”或“推”的作用，杆上弹力方向一定沿杆。静摩擦力有无及方向的四种判断方法1. 假设法：利用假设法判断的思维程序如下方向片梱 对运动妲 静的方向 相屋不发生相 厂对帯动 假设物体间 接划!面光曲J不发生相对柑动2.

17、 反推法：从研究物体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从而判断静摩擦力的有无及方向。3. 状态法：此法关键是先判断物体的运动状态（加速度的方向）,再利用牛顿第二定律（F=ma确定合力，然后通过受力分析确定静摩擦力的大小及方向。4. 牛顿第三定律法：此法的关键是抓住“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“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力的方向。例3|如图所示,一斜面固定在地面上,木块m和M叠放在一起沿斜面向下运动,它们始终相对静止，口与 M间的动摩擦因数为 卩1, M与斜面间的动摩擦因数为卩2,则（）。A. 若m

18、M 起匀加速运动，可能有1=0,2=0B. 若m M起匀速运动，一定有 11=0, 12工0C. 若m M 起匀加速运动，一定有11工0,12=0D. 若m M起匀速运动，可能有11工0, 12工0解析|若m M起匀加速运动，对m运用状态法，根据牛顿第二定律知，m受到三个力，m的重力，M对m 的支持力，皿对m的摩擦力，所以一定有11工0,A项错误；若m M起匀速运动，合力为零，对m运用状态法， 由平衡条件可知，支持力大小等于重力，所以m M之间没有摩擦力，可能有11工0,也可能11=0；对整体由平 衡条件分析可知，斜面对M有摩擦力作用，方向沿斜面向上，故12工0,D项正确。答案 D四摩擦力的分

19、析与计算1. 摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势，但摩擦力不一定阻碍物体的运动，即摩擦力不一定是阻力。2. 滑动摩擦力的计算方法：可用公式R= 1 Fn计算,注意对物体间相互挤压的弹力Fn的分析，大小并不总是等于物体的重力，它与研究对象受到的垂直接触面方向的力密切相关，也与研究对象在该方向上的运动状态有关。3. 最大静摩擦力Fmax的计算：最大静摩擦力Fmax只在刚好要发生相对滑动这一特定状态下才表现出来，比 滑动摩擦力稍大些，通常认为二者相等，即FmaX= 1 Fn。4. 一般静摩擦力的计算：一般静摩擦力F的大小和方向都与产生相对运动趋势的力密切相关，跟接触面间相互挤压的弹力 Fn

20、无直接关系，因此F的大小和方向都可变。对具体问题要结合研究对象的运动状态（静止、匀速运动或加速运动）,利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解。例4|如图所示,滑块A置于水平地面上，滑块B在一水平力作用下紧靠滑块 A（A、B接触面竖直），此时A恰好不滑动，B刚好不下滑。已知 A与B间的动摩擦因数为 1 1, A与地T叵沖面间的动摩擦因数为 12,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。A与B的质量之比为（）。口宀1+ 打*2 + 宀A. B. X 叫C.D. I 些解析|取A B整体为研究对象，水平方向受力平衡，有12（m+m）g=F;以B为研究对象，竖直方向受力平衡，有11F=mg,联立两式，有=,故b项正

21、确。答案变式3如图所示，质量为M的滑块a置于水平地面上，质量为m的滑块b放在a上，二 者接触面水平。现将一方向水平向右的力F作用在b上,让F从0缓慢增大。当F增大到某一值时,b相对a滑动，同时b与地面间的摩擦力达到最大。已知a、b间的动摩擦因数为卩i,a与地面之间的动摩擦因数为卩2,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则卩i与卩2之比为（A. B.C.八 D.解析 由题意知b相对a滑动时，a与地面间的摩擦力达到最大。以a为研究对象，由平衡条件得卩i mg=i 2（M+mg,解得 = ,D项正确。 答案D五摩擦力的“突变”问题1. 静一静“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

22、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，那么物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变。2. 静一动“突变”或动一静“突变”：物体在摩擦力和其他力的作用下处于静止状态，当其他力发生变化 时,如果物体不能保持静止状态，那么物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力。3. 动一动“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”。例5 （多选）木块A B的重力分别为50 N和60 N,它们与水平地面间的动摩擦因数均为0.25,夹在AB之间的轻弹簧被压缩了2 cm,弹簧的劲度系数为 400 N/m,系统置于水平地面上静止不动，现用F=1

23、N的水平拉力作用在木块 B上,如图所示,设滑动摩擦力与最大静摩擦力相等，则力F作用后（）。A木块A所受摩擦力大小为 8 NB. 木块A所受摩擦力大小为11.5 NC木块B所受摩擦力大小为 9 ND. 木块B所受摩擦力大小为 7 N解析 未加F时,木块A在水平方向上受弹簧的弹力 R及静摩擦力Fa作用，且FA=F=kx=8N,木块B在水平 方向上受弹簧弹力 F2和静摩擦力Fb作用，且FB=F=kx=8N,在木块B上施加F=1N的向右的拉力后，由于R+FVy GB,故木块B所受摩擦力仍为静摩擦力，其大小Fb=F2+F=9N,木块A的受力情况不变,A、C两项正确。“死结”模型“活结”模型“死结”可理解

24、为 把绳子分成两段， 且不可以沿绳子移 动的结点。“死 结”两侧的绳因结 而变成了两根独立 的绳,因此由“死 结”分开的两段绳 子上的弹力大小不 一定相等“活结”可理解为把绳子分成两段 ，且可以沿绳子移动的结点。“活结”一般是由绳跨过 滑轮或者绳上挂一光滑挂钩而形成的。绳子虽然因“活结”而弯曲，但实际上是冋一根绳,所以由“活结”分开的两段绳子上弹力的大小一定相等，两段绳子合力的方向一定沿这两段绳子夹角的角平分线“动杆”模型 若轻杆用光滑的转轴或铰 链连接，当杆处于平衡时， 杆所受到的弹力方向一定 沿着杆，否则会引起杆的转 动。如图所示，若C为转 轴，则在轻杆缓慢转动中， 弹力方向始终沿杆的方向

25、若轻杆被固定不发生转动“定杆”模型，则杆所受到的弹力方向不一定沿杆的方向，如图所示例6如图所示，小方块代表一些质量相同的钩码 轻质小滑轮跨在轻绳上并悬挂钩码，两装置处于静止状态 图乙中的端点B沿虚线稍稍上移一些，图乙中的绳长不变 确的是（ ）。，图甲中O为轻绳之间连接的结点，图乙中光滑的，现将图甲中右侧滑轮的端点 B沿虚线稍稍上移一些，则关于0角和OB绳的张力F的变化，下列说法正LH-A. 甲、乙图中的0角均增大，F均不变B. 甲、乙图中的0角均不变，F均不变C. 甲图中0角增大、乙图中0角不变，张力F均不变D. 甲图中0角减小、F不变,乙图中0角增大，F减小|解析 图甲中,根据钩码个数可知，

26、0点所受的三个力正好构成直角三角形,若端点B沿虚线稍稍上移一些，三力大小不变，根据力的合成法则可知，夹角0不变。图乙中，因滑轮光滑，且绳子中的张力相等，则绳0A 0B的力总是相等的，因此合力平分 OA 0B绳的夹角，即使B端稍上移，绳子张力大小仍不变，根据力的合成法 则可知，0角不变。故B项正确，A、C、D三项错误。答案 B亮 X mgtiiim见高效训练pii基础打磨1.（2019湖南岳阳学期初考试）如图甲所示，所有的球都是相同的，且形状规则，质量分布均匀。A球放在光滑 斜面和光滑水平面之间，B球与其右侧的球相互接触并放在光滑的水平面上，C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

27、，D球是一足球，一学生将足球踢向斜台的示意图如图乙所示。关于这四个球的受力情况，下列说法正确的是（）。A. A球受到两个弹力的作用B. B球受到两个弹力的作用C. C球受到两个弹力的作用D. D球（足球）与斜台作用时斜台给足球的弹力方向先沿vi的方向后沿V2的方向解析 对A B、C三球运用假设法和平衡法，假设A球受斜面的弹力,则A球不能平衡，假设B球受右面 球的弹力,B球将向左运动，假设C球不受另一球的弹力,C球将向右下方滚动,故A、B两项错误,C项正确；弹 力的方向垂直于接触面，D项错误。答案 C2. （2019山东名校高三联考）在研究弹簧弹力时，通常忽略弹簧本身的质量，把这样理想化的弹簧称

28、为轻质弹簧 或轻弹簧。弹簧秤中的弹簧可以认为是轻质弹簧。下列说法中正确的是（）。A. 轻弹簧两端所受的拉力大小一定相等B. 轻弹簧两端所受的拉力大小可能不等C. 弹簧秤的示数等于弹簧秤中弹簧某一端所受力的2倍D. 根据胡克定律,在弹性限度内，轻弹簧受到的拉力或压力与弹簧的长度成正比解析 以轻弹簧为研究对象，由于不计质量，则轻弹簧所受合力为零，因此两端拉力一定等大反向,A项正 确,B项错误;弹簧秤的示数是弹簧一端受到的力的大小,C项错误；轻弹簧受到的拉力或压力与弹簧的形变量成正比，而不是与弹簧长度成正比，D项错误。答案 A3. （2018山东日照11月月考）下列关于摩擦力的说法正确的是（）。A.

29、 摩擦力的方向总与物体的运动方向相反B. 摩擦力的大小与相应的正压力成正比C. 运动着的物体不可能受静摩擦力作用，只能受滑动摩擦力作用D. 静摩擦力的方向与接触物体间相对运动趋势的方向相反解析|摩擦力的方向与物体的运动方向可以相同也可以相反,A项错误；静摩擦力的方向总是与物体间相对运动趋势的方向相反，D项正确；静摩擦力存在于相对静止的物体间，物体可以是静止的，也可以是运动的,C项错误；滑动摩擦力大小与正压力成正比，静摩擦力与正压力无关,B项错误。答案 D4. （2019河北衡水安平中学月考）在斜面上等高处，静止着两个相同的物块 A和B,质量均为 m两物块之间连 接着一个轻质弹簧，劲度系数为k,斜面的倾角为9 ,两物块和斜面间的动摩擦因数均为卩,则弹簧的最大伸长量为（A.