重力、弹力、摩擦力

1、第二章 相互作用第1课时重力 弹力 摩擦力考纲解读考点一考点二考点三考点四高考模拟练出高分考纲解读1.掌握重力的大小、方向及重心的概念.2.掌握弹力的有无、方向的判断及大小的计算的基本方法.3.掌握胡克定律.4.会判断摩擦力的大小和方向.5.会计算摩擦力的大小考点一弹力的分析与计算1弹力有无的判断(1)条件法：根据物体是否直接_并发生_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_不变，则此处不存在弹力，若运动状态改变，则此处一定有_(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

2、判断弹力是否存在(4)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，看能否维持原来的运动状态接触弹性形变运动状态弹力考点一弹力的分析与计算2弹力方向的判断(1)根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断(2)根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向3弹力大小计算的三种方法：(1)根据力的平衡条件进行求解(2)根据牛顿第二定律进行求解考点一弹力的分析与计算(3)根据胡克定律进行求解内容：弹簧发生_时，弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成_表达式：F_.k是弹簧的_，单位为N/m；k的大小由弹簧_决定x是弹簧长度的_，不是弹簧形变以后的长度弹性形变

3、劲度系数正比变化量自身性质kx考点一弹力的分析与计算例1如图所示，一重为10 N的球固定在支杆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()A大小为7.5 NB大小为10 NC方向与水平方向成53角斜向右下方D方向与水平方向成53角斜向左上方绳的拉力一定沿绳；杆的弹力不一定沿杆GFTFN考点一弹力的分析与计算递进题组1.如图所示，在一个正方体的盒子中放有一个质量分布均匀的小球，小球的直径恰好和盒子内表面正方体的边长相等，盒子沿倾角为的固定斜面滑动，不计一切摩擦，下列说法中正确的是()A无论盒子沿斜面上滑还是下滑，球都仅对盒子的下底面有压力B盒

4、子沿斜面下滑时，球对盒子的下底面和右侧面有压力C盒子沿斜面下滑时，球对盒子的下底面和左侧面有压力D盒子沿斜面上滑时，球对盒子的下底面和左侧面有压力考点一弹力的分析与计算递进题组A无论盒子沿斜面上滑还是下滑，球都仅对盒子的下底面有压力B盒子沿斜面下滑时，球对盒子的下底面和右侧面有压力C盒子沿斜面下滑时，球对盒子的下底面和左侧面有压力D盒子沿斜面上滑时，球对盒子的下底面和左侧面有压力对整体：无论上滑还是下滑agsin ，方向沿斜面向下；对小球：agsin ，方向沿斜面向下，小球沿斜面向下的重力分力大小恰好等于所需的合外力，因此小球不需要盒子的左、右侧面提供弹力考点一弹力的分析与计算2.如图所示，光

5、滑半球形容器固定在水平面上，O为球心，一质量为m的小滑块，在水平力F的作用下静止于P点，设滑块所受支持力为FN，OP与水平方向的夹角为，下列关系正确的是()mgFNF过圆心F考点一弹力的分析与计算3.三个质量均为1 kg的相同木块a、b、c和两个劲度系数均为500 N/m的相同轻弹簧p、q用轻绳连接，如图所示，其中a放在光滑水平桌面上开始时p弹簧处于原长，木块都处于静止状态现用水平力F缓慢地向左拉p弹簧的左端，直到c木块刚好离开水平地面为止，g取10 m/s2.该过程p弹簧的左端向左移动的距离是()A4 cm B6 cm C8 cm D10 cmqp初状态末状态原长xx1x2x38 cm考点一

6、弹力的分析与计算中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”也是理想化模型，具有如下四个特性：(1)弹力遵循胡克定律Fkx，其中x是弹簧的形变量(2)轻：即弹簧(或橡皮绳)的重力可视为零(3)弹簧既能受到拉力作用，也能受到压力作用(沿着弹簧的轴线)，橡皮绳只能受到拉力作用，不能受到压力作用(4)由于弹簧和橡皮绳受到力的作用时，其形变较大，发生形变需要一段时间，所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变但是，当弹簧和橡皮绳被剪断时，它们产生的弹力立即消失“弹簧类”模型问题考点二 滑轮模型与死结模型问题1死结模型：如几个绳端有“结点”，即几段绳子系在一起，谓之“死结”，那么这几段绳中的张力_相等2注意：轻质固定杆的弹力

7、方向_沿杆的方向，作用力的方向需要结合平衡方程或牛顿第二定律求得，而轻质活动杆中的弹力方向一定沿杆的方向不一定不一定考点二 滑轮模型与死结模型问题例2如图所示，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10 kg的物体，ACB30，g取10 m/s2，求：(1)轻绳AC段的张力FAC的大小；(2)横梁BC对C端的支持力的大小及方向解析 (1)图中轻绳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段的拉力大小为：FACFCDMg1010 N100 N(2)由几何关系得：FCFACMg100 N方向和水平方向成30 角斜向右上方活结FCDFACFC考点二 滑轮模型与死结模

8、型问题拓展题组4.如图所示，滑轮本身的质量可忽略不计，滑轮轴O安在一根轻木杆B上，一根轻绳AC绕过滑轮，A端固定在墙上，且绳保持水平，C端挂一重物，BO与竖直方向夹角45，系统保持平衡若保持滑轮的位置不变，改变夹角的大小，则滑轮受到木杆作用力大小变化情况是()A只有角变小，作用力才变大B只有角变大，作用力才变大C不论角变大或变小，作用力都是变大D不论角变大或变小，作用力都不变考点二 滑轮模型与死结模型问题A只有角变小，作用力才变大B只有角变大，作用力才变大C不论角变大或变小，作用力都是变大D不论角变大或变小，作用力都不变考点二 滑轮模型与死结模型问题5. BC为水平轻杆，且B端用铰链固定在竖直

9、墙上，如图所示，轻绳AD拴接在C端挂住一个质量为10 kg的物体，ACB30，g取10 m/s2，求：(1)轻绳AC段的张力FAC的大小；(2)轻杆BC对C端的支持力的死结FCDFACFC解析 根据平衡方程FACsin 30MgFACcos 30FBC得：FAC2Mg200 NFBCMgcot 30173 N 方向水平向右 考点二 滑轮模型与死结模型问题分析绳或杆的弹力时应重点关注的问题(1)中间没有打结的轻绳上各处的张力大小都是一样的；如果绳子打结，则以结点为界，不同位置上的张力大小可能是不一样的(2)杆可分为固定杆和活动杆，固定杆的弹力方向不一定沿杆，弹力方向视具体情况而定，活动杆只能起到

10、“拉”和“推”的作用，弹力方向一定沿杆的方向方法总结考点三 摩擦力的分析与计算1静摩擦力(1)有无及其方向的判定方法假设法：假设法有两种，一种是假设接触面光滑，不存在摩擦力，看所研究物体是否改变原来的运动状态另一种是假设摩擦力存在，看所研究物体是否改变原来的运动状态状态法：静摩擦力的大小与方向具有可变性明确物体的运动状态，分析物体的受力情况，根据平衡方程或牛顿第二定律求解静摩擦力的大小和方向考点三 摩擦力的分析与计算牛顿第三定律法：此法的关键是抓住“力是成对出现的”，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考点三 摩擦力的分析与计算1静摩擦

11、力(2)大小的计算物体处于_(静止或匀速直线运动)，利用力的平衡条件来判断其大小物体有加速度时，若只有静摩擦力，则Ffma.若除静摩擦力外，物体还受其他力，则F合ma，先求合力再求静摩擦力平衡状态考点三 摩擦力的分析与计算2滑动摩擦力(1)方向：与_的方向相反，但与物体运动的方向不一定相反(2)计算：滑动摩擦力的大小用公式_来计算，应用此公式时要注意以下几点：为动摩擦因数，其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关；FN为两接触面间的正压力，其大小不一定等于物体的重力滑动摩擦力的大小与物体的运动速度和接触面的大小均无关相对运动FfFN考点三 摩擦力的分析与计算例3如图所示，人重600 N，木块A

12、重400 N，人与木块、木块与水平面间的动摩擦因数均为0.2.现人用水平力拉轻绳，使他与木块一起向右做匀速直线运动，滑轮摩擦不计，求： (1)人对轻绳的拉力大小；(2)人脚对A的摩擦力的大小和方向解析 (1)取人和木块组成的系统为研究对象，FfA(mAm人)g200 N.由于系统处于平衡状态，故2FTFfA所以FT100 N.(mAm人)gFfAFNFTFT滑动摩擦力考点三 摩擦力的分析与计算例3如图所示，人重600 N，木块A重400 N，人与木块、木块与水平面间的动摩擦因数均为0.2.现人用水平力拉轻绳，使他与木块一起向右做匀速直线运动，滑轮摩擦不计，求： (2)人脚对A的摩擦力的大小和方

13、向解析（2）由于人处于平衡状态，故FTFf人100 N由牛顿第三定律可知人脚对木块A的摩擦力方向水平向右，大小为100 N.FTFf人不要忘记：牛顿第三定律过度考点三 摩擦力的分析与计算递进题组6.如图所示，用一水平力F把A、B两个物体挤压在竖直的墙上，A、B两物体均处于静止状态，下列判断正确的是()AB物体对A物体的静摩擦力方向向下BF增大时，A和墙之间的摩擦力也增大C若B的重力大于A的重力，则B受到的摩擦力大于墙对A的摩擦力D不论A、B的重力哪个大，B受到的摩擦力一定小于墙对A的摩擦力考点三 摩擦力的分析与计算AB物体对A物体的静摩擦力方向向下BF增大时，A和墙之间的摩擦力也增大C若B的重

14、力大于A的重力，则B受到的摩擦力大于墙对A的摩擦力D不论A、B的重力哪个大，B受到的摩擦力一定小于墙对A的摩擦力解析将A、B视为整体，可以看出A物体受到墙的摩擦力方向竖直向上对B受力分析可知B受到的摩擦力方向向上，由牛顿第三定律可知:B对A的摩擦力方向向下，A正确；由于A、B两物体受到的重力不变，根据平衡条件可知B错误；A和墙之间的摩擦力与A、B两物体的重力等大、反向，故C错误，D正确Ff墙对AFfA对B考点三 摩擦力的分析与计算7.如图所示，固定在水平地面上的物体P，左侧是光滑圆弧面，一根轻绳跨过物体P顶点上的小滑轮，一端系有质量为m4 kg的小球，小球与圆心连线跟水平方向的夹角60，绳的另

15、一端水平连接物块3，三个物块重均为50 N，作用在物块2的水平力F20 N，整个系统处于平衡状态，取g10 m/s2，则以下说法正确的是()A1和2之间的摩擦力是20 NB2和3之间的摩擦力是20 NC3与桌面间的摩擦力为20 ND物块3受6个力作用考点三 摩擦力的分析与计算A1和2之间的摩擦力是20 NB2和3之间的摩擦力是20 NC3与桌面间的摩擦力为20 ND物块3受6个力作用对1物块：平衡，不受摩擦力对1、2物块：平衡， Ff2=F=20NFf 2mgFTmgsin300FT=mgsin300=20N对1、2、3物块：FT平衡，不受摩擦力3考点三 摩擦力的分析与计算摩擦力分析中的“三点

16、注意”(1)在分析两个或两个以上物体间的相互作用时，一般采用整体法与隔离法进行分析(2)受静摩擦力作用的物体不一定是静止的，受滑动摩擦力作用的物体不一定是运动的(3)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特别提醒考点四摩擦力的突变问题例4表面粗糙的长直木板的上表面的一端放有一个木块，如图所示，木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与地面的夹角变大，最大静摩擦力大于滑动摩擦力)，另一端不动，则木块受到的摩擦力Ff随角度变化的图象是下列图中的()考点四摩擦力的突变问题解法一：过程分析法(1)木板由水平位置刚开始运动时：00，Ff静0.(2)从木

17、板开始转动到木板与木块发生相对滑动前：木块所受的是静摩擦力Ff静mgsin .因此，静摩擦力随的增大而增大(3)木块相对于木板刚好要滑动而没滑动时，木块此时所受的静摩擦力为最大静摩擦力fm.继续增大，木块将开始滑动，静摩擦力变为滑动摩擦力，且满足：fmf滑考点四摩擦力的突变问题(4)木块相对于木板开始滑动后，Ff滑mgcos ，此时，滑动摩擦力随的增大而减小，满足余弦规律变化答案 C考点四摩擦力的突变问题特殊位置分析过程木板刚开始运动时木块相对于木板刚好要滑动而没滑动时解法二：特殊位置法本题选两个特殊位置也可方便地求解，具体分析见下表：此时木块与木板无摩擦，即Ff静0，故A选项错误.木块此时所

18、受的静摩擦力为最大静摩擦力，且大于刚开始运动时所受的滑动摩擦力，即FfmFf滑，故B、D选项错误.考点四摩擦力的突变问题变式题组8.如图所示，质量为1 kg的物体与地面间的动摩擦因数0.2，从t0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F1 N的作用，取g10 m/s2，向右为正方向，该物体受到的摩擦力Ff随时间t变化的图象是(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()考点四摩擦力的突变问题9.在探究静摩擦力变化的规律及滑动摩擦力变化的规律的实验中，设计了如图甲所示的演示装置，力传感器A与计算机连接，可获得力随时间变化的规律，将力传感器固定在光滑水平桌面上，测力端通过细绳与一滑块相

19、连(调节传感器高度使细绳水平)，滑块放在较长的小车上，小车一端连接一根轻绳并跨过光滑的轻定滑轮系一只空沙桶(调节滑轮使桌面上部细绳水平)，整个装置处于静止状态实验开始时打开传感器同时缓慢向沙桶里倒入沙子，小车一旦运动起来，立即停止倒沙子，若力传感器采集的图象如图乙所示，则结合该图象，下列说法正确的是()考点四摩擦力的突变问题A可求出空沙桶的重力B可求出滑块与小车之间的滑动摩擦力的大小C可求出滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小D可判断第50秒后小车做匀速直线运动(滑块仍在车上)t0s，F0=2 N空沙桶的G=2 Nt50 s，F50=3.5 NFfm=3.5N50s后，F=3NFf滑=3N3.5

20、N做匀加速直线运动车与空沙桶平衡小车开始运动小车运动考点四摩擦力的突变问题用临界法分析摩擦力突变问题的三点注意(1)题目中出现“最大”、“最小”和“刚好”等关键词时，一般隐藏着临界问题有时，有些临界问题中并不含上述常见的“临界术语”，但审题时发现某个物理量在变化过程中会发生突变，则该物理量突变时物体所处的状态即为临界状态(2)静摩擦力是被动力，其存在及大小、方向取决于物体间的相对运动的趋势，而且静摩擦力存在最大值存在静摩擦的连接系统，相对滑动与相对静止的临界条件是静摩擦力达到最大值(3)研究传送带问题时，物体和传送带的速度相等的时刻往往是摩擦力的大小、方向和运动性质的分界点方法点拨高考模拟明确

21、考向1(2014广东14)如图所示，水平地面上堆放着原木，关于原木P在支撑点M、N处受力的方向，下列说法正确的是()AM处受到的支持力竖直向上BN处受到的支持力竖直向上CM处受到的静摩擦力沿MN方向DN处受到的静摩擦力沿水平方向GFMFNf若地面光滑，杆向左滑动高考模拟明确考向2(2013北京16)如图所示，倾角为、质量为M的斜面体静止在水平桌面上，质量为m的木块静止在斜面体上下列结论正确的是()A木块受到的摩擦力大小是mgcos B木块对斜面体的压力大小是mgsin C桌面对斜面体的摩擦力大小是mgsin cos D桌面对斜面体的支持力大小是(Mm)gmgFNFf对木块Ffmgsin ，FN

22、mgcos FN(Mm)g，没有摩擦力(Mm)gFN对整体D高考模拟明确考向3 (2012浙江14)如图所示，与水平面夹角为30的固定斜面上有一质量m1.0 kg的物体细绳的一端与物体相连，另一端经摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧测力计相连物体静止在斜面上，弹簧测力计的示数为4.9 N关于物体受力的判断，下列说法正确的是()高考模拟明确考向4如图所示，一串红灯笼在水平风力的吹动下发生倾斜，悬挂绳与竖直方向的夹角为30.设每个红灯笼的质量均为m，绳的质量不计，则自上往下数第一个红灯笼对第二个红灯笼的拉力大小为()D高考模拟明确考向5如图所示，物体A、B用细绳与弹簧连接后跨过滑轮A静止在倾角为45的粗

23、糙斜面上，B悬挂着已知质量mA3mB，不计滑轮摩擦，现将斜面倾角由45减小到30，那么下列说法中正确的是()A弹簧的弹力将减小B物体A对斜面的压力将减小C物体A受到的静摩擦力将减小D弹簧的弹力及物体A受到的静摩擦力都不变解析对A分析如图：F弹=GB，即F弹不变，故A选项错误；FfF弹mAgsin ， F弹mBg可知，C选项正确，D项错误；根据FNmgcos ，当倾角减小时，A物体对斜面的压力变大，故B选项错误CGAFNFfF弹高考模拟明确考向6如图所示，放在粗糙水平面上的物体A上叠放着物体B，A和B之间有一根处于压缩状态的弹簧A、B均处于静止状态，下列说法正确的是()AB受到向左的摩擦力BB对

24、A的摩擦力向右C地面对A的摩擦力向右D地面对A没有摩擦力对BF弹静止Ff物体A对它向右的摩擦力根据牛顿第三定律可知，物体B对物体A的摩擦力向左，把物体A、B视为一整体，水平方向没有运动的趋势，故物体A不受地面的摩擦力D练出高分1如图所示，壁虎在竖直玻璃面上斜向上匀速爬行，关于它在此平面内的受力分析，下列图示中正确的是()A345678910122111练出高分2如图所示，杆BC的B端用铰链固定在竖直墙上，另一端C为一滑轮重物G上系一绳经过滑轮固定于墙上A点处，杆恰好平衡若将绳的A端沿墙缓慢向下移(BC杆、滑轮、绳的质量及摩擦均不计)，则()A绳的拉力增大，BC杆受绳的压力增大B绳的拉力不变，B

25、C杆受绳的压力增大C绳的拉力不变，BC杆受绳的压力减小D绳的拉力不变，BC杆受绳的压力不变345678910122111练出高分A绳的拉力增大，BC杆受绳的压力增大B绳的拉力不变，BC杆受绳的压力增大C绳的拉力不变，BC杆受绳的压力减小D绳的拉力不变，BC杆受绳的压力不变345678910122111练出高分3如图所示，两木块的质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2，上面木块压在下面弹簧上(但不拴接)，整个系统处于平衡状态现缓慢向上提上面的木块，直到它刚离开上面的弹簧在此过程中下面木块移动的距离为()345678910122111练出高分4如图所示，一斜面体静止在粗糙的水平

26、地面上，一物体恰能在斜面体上沿斜面匀速下滑，可以证明此时斜面体不受地面的摩擦力作用若沿平行于斜面的方向用力F向下推此物体，使物体加速下滑，斜面体依然和地面保持相对静止，则斜面体受地面的摩擦力()A大小为零 B方向水平向右C方向水平向左 D大小和方向无法判断解析物体对斜面体的压力、滑动摩擦力也没有变化，所以斜面体的受力情况没有改变，则地面对斜面体仍没有摩擦力，即斜面体受地面的摩擦力为零345678910122111练出高分5如图所示，斜面固定在地面上，倾角为37(sin 370.6，cos 370.8)质量为1 kg的滑块以初速度v0从斜面底端沿斜面向上滑行(斜面足够长，该滑块与斜面间的动摩擦因

27、数为0.8)，则该滑块所受摩擦力F随时间变化的图象是下图中的(取初速度v0的方向为正方向，g10 m/s2)()345678910122111练出高分解析 滑块上升过程中受到滑动摩擦力作用，由FFN和FNmgcos 联立得F6.4 N，方向为沿斜面向下当滑块的速度减为零后，由于重力的分力mgsin mgcos ，滑块不动，滑块受的摩擦力为静摩擦力，由平衡条件得Fmgsin ，代入可得F6 N，方向为沿斜面向上，故B项正确345678910122111练出高分6如图所示，两辆车在以相同的速度做匀速运动，根据图中所给信息和所学知识你可以得出的结论是()A物体各部分都受重力作用，但可以认为物体各部分

28、所受重力集中于一点B重力的方向总是垂直向下的C物体重心的位置与物体形状和质量分布有关D力是使物体运动的原因AC345678910122111练出高分7(2012海南单科8)下列关于摩擦力的说法中，正确的是()A作用在物体上的滑动摩擦力只能使物体减速，不可能使物体加速B作用在物体上的静摩擦力只能使物体加速，不可能使物体减速C作用在物体上的滑动摩擦力既可能使物体减速，也可能使物体加速D作用在物体上的静摩擦力既可能使物体加速，也可能使物体减速CD解析摩擦力总是阻碍物体间的相对运动(或相对运动趋势)，而物体间的相对运动与物体的实际运动无关当摩擦力的方向与物体的运动方向一致时，摩擦力是动力，当摩擦力的方向与物体的运动方向相反时为阻力，故C、D项正确345678910122111练出高分8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相同三个物体随传送带一起匀速运动，运动方向如图中箭头所示则下列说法正确的是()AA物体受到的摩擦力不为零，方向向右B三个物体只有A物体受到的摩擦力为零CB、C受到的摩擦力大小相等，方向相同DB、C受到的摩擦力大小相等，方向相反解析A物体与传送带一起匀速运动，没有发生相对滑动，也没有相对运动趋势，所以A物体不受摩擦力，选项A错误；对B、C物体进行受力分析，可知B、C所受的静摩擦力大小均为mgsin ，方向均