力与物体的平衡高考复习

1、1力是物体间的相互作用，是物体发生形变和物体运动状态变化的原因力是矢量力的合成和分解()2重力重心()3形变和弹力胡克定律()4静摩擦最大静摩擦力()5滑动摩擦滑动摩擦定律()6共点力作用下物体的平衡()7实验：长度的测量8实验：探究弹力与弹簧伸长的关系9实验：验证力的平行四边形定则综合分析近三年非课改地区高考试题，命题有以下规律：1本章知识在高考中再现率为100%，题型多为选择题，分值为6分2命题热点是与摩擦力有关的平衡问题，有时涉及力的合成和分解3本章知识为力学基础，在对牛顿定律、动量、能量、电磁学知识考查时也会结合本章知识1.重点难点突破(1)弹簧的弹力是本章的重点，杆的弹力、绳的弹力是

2、本章的难点，关于弹簧的弹力，其大小遵从胡克定律，要求定量计算时特别要注意同一大小的弹力可以是弹簧伸长产生的，也可以是弹簧压缩产生的，这是一种多解分析；对于绳中的弹力必定沿绳并且产生的是拉力，不可能是支持力；而杆中的弹力可能沿杆，也可不沿杆，其方向要根据状态进行具体分析(2)摩擦力既是本章的重点，也是难点，结合具体的例子，对摩擦力的大小和方向、摩擦力的有无，特别是静摩擦力，要注意结合平衡条件和牛顿第二定律进行分析(3)对共点力的平衡问题要复习好两方面的内容：一类是已知物体的受力情况，判断物体是否处于平衡状态；另一类是已知物体处于平衡状态，讨论分析物体的受力情况要解决好这两方面的问题，关键是加强受

3、力分析训练，提高受力分析的熟练性、正确性和规范性2思想方法应用的突破(1)等效思想的运用，如合力与分力就是等效替代关系(2)假设法：如判断弹力有无时，可假设存在此力，若与实际运动状态不符，则此力不存在(3)解析法：如解答平衡物体的极值问题，可转化为三角函数的极值问题(4)图解法：经常用于解答动态平衡问题，若物体在三个力作用下处于平衡状态，一个力为恒力，一个力的方向不变，另一个力的大小、方向均变化，符合上述特征时使用图解法解题非常方便快捷1.1力的概念三种常见的力1力的概念(1)力是对的作用，其效果是改变物体或使物体发生(2)力的三要素：2力的性质(1)物质性：力不能脱离 而存在，没有“施力物体

4、”或“受力物体”的力是 的(2)相互性：力的作用是的，施力(受力)物体同时也是受力(施力)物体物体物体物体物体运动状态运动状态形变形变大小大小、方向方向、作用点作用点物体物体不存在不存在相互相互(3)矢量性：力是矢量，既有，又有3力的图示及示意图(1)力的图示：从力的作用点沿力的方向画出的(包括力的三要素)(2)力的示意图：受力分析时，作出的表示物体受到某一力的 二、三种常见的性质力1重力由于地球的而使物体受到的力大小大小方向方向有向线段有向线段有向线段有向线段吸引吸引(1)方向：总是向下(2)大小：G .(3)重心：重力的等效作用点重心的位置与物体的形状及 有关重心不一定在物体上质量分布均匀

5、、形状规则的物体，重心在几何中心上薄板类物体的重心可用悬挂法确定2弹力(1)定义：发生的物体由于要恢复原状对与它接触的物体产生的作用(2)产生条件：物体相互 ；物体发生竖直竖直mg质量质量分布分布弹性形变弹性形变接触接触弹性形变弹性形变(3)方向：弹力的方向总是与施力物体形变的方向，几种典型的弹力的方向如下：压力：垂直于支持面而指向的物体支持力：垂直于支持面而指向的物体细绳拉力：沿绳指向的方向轻杆的弹力：不一定沿杆，要具体情况具体分析(4)大小弹簧类弹力：在弹性限度内遵从胡克定律F.非弹簧类弹力大小应由平衡条件或动力学规律求解相反相反被压被压被支持被支持绳收缩绳收缩kx3摩擦力(1)摩擦力产生

6、的条件：两物体直接接触、相互挤压、接触面粗糙、有或这四个条件缺一不可特别提示：两物体间有弹力是这两物体间有摩擦力的必要条件但不是充分条件也就是说有弹力有摩擦力，但没有弹力 有摩擦力(2)滑动摩擦力的大小：滑动摩擦力FFN，其中的FN表示正压力，不一定等于重力G.叫动摩擦因数，与相互接触的两个物体的以及有关相对运动相对运动相对运动趋势相对运动趋势材料材料接触面的粗糙程度接触面的粗糙程度不一定不一定不可能不可能(3)静摩擦力的大小：静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同确定，其可能的取值范围是：.(4)摩擦力方向：摩擦力方向总是沿着接触面，和物体间 (或)的方向相反0FFmax相对运动相

7、对运动相对运动趋势相对运动趋势1(2009浙江卷)氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则三种力从大到小的排列顺序是()A核力、万有引力、库仑力B万有引力、库仑力、核力C库仑力、核力、万有引力 D核力、库仑力、万有引力解析：核力是强相互作用力，它能将核子束缚在原子核内万有引力是弱相互作用力，研究核子间相互作用时万有引力可以忽略答案：D2关于重力，下列说法中正确的是()A重力的方向总是指向地心B物体重力的大小总等于它对水平支持面的压力C重力的作用点一定在物体上D物体在地球上无论运动状态如何，都要受到重力的作用解析：重力是地球对物体的万有引力的一个分力，另一

8、个分力提供物体随地球自转的向心力，因此重力不完全等于万有引力，方向也不一定指向地心(只有地球赤道和两极上的物体的重力才指向地心)，选项A说法错误 物体只有在静止或匀速直线运动时，它对竖直悬线的拉力或对水平支持物的压力才等于物体重力的大小，选项B说法错误重力的作用点，即物体的重心，不一定在物体上，选项C说法错误重力的大小与物体的运动状态无关，在加速运动系统中，发生超重、失重现象时，重力的大小仍等于mg，选项D说法正确答案：D3一木箱放在水平地面上，则下列关于木箱和地面受力的叙述中正确的是()A地面受到了向下的弹力，是因为地面发生了形变；木箱没有发生形变，所以木箱不受弹力B地面受到了向下的弹力，是

9、因为地面发生了形变；木箱受到了向上的弹力，是因为木箱也发生了形变C地面受到向下的弹力，是因为木箱发生了形变；木箱受到了向上的弹力，是因为地面也发生形变D以上说法都不正确解析：物体相互接触并发生弹性形变时才能产生弹力，一个物体不能受自身形变产生的弹力，一定是受到和它接触的另一个物体提供的弹力答案：C5质量为2 kg的物体，静止在水平地面上，如图111所示，物体与地面间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等，给物体一水平拉力(g取10 m/s2) 图111(1)当拉力大小为5 N时，地面对物体的摩擦力是多大？(2)当拉力大小为12 N时，地面对物体的摩擦力是多大？(3)此后若将拉力

10、减小为5 N(物体仍在滑动)，地面对物体的摩擦力是多大？(4)若撤去拉力，在物体继续滑动的过程中，地面对物体的摩擦力多大？解析：滑动摩擦力(最大静摩擦力Fmax)大小为mg0.5210 N10 N.(1)当拉力F5 N时，FFmax，物体静止，则由二力平衡知：F静F5 N.(2)当拉力F12 N时，FFmax，物体滑动，则F滑FNmg10 N.(3)当拉力减小为5 N时，物体仍滑动，故F滑10 N.(4)当拉力撤去后，由于物体继续滑动，故F滑10 N.答案：(1)5 N(2)10 N(3)10 N(4)10 N疑难点二你常用哪些方法判断弹力的有无？试说明名师在线：1.对于形变较明显的情况，由形

11、变情况直接判断2形变不明显的情况，常用“假设法”，其基本思路是：假设将与研究对象接触的物体解除接触，判断研究对象的运动状态是否发生改变，若运动状态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此处一定存在弹力疑难点三你能掌握几种静摩擦力有无及方向判断的方法？试归纳说明名师在线：相对运动趋势不如相对运动直观，具有很强的隐蔽性，所以静摩擦力的方向判定较困难，为此常用下面几种方法判断：1“假设法”和“反推法”假设法：先假定没有摩擦力(即光滑)，看相对静止的物体间能否发生相对运动若能，则有摩擦力，方向与相对运动方向相反；若不能，则没有摩擦力换句话说，静摩擦力的存在是为了使两物体相对静止反推法：从被研究物体

12、表现出的运动状态这个结果反推出它必须具有的条件，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2根据物体的运动状态，用牛顿第二定律判断此法关键是先判断物体的运动状态(即加速度方向)，再利用牛顿第二定律(Fma)确定合力，然后分析受力，确定静摩擦力的大小及方向3利用牛顿第三定律(即作用力与反作用力的关系)来判断此法关键是抓住“力是成对出现的”，先确定受力较少物体受到的静摩擦力的方向，再确定另一物体受到的静摩擦力的方向疑难点四深刻领会“相对”二字的含义，正确理解摩擦力的概念名师在线：1.静摩擦力产生在相对静止(有相对运动趋势)的两物体间，但这两个物体不一定静止，它们可能一起运动

13、，所以，受静摩擦力作用的物体不一定静止滑动摩擦力产生在相对滑动的两物体之间，但受到滑动摩擦力作用的物体相对地面可能是静止的 图1122摩擦力的方向一定与相对运动的方向相反，或与相对运动趋势的方向相反，但摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相反摩擦力的方向与物体的运动方向可能相同，充当动力，对物体做正功例如，在运动的传送带上放一初速度为零的工件A(图112)，则在工件A未达到与传送带速度相等前，A相对传送带向左滑动，但相对地仍向右运动，所以工件所受滑动摩擦力的方向与工件的运动方向是一致的，此滑动摩擦力是动力，对工件做正功摩擦力的方向可能与物体的运动方向相反，充当阻力，对物体做负功摩擦力的方向还可能

14、与运动方向垂直(例如静摩擦力提供向心力)等等，总之摩擦力的方向与物体的运动方向没有确定的关系疑难点五同一接触面上的摩擦力与弹力有关系吗？名师在线：1.产生摩擦力的条件是在产生弹力的条件基础上，增加了接触面不光滑和物体间有相对运动或相对运动趋势两个条件因此，若两物体间有弹力产生，不一定产生摩擦力，但若两物体间有摩擦力产生，必有弹力产生2在同一接触面上产生的弹力和摩擦力的方向相互垂直3滑动摩擦力大小与同一接触面上的弹力(压力)大小成正比：FfFN，而静摩擦力(除最大静摩擦力外)的大小与压力无关易错点一 不能正确判断弹力有无导致出错自我诊断1 如图113所示，一小球用两根轻绳挂于天花板上，球静止，绳

15、1倾斜，绳2恰好竖直，则小球所受的作用力有()A1个B2个C3个 D4个解析：假设绳1对球有作用力，该作用力的方向斜向左上方，另外，球在竖直方向上受重力和绳2的拉力，在这三个力的作用下球不可能保持平衡而静止，所以绳1不可能对球施加拉力答案：B图图113易错点二 对轻弹簧模型不理解导致出错自我诊断2 如图114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：中弹簧的左端固定在墙上；中弹簧的左端受大小也为F 的拉力；中弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动；中弹簧的左端拴一小物块，物块在表面粗糙的桌面上滑动，若认为弹簧的质量都为零，以l1、l

16、2、l3、l4依次表示四个弹簧的伸长量，则有()Al2l1 Bl4l3 Cl1l3 Dl2l4图图114解析：由于弹簧质量不考虑，所以四种情况下弹簧的伸长量只由力F决定，力F相同，则弹簧伸长量相同，所以D选项正确答案： D易错点三 不能正确分析滑动摩擦力方向导致出错自我诊断3 如图115所示，质量为m的物体放在水平放置的钢板C上，与钢板的动摩擦因数为，由于光滑导槽A、B的限制，物体只能沿水平导槽运动现使钢板以速度v1向右运动，同时用水平力F沿导槽的方向拉动物体使物体以速度v2沿导槽匀速运动，则F的大小为()A等于mg B大于mgC小于mg D不能确定图图115解析：钢板以速度v1向右运动，则工

17、件以等大速度相对钢板向左移动，设为v1，同时工件被拉动也具有另一速度v2，故工件相对于钢板的运动速度应是v1与v2的合速度，即图116中的速度v.滑动摩擦力阻碍二者的相对运动，故工件所受摩擦力Ff与v的方向相反，要使工件沿导槽匀速运动，所施加的拉力只需与Ff的一个分力F1平衡，故FF1FfsinFf，如图117所示答案：C图图117图图116题型一弹力的分析和计算【例1】 如图118所示，小车上固定着一根弯成角的曲杆，杆的另一端固定一个质量为m的球，试分析下列两种情况下杆对球的弹力的大小和方向：(1)小车处于静止状态；(2)小车以加速度a水平向右做匀加速运动；(3)小车以大小为gtan的加速度

18、向右做匀加速运动图图118解析：(1)小车静止，小球所受合外力为零，所以杆对球的弹力与重力平衡，即F1mg, 方向竖直向上 .(2)车向右做匀加速运动时，受力分析如图119，设杆对球的弹力方向与竖直方向夹角为，由牛顿第二定律得F2sinma，F2cosmg，图图119创新预测1 一有固定斜面的小车在水平面上做直线运动，小球通过细绳与车顶相连，小球某时刻正处于如图1110所示的状态，设斜面对小球的支持力为FN，细绳对小球的拉力为FT，关于此时刻小球的受力情况，下列说法正确的是()A若小车向左运动，FN可能为零B若小车向左运动，FT可能为零C若小车向右运动，FN不可能为零D若小车向右运动，FT不可

19、能为零图图1110解析：对小球受力分析，当FN为零时，小球的合外力水平向右，加速度向右，故小车可能向右加速运动或向左减速运动，A对C错；当FT为零时，小球的合外力水平向左，加速度向左，故小车可能向右减速运动或向左加速运动，B对D错答案：AB题型二胡克定律的应用【例2】 如图1111所示，劲度系数为k1的轻弹簧两端分别与质量为m1、m2的物块拴接，劲度系数为k2的轻弹簧上端与物块2拴接，下端压在桌面上(不拴接)，整个系统处于平衡状态现施力将物块1缓慢竖直上提，直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面在此过程中，物块2向上移动了多少？物块1向上移动了多少？图图1111方法总结：(1)本题以平衡条件、胡克定

20、律等知识为依据，考查物理规律的灵活应用及处理复杂物理过程的能力(2)因为弹簧的弹力F与形变量x成正比，所以当弹簧在原基础上再伸长(或缩短)x时，弹力的改变量Fkx.创新预测2 如图1112所示，质量均为m的物体A、B通过一劲度系数为k的轻质弹簧相连，开始时B放在地面上，A、B都处于静止状态现通过细绳将A加速向上拉起，当B刚要离开地面时，A上升距离为L.假设弹簧一直在弹性限度范围内，则()图图1112题型三摩擦力的分析和计算 【例3】在粗糙的水平面上放一物体A，A上再放一质量为m的物体B.A、B间的动摩擦因数为(如图1113)，施一水平力F于A上，求下列各种情况下A对B的摩擦力的大小和方向：(1)当A、B一起做匀速运动时；(2)当A、B一起以加速度a向右匀加速运动时；(3)当力F足够大而使A、B发生相对滑动时；图图1113解析：(1)因A、B匀速运动，B物体受到的合力为零，所以B物体受到的摩擦力为零(2)因A