《金新学案》高考物理一轮 第2章 第一讲 重力 弹力 摩擦力课件 新人教必修1

形变、弹力、胡克定律 Ⅰ滑动摩擦力、静摩擦力、动摩擦因数 Ⅰ矢量和标量 Ⅰ力的合成与分解 Ⅱ共点力的平衡 Ⅱ实验二：探究弹力与弹簧伸长的关系实验三：验证力的平行四边形定则第一讲重力弹力摩擦力

一、对力的认识1．定义：物体与物体之间的

作用．2．力的作用效果(1)改变物体的

．(2)使物体发生

．3．力的性质(1)物质性：力不能脱离

而存在，没有“施力物体”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．相互运动状态形变物体不存在相互(3)矢量性：力是矢量，既有

，又有

，力的运算遵循

定则或

定则．4．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

．大小方向平行四边形三角形有向线段有向线段二、重力1．产生：由于地球对物体的

而使物体受到的力．2．大小：G＝

.3．g的特点(1)在地球上同一地点g值是一个不变的常数．(2)g值随着

的增大而增大．(3)g值随着高度的增大而减小．(4)不同星球表面g值一般不同．4．方向：

向下吸引mg纬度竖直5．重心(1)相关因素①物体的

．②物体的

规律．(2)位置确定①质量分布均匀的规则物体，重心在其

；②对于形状不规则或者质量分布不均匀的薄板，重心可用

确定．几何形状质量分布几何中心悬挂法三、弹力1．定义：发生弹性形变的物体，由于要

，会对与它接触的物体产生力的作用．2．产生条件(1)物体相互

．(2)物体发生

．3．方向：弹力的方向总是与施力物体形变的方向

．4．大小(1)弹簧类弹力：在弹性限度内遵守胡克定律F＝

.(2)非弹簧类弹力的大小应由平衡条件或牛顿第二定律求解．恢复原状接触弹性形变相反kx四、摩擦力名称项目静摩擦力滑动摩擦力定义两

的物体间的摩擦力两

的物体间的摩擦力产生条件(1)接触面

.(2)接触处有

.(3)两物体间有

趋势(1)接触面

.(2)接触处有

.(3)两物体间有

.大小、方向大小：

<Ff≤Ffm方向：与受力物体相对运动趋势的方向

.大小：Ff＝

.方向：与受力物体相对运动的方向

.作用效果总是阻碍物体间的相对运动趋势总是阻碍物体间的相对运动相对静止相对运动粗糙压力相对运动0相反粗糙压力相对运动μFN相反一、弹力方向向的判断1．根据弹力力产生的条件件直接判断根据物体是否否直接接触并并发生弹性形形变来判断是是否存在弹力力．此方法多多用来判断形形变较明显的的情况．2．根据物体体的运动状态态分析根据物体的运运动状态，利利用牛顿第二二定律或共点点力平衡条件件判断弹力是是否存在．例如：如图所所示，小球A在车厢内随车车厢一起向右右运动，可根根据小球的运运动的状态分分析车厢后壁壁对球A的弹力的情况况．①若车厢和小球球做匀速直线线运动，则小小球A受力平衡，所所以车厢后壁壁对小球无弹弹力．②若车厢和小球球向右做加速速运动，则由由牛顿第二定定律可知，后后车厢壁对小小球的弹力水水平向右．3．几种常见见模型中弹力力方向的确定定弹力弹力的方向弹簧两端的弹力与弹簧测力计中心轴线重合，指向弹簧恢复原状方向轻绳的弹力沿绳指向绳收缩的方向面与面接触的弹力垂直于接触面指向受力的物体点与面接触的弹力过接触点垂直于接触面(或过接触点的切面)而指向受力物体球与面接触的弹力在接触点与球心连线上，指向受力物体球与球接触的弹力垂直于过接触点的公切面，而指向受力物体杆的弹力可能沿杆，也可能不沿杆，应具体情况具体分析二、对摩擦力力的理解1．对静摩擦擦力的理解(1)其大小小、方向都跟跟产生相对运运动趋势的外外力密切相关关，但跟接触触面相互间压压力FN无直接关系．．因而静摩擦擦力具有大小小、方向的可可变性，变化化性强是它的的特点，其大大小只能依据据物体的运动动状态进行计计算，若为平平衡态，静摩摩擦力将由平平衡条件建立立方程求解；；若为非平衡衡态，可由动动力学规律建建立方程求解解．(2)最大静静摩擦力Fm是物体将要发发生相对滑动动这一临界状状态时的摩擦擦力，它的数数值与FN成正比，在FN不变的情况下下，滑动摩擦擦力略小于Fm，而静摩擦力力可在0～Fm间变化．2．对Ff＝μFN的理解(1)将Ff/FN定义为动摩擦擦因数，即μ＝Ff/FN，μ只与接触面的的粗糙程度、、接触面的材材料有关，与与接触面积和和接触面上受受力、运动状状态无关．(2)“Ff＝μFN”中FN“并不总是等等于物体的重重力”，是易易错点，例如如：质量为m的物块沿倾角角为θ的斜面下滑，，则压力大小小FN＝mgcosθ，只有物体置置于水平接触触面上且在竖竖直方向上处处于平衡状态态时，才有FN＝mg成立．1.关于重重力，下列说说法正确的是是()A．只有静止止的物体才受受重力B．重力的大大小等于地球球对物体的万万有引力的大大小C．绕地球运运转的人造地地球卫星不受受重力作用D．重力的方方向一定竖直直向下解析：由于一切物体体都受重力作作用，故A、、C错；重力力是由万有引引力而产生的的，其大小不不一定等于万万有引力，所所以B错；重重力的方向一一定竖直向下下，D对．答案：D2．台球以速速度v0与球桌边框成成θ角撞击O点，反弹后速速度为v1，方向与球桌桌边框夹角仍仍为θ，如右图所示示．OB垂直于桌边，，则下列关于于桌边对小球球的弹力方向向的判断中正正确的是()A．可能沿OA方向B．一定沿OB方向C．可能沿OC方向D．可能沿OD方向解析：台球与球桌边边框碰撞时，，受到边框的的弹力作用，，弹力的方向向应与边框垂垂直，即沿OB方向，故选B.答案：B3．(2011·田家炳炳实验中学模模拟)某同学学在探究摩擦擦力的实验中中采用了如右右图所示的操操作，将一个个长方体木块块放在水平桌桌面上，然后后用一个力传传感器对木块块施加一个水水平拉力F，并用另外一一个传感器对对木块的运动动状态进行监监测，表中是是她记录的实实验数据．木木块的重力为为10.00N，根据据表格中的数数据回答下列列问题(答案案保留3位有有效数字)：：实验次数运动状态水平拉力F/N1静止3.622静止4.003匀速4.014匀加速5.015匀加速5.49(1)木块与与桌面间的最最大静摩擦力力Fm>________N；；(2)木块与与桌面间的动动摩擦因数μ＝________；(3)木块匀匀加速运动时时受到的摩擦擦力Ff＝________N.答案：(1)4.01(2)0.401(3)4.014．画出下图图中A物体受弹力的的方向(各接接触面均光滑滑)答案：物体受弹力的的方向如下图图所示．答案：C如右图所示，，一重为8N的球固定定在AB杆的上端，今今用测力计水水平拉球，使使杆发生弯曲曲，此时测力力计的示数为为F＝6N，则应如何求AB杆对球弹力的的大小？解析：可以对球应用用共点力平衡衡条件的推论论“若物体受三个个力作用而处处于平衡状态态，则其中任任意两个力的的合力与第三三个力大小相相等、方向相相反”求解．AB杆对球作用力力的大小，等等于mg和F合力的大小，，答案是10N.答案：10N(1)杆对物物体的弹力是是由物体的运运动状态(如如静止、匀速速运动或加速速运动)和受受其他力的情情况决定的．．(2)杆对物物体产生的弹弹力方向不一一定沿杆．(3)弹力大大小的计算方方法①一般物体之间间的弹力，要要利用平衡条条件或牛顿第第二定律来计计算．②弹簧的弹力，，由胡克定律律(F＝kx)计算．1－1：(2011·河河南六市联考考)如图所示示，带有长方方体盒子的斜斜劈A放在固定的斜斜面体C的斜面上，在在盒子内放有有光滑球B，B恰与盒子前、、后壁P、Q点相接触．若若使斜劈A在斜面体C上静止不动，，则P、Q对球B无压力．以下下说法正确的的是()A．若C的斜面光滑，，斜劈A由静止释放，，则Q点对球B有压力B．若C的斜面光滑，，斜劈A以一定的初速速度沿斜面向上滑滑行，则P、Q对球B均无压力C．若C的斜面粗糙，，斜劈A沿斜面匀速下下滑，则P、Q对球B均有压力D．若C的斜面粗糙，，斜劈A沿斜面加速下下滑，则Q点对球B有压力解析：当C的斜面光滑时时，无论斜劈劈A沿斜面下滑还还是上滑都具具有沿斜面向向下的加速度度a＝gsinθ，具有水平向向左的加速度度分量，故B受Q的作用力，A对，B错；；同理，当斜斜面粗糙，A沿斜面加速下下滑时，B受Q的作用力，D对；当A匀速下滑时a＝0，故P、Q面对B均无作用力，，C错．答案：AD如右图所示，，位于斜面上上的物块M在沿斜面向上上的力F作用下，处于于静止状态，，则斜面作用用于物块的静静摩擦力的()A．方向可能能沿斜面向上上B．方向可能能沿斜面向下下C．大小可能能等于零D．．大大小小可可能能等等于于F解析析：：题中中没没有有明明确确F的大大小小，，当当F＝mgsinθ时，，物物块块M受到到的的摩摩擦擦力力为为零零．．当F<mgsinθ时，，物物体体M有下下滑滑趋趋势势，，所所受受摩摩擦擦力力沿沿斜斜面面向向上上．．当F>mgsinθ时，，物物块块M有上上滑滑趋趋势势，，所所受受摩摩擦擦力力沿沿斜斜面面向向下下．．当0≤F≤mgsinθ时，，静静摩摩擦擦力力Ff的取取值值范范围围是是：：0≤Ff≤mgsinθ.可见见Ff>F、Ff<F、Ff＝F均有有可可能能，，故故A、、B、、C、、D选选项项均均正正确确．．答案案：：ABCD静摩摩擦擦力力的的有有无无及及方方向向判判断断(1)假假设设法法(2)用用牛牛顿顿第第二二定定律律(或或平平衡衡条条件件)判判断断：：先先判判断断物物体体的的运运动动状状态态(即即加加速速度度方方向向)，，再再利利用用牛牛顿顿第第二二定定律律(F＝ma)确确定定合合力力的的方方向向，，然然后后受受力力分分析析判判定定静静摩摩擦擦力力的的有有无无和和方方向向．．(3)用用牛牛顿顿第第三三定定律律判判断断：：“摩擦擦力力总总是是成成对对出出现现的的”，先先确确定定受受力力较较少少的的物物体体受受到到的的摩摩擦擦力力方方向向，，再再确确定定另另一一物物体体受受到到的的摩摩擦擦力力方方向向．．2－－1：：如如右右图图所所示示，，物物块块M在静静止止的的传传送送带带上上以以速速度度v匀速速下下滑滑时时，，传传送送带带突突然然启启动动，，方方向向如如图图中中箭箭头头所所示示，，若若传传送送带带的的速速度度大大小小也也为为v，则则传传送送带带启启动动后后()A．．M静止止在在传传送送带带上上B．．M可能能沿沿斜斜面面向向上上运运动动C．．M受到到的的摩摩擦擦力力不不变变D．．M下滑滑的的速速度度不不变变答案案：：CD(14分分)如如图图所所示示，，一一质质量量不不计计的的弹弹簧簧原原长长为为10cm，，一一端端固固定定于于质质量量m＝2kg的的物物体体上上，，另另一一端端施施一一水水平平拉拉力力F.(g＝10m/s2)(1)若若物物体体与与水水平平面面间间的的动动摩摩擦擦因因数数为为0.2，，当当弹弹簧簧拉拉长长至至12cm时时，，物物体体恰恰好好匀匀速速运运动动，，弹弹簧簧的的劲劲度度系系数数多多大大？？(2)若若将将弹弹簧簧拉拉长长至至11cm时时，，物物体体所所受受到到的的摩摩擦擦力力大大小小为为多多少少？？(3)若若将将弹弹簧簧拉拉长长至至13cm时时，，物物体体所所受受的的摩摩擦擦力力大大小小为为多多少少？？(设设最最大大静静摩摩擦擦力力与与滑滑动动摩摩擦擦力力相相等等)【规规范范解解答答】】解：：(1)物物体体匀匀速速前前进进时时，，k(x－x0)＝＝μmg(2分分)(2)F1＝k(x1－x0)＝＝200×(0.11－－0.10)＝＝2N(2分分)最大大静静摩摩擦擦力力可可看看做做等等于于滑滑动动摩摩擦擦力力Ffm＝0.2×2×10＝＝4N(1分分)故物体没没动，所所受静摩摩擦力Ff1＝F1＝2N(2分分)(3)弹弹簧弹力力F2＝k(x2－x0)＝200×(0.13－0.10)＝6N(3分)物体将加加速前进进，此时时所受到到的滑动动摩擦力力为Ff2＝μFN＝μmg＝0.2×2×10＝4N(2分)答案：(1)200N/m(2)2N(3)4N关于摩擦擦力的计计算，应应注意以以下几点点：(1)分分清摩擦擦力的性性质：静静摩擦力力或滑动动摩擦力力．(2)滑滑动摩擦擦力由公公式F＝μFN计算．FN与被研究究物体在在垂直于于接触面面方向的的受力情情况密切切相关，，也与被被研究物物体在该该方向上上的运动动状态有有关．特特别是后后者，最最易被忽忽略．(3)静静摩擦力力①最大静摩摩擦力Fmax是物体将将要发生生相对运运动这一一临界状状态时的的静摩擦擦力．②静摩擦力力Ff的大小、、方向都都跟产生生相对运运动趋势势的外力力密切相相关，但但跟接触触面相互互挤压力力FN无直接关关系，因因而Ff具有大小小、方向向的可变变性的特特点．对对具体问问题要具具体分析析：被研研究物体体的运动动状态若若为平衡衡状态，，静摩擦擦力可根根据平衡衡条件建建立方程程求解；；若为非非平衡状状态，则则根据动动力学规规律建立立方程求求解．3－1：：已知一一些材料料间的动动摩擦因因数如下下表所示示：质量为1.0kg的的物块放放置在某某材料制制作的固固定斜面面上，斜斜面倾角角30°°，现用用弹簧秤秤沿斜面面方向以以1m/s2的加速度度拉此物物块，使使其匀加加速上升升，读得得弹簧秤秤的示数数为8.17N，则则两接触触面的材材料可能能是(g取10m/s2)()A．木——金属B．．木—木木C．钢——钢D．木——冰材料木—金属木—木木—冰钢—钢动摩擦因数0.200.300.030.25解析：以物块为为研究对对象，由由牛顿第第二定律律可得F－mgsin30°°－μmgcos30°°＝ma，解得μ＝0.25，结结合表格格提供的的数据可可知选项项C正确确．答案：C1.(2011·济宁宁模拟)下列关关于物体体重力的的说法中中正确的的是()A．地球球上的物物体只有有运动时时才受到到重力B．同一一物体在在某处向向上抛出出后所受受重力较较小，向向下抛出出后所受受重力较较大C．某物物体在同同一位置置时，所所受重力力与静止止还是运运动无关关，重力力大小是是相同的的D．物体体所受重重力大小小与其质质量有关关解析：地球上的的物体运运动或静静止时都都受地球球的吸引引作用，，故运动动或静止止的物体体均受重重力，A错误；；某物体体在地球球某点处处所受地地球吸引引而产生生的重力力一定，，与此物物体的运运动状态态无关，，B错误误，C正正确；物物体所受受重力G＝mg，在g一定时，，G由m决定，D正确．．答案：CD2．关于于摩擦力力，以下下说法中中正确的的是()A．运动动物体可可能受到到静摩擦擦力作用用，但静静止物体体不可能能受到滑滑动摩擦擦力作用用B．静止止物体可可能受到到滑动摩摩擦力作作用，但但运动物物体不可可能受到到静摩擦擦力作用用C．正压压力越大大，摩擦擦力可能能越大，，也可能能不变D．摩擦擦力方向向可能与与速度方方向在同同一直线线上，也也可能与与速度方方向不在在同一直直线上解析：静摩擦力力产生在在两个相相对静止止的物体体之间，，与物体体是否运运动无关关，滑动动摩擦力力产生于于两个相相对运动动的物体体之间，，与物体体是否运运动无关关，A、、B均错错；静摩摩擦力的的大小与与正压力力的大小小无关，，一般由由平衡条条件或牛牛顿运动动定律来来求，滑滑动摩擦擦力Ff＝μFN，随着正正压力的的增大而而增大，，C对；；摩擦力力的方向向与相对对运动或或相对运运动趋势势方向相相反与速速度方向向无关，，D对．．因而答答案为C、D.答案：：CD3．物物块静静止在在固定定的斜斜面上上，分分别按按图示示的方方向对对物块块施加加大小小相等等的力力F，A中中F垂直于于斜面面向上上，B中F垂直于于斜面面向下下，C中F竖直向向上，，D中中F竖直向向下，，施力力后物物块仍仍然静静止，，则物物块所所受的的静摩摩擦力力增大大的是是()解析：：由于物物块始始终静静止在在斜面面上，，物块块所受受静摩摩擦力力与正正压力力无直直接关关系，，对物物块进进行受受力分分析，，沿斜斜面方方向列列平衡衡方程程可判判断出出选项项D正正确．．答案：：D4．一一个斜斜面体体上搁搁置一一根只只能沿沿竖直直方向向运动动的直直杆，，杆与与斜面面接触触面粗粗糙．．斜面面体水水平向向右运运动过过程中中，发发现杆杆匀加加速上上升，，如右右图所所示，，关于于斜面面对杆杆的作作用力力，下下列判判断正正确的的是()A．斜斜面对对杆的的滑动动摩擦擦力沿沿斜面面向下下B．斜斜面对对杆的的滑动动摩擦擦力沿沿斜面面向上上C．斜斜面体体对杆杆的作作用力力竖直直向上上D．斜斜面体体对杆杆的作作用力力竖直直向下下解析：：杆匀加加速上上升，，斜面面体水水平向向右运运动，，杆相相对于于斜面面体向向上滑滑动，，因此此杆受受的摩摩擦力力沿斜斜面向向下，，A对对，B错；；杆受受的支支持力力垂直直于斜斜面向向上，，杆受受斜面面体的的作用用力斜斜向右右上方方，C、D项错错误．．答案：：A5．(2011·江江西五五校联联考)如图图所示示，在在水平平板的的左端端有一一固定定挡板板，挡挡板上上连接接一轻轻质弹弹簧．．紧贴贴弹簧簧放一一质量量为m的滑块块，此此时弹弹簧处处于自自然长长度．．已知知滑块块与板板的动动摩擦擦因数数为/3，且且最大大静摩摩擦力力等于于滑动动摩擦擦力．．现将将板的的右端端缓慢慢抬起起(板板与水水平面面的夹夹角为为θ)，直直到板板竖直直，此此过程程中弹弹簧弹弹力的的大小小F随夹角角θ的变化化关系系可能能是()解析：：板在逐逐渐抬抬起的的过程程中，，滑块块和板板间的的静摩摩擦力力逐渐渐增大大，当当θ＝30°时时达到到最大大静摩摩擦力力，以以后为为滑动动摩擦擦力，，F＋μmgcosθ＝mgsinθ，F＝mg(sinθ－μcosθ)，C正确确．答案：：C6．(2010·山山东理理综)如右右图所所示，，质量量分别别为m1、m2的两个个物体体通过过轻弹弹簧连连接，，在力力F的作用用下一一起沿沿水平平方向向做匀匀速直直线运运动(m1在地面面，m2在空中中)，，力F与水平平方向向成θ角．则则m1所受支支持力力FN和摩擦擦力Ff正确的的是()A．FN＝m1g＋m2g－FsinθB．FN＝m1g＋m2g－FcosθC．Ff＝FcosθD．Ff＝Fsinθ解析：：对于m1、m2和轻弹弹簧组组成的的系统统受力力分析析如右右图所所示，，由平平衡条条件知知：水平方方向Ff＝Fcosθ竖直方方向：：FN＋Fsinθ＝m1g＋m2g.由以上上两式式得：：Ff＝Fcosθ，FN＝m1g＋m2g－Fsinθ，正确选选项为为A、、C.答案：：AC3．摩摩擦力力的“突变”问题一、静静静“突变”物体在在摩擦擦力和和其他他力的的作用用下处处于静静止状状态，，当作作用在在物体体上的的其他他力的的合力力发生生变化化时，，如果果物体体仍然然保持持静止止状态态，则则物体体受到到的静静摩擦擦力的的大小小和方方向将将发生生突变变．一木块放在在水平桌面面上，在水水平方向共共受到三个个力即F1、F2和摩擦力的的作用，木木块处于静静止状态，，如右图所所示，其中中F1＝10N，F2＝2N，，若撤去F1，则木块受受到的摩擦擦力为()A．10N，方向向向左B．．6N，，方向向右右C．2N，方向向向右D．0解析：当物体受F1、F2及摩擦力的的作用处于于平衡状态态时，由平平衡条件可可知物体所所受的摩擦擦力的大小小为8N，可知最最大静摩擦擦力Fmax≥8N．当当撤去力F1后，F2＝2N<Fmax，物体仍处处于静止状状态，由平平衡条件可可知物体所所受的静摩摩擦力大小小和方向发发生突变，，且与作用用在物体上上的F2等大反向．．C正确．．答案：C二、静动“突变”物体在摩擦擦力和其他他力作用下下处于静止止状态，当当其他力变变化时，如如果物体不不能保持静静止状态，，则物体受受到的静摩摩擦力将“突变”成滑动摩擦擦力．长直木板的的上表面的的一端放有有一铁块，，木板由水水平位置缓缓慢向上转转动(即木木板与水平平面的夹角角α变大)，另另一端不动动，如右图图所示．则则铁块受到到的摩擦力力Ff随角度α的变化图象象可能正确确的是下图图中的(设设最大静摩摩擦