南方新高考高考物理大一轮复习专题二相互作用与物体平衡第1讲重力弹力摩擦力课件

专题二相互作用与物体(wùtǐ)平衡第一页，共48页。考点内容要求热点1.滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力Ⅰ1.力学部分三种不同性质的力一直是高考常考内容.2.本专题的高考热点主要有两个：一是与摩擦力的大小和方向有关的问题；二是共点力的平衡问题.3.本专题的知识点常常与牛顿运动定律、功能关系等内容综合考查，单独考查本专题内容时常以选择题为主，难度不大，而且命题多与体育运动、娱乐活动、生活、生产等相联系.4.本专题备考策略：受力分析是物理学的基础，复习时要强化对受力分析的训练；摩擦力是高考的热点和难点，要知道如何判断它的产生条件、方向；力的合成与分解是解决动力学问题的基础，应熟练掌握力的平行四边形定则和正交分解法.2.形变、弹性、胡克定律Ⅰ3.矢量和标量Ⅰ4.力的合成与分解Ⅱ5.共点力的平衡Ⅱ实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系—实验三：验证力的平行四边形定则—第二页，共48页。第1讲重力(zhònglì)弹力摩擦力第三页，共48页。一、重力(zhònglì)吸引(xīyǐn)mg1.定义：由于(yóuyú)地球的____________而使物体受到的力.2.大小：G＝____________.竖直向下水平面向下3.方向：________________，即垂直于____________.4.重心：重力的作用点.形状质量分布

(1)物体的重心与它的________以及____________有关.重心不一定在物体上. (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.分力第四页，共48页。【基础(jīchǔ)检测】1.下列(xiàliè)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(zhǐxiànɡ)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第五页，共48页。二、形变(xíngbiàn)和弹力完全(wánquán)恢复原状弹性(tánxìng)形变

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.3.弹力产生的条件直接接触弹性形变(1)两物体____________.(2)接触处发生____________.第六页，共48页。4.弹力方向(fāngxiàng)的判断绳收缩(shōusuō)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(dìnglǜ)，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第七页，共48页。 【基础检测】 2.(多选)如图2-1-1所示，一倾角为45°的斜面固定于墙角，为使一光滑的铁球静止于图示位置(wèizhi)，需加一水平力F，且F通过球心.下列(xiàliè)说法正确的是()A.铁球一定受墙水平向左的弹力(tánlì)B.铁球可能受墙水平向左的弹力(tánlì)C.铁球一定受垂直斜面向上的弹力(tánlì)图2-1-1D.铁球可能受垂直斜面向上的弹力答案：BC第八页，共48页。三、滑动摩擦(huádònɡmócā)力和静摩擦力1.滑动摩擦(huádònɡmócā)力相对(xiāngduì)滑动相对滑动

(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. (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：与正压力成正比，即f＝_______.μ叫动摩擦因数，与接触面的__________和__________有关. (4)方向：与物体____________的方向相反，与物体运动的方向无关.μFN材料粗糙程度相对滑动第九页，共48页。2.静摩擦力(jìnɡmócālì)相对滑动(huádòng)趋势相对(xiāngduì)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).相对滑动趋势第十页，共48页。 (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(qíngkuàng)下，可近似认为最大静摩擦力等于滑动摩擦(huádònɡmócā)力.最大值0＜f≤fmax第十一页，共48页。 【基础检测】 3.(2016年北京朝阳区二模)如图2-1-2所示，质量为10kg的物体A拴在一个被水平拉伸(lāshēn)的弹簧一端，弹簧的拉力为5N时，物体A处于静止状态.若小车以1m/s2的加速度向右运动后，则(g＝10m/s2)()A.物体A相对小车(xiǎochē)向右运动B.物体A受到的摩擦力减小图2-1-2C.物体A受到的摩擦力大小不变D.物体A受到的弹簧拉力(lālì)增大第十二页，共48页。 解析：由题意得物体A与平板车的上表面间的最大静摩擦力Fm≥5N，F合＝ma＝10N，可知(kězhī)此时平板车对物体A的摩擦力为5N，方向向右，且为静摩擦力，所以物体A相对于车仍然静止，故A错误；F合＝ma＝10N，此时平板车对物体A的摩擦力为5N，方向向右，所以物体A受到的摩擦力大小不变，故B错误，C正确；物体A相对于车仍然静止，所以受到的弹簧的拉力大小不变，故D错误.答案(dáàn)：C第十三页，共48页。》》》考点1对重力的理解⊙重点(zhòngdiǎn)归纳同一物体在两极(liǎngjí)处，所受重力最大，大小等于万有引力；在赤道(chìdào)上，所受的重力最小.第十四页，共48页。【考点(kǎodiǎn)练透】1.下列关于重力(zhònglì)的说法中正确的是() A.物体只有静止时才受重力作用 B.重力的方向总是指向地心 C.地面上的物体在赤道上受的重力最小 D.物体挂在弹簧秤下，弹簧秤的示数一定等于物体的重力 解析：任何物体均受重力作用，重力的方向竖直向下(xiànɡxià)，不一定指向地心，A、B均错误；地面上的物体在赤道上受到的重力最小，C正确；当物体处于静止状态时，弹簧秤的示数才等于悬挂的物体的重力大小，D错误. 答案：C第十五页，共48页。》》》考点2弹力的分析(fēnxī)与计算⊙重点归纳1.弹力有无(yǒuwú)的判断(1)根据物体是否(shìfǒu)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.第十六页，共48页。2.弹力(tánlì)方向的确定第十七页，共48页。 ⊙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(chǔyú)竖直状态，在乙图中悬线与竖直方向成α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(chǔyú)静)止状态.则小球(xiǎoqiú)与斜面之间存在弹力的是( 图2-1-3A.甲B.乙C.丙D.丁第十八页，共48页。 思维点拨：判断斜面对小球是否存在(cúnzài)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：在图甲中，若小球与斜面间有弹力(tánlì)，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(tánlì)作用.图乙中，若球与斜面间无弹力(tánlì)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，故小球与斜面间有第十九页，共48页。弹力.在图丙、丁中，小球受力如图2-1-4戊、己中的实线所示，若小球与斜面(xiémiàn)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(xiémiàn)间无弹力作用. 图2-1-4答案(dáàn)：B第二十页，共48页。 备考策略：判断有无弹力(tánlì)，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.第二十一页，共48页。 【考点练透】 2.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(guānghuá)斜面和光滑(guānghuá)水平面之间，乙球与其右侧的球相互接触并放在光滑(guānghuá)的水平面上，丙球与其右侧的球放在另一个大的光滑(guānghuá)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(shuōfǎ)正确的是()A.甲球受到两个弹力的作用(zuòyòng)B.乙球受到两个弹力的作用(zuòyòng)C.丙球受到两个弹力的作用(zuòyòng)D.丁球(足球)与斜台作用(zuòyòng)时斜台给足球的弹力方向先沿v1

的方向后沿v2的方向图2-1-5第二十二页，共48页。 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(gǔndòng)，故A、B均错误，C正确；弹力的方向垂直于接触面故D错误.答案(dáàn)：C第二十三页，共48页。》》》考点3弹力的分析与计算(jìsuàn)⊙重点归纳分析物体(wùtǐ)的运动情况，然后根据物体(wùtǐ)的运动状态，利用共点力的平衡条件或牛顿(niúdùn)第二定律求弹力.第二十四页，共48页。 例2：如图2-1-6所示，两个弹簧的质量不计，劲度系数分别为k1、k2，它们一端固定在质量为m的物体上，另一端分别固定在Q、P上，当物体平衡时上面的弹簧处于原长，若把固定的物体换为质量为2m的物体(弹簧的长度(chángdù)不变，且弹簧均在弹性限度内)，当物体再次平衡时，物体比第一次平衡时的位置)下降(xiàjiàng)了x，则x为(

图2-1-6第二十五页，共48页。拉伸(lāshēn)x，平衡时有k1(x1＋x)＋k2x－2mg＝0，联立解得x＝ 解析(jiěxī)：物体质量为m时，上面的弹簧处于原长，由于物体处于平衡状态，下面的弹簧一定对物体有向上的支持力，因此下面的弹簧被压缩x1，由平衡条件得k1x1－mg＝0.换成质量为2m的物体后，下面的弹簧将进一步压缩x，同时上面的弹簧被

mgk1＋k2.答案(dáàn)：A第二十六页，共48页。备考策略：弹簧类弹力(tánlì)的计算要点是弹簧形变量的确定，思维(sīwéi)程序为： (1)恢复弹簧(tánhuáng)的原长确定弹簧(tánhuáng)处于原长时端点的位置； (2)判断弹簧(tánhuáng)的形变形式和形变量：从弹簧(tánhuáng)端点的实际位置与弹簧(tánhuáng)处于原长时端点的位置对比判断弹簧(tánhuáng)的形变形式和形变量x，并由形变形式判断弹力的方向；(3)由胡克定律计算弹力的大小.第二十七页，共48页。 【考点练透】 3.一轻弹簧两端分别连接物体(wùtǐ)甲、乙，在水平力作用下共同向右做匀加速运动，如图2-1-7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(wùtǐ)与接触面间的动摩擦因数相同，则轻弹簧的原长为()图2-1-7第二十八页，共48页。k(L1－L0)＝ 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(yīnshù)为μ，弹簧原长为L0，在水平面上时，以整体为研究对象有①F1－μ(m1＋m2)g＝(m1＋m2)a隔离(gélí)甲物体有②k(L1－L0)－μm1g＝m1a联立①②解得

m1m1＋m2F1

③第二十九页，共48页。k(L2－L0)＝同理可得

m1m1＋m2F2

④联立③④可得轻弹簧(tánhuáng)的原长为L0＝F2L1－F1L2

F2－F1，C正确(zhèngquè).答案(dáàn)：C第三十页，共48页。》》》考点4摩擦力的分析(fēnxī)和计算⊙重点归纳1.判断静摩擦力的有无及方向的三种方法(fāngfǎ)(1)假设法利用假设法判断(pànduàn)的思维程序如下：第三十一页，共48页。(2)运动(yùndòng)状态法 此法关键是先确定物体的运动状态(如平衡或求出加速度)，再利用平衡条件或牛顿第二定律(dìnglǜ)(F＝ma)确定静摩擦力的方向.(3)牛顿(niúdùn)第三定律法

“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，再根据牛顿第三定律确定另一物体受到的静摩擦力的方向.第三十二页，共48页。2.摩擦力大小(dàxiǎo)的计算(1)物体处于(chǔyú)平衡状态(静止或匀速直线运动)，利用力的平衡条件(tiáojiàn)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＝μFN来计算.第三十三页，共48页。 ⊙典例剖析 例3：(2014年广东广州执信(zhíxìn)、广雅、六中三校联考)如图2-1-8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＝0N图2-1-8C.f1＝0N，f2＝5N，f3＝5ND.f1＝0N，f2＝10N，f3＝5N第三十四页，共48页。 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(cóngér)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(wùtǐ)a相对物体(wùtǐ)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(wùtǐ)看作整体进行受力分析可知，物体(wùtǐ)所受合力为零，相对地面有相对运动的趋势，物体(wùtǐ)c与地面间的摩擦力大小f3＝Fc－Fb＝5N，故C正确.答案(dáàn)：C第三十五页，共48页。备考策略：计算摩擦力时的三点(sāndiǎn)注意 (1)首先分清摩擦力的性质，因为(yīnwèi)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＝μFN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(yīdìng)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.第三十六页，共48页。 【考点练透】 4.如图2-1-9所示，质量为1kg的物体与地面间的动摩擦因数为μ＝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，g取10m/s2，向右为正方向，该物体受到的摩擦力f随时间变化(biànhuà)的图象是(最大静摩擦力等于(děngyú)滑动摩擦力)(

)图2-1-9第三十七页，共48页。ACB D第三十八页，共48页。 解析：从t＝0开始以初速度v0沿水平地面向右做匀减速(jiǎnsù)运动，受到的滑动摩擦力大小为f＝μmg＝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＝μmg＝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(dáàn)：A第三十九页，共48页。 》》》易错点1摩擦力方向的判断 例4：(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(hǎopínɡ).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(biéshì)f1和f2，那么()A.f1向下(xiànɡxià)，f2向上，且f1＝f2B.f1向下(xiànɡxià)，f2向上，且f1＞f2C.f1向上，f2向上，且f1＝f2D.f1向上，f2向下，且f1＝f2图2-1-10第四十页，共48页。 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(zhònglì)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(zhònglì)相等，故C正确.答案(dáàn)：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(dìèr)定律求解.第四十一页，共48页。 【触类旁通】 1.(多选，2016年福建福州格致中学期中)如图2-1-11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(guòchéng)中斜面保持静止，则地面(dìmiàn)对斜面()A.无摩擦力B.支持力等于(děngyú)(m＋M)g图2-1-11C.支持力为(M＋m)g－FsinθD.有水平向左的摩擦力，大小为Fcosθ答案：CD第四十二页，共48页。》》》易错点2摩擦力的“突变(tūbiàn)”问题1.静—静“突变(tūbiàn)” 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，则物体受到的静摩擦力的大小(dàxiǎo)和方向将发生突变.2.静—动“突变(tūbiàn)”

物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态，当其他力变化时，如果物体不能保持静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力.3.动—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