第一讲 重力 弹力 摩擦力

第二章

相互作用第一讲重力

弹力

摩擦力

纲举目张·主干系统续表[微点判断](1)自由下落的物体所受重力为零。

(

)(2)重力的方向不一定指向地心。

(

)(3)重心一定在物体上。 (

)(4)重心一定位于物体的几何中心。

(

)(5)弹力一定产生在相互接触的物体之间。 (

)(6)相互接触的物体间一定有弹力。

(

)(7)F＝kx中“x”表示弹簧形变后的长度。

(

)(8)弹簧的形变量越大，劲度系数越大。

(

)(9)弹簧的劲度系数由弹簧自身性质决定。

(

)××××××√√√(10)胡克定律是英国科学家胡克发现的。

(

)(11)摩擦力总是阻碍物体的运动或运动趋势。

(

)(12)受静摩擦力作用的物体一定处于静止状态。

(

)(13)在水平面上受到滑动摩擦力作用的物体，可能处于静止状态。

(

)(14)接触处有弹力作用时一定有摩擦力作用。

(

)(15)接触处有摩擦力作用时一定有弹力作用。

(

)(16)接触处的摩擦力一定与弹力方向垂直。

(

)(17)两物体接触处的弹力越大，则两物体间的滑动摩擦力也越大。

(

)(18)两物体接触处的弹力增大时，接触面间的静摩擦力大小可能不变。

(

)√×√√√×××√关键知能·逐点清障

提能点(一)重力[题点自主盘查]

重心的理解1.

(2022·浙江1月选考)如图所示，公园里有一仿制我国古代欹器的U形水桶，桶可绕水平轴转动，水管口持续有水流出，过一段时间桶会翻转一次，决定桶能否翻转的主要因素是

(

)A．水桶自身重力的大小B．水管每秒出水量的大小C．水流对桶撞击力的大小D．水桶与水整体的重心高低解析：由题意可知水桶中的水到一定量之后，导致水桶与水整体的重心往上移动，竖直向下的重力作用线偏离中心转轴，导致水桶不能稳定平衡，发生翻转，D正确。答案：D

重心的位置及重力的方向2．如图所示，两辆车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．物体重心的位置只与物体的质量分布有关D．力是使物体运动的原因解析：重心是物体各部分重力的集中作用点，其位置与物体的形状和质量分布均有关，A正确，C错误；重力的方向总是竖直向下而不是垂直向下，B错误；力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因，D错误。答案：A

重力与重心3．以下关于重心及重力的说法中，正确的是

(

)A．一个物体放于水中称量时弹簧测力计的示数小于物体在空气中称量时弹簧测力计的示数，因此，物体在水中的重力小于在空气中的重力B．据G＝mg可知，两个物体相比较，质量较大的物体的重力一定较大C．当物体放于水平面上时，重力方向垂直于水平面向下，当物体置于斜面上时，其重力方向垂直于斜面向下D．物体的形状改变后，其重心位置往往改变解析：由于物体浸没于水中时，受到向上的浮力，弹簧测力计的拉力减小了，但物体的重力并不改变，故A错；当两物体所处的地理位置不同时，由于g的大小不同，质量大的物体的重力不一定大，故B错；重力的方向是竖直向下的，而不是垂直向下，故C错；物体的重心位置由形状和质量分布情况两个方面共同决定，故D对。答案：D[知能自主落实]1．对重心的理解(1)重心不是重力的真实作用点，重力作用在整个物体上，重心是重力的等效作用点。(2)重心不是物体上最重的一点，也不一定是物体的几何中心。(3)重心在物体上的相对位置与物体的位置、放置状态及运动状态无关，重心可以不在物体上。2．重力的大小重力的大小用G＝mg计算，重力与物体在地球上的位置有关，与环境和运动状态无关。提能点(二)弹力的分析与计算[题点自主盘查]1．[弹力有无的判断]如图所示，小车内沿竖直方向的一根轻质弹簧和一条与竖直方向成α角的细绳拴接一小球。当小车与小球相对静止，一起在水平面上运动时，下列说法正确的是

(

)A．细绳一定对小球有拉力的作用B．轻弹簧一定对小球有弹力的作用C．细绳不一定对小球有拉力的作用，但是轻弹簧对小球一定有弹力的作用D．细绳不一定对小球有拉力的作用，轻弹簧对小球也不一定有弹力的作用解析：当小车匀速运动时，弹簧弹力大小等于小球重力大小，细绳的拉力FT＝0；当小车和小球向右做匀加速直线运动时绳的拉力不能为零，弹簧弹力有可能为零，故D正确。答案：D

2．[绳的弹力计算]如图所示，水平直杆OP右端固定于竖直墙上的O点，长为L＝2m的轻绳一端固定于直杆的P点，另一端固定于墙上O点正下方的Q点，OP长为d＝1.2m，重为8N的钩码用质量不计的光滑挂钩挂在轻绳上且处于静止状态，则轻绳的弹力大小为

(

)A．10N B．8N C．6N D．5N答案：D3.[弹簧的弹力计算]原长为L的轻弹簧甲上端固定，下端挂一个质量为m的小球A时，轻弹簧甲的伸长量为L。将另一原长也为L的轻弹簧乙挂在A的下面，其下再挂上质量为2m的小球B，两小球平衡时，悬点O与小球B的距离为7L(小球大小不计，且两弹簧都在弹性限度内)，则甲、乙两弹簧的劲度系数之比为

(

)A．1∶2 B．1∶1C．2∶1

D．3∶1[知能自主落实]1．弹力有无的判断三法(1)条件法根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断，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，可假设两个物体间不存在弹力，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，则此处一定存在弹力。(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是否存在弹力。2．弹力方向的确定3．计算弹力的三种方法(1)根据胡克定律计算。(2)根据力的平衡条件计算。(3)根据牛顿第二定律计算。提能点(三)摩擦力的有无及方向的判断

[题点自主盘查]

摩擦力有无的判断1.如图甲、乙所示，物体A、B在力F作用下一起以相同的速度沿F方向匀速运动，关于物体A受到的摩擦力，下列说法正确的是

(

)A．两图中物体A均受摩擦力，且方向均与F相同B．两图中物体A均受摩擦力，且方向均与F相反C．两图中物体A均不受摩擦力D．图甲中物体A不受摩擦力，图乙中物体A受摩擦力，方向和F相同解析：题图甲中A做匀速直线运动，合外力为零，故题图甲中A不受摩擦力；题图乙中A处于平衡状态，A的重力使A有沿物体B下滑的趋势，故B对A有与F方向相同的摩擦力。D正确。答案：D

摩擦力方向的判断2．下列情境中，物体M所受摩擦力Ff的示意图正确的是

(

)解析：物体静止在水平面上时，不受摩擦力，A错误；汽车停在斜坡上时，有沿斜坡向下滑动的趋势，则摩擦力方向沿斜坡向上，B正确；物体贴着竖直墙壁自由下落时，物体与墙壁间没有正压力，则没有摩擦力，C错误；瓶子被握在手中时，有下滑的趋势，则摩擦力方向向上，D错误。

答案：B3.如图所示，白板水平放置在地面上，在白板上用磁钉吸住一张彩纸，向右轻轻拉彩纸，未拉动，对这情境受力分析正确的是

(

)A．磁钉受到向右的摩擦力B．磁钉受到向左的摩擦力C．彩纸受到白板向左的摩擦力D．白板受到地面向右的摩擦力解析：对磁钉分析可知，磁钉没有相对彩纸的运动趋势，故磁钉不受摩擦力，故A、B错误；对磁钉和彩纸分析可知，磁钉和彩纸相对于白板有向右的运动趋势，故彩纸受到白板向左的摩擦力，故C正确；对整体分析可知，整体相对地面有向右的运动趋势，故白板受到地面向左的摩擦力，故D错误。答案：C假设法状态法根据平衡条件、牛顿第二定律，判断静摩擦力的有无及方向。转换法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方向。提能点(四)摩擦力的计算

[科学思维]1．滑动摩擦力的计算方法可用公式Ff＝μFN计算，注意对物体间相互挤压的弹力FN的分析，FN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。2．静摩擦力的计算方法(1)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＝μFN。(2)一般静摩擦力的计算：①物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)，利用力的平衡条件来计算其大小；②物体有加速度时，根据牛顿第二定律进行分析。例如，水平匀速转动的圆盘上物块靠静摩擦力提供向心力产生向心加速度，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。[典例]

(多选)如图所示，质量为m的木块在质量为M的长木板上，受到向右的拉力F的作用而向右滑行，长木板处于静止状态，已知木块与木板间的动摩擦因数为μ1，木板与地面间的动摩擦因数为μ2，下列说法正确的是

(

)A．木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1mg，方向向左B．木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2(m＋M)g，方向向右C．当F>μ2(m＋M)g时，木板便会开始运动D．无论怎样改变F的大小，木板都不可能运动[解析]由于木块在木板上向右滑动，故木块一定受到向左的滑动摩擦力的作用，且Ff1＝μ1mg。因木板静止不动，一定受到地面的静摩擦力，方向水平向左，大小为Ff2＝Ff1＝μ1mg，故A正确，B错误；无论F多大，当木块相对于木板向右滑动时，木块对木板的滑动摩擦力大小不变，故木板都不可能向右运动，故C错误，D正确。[答案]

AD[规律方法]计算摩擦力时的三点注意(1)首先分清摩擦力的性质，因为只有滑动摩擦力才能利用公式计算，静摩擦力通常只能用平衡条件或牛顿第二定律来求解。(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。

提能点(五)摩擦力的“四类”突变

题型(一)

“静—静”突变物体在摩擦力和其他力的共同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，物体虽然仍保持相对静止，但物体所受的静摩擦力将发生突变。[解析]由题意得物体A与小车的上表面间的最大静摩擦力Fm≥5N，小车向右运动后，对物体A受力分析，可得F合＝ma＝10N，可知此时小车对物体A的摩擦力为5N，方向向右，且为静摩擦力，所以物体A相对于小车仍然静止，故A错误；F合＝ma＝10N，此时小车对物体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相对于小车仍然静止，所以受到的弹簧的拉力大小不变，故D错误。[答案]

C题型(二)

“静—动”突变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。

题型(三)

“动—静”突变在摩擦力和其他力作用下，做减速运动的物体突然停止滑行时，物体将不受摩擦力作用，

或滑动摩擦力“突变”成静摩擦力。

[解析]受力分析可知，物体在竖直方向上只受重力G和摩擦力Ff的作用，由于Ff从零开始均匀增大，开始一段时间Ff<G，物体加速下滑；当Ff＝G时，物体的速度达到最大值；之后Ff>G，物体向下做减速运动