1、版创新设计高考总复习物理江苏专用必修必修1第二章 第1讲高考导航考点内容要求高考命题实况高考战报201620172018形变和弹力胡克定律T1:胡克定律的应用T14(1):物体的平衡T14(1)(2):受力分析、叠加体的平衡T14(1):物体的平衡3年3考难度中等保B必会静摩擦 滑动摩擦 摩擦力 动摩擦因数高频考点:受力分析、共点力的平衡等。平衡问题与功能问题综合考查。创新区域:联系实际问题考查共点力的平衡。教材实验器材和数据处理的创新。力的合成和分解共点力的平衡实验二:力的平行四边形定则【说明】(1)力的合成和分解的计算,只限于用作图法或直角三角形的知识解决。(2)只要求解决一个平面内的共点
2、力平衡问题。第1讲重力弹力摩擦力知识排查重力1.产生:由于地球的吸引而使物体受到的力。2.大小:与物体的质量成正比,即Gmg。可用弹簧测力计测量重力。3.方向:总是竖直向下的。4.重心:其位置与物体的质量分布和形状有关。形变弹力胡克定律1.形变:物体在力的作用下形状或体积的变化。2.弹性形变:有些物体在形变后撤去作用力能够恢复原状的形变。3.弹力(1)定义:发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对与它接触的物体会产生力的作用,这种力叫做弹力。(2)产生条件:物体相互接触且发生弹性形变。(3)方向:弹力的方向总是与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反。4.胡克定律(1)内容:弹簧发生弹性形变时
3、,弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。(2)表达式:Fkx。k是弹簧的劲度系数,单位为N/m；k的大小由弹簧自身性质决定。x是形变量,但不是弹簧形变以后的长度。静摩擦力 滑动摩擦力 动摩擦因数1.静摩擦力与滑动摩擦力对比名称项目静摩擦力滑动摩擦力定义两相对静止的物体间的摩擦力两相对运动的物体间的摩擦力产生条件接触面粗糙接触面粗糙接触处有压力接触处有压力两物体间有相对运动趋势两物体间有相对运动大小(1)静摩擦力为被动力,与正压力无关,满足0FFmax(2)最大静摩擦力Fmax大小与正压力大小有关FFN方向与受力物体相对运动趋势的方向相反与受力物体相对运动的方向相反作用效果总是阻碍物体
4、间的相对运动趋势总是阻碍物体间的相对运动2.动摩擦因数(1)定义:彼此接触的物体发生相对运动时,摩擦力的大小和压力的比值。(2)决定因素:与接触面的材料和粗糙程度有关。小题速练1.思考判断(1)重力的方向不一定指向地心。()(2)物体挂在弹簧秤下,弹簧秤的示数一定等于物体的重力。()(3)Fkx中“x”表示弹簧形变后的长度。()(4)静止的物体不可能受滑动摩擦力,运动的物体不可能受静摩擦力。()(5)接触处的摩擦力一定与弹力方向垂直。()(6)两物体接触处的弹力越大,滑动摩擦力越大。()(7)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。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)
5、(7)2.人教版必修1P56第1题改编下列两个实验中体现出的共同的物理思想方法是()图1A.极限法 B.放大法C.控制变量法 D.等效替代法【试题解析】图甲是利用光的多次反射将微小形变放大,图乙是利用细管中液面的变化观察玻璃瓶的微小形变,故为放大法,选项B正确。答案B3.人教版必修1P61第3题改编(多选)重量为100 N 的木箱放在水平地板上,至少要用35 N的水平推力,才能使它从原地开始运动。木箱从原地移动以后,用30 N的水平推力,就可以使木箱继续做匀速运动。由此可知()A.木箱与地板间的最大静摩擦力为35 NB.木箱所受的滑动摩擦力为30 NC.木箱与地板间的动摩擦因数为0.35D.木
6、箱与地板间的动摩擦因数为0.3答案ABD4.(2019平顶山统考)(多选)有一堆砂子在水平面上堆成圆锥形,稳定时底角为,如图2所示。如果视每粒砂子完全相同,砂子与砂子之间,砂子与地面之间的动摩擦因数均为,砂子之间的最大静摩擦力可近似认为与滑动摩擦力相等,下列说法正确的是()图2A.砂堆稳定时,砂堆底面受到地面的摩擦力一定为零B.砂堆稳定时,只有形成严格规则的圆锥,底面受到地面的摩擦力才为零C.砂堆稳定时形成的圆锥的底角最大值满足tan maxD.砂堆稳定时形成的圆锥的底角最大值满足cos max【试题解析】对砂堆整体受力分析,受到重力和地面的支持力,水平方向上不受力,A项正确；不论砂堆的形状是
7、否为规则的圆锥形,整体受力不变,B项错误；对砂堆侧面上的某粒砂子受力分析,如图所示,则FNmgcos ,Ffmgsin ,FfFN,解得tan max,C项正确,D项错误。答案 AC弹力的分析与计算1.弹力方向2.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。(3)根据胡克定律进行求解。【例1】如图3所示,小车内一根轻质弹簧沿竖直方向和一条与竖直方向成角的细绳拴接一小球。当小车和小球相对静止,一起在水平面上运动时,下列说法正确的是()图3A.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
8、弹力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【试题解析】若小球与小车一起匀速运动,则细绳对小球无拉力；若小球与小车有向右的加速度agtan ,则轻弹簧对小球无弹力作用,选项D正确。答案D【例2】(2019江苏淮安检测)(多选)如图4所示,放在水平地面上的质量为m的物体,与地面间的动摩擦因数为,在劲度系数为k的轻弹簧作用下沿地面做匀速直线运动。弹簧没有超出弹性限度,则()图4A.弹簧的伸长量为B.弹簧的伸长量为C.物体受到的支持力与它对地面的压力是一对平衡力D.弹簧对物体的弹力与物体受到的摩擦力是一对平衡力【试题解析】由平衡条件,kxmg,解得弹簧的伸长量为x,选项A错误,B
9、正确；物体受到的支持力与它对地面的压力是一对作用力与反作用力,选项C错误；弹簧对物体的弹力与物体受到的摩擦力是一对平衡力,选项D正确。答案BD摩擦力方向的判断1.静摩擦力的有无及方向的判断方法(1)假设法(2)状态法根据平衡条件、牛顿第二定律,判断静摩擦力的方向。(3)牛顿第三定律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。2.摩擦力的理解注意点(1)摩擦力的方向总是与物体间相对运动(或相对运动趋势)的方向相反,但不一定与物体的运动方向相反。(2)摩擦力总是阻碍物体间的相对运动(或相对运动趋势),但不一定阻碍物体的运动。(3)摩擦力可以是阻力
10、,也可以是动力；摩擦力可以使物体减速,也可以使物体加速。(4)受静摩擦力作用的物体不一定静止,但一定保持相对静止。【例3】(2019南京模拟)(多选)如图5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也相同。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()图5A.A物体受到的摩擦力方向向右B.三个物体中只有A物体受到的摩擦力是零C.B、C受到的摩擦力方向相同D.B、C受到的摩擦力方向相反【试题解析】A物体与传送带一起匀速运动,它们之间无相对运动或相对运动趋势,即无摩擦力作用,选项A错误；B、C两物体虽运动方向不同,但都处于平衡状态,由沿传送带方向所受
11、合力为零可知,B、C两物体均受沿传送带方向向上的摩擦力作用,故选项B、C正确,D错误。答案BC摩擦力大小的计算计算摩擦力大小的“四点”注意(1)在确定摩擦力的大小之前,首先分析物体所处的状态,分清是静摩擦力还是滑动摩擦力。(2)滑动摩擦力的大小可以用公式FFN计算,而静摩擦力没有公式可用,只能利用平衡条件或牛顿第二定律列方程计算。这是因为静摩擦力是被动力,其大小随状态而变,介于0Fmax之间。(3)“FFN”中FN并不总是等于物体的重力。(4)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。【例4】(2018泰州中学模拟)如图6所示,斜面固定在地面上,倾角为37。(取sin 37
12、0.6,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数为0.8),则该滑块所受摩擦力Ff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)()图6【试题解析】滑块上升过程中受滑动摩擦力,由FfFN和FNmgcos ,联立得Ff6.4 N,方向为沿斜面向下,当滑块的速度减为零后,由于重力沿斜面向下的分力mgsin v2,滑块受滑动摩擦力方向向右,当传送带突然被卡住时滑块受到的滑动摩擦力方向“突变”为向左【例5】(2018镇江市一模)如图7所示,质量为10 kg的物体A拴在一个被水平拉伸的弹簧一端,弹簧的
13、拉力为5 N时,物体A处于静止状态。若小车以1 m/s2的加速度向右运动,则()图7A.物体A相对小车向右运动B.物体A受到的摩擦力减小C.物体A受到的摩擦力大小不变D.物体A受到的弹簧的拉力增大【试题解析】由题意得,物体A与小车的上表面间的最大静摩擦力Ffm5 N,小车加速运动时,假设物体A与小车仍然相对静止,则物体A所受合力F合ma10 N,可知此时小车对物体A的摩擦力为5 N,方向向右,且为静摩擦力,所以假设成立,物体A受到的摩擦力大小不变,故选项A、B错误,C正确；物体A与小车仍相对静止,则物体A受到的弹簧的拉力大小不变,故选项D错误。答案C实验探究的培养动摩擦因数的测定纸带类问题是高
14、考命题的热点,而动摩擦因数的测定是高考命题的创新点之一,两者结合在江苏乃至全国命题中都很常见,应引起重视。【典例】某同学利用弹簧测力计测定木块A与木板B间的动摩擦因数,具体操作如下:(1)如图8甲、乙是两种实验设计方案,请完成横线上的空白部分。方案一:如图甲所示,木板B静止在水平桌面上,用手通过弹簧测力计向右拉木块A,使木块A向右匀速运动,读出此时弹簧测力计的示数F,再用弹簧测力计测出木块A的重力G,由平衡条件可知,滑动摩擦力Ff_,A、B间的正压力FN_,所以动摩擦因数_；图8方案二:如图乙所示,将弹簧测力计C的吊环套在直立固定在桌边的铁钉D上,挂钩端与木块A相连,用力拉平放在桌面上的木板B
15、,使其缓慢向右运动。当A相对地面静止时,A受的滑动摩擦力Ff等于弹簧拉力(A在B上相对B向左滑动)。读出此时弹簧测力计的读数F,即为A所受的滑动摩擦力Ff。用弹簧测力计测出A的重力G,则A、B间的动摩擦因数_。(2)从实际操作考虑,你认为上述哪种方案更可行？(3)若只给你一把直尺、一条橡皮条和一些轻绳,你能否测定木板A与木板B间的动摩擦因数？【试题解析】(1)方案一中A匀速向右滑动时,由二力平衡知FfF,A对B的正压力FNG,则；同理,方案二中。(2)在方案一中,弹簧测力计对木块A的拉力只有在木块匀速时才等于滑动摩擦力的大小,但这种操作方式很难保证木块A匀速运动；而在第二种方案中,不论木板B如
16、何运动,木块A总是处于平衡状态,弹簧测力计的示数等于木块A所受滑动摩擦力的大小,故第二种方案更切实可行。(3)可以,实验方法及步骤如下:将橡皮条的两端拴上两条轻绳,并用直尺测出橡皮条的原长l0；橡皮条一端的轻绳连接木块A,另一端的轻绳竖直悬挂起来,如图甲所示,测出橡皮条的长度l1；将橡皮条的一端固定于竖直墙上,木块A放在木板B上,如图乙所示,用水平力使木板B在木块A下滑动,测出此时橡皮条的长度l2；根据二力平衡原理得k(l1l0)mg,k(l2l0)mg,由此可得。答案(1)FG(2)(3)见解析【变式训练】(多选)为了测定木块和竖直墙壁之间的动摩擦因数,某同学设计了一个实验:用一根弹簧将木块
17、压在墙上,同时在木块下方有一个拉力F2作用,使木块恰好匀速向下运动(弹簧随木块一起向下运动),如图9所示。现分别测出了弹簧的弹力F1、拉力F2和木块的重力G,则以下结论正确的是()图9A.木块受到竖直向下的滑动摩擦力B.木块所受的滑动摩擦力阻碍木块下滑C.木块与墙壁之间的动摩擦因数为D.木块与墙壁之间的动摩擦因数为【试题解析】木块相对于竖直墙壁下滑,受到竖直向上的滑动摩擦力,阻碍木块下滑,选项A错误,B正确；分析木块受力如图所示。由平衡条件可得FNF1,FfGF2,又FfFN,以上三式联立可解得,故选项C错误,D正确。答案BD1.(2016江苏单科)一轻质弹簧原长为8 cm,在4 N的拉力作用
18、下伸长了2 cm,弹簧未超出弹性限度,则该弹簧的劲度系数为()A.40 m/N B.40 N/m C.200 m/N D.200 N/m【试题解析】由胡克定律得劲度系数k200 N/m,选项D正确。答案D2.(2018南通模拟)某电视台每周都有棋类节目,铁质的棋盘竖直放置,每个棋子都是一个小磁铁,能吸在棋盘上,如图10所示。不计棋子间的相互作用力,下列说法正确的是()图10A.小棋子共受三个力作用B.棋子对棋盘的压力大小等于重力C.磁性越强的棋子所受的摩擦力越大D.质量不同的棋子所受的摩擦力不同【试题解析】小棋子受到重力、向上的摩擦力、棋盘的吸引力和棋盘的支持力作用,选项A错误；棋盘对棋子的摩
19、擦力等于棋子的重力,故无论棋子的磁性多强,摩擦力是不变的,质量不同的棋子所受的重力不同,故摩擦力不同,选项B、C错误,D正确。答案D3.(2019江苏清江中学高三月考)在如图所示的四幅图中,AB、BC均为轻质杆,各图中杆的A、C端都通过铰链与墙连接,两杆都在B处由铰链连接,下列关于受力的说法正确的是()A.甲图中的AB杆表现为拉力,BC杆表现为拉力B.乙图中的AB杆表现为拉力,BC杆表现为支持力C.丙图中的AB、BC杆均表现为拉力D.丁图中的AB、BC杆均表现为支持力【试题解析】在甲图中,对B分析,受到AB杆的拉力,BC杆的支持力,绳子的拉力三力平衡,选项A错误；乙图中对B受力分析,B受到绳子
20、竖直向下的拉力,则BC应为支持力,由平衡条件可知AB应为支持力,选项B错误；丙图中对B点分析可知,B受到绳子向下的拉力,AB杆提供向上的拉力,BC杆应为向右的拉力,选项C正确；丁图中对B分析可知,B受到绳子向下的拉力,AB杆提供拉力,BC杆提供支持力,选项D错误。答案C4.(2018江苏南京、盐城高三第二次模拟)如图11甲所示为某公司研制的“双动力智能型救援机器人”(又被网友称为“麻辣小龙虾”),其长长的手臂前端有两个对称安装的“铁夹”。在某次救援活动中,“麻辣小龙虾”用铁夹恰好竖直抓取到重力为G的长方形水泥制品,水泥制品在空中处于静止状态,如图乙所示,则()图11A.水泥制品受到的摩擦力大小
21、一定等于GB.水泥制品受到的摩擦力方向可能竖直向下C.若铁夹的位置稍向上移,水泥制品受到的摩擦力变大D.若增大铁夹对水泥制品的挤压,水泥制品受到的摩擦力变大【试题解析】水泥制品在竖直方向只受到重力和摩擦力,物体静止,故重力与摩擦力大小一定相等,重力竖直向下,摩擦力竖直向上,A项正确,B、C项错误；静摩擦力的大小与压力无关,D项错误。答案A活页作业(时间:30分钟)一、单项选择题1.(2017江苏省苏州市高三第一次模拟)造型夺目的“石头平衡艺术”作品不禁会让人叫绝,仅仅通过艺术家的双手去感触,便可掌握每一块石头的平衡点,不使用任何工具就能立石成型。如图1所示,在水平地面上将两个形状不规则的石块a
22、、b叠放在一起,保持平衡。下列说法正确的是()图1A.石块b对a的弹力一定等于a的重力B.石块b和a的重心一定在同一竖直线上C.石块b对a的作用力一定是竖直向上的D.地面对石块b的支持力和b受到的重力是一对平衡力【试题解析】对整体分析,a、b受到的重力之和与地面对b的支持力是一对平衡力,选项D错误；对a分析,受重力、垂直接触面向上的支持力和沿接触面向上的摩擦力,选项A错误；石块b对a的作用力有垂直接触面向上的支持力和沿接触面向上的摩擦力,这两个力的合力与a的重力平衡,选项C正确；无法判断两石块重心是否在同一竖直线上,选项B错误。答案C2.(2018江苏南京模拟)如图2所示,物体A和B处于静止状
23、态,重力分别为9 N和4 N,不计弹簧测力计和细线的重力,不考虑摩擦,弹簧测力计的读数是()图2A.9 N B.4 N C.5 N D.13 N【试题解析】由题图可知细线中拉力大小等于B的重力,而弹簧两侧受力相等,弹簧测力计的读数等于弹簧测力计受到的拉力,所以读数为4 N。答案B3.(2018江苏省苏北四市高三模拟)如图3所示,在粗糙水平面上有A、B、C、D四个小物块,它们用四根相同的橡皮绳连接成一个菱形并保持静止。已知DAB120,每根橡皮绳的弹力大小为F,当剪断AD间橡皮绳后,物块A所受摩擦力大小为()图3A.F B. F C.2F D.0【试题解析】剪断AD间橡皮绳前,物体A所受摩擦力为
24、F,方向向上。剪断AD间橡皮绳后,物体A所受摩擦力与AB间绳中弹力平衡,大小为F,选项A正确。答案A4.(2018苏锡常镇四市高三教学情况调研)小明将一辆后轮驱动的电动小汽车,按图示方法置于两个平板小车上,三者置于水平实验桌上。当小明用遥控器启动小车向前运动后,他看到两个平板小车也开始运动,下列标出平板小车的运动方向正确的是()【试题解析】用遥控器启动小车向前运动,后轮是主动轮,顺时针转动,所以左侧平板小车对后轮的摩擦力向右,后轮对左侧平板小车的摩擦力向左；前轮是从动轮,所以右侧平板小车对前轮的摩擦力向左,前轮对右侧平板小车的摩擦力向右。因此左侧小车向左运动,右侧小车向右运动,故C项正确,A、
25、B、D项错误。答案C5.(2018江苏南京、盐城、连云港高三第二次模拟)如图4所示,质量为M的磁铁,吸在竖直放置的磁性黑板上静止不动。某同学沿着黑板面,用水平向右的恒力F轻拉磁铁,磁铁向右下方做匀速直线运动,则磁铁受到的摩擦力f()图4A.大小为Mg B.大小为C.大小为F D.方向水平向左【试题解析】磁铁做匀速直线运动,所受合力为零,在黑板平面,磁铁受到重力Mg、拉力F和摩擦力f三个力的作用,其中任意一个力与其余两个力的合力大小相等、方向相反,则f,选项B正确,A、C错误；滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反,为左偏上与速度v的方向相反,选项D错误。答案B二、多项选择题6.如图5所示,球A的重
26、力为G,上端通过挂于O点的竖直悬线固定,下端与水平桌面相接触,悬线对球A、水平桌面对球A的弹力大小可能为()图5A.0,G B.G,0C., D., G【试题解析】因球A处于平衡状态,且悬线对球A的作用力只能竖直向上,由平衡条件可得FFNG,对应A、B、C、D四个选项可知,选项A、B、C均正确,D错误。答案ABC7.(2018江苏海门中学诊断考试)将力传感器A固定在光滑水平桌面上,力传感器通过轻质水平细绳与滑块相连,滑块放在较长的小车上。如图6甲所示,力传感器与计算机相连接,可获得力随时间变化的规律。一水平轻质细绳跨过光滑的定滑轮,一端连接小车,另一端系砂桶,整个装置开始处于静止状态。在滑块与
27、小车分离前缓慢向砂桶里倒入细砂,力传感器采集的Ft图象如图乙所示。则()图6A.2.5 s前小车做变加速运动B.2.5 s后小车做变加速运动(假设细砂仍在加注中)C.2.5 s前小车所受摩擦力不变D.2.5 s后小车所受摩擦力不变【试题解析】由题图乙可知,在F的变化阶段,砂桶质量在由小变大,滑块与小车之间没有相对滑动,属于静摩擦力,所以2.5 s前,小车、滑块均静止,选项A错误；2.5 s后小车受恒定摩擦力,但是外力增加,因此做变加速直线运动,选项B正确；根据上述分析,2.5 s前滑块受静摩擦力,且静摩擦力在变化,2.5 s后受滑动摩擦力,且大小不变,故选项C错误,D正确。答案BD8.(201
28、8苏州调研)如图7所示,一辆运送沙子的自卸卡车装满沙子,沙粒之间的动摩擦因数为1,沙子与车厢底板间的动摩擦因数为2(21),车厢的倾角用表示,下列说法正确的是()图7A.要顺利地卸干净全部沙子,应满足tan 2B.要顺利地卸干净全部沙子,应满足sin 2C.只卸去部分沙子,车上还留有一部分沙子,应满足2tan 1D.只卸去部分沙子,车上还留有一部分沙子,应满足tan 21【试题解析】因为21,可知越是上层的沙子越容易卸下,当与车厢底板接触的沙子从车上卸下时,全部沙子就能顺利地卸干净,则有mgsin 2mgcos ,得tan 2,故选项A正确,B错误；与车厢底板不接触的沙子卸下,而与车厢底板接触的沙子未卸下时,只卸去部分沙子,车上还留有一部分沙子,这时应有mgsin 1mgcos ,mgsin tan 1,故选项C正确,D错误。答案AC9.如图8所示,用水平力F拉着一物体在水平地面上做匀速直线运动,从t0时刻起水平力F的大小随时间均匀减小,到t1时刻F减小为零。物体所受的摩擦力Ff随时间t的变化图象可能是()图8【试题解析】物体开始做匀速直线运动,说明
