2013版物理一轮精品复习学案:2.1-重力-弹力-摩擦力(必修1).doc
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第二章相互作用
【高考新动向】
1.滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力Ⅰ三年3考
2.形变、弹性、胡克定律Ⅰ三年3考
3.矢量和标量Ⅰ三年1考
4.力的合成和分解Ⅱ三年11考
5.共点力的平衡Ⅱ三年10考
实验二:
探究弹力和弹簧伸长的关系三年2考
实验三:
验证力的平行四边形定则三年5考
第1节 重力弹力摩擦力
【考纲全景透析】
一、重力和弹力
1.重力
(1)产生:
由于______的吸引而使物体受到的力.
(2)大小:
与物体的质量成______,即G=______.可用____________测量重力.
(3)方向:
总是____________.
(4)重心:
其位置与其______分布和形状有关.
【答案】地球正比mg弹簧测力计竖直向下的质量
2.弹力
(1)定义:
发生__________的物体由于要恢复原状而对与它接触的物体产生的作用力.
(2)产生的条件.
①物体间直接_____;
②接触处发生__________.
(3)方向:
总是与物体形变的方向_____.
【答案】弹性形变接触弹性形变相反
(4)大小——胡克定律.
①内容:
弹簧发生__________时,弹力的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成_____.
②表达式:
F=_____.k是弹簧的__________,由弹簧自身的性质决定,单位是__________,用符号_____表示.x是弹簧长度的______,不是弹簧形变以后的长度.
【答案】弹性形变正比kx劲度系数牛顿每米N/m变化量
二、摩擦力
1.定义:
两个相互接触的物体,当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时,在接触面上产生阻碍__________或_______________的力.
2.产生条件
(1)接触面_____;
(2)接触处有_____;
(3)两物体间有__________或____________.
3.方向:
与受力物体相对运动或相对运动趋势的方向_____.
【答案】相对运动相对运动趋势
粗糙弹力相对运动相对运动趋势
相反
4.大小
(1)滑动摩擦力:
Ff=_____;
(2)静摩擦力:
__ 【答案】μFN0Ffm 【热点难点全析】 考点一 弹力方向的判断及大小计算 1.弹力有无的判断方法 (1)条件法: 根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力.此方法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,可假设两个物体间弹力不存在,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,则此处一定有弹力. (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弹力是否存在. (4)替换法: 可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换,看能否维持原来的力学状态. 2.弹力方向的判断方法 (1)根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断. (2)根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向. 3.计算弹力大小常见的三种方法 (1)根据胡克定律进行求解. (2)根据力的平衡条件进行求解. (3)根据牛顿第二定律进行求解. 【例1】如图所示,一重为10N的球固定在支杆的上端,今用一段绳子水平拉球,使杆发生弯曲,已知绳的拉力为7.5N,则杆对球的作用力 ( ). .大小为7.5N .大小为10N .方向与水平方向成53°角斜向右下方 .方向与水平方向成53°角斜向左上方 【答案】 【详解】本题考查力与物体的平衡,对小球进行受力分析可得,杆对球的作用力与绳的拉力的合力与小球重力等值反向,令杆对小球的作用力与水平方向夹角为α,可得: tanα==,α=53°,故项正确. 考点二摩擦力的分析与计算 1.静摩擦力有无及方向的常用判断方法 (1)假设法: 利用假设法判断的思维程序如下: (2)反推法: 从研究物体的运动状态反推它必须具有的条件,分析组成条件的相关因素中摩擦力所起的作用,从而判断静摩擦力的有无及方向. (3)状态法: 此法关键是先判明物体的运动状态(即加速度的方向),再利用牛顿第二定律(F=ma)确定合力,然后通过受力分析确定静摩擦力的大小及方向. (4)牛顿第三定律法: 此法的关键是抓住“力是成对出现的”,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.摩擦力大小的计算 (1)滑动摩擦力的计算. 滑动摩擦力的大小用公式Ff=μFN计算,应用此公式时要注意以下两点: ①μ为动摩擦因数,其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关;FN为两接触面间的正压力,其大小不一定等于物体的重力. ②滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关,与接触面积的大小无关. (2)静摩擦力的计算. ①其大小、方向都跟产生相对运动趋势的外力密切相关,但跟接触面相互挤压力FN无直接关系,因而静摩擦力具有大小、方向的可变性,其大小只能依据物体的运动状态进行计算,若为平衡状态,静摩擦力可由平衡条件建立方程求解;若为非平衡状态,可由动力学规律建立方程求解. ②最大静摩擦力Ffm是物体将要发生相对滑动这一临界状态时的摩擦力,它的数值与FN成正比,在FN不变的情况下,滑动摩擦力略小于Ffm,而静摩擦力可在0~Ffm间变化. 【例2】(2012·启东模拟)如图所示,两个等大的水平力F分别作用在和上,、、均处于静止状态.各接触面与水平地面平行,、间摩擦力大小为F1,、间摩擦力大小为F2,与地面间的摩擦力大小为F3,则() .F1=0,F2=0,F3=0 .F1=0,F2=F,F3=0 .F1=F,F2=0,F3=0 .F1=0,F2=F,F3=F 【答案】选. 【详解】以为研究对象,处于平衡状态,又无运动趋势,所以、间无摩擦力的作用,F1=0;以为研究对象,处于平衡状态,在F的作用下有向右的运动趋势,由平衡条件可知F2=F;以、、整体为研究对象,水平方向的两个拉力平衡,故无运动趋势,所以F3=0,故正确. 【高考零距离】 【2012年】 (2012海南)8.下列关于摩擦力的说法,正确的是() .作用在物体上的滑动摩擦力只能使物体减速,不可能使物体加速 .作用在物体上的静摩擦力只能使物体加速,不可能使物体减速 .作用在物体上的滑动摩擦力既可能使物体减速,也可能使物体减速 .作用在物体上的静摩擦力既可能使物体加速,也可能使物体减速 【答案】 【解析】滑动摩擦力和静摩擦力既可以充当动力给物体加速,也可以充当阻力给物体减速,正确选项为。 【2011年-2010年】 1.(2011·江苏物理·T1)如图所示,石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块,侧面与竖直方向的夹角为α,重力加速度为g,若接触面间的摩擦力忽略不计,则石块侧面所受弹力的大小为 . . . . 【答案】选. 【详解】设石块侧面所受的弹力为F,则弹力与水平方向的夹角为,由力的平衡条件可知,所以有,对。 解答本题时可按以下思路分析: 应用平衡条件件 正交分解 受力分析 2.(2011·山东高考·T19)如图所示,将两相同的木块a、b至于粗糙的水平地面上,中间用一轻弹簧连接,两侧用细绳固定于墙壁。 开始时a、b均静止。 弹簧处于伸长状态,两细绳均有拉力,a所受摩擦力≠0,b所受摩擦力=0,现将右侧细绳剪断,则剪断瞬间() 大小不变方向改变 仍然为零方向向右 【答案】选、。 【详解】弹簧处于伸长状态,弹簧对物体施加的是拉力。 先对物体b进行受力分析。 在轻绳未剪断时,b在水平方向上受到两个力的作用,向左的弹簧的拉力和向右的绳的拉力,在突然剪断细绳时,弹簧的拉力还没有发生变化,即弹簧的长度没有变化,但物体b具有向左运动的趋势,所以要受到一个与弹簧拉力方向相反的摩擦力,故选项错误,正确。 对物体a受力分析,在剪断细绳前后,物体a的位置没有发生变化,受到的弹簧拉力和细绳拉力没有发生变化,故它所受到的摩擦力没有发生变化。 故选项正确,错误。 本题考查对弹簧和轻绳上弹力的分析,轻绳的弹力可以在瞬间突变,而弹簧的弹力发生变化需要一段时间。 3.(2010·新课标卷)15.一根轻质弹簧一端固定,用大小为的力压弹簧的另一端,平衡时长度为;改用大小为的力拉弹簧,平衡时长度为.弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内,该弹簧的劲度系数为 、、、、 答案: 解析: 根据胡克定律有: ,,解得: k=。 4.(2010·新课标卷)18.如图所示,一物块置于水平地面上.当用与水平方向成角的力拉物块时,物块做匀速直线运动;当改用与水平方向成角的力推物块时,物块仍做匀速直线运动.若和的大小相等,则物块与地面之间的动摩擦因数为 、、、、1- 答案: 解析: 物体受重力mg、支持力N、摩擦力f、已知力F处于平衡,根据平衡条件,有,,联立解得: 。 5、(2010·上海理综)7.如图,水平桌面上放置一根条形磁铁,磁铁中央正上方用绝缘弹簧悬挂一水平直导线,并与磁铁垂直。 当直导线中通入图中所示方向的电流时,可以判断出()。 .弹簧的拉力增大,条形磁铁对桌面的压力减小 .弹簧的拉力减小,条形磁铁对桌面的压力减小 .弹簧的拉力增大,条形磁铁对桌面的压力增大 .弹簧的拉力减小,条形磁铁对桌面的压力增大 答案: 【考点提升训练】 1.小明对重力有以下四种认识,其中正确的是 ( ). .重力方向总是垂直于物体的表面 .重力方向总是竖直向下 .物体的重心一定在物体上 .在同一地点,同一物体静止时所受的重力与其运动时所受的重力不一样 【答案】 2.(2012·中山模拟)如图所示,质量为m的木块在质量为M的长木板上向右滑行,木块受到向右的拉力F的作用,长木板处于静止状态,已知木块与长木板间的动摩擦因数为μ1,长木板与地面间的动摩擦因数为μ2,则() .长木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1mg .长木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2(m+M)g .当F>μ2(m+M)g时,长木板便开始运动 .无论怎样改变F的大小,长木板都不可能运动 【答案】选、 【详解】木块向右滑行,木块受到水平向左的滑动摩擦力,其大小Ff=μ1mg,则木板受到木块水平向右的滑动摩擦力为μ1mg,由于木板处于静止状态,故木板受到地面的静摩擦力的大小一定是μ1mg,方向水平向左,正确,错误;力F发生变化,只能改变木块的运动状态,但木块所受的滑动摩擦力不会发生变化,因此长木板仍保持静止状态,错误、正确. 3.如图所示,两辆车在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() .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 .重力的方向总是垂直向下的 .物体重心的位置与物体形状和质量分布有关 .力是使物体运动的原因 【答案】 【详解】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,这个点就是物体的重心,故正确;重力的方向总是和水平面垂直,是竖直向下而不是垂直向下,故错误;从图中可以看出,汽车(包括货物)的形状和质量分布发生了变化,重心的位置就发生了变化,故正确;力不是使物体运动的原因,而是使物体发生形变或产生加速度的原因,故错误. 4.(2011·兴化模拟)实验室常用的弹簧测力计如图甲所示,弹簧的一端与连接有挂钩的拉杆相连,另一端固定在外壳上的O点,外壳上固定一个圆环,整个外壳重为G,弹簧和拉杆的质量忽略不计.现将该弹簧测力计以如图乙和丙的两种方式固定在地面上,并分别用同样的力F0(F0>G)竖直向上拉弹簧测力计,则稳定后弹簧测力计的读数分别为() .乙图读数为F0-G,丙图读数为F0+G .乙图读数为F0+G,丙图读数为F0-G .乙图读数为F0,丙图读数为F0-G .乙图读数为F0-G,丙图读数为F0 【答案】选. 【详解】弹簧测力计的读数与弹簧的形变成正比,按图乙方式外壳受力F0=F+G,则弹簧测力计的读数F=F0-G,按图丙方式弹簧测力计的读数直接由F0引起,弹簧测力计的读数为F0,正确. 5.(2011·南通模拟)如图所示,水平桌面上平放一叠共计54张的扑克牌,每一张的质量均为m.用一手指以竖直向下的力压第1张牌,并以一定速度向右移动手指,确保手指与第1张牌之间有相对滑动.设最大静摩擦力与滑动摩擦力相同,手指与第1张牌之间的动摩擦因数为μ1,牌间的动摩擦因数均为μ2,第54张牌与桌面间的动摩擦因数为μ3,且有μ1>μ2>μ3.则下列说法正确的是() .第2张牌到第53张牌之间可能发生相对滑动 .第2张牌到第53张牌之间不可能发生相对滑动 .第1张牌受到手指的摩擦力向左 .第54张牌受到水平桌面的摩擦力向左 【答案】选、. 【详解】由题意知,第1张牌受到手指的摩擦力方向向右,错误;如果第2张牌到第53张牌之间发生了相对滑动,则其中的某一张牌受到的来自于其上方的牌的摩擦力F上必大于其所受来自下方牌的摩擦力F下,牌之间的摩擦因数均为μ2,令每张牌的重力为mg,令F上=μ2FN,则F下=μ2(mg+FN),总有F下>F上,即从第2张牌到第53张牌之间不可能有相对滑动发生.将第2张牌到第53张牌视为一个整体,该整体受第1张牌的摩擦力向右,由牛顿第三定律知第53张牌对第54张牌的摩擦力向右,则桌面对第54张牌的摩擦力必向左. 6.(2012·银川模拟)在水平力F作用下,重为G的物体沿墙壁匀速下滑,如图所示.若物体与墙之间的动摩擦因数为μ,则物体所受的摩擦力的大小为() .μF .μF+G .G . 【答案】选、. 【详解】由Ff=μFN得Ff=μF,正确,错误;由竖直方向二力平衡得Ff=G,正确,错误. 7.(2012·揭阳模拟)如图所示,物体P放在粗糙水平面上,左边用一根轻弹簧与竖直墙相连,物体静止时弹簧的长度小于原长.若再用一个从0开始逐渐增大的水平力F向右拉P,直到拉动,那么在P被拉动之前的过程中,弹簧对P的弹力FT的大小和地面对P的摩擦力Ff的大小的变化情况是() .弹簧对P的弹力FT始终增大,地面对P的摩擦力始终减小 .弹簧对P的弹力FT保持不变,地面对P的摩擦力始终增大 .弹簧对P的弹力FT保持不变,地面对P的摩擦力先减小后增大 .弹簧对P的弹力FT先不变后增大,地面对P的摩擦力先增大后减小 【答案】选. 【详解】在P被拉动之前的过程中,弹簧长度不变,弹簧对P的弹力FT的大小保持不变;由于弹簧长度小于原长,P有向右的运动趋势,所受静摩擦力向左,用一个从0开始逐渐增大的水平力F向右拉P的过程中,地面对P的摩擦力始终增大,选项正确. 8.(2011·成都市高三摸底测试)缓冲装置可抽象成如右图所示的简单模型,图中、为原长相等、劲度系数分别为k1、k2(k1≠k2)的两个不同的轻质弹簧.下列表述正确的是( ) .装置的缓冲效果与两弹簧的劲度系数无关 .垫片向右移动稳定后,两弹簧产生的弹力之比F1∶F2=k1∶k2 .势片向右移动稳定后,两弹簧的长度之比l1∶l2=k2∶k1 .垫片向右移动稳定后,两弹簧的压缩量之比x1∶x2=k2∶k1 【答案】 【详解】根据力的作用是相互的可知: 轻质弹簧、中的弹力是相等的,即k1x1=k2x2,所以两弹簧的压缩量之比x1∶x2=k2∶k1,故正确. 9.如图,物体M在竖直向上的拉力F的作用下能静止在斜面上,关于M受力的个数,下列说法中正确的是 ( ) .M一定是受两个力作用 .M一定是受四个力作用 .M可能受三个力作用 .M不是受两个力作用就是受四个力作用 【答案】 【详解】若拉力F大小等于物体的重力,则物体与斜面没有相互作用力,所以物体就只受到两个力作用;若拉力F小于物体的重力时,则斜面对物体产生支持力和静摩擦力,故物体应受到四个力作用,正确. 10.如图所示,将一质量为3m的长木板静止地放在水平地面上,另一质量为m的木块以水平初速度v0滑上长木板,若木块与木板、木板与地面间的动摩擦因数均为μ,则在木块与长木板相对静止之前,长木板受地面的摩擦力大小为 ( ) .μmg .2μmg .3μmg .4μmg 【答案】 【详解】木块对木板的摩擦力向右,大小为μmg,木板静止,木板水平方向合力为0,故地面对木板的摩擦力向左,大小为μmg. 11.木块、分别重50N和60N,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25;夹在、之间的轻弹簧被压缩了2cm,弹簧的劲度系数为400N/m.系统置于水平地面上静止不动.现用F=1N的水平拉力作用在木块上,如图所示,求力F作用后木块、所受摩擦力的大小. 【详解】未加F时,木块、受力平衡,所受静摩擦力等于弹簧的弹力,即 F=F=F弹=kx=400×0.02N=8N (3分) 木块受地面的最大静摩擦力为: (3分) 施加F后,对木块有: (2分) 故所受摩擦力仍为静摩擦力,其大小为: F′=F+F弹=9N (2分) 施加F后,木块所受摩擦力仍为静摩擦力,大小为: F′=8N (2分) 【答案】8N 9N 12.(2012·铜陵模拟)如图所示,倾角为θ的光滑斜面放在水平面上,劲度系数分别为k1、k2的两个轻弹簧沿斜面悬挂着,两弹簧之间有一质量为m1的重物,最下端挂一质量为m2的重物,此时两重物处于平衡状态,现把斜面绕点缓慢地顺时针旋转90°后,重新达到平衡.试求m1、m2分别沿斜面移动的距离. 【详解】没旋转时,两弹簧均处于伸长状态,两弹簧伸长量分别为x1、x2 k2x2=m2gsinθ (2分) 解得 (1分) k2x2+m1gsinθ=k1x1 (2分) 解得 (1分) 旋转后,两弹簧均处于压缩状态,压缩量分别为x1′、x2′ m2gcosθ=k2x2′ (2分) 解得 (1分) (m1+m2)gcosθ=k1x1′ (2分) 解得 (1分) 所以m1移动的距离 (2分) m2移动的距离 (2分) 【答案】 第13页(共13页)山东世纪金榜科教文化股份有限公司
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