物理二 相互作用與物體平衡 第1講 重力 彈力 摩擦力

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1、專題二相互作用與物體平衡考點內容要求熱點考向1.滑動摩擦力、動摩擦因數(shù)、靜摩擦力1.本專題著重考查的知識點有重力、彈力、摩擦力概念及其在各種形態(tài)下的表現(xiàn)形式，探究彈力與彈簧伸長量的關系、驗證力的平行四邊形定則實驗及共點力作用下物體的平衡是高考考查的熱點.2.本專題很多時候的考查都是與牛頓運動定律、功和能、電磁學的內容結合起來考查，考查時注重物理思維與物理能力的考核，尤其是以生活中的實際問題為背景考查靜力學的知識將會加強.2.形變、彈性、胡克定律3.矢量和標量4.力的合成與分解5.共點力的平衡6.實驗二：探究彈力和彈簧伸長的關系7.實驗三：驗證力的平行四邊形定則第1講重力彈力摩擦力考點 1力1.

2、力的作用效果(1)改變物體的_；(2)使物體發(fā)生_.2.力的性質運動狀態(tài)形變物體(1)物質性：力不能脫離_而存在，沒有“施力物體”或“受力物體”的力是_的.不存在(2)相互性：力的作用是_的.施力(受力)物體同時也是受力(施力)物體.相互大小方向(3)矢量性：力是矢量，既有_，又有_.3.力的圖示及示意圖有刻度的有向線段(1)力的圖示：從力的作用點沿力的方向畫出的_(包括力的三要素).(2)力的示意圖：受力分析時作出的表示物體受到某一力的_.(包括力的三要素)注意：平時畫的都是力的示意圖.有向線段考點 2重力吸引mg1.定義：由于地球的_而使物體受到的力.2.大小：G_.考點 3形變和彈力彈性

3、形變接觸1.彈力發(fā)生_的物體，由于要恢復原狀，對與它接觸的物體產(chǎn)生力的作用，這種力叫做彈力.(1)產(chǎn)生的兩個必要條件物體直接_；發(fā)生_.(2)彈力的方向彈性形變相反彈力的方向總是與施力物體形變的方向_.2.胡克定律(1)內容：彈簧發(fā)生_時，彈力的大小 F 跟彈簧伸長(或縮短)的長度 x 成_.(2)表達式：F_.k 是彈簧的_，單位為 N/m；k 的大小由彈簧_決定.彈性形變正比kxx 是彈簧長度的_，不是彈簧形變以后的長度.勁度系數(shù)自身變化量考點 4滑動摩擦力和靜摩擦力1.定義兩個相互接觸的物體，當它們發(fā)生相對運動或具有相對運動的趨勢時，在接觸面上產(chǎn)生阻礙 _ 或_的力.2.產(chǎn)生條件相對運動

4、相對運動趨勢(1)接觸面_；(2)接觸處有_；(3)兩物體間有_或_.粗糙彈力相對運動相對運動趨勢3.方向與受力物體相對運動或相對運動趨勢的方向_.4.大小(1)滑動摩擦力：f_.(2)靜摩擦力：_0).由此可求出(A.物塊的質量B.斜面的傾角C.物塊與斜面間的最大靜摩擦力D.物塊對斜面的壓力解析：設斜面傾角為，斜面對物塊的最大靜摩擦力為 f.平行于斜面的外力 F 取最大值 F1 時，最大靜摩擦力 f 方向沿斜面向下，由平衡條件可得：F1fmgsin ；平行于斜面的外力 F取最小值 F2 時，最大靜摩擦力 f 方向沿斜面向上，由平衡條件可得：fF2mgsin ；聯(lián)立解得物塊與斜面的最大靜摩擦力

5、fF1F22，選項 C 正確.不能求出物塊質量 m，不能求出斜面傾角，不能求出物塊對斜面壓力，選項 A、B、D 錯誤.答案：C熱點 1考向 1彈力的分析與計算彈力有無及其方向的判斷熱點歸納1.彈力有無的判斷：(1)條件法：根據(jù)物體是否直接接觸并發(fā)生彈性形變來判斷是否存在彈力.此方法多用來判斷形變較明顯的情況.(2)假設法：對形變不明顯的情況，可假設兩個物體間彈力不存在，看物體能否保持原有的狀態(tài)，若運動狀態(tài)不變，則此處不存在彈力，若運動狀態(tài)改變，則此處一定有彈力.(3)狀態(tài)法：根據(jù)物體的運動狀態(tài)，利用牛頓第二定律或共點力平衡條件判斷彈力是否存在.(4)替換法：可以將硬的、形變不明顯的施力物體用軟

6、的、易產(chǎn)生明顯形變的物體來替換，看能否維持原來的運動狀態(tài).2.彈力方向的確定：【典題 1】畫出圖 2-1-3 中物體 A 受力的示意圖.圖 2-1-3答案：如圖 D2 所示.(3)(1)(4)(5)(2)圖 D2方法技巧：彈力方向的判斷方法：(1)根據(jù)物體所受彈力方向與施力物體形變的方向相反判斷.(2)根據(jù)共點力的平衡條件或牛頓第二定律確定彈力的方向.考向 2彈簧(彈性繩)彈力大小的計算胡克定律的應用【典題 2】(2017 年新課標卷)一根輕質彈性繩的兩端分別固定在水平天花板上相距 80 cm 的兩點上，彈性繩的原長也為 80 cm.將一鉤碼掛在彈性繩的中點，平衡時彈性繩的總長度為 100 c

7、m；再將彈性繩的兩端緩慢移至天花板上的同一點，則彈性繩的總長度變?yōu)?彈性繩的伸長始終處于彈性限度內)()A.86 cmB.92 cmC.98 cmD.104 cm解析：由題可知，掛上鉤碼后，如圖 D3 甲所示：甲乙圖 D3此時彈性繩長度為 100 cm，則角度為37，sin 0.6對結點 O 進行受力分析如圖乙所示.則由圖乙得：2Tsin mg答案：B熱點 2考向 1摩擦力有無及其方向的判斷靜摩擦力有無及其方向的判斷方法熱點歸納(1)假設法利用假設法判斷的思維程序如下：(2)狀態(tài)法此法關鍵是先判明物體的運動狀態(tài)(即加速度的方向)，再利用牛頓第二定律(Fma)確定合力，然后通過受力分析確定靜摩擦

8、力的大小及方向.(3)牛頓第三定律法此法的關鍵是抓住“力是物體間的相互作用”，先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向，再根據(jù)“力的相互性”確定另一物體受到的靜摩擦力方向.【典題 3】(2017 年安徽合肥第一中學高三月考)如圖 2-1-4所示，在水平桌面上放置一斜面體 P，兩長方體物塊 a 和 b 疊放在斜面體上，整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)，若將 a 和 b、b 與斜面體，斜面體與桌面之間摩擦力的大小分別用 f1、f2和f3表示，則()圖 2-1-4A.f10，f20，f30B.f10，f20，f30C.f10，f20，f30D.f10，f20，f30解析：對 a 物體分析可知，a 物體受重力、支

9、持力的作用，有沿斜面向下滑動的趨勢，因此 a 受到 b 對其向上的摩擦力，f10；再對 ab 整體分析可知，ab 整體受重力、支持力的作用，有沿斜面向下滑動的趨勢，因此 b 受到斜面體 P 對其向上的摩擦力， f20；對 ab 及 P 組成的整體分析，由于整體在水平方向不受外力，因此 P 不受地面的摩擦力，f30，故 C 正確.答案：C考向 2滑動摩擦力方向的判斷熱點歸納(1)滑動摩擦力的方向與接觸面相切，與物體相對運動方向相反.相比靜摩擦力，滑動摩擦力的方向較為直觀.(2)對相對運動方向的理解：“相對”指與其接觸的物體而言，即以與其接觸的物體為參考系，不一定是相對地面的運動.【典題 4】(多

10、選)如圖 2-1-5 所示，A 為長木板，在水平面上以速度 v1 向右運動，物塊 B 在木板 A 的上面以速度 v2 向右運動，下列判斷正確的是()圖 2-1-5A.若 v1v2，則 A、B 之間不存在摩擦力B.若 v1v2，則 A 受到了 B 所施加的向左的滑動摩擦力C.若 v1v2，則 B 受到了 A 所施加的向左的滑動摩擦力解析：v1v2 時，A、B 之間相對靜止，則 A 與 B 間沒有摩擦力，選項 A 正確；v1v2 時，A 相對 B 向右滑動，所以 A受到 B 對其施加的向左的滑動摩擦力，根據(jù)相互作用力的特點，B 受到 A 施加的向右的滑動摩擦力，選項 B 正確，D 錯誤；v1v2時

11、， B 相對 A 向右滑動，所以 B 受到 A 對其施加的向左的滑動摩擦力，選項 C 錯誤.答案：AB熱點 3摩擦力大小的計算熱點歸納1.靜摩擦力(1)由運動狀態(tài)來求，若物體平衡則由共點力平衡求解.(2)物體有加速度時，若只有靜摩擦力，則Ff ma.若除靜摩擦力外，物體還受其他力，則 F合 ma，先求合力再求靜摩擦力.2.滑動摩擦力(1)滑動摩擦力的大小用公式 FfFN來計算.(2)也可根據(jù)運動狀態(tài)由共點力平衡和牛頓第二定律求解.【典題 5】(多選，2017 年湖北宜昌一調)如圖 2-1-6 所示，)物體 A 和 B 相對靜止，以共同的速度沿斜面勻速下滑，則(圖 2-1-6A.A、B 間無摩擦

12、力的作用B.B 受到滑動摩擦力的大小為(mAmB)gsin C.B 受到的靜摩擦力的大小為 mAgsin D.取走 A 物后，B 物將勻加速下滑解析：以 A 為研究對象，A 處于平衡狀態(tài)，因此有 f答案：BCmAgsin ，所以A受到B給其沿斜面向上的摩擦力作用，故A錯誤；以整體為研究對象，根據(jù)平衡狀態(tài)有(mAmB)gsin fB，故B正確；A對B的靜摩擦力與B對A的靜摩擦力大小相等，故有ffmAgsin ，C正確；由前面分析知：(mAmB)gsin fB，又根據(jù)滑動摩擦力公式有fB(mAmB)gcos ，得tan ，取走A物體后，物體B受滑動摩擦力為mBgcos ，代入tan 得，mBgco

13、s mBgsin ，即物體B受力平衡，則物體B仍能做勻速直線運動，故D錯誤.方法技巧：關于計算摩擦力大小的三點注意：(1)分清摩擦力的性質：靜摩擦力或滑動摩擦力.(2)應用滑動摩擦力的計算公式FfFN時，注意動摩擦因數(shù)，其大小與接觸面的材料及其粗糙程度有關，F(xiàn)N 為兩接觸面間的正壓力，不一定等于物體的重力.(3)滑動摩擦力的大小與物體的運動速度無關，與接觸面積的大小無關.【遷移拓展】(2015 年山東卷)如圖 2-1-7 所示，滑塊 A 置于水平地面上，滑塊 B 在一水平力作用下緊靠滑塊 A(A、B 接觸面豎直)，此時 A 恰好不滑動，B 剛好不下滑.已知 A 與 B 間的動摩擦因數(shù)為1，A

14、與地面間的動摩擦因數(shù)為2，最大靜摩擦)力等于滑動摩擦力.A 與 B 的質量之比為(圖 2-1-7答案：B繩模型、桿模型1.輕繩模型(1)活結模型：跨過滑輪、光滑桿、光滑釘子的細繩為同一根細繩，繩上各點及兩端拉力大小相等.(2)死結模型：如幾個繩上有“結點”，即幾段繩子系在一起，那么這幾段繩子的拉力不一定相等.2.輕桿模型(1)“死桿”：輕質固定桿，它的彈力方向不一定沿桿的方向，作用力的方向需要結合平衡方程或牛頓定律求得.(2)“活桿”：一端有鉸鏈相連的桿屬于活動桿，輕質活動桿的彈力方向一定沿桿的方向.【典題 6】(多選，2017 年天津卷)如圖 2-1-8 所示，輕質不可伸長的晾衣繩兩端分別固

15、定在豎直桿 M、N 上的 a、b 兩點，懸掛衣服的衣架鉤是光滑的，掛于繩上處于靜止狀態(tài).如果只人)為改變一個條件，當衣架靜止時，下列說法正確的是(A.繩的右端上移到 b，繩子拉力不變B.將桿 N 向右移一些，繩子拉力變大C.繩的兩端高度差越小，繩子拉力越小D.若換掛質量更大的衣服，則衣架懸掛點右移圖 2-1-8解析：設兩桿間距離為 d，繩長為 l，Oa、Ob 段長度分別為 la和lb，則llalb，兩部分繩子與豎直方向夾角分別為和，受力分析如圖 2-1-9 所示.圖 2-1-9答案：AB【觸類旁通】如圖 2-1-10 甲所示，輕繩 AD 跨過固定在水平橫梁 BC 右端的定滑輪掛住一個質量為 1

16、0 kg 的物體，ACB30；圖乙中輕桿 HP 一端用鉸鏈固定在豎直墻上，另一端 P通過細繩 EP 拉住，EP 與水平方向也成 30，輕桿的 P 點用細繩 PQ 拉住一個質量也為 10 kg 的物體.g 取 10 N/kg，求輕繩 AC段的拉力大小 FAC與細繩EP段的拉力大小FEP之比.甲乙圖 2-1-10解：題圖甲和乙中的兩個物體都處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡條件可判斷，與物體相連的細繩拉力大小等于物體的重力.分別取 C 點和 P 點為研究對象，進行受力分析如圖 D4(a)和(b)所示.(a)(b)圖 D4圖(a)中，輕繩 AD 跨過定滑輪拉住質量為 M1 的物體，物體處于平衡狀態(tài)，繩 AC 段的拉力FACFCDM1g圖(b)中，由FEPsin 30FPQM2g得FEP2M2g