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1、專題二 相互作用與物體平衡考點內(nèi)容要求熱點1.滑動摩擦力、動摩擦因數(shù)、靜摩擦力1.力學(xué)部分三種不同性質(zhì)的力一直是高考?？純?nèi)容.2.本專題的高考熱點主要有兩個：一是與摩擦力的大小和方向有關(guān)的問題；二是共點力的平衡問題.3.本專題的知識點常常與牛頓運動定律、功能關(guān)系等內(nèi)容綜合考查，單獨考查本專題內(nèi)容時常以選擇題為主，難度不大，而且命題多與體育運動、娛樂活動、生活、生產(chǎn)等相聯(lián)系.4.本專題備考策略：受力分析是物理學(xué)的基礎(chǔ)，復(fù)習(xí)時要強化對受力分析的訓(xùn)練；摩擦力是高考的熱點和難點，要知道如何判斷它的產(chǎn)生條件、方向；力的合成與分解是解決動力學(xué)問題的基礎(chǔ)，應(yīng)熟練掌握力的平行四邊形定則和正交分解法.2.形變、
2、彈性、胡克定律3.矢量和標(biāo)量4.力的合成與分解5.共點力的平衡實驗二：探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系實驗三：驗證力的平行四邊形定則第1講重力 彈力 摩擦力一、重力吸引mg1.定義：由于地球的_而使物體受到的力.2.大?。篏_.豎直向下水平面向下3.方向：_，即垂直于_.4.重心：重力的作用點.形狀質(zhì)量分布(1)物體的重心與它的_以及_有關(guān).重心不一定在物體上.(2)質(zhì)量分布均勻且有規(guī)則幾何外形的物體，其重心在物體的_.幾何中心5.重力與萬有引力的關(guān)系：重力是萬有引力的_，粗略計算時可認為兩者大小相等.分力【基礎(chǔ)檢測】1.下列關(guān)于重力和重心的說法正確的是()A.物體所受的重力就是地球?qū)ξ矬w產(chǎn)生的吸引力
3、B.重力的方向總是指向地心C.用細線將重物懸掛起來，靜止時物體的重心一定在懸線所在的直線上D.重心就是物體所受重力的等效作用點，故重心一定在物體上答案：C二、形變和彈力完全恢復(fù)原狀彈性形變1.彈性形變：撤去外力后物體能夠_的形變.2.彈力：物體由于發(fā)生_而對跟它接觸的物體產(chǎn)生力的作用.3.彈力產(chǎn)生的條件直接接觸彈性形變(1)兩物體_.(2)接觸處發(fā)生_.4.彈力方向的判斷繩收縮受力受力(1)細繩的拉力方向一定沿繩指向_的方向.(2)接觸平面上的彈力，其方向垂直于接觸平面指向_物體.(3)兩球面接觸處的彈力，其方向垂直于兩球面的公切面指向_物體.(4)桿的彈力可沿桿，也可不沿桿，應(yīng)具體問題具體分
4、析.5.彈簧的彈力：在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力的大小遵循胡克定律，公式為 F_，式中的 k 為彈簧的勁度系數(shù)，x 為彈簧的形變量(并非原長或總長). kx【基礎(chǔ)檢測】2.(多選)如圖 2-1-1 所示，一傾角為 45的斜面固定于墻角，為使一光滑的鐵球靜止于圖示位置，需加一水平力 F，且 F 通過球心.下列說法正確的是()A.鐵球一定受墻水平向左的彈力B.鐵球可能受墻水平向左的彈力C.鐵球一定受垂直斜面向上的彈力圖 2-1-1D.鐵球可能受垂直斜面向上的彈力答案：BC三、滑動摩擦力和靜摩擦力1.滑動摩擦力相對滑動相對滑動(1)定義：兩個相互接觸的物體有_時，在物體之間產(chǎn)生的阻礙相對滑動的作用力.(2
5、)產(chǎn)生條件(缺一不可)：兩物體相互接觸并擠壓(有彈力)；接觸面粗糙；兩物體間有_.(3)大?。号c正壓力成正比，即 f_.叫動摩擦因數(shù)，與接觸面的_和_有關(guān).(4)方向：與物體_的方向相反，與物體運動的方向無關(guān).FN材料粗糙程度相對滑動2.靜摩擦力相對滑動趨勢相對滑動趨勢(1) 定義：兩個相互接觸的物體間有_時，在接觸面上產(chǎn)生的阻礙相對滑動趨勢的力.(2)產(chǎn)生條件(缺一不可)：兩物體相互接觸并擠壓(有彈力)；接觸面粗糙；兩物體間有_.(3)大?。何矬w間的靜摩擦力大小可以改變(兩物體間接觸面的粗糙程度和彈力不變的情況下)，隨著其他外力的變化而變化.(4)方向：跟物體_的方向相反，并且摩擦力的方向總
6、跟接觸面平行(或相切).相對滑動趨勢(5)最大靜摩擦力 fmax：靜摩擦力有一個_，在數(shù)值上等于物體剛要滑動時所需要的沿相對滑動趨勢方向的外力.靜摩擦力的大小取值范圍為：_.實際中，最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力.一般情況下，可近似認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.最大值0ffmax【基礎(chǔ)檢測】3.(2016 年北京朝陽區(qū)二模)如圖 2-1-2 所示，質(zhì)量為 10 kg的物體 A 拴在一個被水平拉伸的彈簧一端，彈簧的拉力為 5 N時，物體 A 處于靜止?fàn)顟B(tài).若小車以 1 m/s2 的加速度向右運動后，則(g10 m/s2)()A.物體 A 相對小車向右運動B.物體 A 受到的摩擦力減小圖 2-1-
7、2C.物體 A 受到的摩擦力大小不變D.物體 A 受到的彈簧拉力增大解析：由題意得物體 A 與平板車的上表面間的最大靜摩擦力 Fm5 N，F(xiàn)合ma10 N，可知此時平板車對物體 A 的摩擦力為 5 N，方向向右，且為靜摩擦力，所以物體 A 相對于車仍然靜止，故 A 錯誤； F合ma10 N，此時平板車對物體 A 的摩擦力為 5 N，方向向右，所以物體 A 受到的摩擦力大小不變，故 B 錯誤，C 正確；物體 A 相對于車仍然靜止，所以受到的彈簧的拉力大小不變，故 D 錯誤.答案：C考點 1 對重力的理解 重點歸納同一物體在兩極處，所受重力最大，大小等于萬有引力；在赤道上，所受的重力最小.【考點練
8、透】1.下列關(guān)于重力的說法中正確的是()A.物體只有靜止時才受重力作用B.重力的方向總是指向地心C.地面上的物體在赤道上受的重力最小D.物體掛在彈簧秤下，彈簧秤的示數(shù)一定等于物體的重力解析：任何物體均受重力作用，重力的方向豎直向下，不一定指向地心，A、B 均錯誤；地面上的物體在赤道上受到的重力最小，C 正確；當(dāng)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)時，彈簧秤的示數(shù)才等于懸掛的物體的重力大小，D 錯誤.答案：C考點 2 彈力的分析與計算 重點歸納1.彈力有無的判斷(1)根據(jù)物體是否直接接觸并且發(fā)生明顯彈性形變來判斷是否存在彈力.(2)假設(shè)法：當(dāng)對一些微小形變難以直接判斷時，可假設(shè)有彈力存在，看是否能改變物體的運動狀態(tài)
9、.(3)撤物法：將與研究對象接觸的某一物體撤離，看物體的運動狀態(tài)是否能保持原來的狀態(tài).(4)狀態(tài)法：依據(jù)物體的運動狀態(tài)，由平衡條件或牛頓運動定律列方程求解，如由此方法計算出以加速度 ag 下降的升降機對底板上的物體無彈力作用.2.彈力方向的確定 典例剖析例 1：如圖 2-1-3 所示，在甲圖中懸掛小球的細線處于豎直狀態(tài)，在乙圖中懸線與豎直方向成角，在丙圖和丁圖中都是一支持面水平，另一面傾斜，且各面都光滑.各圖中小球均處于靜)止?fàn)顟B(tài).則小球與斜面之間存在彈力的是(圖 2-1-3A.甲B.乙C.丙D.丁思維點撥：判斷斜面對小球是否存在彈力，可用“撤物法”，若去掉斜面后物體仍能保持原來的狀態(tài)，則斜面
10、對小球無彈力作用，否則小球受斜面的彈力作用.解析：在圖甲中，若小球與斜面間有彈力，則其必沿垂直斜面方向，而小球所受重力豎直向下，懸線中拉力必豎直向上，此時小球所受 3 個力的合力不為零，與小球處于靜止?fàn)顟B(tài)相悖，故此時球與斜面間無彈力作用.圖乙中，若球與斜面間無彈力作用，則小球僅受豎直向下的重力和沿線方向的拉力，而此兩力不在一條直線上，小球不能處于靜止?fàn)顟B(tài)，故小球與斜面間有彈力.在圖丙、丁中，小球受力如圖 2-1-4 戊、己中的實線所示，若小球與斜面之間有彈力的作用(如戊、己中的虛線所示)，則小球無法保持平衡，故小球與斜面間無彈力作用.圖 2-1-4答案：B備考策略：判斷有無彈力，主要看有沒有發(fā)
11、生彈性形變，但很多彈性形變是微小形變，無法直接觀察到，所以很多情況要間接判斷，如“假設(shè)法”“撤離法”“平衡法”等，在物理學(xué)習(xí)中，常常用間接的方法處理物理問題.【考點練透】2.如圖 2-1-5 所示，圖中所有的球都是相同的，且形狀規(guī)則，質(zhì)量分布均勻.甲球放在光滑斜面和光滑水平面之間，乙球與其右側(cè)的球相互接觸并放在光滑的水平面上，丙球與其右側(cè)的球放在另一個大的光滑球殼內(nèi)部并相互接觸，丁球是一足球，一學(xué)生將足球踢向斜臺的示意圖如圖所示.關(guān)于這四個球的受力情況，下列說法正確的是()A.甲球受到兩個彈力的作用B.乙球受到兩個彈力的作用C.丙球受到兩個彈力的作用D.丁球(足球)與斜臺作用時斜臺給足球的彈力
12、方向先沿 v1 的方向后沿 v2 的方向圖 2-1-5解析：對甲、乙、丙三球運用假設(shè)法和平衡法，假設(shè)甲球受斜面的彈力，則甲球就不能平衡了，假設(shè)乙球受右面球的彈力，乙球?qū)⑾蜃筮\動，假設(shè)丙球不受右側(cè)球的彈力則丙球?qū)⑾蛴蚁路綕L動，故 A、B 均錯誤，C 正確；彈力的方向垂直于接觸面故 D 錯誤.答案：C考點 3 彈力的分析與計算 重點歸納分析物體的運動情況，然后根據(jù)物體的運動狀態(tài)，利用共點力的平衡條件或牛頓第二定律求彈力.例 2：如圖 2-1-6 所示，兩個彈簧的質(zhì)量不計，勁度系數(shù)分別為 k1、k2，它們一端固定在質(zhì)量為 m 的物體上，另一端分別固定在 Q、P 上，當(dāng)物體平衡時上面的彈簧處于原長，若
13、把固定的物體換為質(zhì)量為 2m 的物體(彈簧的長度不變，且彈簧均在彈性限度內(nèi))，當(dāng)物體再次平衡時，物體比第一次平衡時的位置)下降了 x，則 x 為(圖 2-1-6拉伸x，平衡時有k1(x1x)k2x 2mg0，聯(lián)立解得 x解析：物體質(zhì)量為 m 時，上面的彈簧處于原長，由于物體處于平衡狀態(tài)，下面的彈簧一定對物體有向上的支持力，因此下面的彈簧被壓縮 x1，由平衡條件得 k1x1 mg0.換成質(zhì)量為2m 的物體后，下面的彈簧將進一步壓縮 x，同時上面的彈簧被mgk1k2.答案：A備考策略：彈簧類彈力的計算要點是彈簧形變量的確定，思維程序為：(1)恢復(fù)彈簧的原長確定彈簧處于原長時端點的位置；(2)判斷彈
14、簧的形變形式和形變量：從彈簧端點的實際位置與彈簧處于原長時端點的位置對比判斷彈簧的形變形式和形變量 x，并由形變形式判斷彈力的方向；(3)由胡克定律計算彈力的大小.【考點練透】3.一輕彈簧兩端分別連接物體甲、乙，在水平力作用下共同向右做勻加速運動，如圖 2-1-7 所示，在水平面上時，力為F1，彈簧長為L1，在斜面上時，力為F2，彈簧長為L2 ，已知甲、乙兩物體與接觸面間的動摩擦因數(shù)相同，則輕彈簧的原長為()圖 2-1-7k(L1L0)解析：設(shè)物體甲、乙的質(zhì)量分別為 m1、m2，與接觸面間的動摩擦因數(shù)為，彈簧原長為 L0，在水平面上時，以整體為研究對象有F1(m1m2)g(m1m2)a 隔離甲
15、物體有k(L1L0)m1gm1a 聯(lián)立解得m1m1m2F1 k(L2L0)同理可得m1m1m2F2 聯(lián)立可得輕彈簧的原長為 L0F2L1F1L2F2F1，C 正確.答案：C考點 4 摩擦力的分析和計算 重點歸納1.判斷靜摩擦力的有無及方向的三種方法(1)假設(shè)法利用假設(shè)法判斷的思維程序如下：(2)運動狀態(tài)法此法關(guān)鍵是先確定物體的運動狀態(tài)( 如平衡或求出加速度)，再利用平衡條件或牛頓第二定律(Fma)確定靜摩擦力的方向.(3)牛頓第三定律法“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)牛頓第三定律確定另一物體受到的靜摩擦力的方向.2.摩擦力大小的計算(1)物體處于平衡狀
16、態(tài)(靜止或勻速直線運動)，利用力的平衡條件來判斷其大小.(2)物體有加速度時，若只有摩擦力，則 Ffma，例如勻速轉(zhuǎn)動的圓盤上物塊靠摩擦力提供向心力產(chǎn)生向心加速度.若除摩擦力外，物體還受其他力，則 F合ma，先求合力再求摩擦力.(3)滑動摩擦力的大小用公式 fFN 來計算. 典例剖析例 3：(2014 年廣東廣州執(zhí)信、廣雅、六中三校聯(lián)考)如圖2-1-8所示，物體 a、b和c 疊放在水平桌面上，水平力 Fb 5 N，F(xiàn)c10 N 分別作用于物體 b、c 上，a、b 和 c 仍保持靜止，以f1、f2、f3 分別表示 a 與 b、b 與 c、c 與桌面間的靜摩擦力的大小，則()A.f15 N，f20
17、，f35 NB.f15 N，f25 N，f30 N圖 2-1-8C.f10 N，f25 N，f35 ND.f10 N，f210 N，f35 N思維點撥：判斷摩擦力方向和有無的方法：首先將物體進行隔離，然后判斷是否有相對滑動或相對滑動的趨勢，從而得到所求的摩擦力，必要時也可用假設(shè)法求解.解析：將 a 進行隔離分析可知，物體 a 相對物體 b 沒有相對滑動趨勢，故 a、b 間的摩擦力為零.隔離 b 進行受力分析，可得 b、c 間的摩擦力大小等于 Fb 的大小，將三個物體看作整體進行受力分析可知，物體所受合力為零，相對地面有相對運動的趨勢，物體 c 與地面間的摩擦力大小f3FcFb 5 N，故C 正
18、確.答案：C備考策略：計算摩擦力時的三點注意(1)首先分清摩擦力的性質(zhì)，因為只有滑動摩擦力才有公式，靜摩擦力通常只能用平衡條件或牛頓定律來求解.(2)公式FfFN 中 FN 為兩接觸面間的正壓力，與物體的重力沒有必然聯(lián)系，不一定等于物體的重力.(3)滑動摩擦力的大小與物體速度的大小無關(guān)，與接觸面積的大小也無關(guān).【考點練透】4.如圖 2-1-9 所示，質(zhì)量為 1 kg 的物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.2，從 t0 開始以初速度 v0 沿水平地面向右滑行，同時受到一個水平向左的恒力 F1 N 的作用，g 取 10 m/s2，向右為正方向，該物體受到的摩擦力 f 隨時間變化的圖象是(最大靜摩擦力等于
19、滑動摩擦力)()圖 2-1-9ACBD解析：從t0 開始以初速度 v0 沿水平地面向右做勻減速運動，受到的滑動摩擦力大小為 fmg0.2110 N2 N，方向向左，為負值.當(dāng)物體的速度減到零時，物體所受的最大靜摩擦力為 fmmg2 N，因為Ffm ，所以物體不能被拉動而處于靜止?fàn)顟B(tài)，受到靜摩擦力作用，其大小為fF1 N，方向向右，為正值，根據(jù)數(shù)學(xué)知識得知，A 正確.答案：A易錯點 1 摩擦力方向的判斷例 4：(2015 年廣東仲元中學(xué)等七校聯(lián)考)如圖 2-1-10 所示，激情爬竿在春晚受到觀眾的好評.當(dāng)雜技演員用雙手握住固定在豎直方向的竿勻速攀上和勻速攀下時，他所受的摩擦力分別是 f1 和 f
20、2，那么()A.f1 向下，f2 向上，且 f1f2B.f1 向下，f2 向上，且 f1f2C.f1 向上，f2 向上，且 f1f2D.f1 向上，f2 向下，且 f1f2圖 2-1-10錯解分析：認為摩擦力的方向與速度方向相反.選擇 A.正解分析：雜技演員在爬上與爬下的過程中，手與竿保持相對靜止，故受到的是靜摩擦力的作用，根據(jù)重力與摩擦力平衡，可得勻速攀上和勻速攀下時，摩擦力方向均沿竿向上，大小與重力相等，故 C 正確.答案：C指點迷津：靜摩擦力的方向與物體的運動方向無關(guān)，與物體相對運動的趨勢相反，可用平衡條件或牛頓第二定律求解.【觸類旁通】1.(多選，2016 年福建福州格致中學(xué)期中)如圖
21、 2-1-11 所示，質(zhì)量為 m 的物體在與斜面平行向上的拉力 F 作用下，沿著水平地面上質(zhì)量為 M 的粗糙斜面勻速上滑，在此過程中斜面保持靜止，則地面對斜面()A.無摩擦力B.支持力等于(mM)g圖 2-1-11C.支持力為(Mm)gFsin D.有水平向左的摩擦力，大小為 Fcos 答案：CD易錯點 2 摩擦力的“突變”問題1.靜靜“突變”物體在摩擦力和其他力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)作用在物體上的其他力的合力發(fā)生變化時，如果物體仍然保持靜止?fàn)顟B(tài)，則物體受到的靜摩擦力的大小和方向?qū)l(fā)生突變.2.靜動“突變”物體在摩擦力和其他力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)其他力變化時，如果物體不能保持靜止?fàn)顟B(tài)，則物
22、體受到的靜摩擦力將“突變”成滑動摩擦力.3.動動“突變”某物體相對于另一物體滑動的過程中，若突然相對運動方向變了，則滑動摩擦力方向發(fā)生“突變”.例 5：(2013 年新課標(biāo)全國卷)如圖 2-1-12 所示，在固定斜面上的一物塊受到一外力 F 的作用，F(xiàn) 平行于斜面向上.若要物塊在斜面上保持靜止，F(xiàn) 的取值應(yīng)有一定范圍，已知其最大值和最小值分別為 F1 和 F2(F20).由此可求出(A.物塊的質(zhì)量B.斜面的傾角C.物塊與斜面間的最大靜摩擦力D.物塊對斜面的正壓力)圖 2-1-12解析：物塊受與斜面平行的外力 F 作用，而在斜面上靜止，此時摩擦力的大小和方向?qū)㈦S F 的變化而變化.設(shè)斜面傾角為，
23、由平衡條件 F1mgsin Ffmax0，F(xiàn)2mgsin Ffmax 0，解得FfmaxF1F22，故選項 C 正確.答案：C【觸類旁通】2.(多選)將力傳感器 A 固定在光滑水平桌面上，測力端通過輕質(zhì)水平細繩與滑塊相連，滑塊放在較長的小車上.如圖 2-1-13甲所示，傳感器與計算機相連接，可獲得力隨時間變化的規(guī)律.一水平輕質(zhì)細繩跨過光滑的定滑輪，一端連接小車，另一端系沙桶，整個裝置開始處于靜止?fàn)顟B(tài).在滑塊與小車分離前緩慢向沙桶里倒入細沙，力傳感器采集的 F-t 圖象如圖乙所示.則()乙甲圖 2-1-13A.2.5 s 前小車做變加速直線運動B.2.5 s 后小車做變加速直線運動C.2.5 s 前小車所受摩擦力不變D.2.5 s 后小車所受摩擦力不變解析：由題圖乙可知，在 F 的變化階段，沙桶質(zhì)量在由小變大，滑塊與小車之間沒有相對滑動，屬于靜摩擦力，所以2.5 s 前，小車、滑塊均靜止，A 錯誤.2.5 s 后小車受恒定摩擦力，但是外力增加，因此做變加速直線運動，B 正確.根據(jù)上述分析，2.5 s 前滑塊受靜摩擦力，且靜摩擦力在變化，2.5 s 后受滑動摩擦力，且大小不變，故 D 正確.答案：BD
南方新高考高考物理大一輪復(fù)習(xí) 專題二 相互作用與物體平衡 第1講 重力 彈力 摩擦力課件
