高考一輪物理復(fù)習(xí) 第二章 力 物體的平衡第1講 重力 彈力　摩擦力課件 教科版必修I.ppt

第1講重力彈力摩擦力 2013屆高考一輪物理復(fù)習(xí)課件必修1 教科版 形變 彈性 胡克定律 考綱要求 彈力 1 定義 發(fā)生彈性形變的物體 由于要 會對與它接觸的物體產(chǎn)生力的作用 2 產(chǎn)生條件 物體相互 物體發(fā)生 3 方向 彈力的方向總是與施力物體形變的方向 2 恢復(fù)原狀 接觸 彈性形變 相反 1 形變 物體形狀或體積的變化叫形變 胡克定律 1 內(nèi)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 x是彈簧長度的 不是彈簧形變以后的長度 3 彈性形變 正比 kx 勁度系數(shù) 自身性質(zhì) 變化量 兩種摩擦力的對比 滑動摩擦力 動摩擦因數(shù) 靜摩擦力 考綱要求 滑動趨勢 阻礙 滑動 粗糙 彈力 運動趨勢 粗糙 彈力 相對運動 相對運動 無關(guān) 0 fn 粗糙 相反 相對運動 誤區(qū)警示 1 誤認為只要兩物體接觸就存在彈力 2 誤認為桿的彈力方向一定沿桿方向 3 誤認為滑動摩擦力的大小與接觸面積大小 物體速度大小有關(guān) 4 誤認為物體所受正壓力大小等于物體的重力大小 2011 杭州高三檢測 如圖2 1 1所示 下列四個圖中 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球殼內(nèi)部并相互接觸 丁球用兩根輕質(zhì)細線吊在天花板上 且其中右側(cè)一根線是沿豎直方向 關(guān)于這四個球的受力情況 下列說法正確的是 1 圖2 1 1 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 丁球受到兩個彈力的作用解析甲球受水平面的彈力 斜面對甲球無彈力 乙球受水平面的彈力 乙與另一球之間無彈力 丙球受右側(cè)球和地面的兩個彈力作用 丁球受豎直細線的拉力 傾斜細線的拉力剛好為零 故c對 a b d錯 答案c 2012 臺州質(zhì)檢 一根輕質(zhì)彈簧 當它上端固定 下端懸掛重為g的物體時 長度為l1 當它下端固定在水平地面上 上端壓一重為g的物體時 其長度為l2 則它的勁度系數(shù)是 答案d 2 玩具汽車停在模型橋面上 如圖2 1 2所示 下列說法正確的是 a 橋面受向下的彈力 是因為橋梁發(fā)生了形變b 汽車沒有發(fā)生形變 所以汽車不受彈力c 汽車受向上的彈力 是因為橋梁發(fā)生了彈性形變d 汽車受向上的彈力 是因為汽車發(fā)生了形變 3 圖2 1 2 解析汽車與橋面相互擠壓都發(fā)生了形變 b錯 由于橋面發(fā)生彈性形變 所以對汽車有向上的彈力 c對 d錯 由于汽車發(fā)生了形變 所以對橋面產(chǎn)生向下的壓力 a錯 答案c 下列關(guān)于摩擦力的說法正確的是 a 摩擦力的方向總與物體的運動方向相反b 摩擦力的大小與相應(yīng)的正壓力成正比c 運動著的物體不可能受靜摩擦力作用 只能受滑動摩擦力作用d 靜摩擦力的方向與接觸物體相對運動趨勢的方向相反解析摩擦力的方向與物體的運動方向可以相同也可以相反 故a錯 靜摩擦力的方向總是與物體間相對運動趨勢的方向相反 故d對 靜摩擦力存在于相對靜止的物體間 物體可以是靜止的 也可以是運動的 故c錯 滑動摩擦力大小與正壓力成正比 靜摩擦力與正壓力無關(guān) 最大靜摩擦力與正壓力成正比 故b錯 答案d 4 有關(guān)滑動摩擦力的下列說法中 正確的是 a 有壓力一定有滑動摩擦力b 有滑動摩擦力一定有壓力c 滑動摩擦力總是與接觸面上的壓力垂直d 只有運動物體才受滑動摩擦力解析產(chǎn)生滑動摩擦力的條件有四個 相互接觸 擠壓 接觸面粗糙 發(fā)生相對滑動 四者缺一不可 由產(chǎn)生滑動摩擦力的條件可知 a選項錯 b選項正確 滑動摩擦力方向與接觸面相切 而壓力垂直于接觸面 所以滑動摩擦力方向跟接觸面所受壓力垂直 c選項正確 如擦黑板時 黑板是靜止的 但相對黑板擦是運動的 也受滑動摩擦力 所以關(guān)鍵是 相對運動 故d選項錯誤 答案bc 5 彈力方向的判斷 1 根據(jù)彈力產(chǎn)生的條件直接判斷根據(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 根據(jù)物體的運動狀態(tài)分析判斷根據(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 彈力大小的計算根據(jù)平衡條件 牛頓第二定律或胡克定律來計算 考點一彈力方向的判斷及大小計算 1 2 如圖2 1 3所示 一重為10n的球固定在支桿ab的上端 今用一段繩子水平拉球 使桿發(fā)生彎曲 已知繩的拉力為7 5n 則ab桿對球的作用力 a 大小為7 5nb 大小為10nc 方向與水平方向成53 角斜向右下方d 方向與水平方向成53 角斜向左上方 典例1 圖2 1 3 答案d 彈力大小的計算方法 1 一般物體之間的彈力 要利用平衡條件或牛頓第二定律來計算 2 彈簧的彈力 由胡克定律 f kx 計算 如圖2 1 4所示 在水平傳送帶上有三個質(zhì)量分別為m1 m2 m3的木塊1 2 3 1和2及2和3間分別用原長為l 勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接起來 木塊與傳送帶間的動 變式1 圖2 1 4 摩擦因數(shù)均為 現(xiàn)用水平細繩將木塊1固定在左邊的墻上 傳送帶按圖示方向勻速運動 當三個木塊達到平衡后 1 3兩木塊之間的距離是 解析先以2 3為整體分析 設(shè)1 2間彈簧的伸長量為x1 有kx1 m2 m3 g 再以3為研究對象 設(shè)2 3間彈簧伸長量為x2 有kx2 m3g 所以1 3兩木塊之間的距離為2l x1 x2 故選b 答案b 由相對運動趨勢直接判斷因為靜摩擦力的方向跟物體相對運動趨勢的方向相反 如果我們所研究的問題中 物體相對運動的趨勢很明顯 就可以由相對運動趨勢直接判斷 這是判斷靜摩擦力方向的基本方法 如圖2 1 5所示 判斷 考點二靜摩擦力方向的判斷 小專題 1 圖2 1 5 靜止在斜面上的物體p所受靜摩擦力的方向 物體p相對斜面的運動趨勢很明顯 沿斜面有下滑趨勢 我們就可以由靜摩擦力的方向與相對運動趨勢方向相反直接判斷出物體p受的靜摩擦力的方向為沿斜面向上 如圖2 1 6所示 重為g的木棒 可繞光滑軸o自由轉(zhuǎn)動 現(xiàn)將棒擱在表面粗糙的小車上 小車原來靜止 如果用水平力f拉動小車 則棒受到的摩擦力方向 典例2 圖2 1 6 a 向右b 向左c 等于零d 都有可能解析由題圖可直接判斷出木棒相對小車有水平向左的運動趨勢 則棒受到小車給棒的摩擦力方向水平向右 答案a 用假設(shè)法判斷 2 如圖2 1 7所示 物體a b在力f作用下一起以相同速度沿f方向勻速運動 關(guān)于物體a所受的摩擦力 下列說法正確的是 變式2 圖2 1 7 a 甲 乙兩圖中物體a均受摩擦力 且方向均與f相同b 甲 乙兩圖中物體a均受摩擦力 且方向均與f相反c 甲 乙兩圖中物體a均不受摩擦力d 甲圖中物體a不受摩擦力 乙圖中物體a受摩擦力 方向和f方向相同解析用假設(shè)法分析 甲圖中 假設(shè)a受摩擦力 與a做勻速運動在水平方向合力為零不符 所以a不受摩擦力 乙圖中 假設(shè)a不受摩擦力 a將相對b沿斜面向下運動 從而a受沿f方向的摩擦力 正確選項是d 答案d 根據(jù)平衡條件來判斷如圖2 1 5所示 物體p在斜面上處于平衡狀態(tài) 則沿斜面方向合力必為零 而靜摩擦力必須與重力沿斜面向下的分力平衡 所以可判斷出斜面給物體p的靜摩擦力的方向必與重力沿斜面向下的分力方向相反 即沿斜面向上 根據(jù)牛頓第二定律來判斷用牛頓第二定律判斷 關(guān)鍵是先判斷物體運動狀態(tài)的變化 即加速度方向 再利用牛頓第二定律 f ma 確定合力的方向 然后根據(jù)受力分析判定靜摩擦力的方向 3 4 如圖2 1 8中物塊a和b在外力f作用下一起沿水平方向以加速度a做勻加速直線運動時 靜摩擦力提供a物體的加速度 大小為ma 方向水平向右 圖2 1 8 利用牛頓第三定律來判斷此法關(guān)鍵是抓住 摩擦力是成對出現(xiàn)的 先確定受力較少的物體受到的摩擦力方向 再確定與其接觸的物體受到的摩擦力方向 在圖2 1 8中 用牛頓第二定律判斷出b對a的靜摩擦力的方向為水平向右 由于摩擦力是成對出現(xiàn)的 所以 根據(jù)牛頓第三定律可知 a對b的靜摩擦力方向為水平向左 5 一物體在桌面上滑行 受到摩擦力作用 其大小為f 則 a 桌面也受到摩擦力作用 大小為f 方向和物體運動方向一致b 桌面也受到摩擦力作用 大小為f 方向和物體運動方向相反c 桌面也受到摩擦力作用 大小不等于fd 桌面不受摩擦力作用解析根據(jù)牛頓第三定律可得 桌面也受到摩擦力作用 且與物體受到的摩擦力等大 反向 即大小為f 方向與物體運動方向相同 物體受到的滑動摩擦力方向與物體相對運動方向相反 答案a 變式3 如圖2 1 9所示 一質(zhì)量不計的彈簧原長為10cm 一端固定于質(zhì)量m 2kg的物體上 另一端施一水平拉力f g 10m s2 考點三摩擦力大小的計算 典例3 圖2 1 9 1 若物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0 2 當彈簧拉長到12cm時 物體恰好勻速運動 彈簧的勁度系數(shù)多大 2 若將彈簧拉長到11cm時 物體所受到的摩擦力大小為多少 3 若將彈簧拉長到13cm時 物體所受的摩擦力大小為多少 設(shè)最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等 答案 1 200n m 2 2n 3 4n 1 在確定摩擦力的大小之前 首先分析物體所處的狀態(tài) 分清是靜摩擦力還是滑動摩擦力 2 滑動摩擦力有具體的計算公式 而靜摩擦力要借助其他公式 如 利用平衡條件列方程或牛頓第二定律列方程等 3 ff fn 中fn 并不總是等于物體的重力 2012 山東淄博 如圖2 1 10所示 物塊a放在傾斜的木板上 已知木板的傾角 分別為30 和45 時物塊所受摩擦力的大小恰好相同 則物塊和木板間的動摩擦因數(shù)為 變式4 圖2 1 10 答案c 靜靜 突變 物體在摩擦力和其他力的作用下處于靜止狀態(tài) 當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狀態(tài) 則物體受到的靜摩擦力的大小和方向?qū)l(fā)生突變 考點四摩擦力的 突變 問題 小專題 1 一木塊放在水平桌面上 在水平方向共受到三個力即f1 f2和摩擦力的作用 木塊處于靜止狀態(tài) 如圖2 1 11所示 其中f1 10n f2 2n 若撤去f1 則木塊受到的摩擦力為 典例4 圖2 1 11 a 10n 方向向左b 6n 方向向右c 2n 方向向右d 0 解析當物體受f1 f2及摩擦力的作用而處于平衡狀態(tài)時 由平衡條件可知物體所受的摩擦力的大小為8n 可知最大靜摩擦力ffmax 8n 當撤去力f1后 f2 2n ffmax 物體仍處于靜止狀態(tài) 由平衡條件可知物體所受的靜摩擦力大小和方向發(fā)生突變 且與作用在物體上的f2等大反向 c正確 答案c 靜動 突變 物體在摩擦力和其他力作用下處于靜止狀態(tài) 當其他力變化時 如果物體不能保持靜止狀態(tài) 則物體受到的靜摩擦力將 突變 成滑動摩擦力 2 長直木板的上表面的一端放有一鐵塊 木板由水平位置緩慢向上轉(zhuǎn)動 即木板與水平面的夾角 變大 另一端不動 如圖2 1 12所示 則鐵塊受到的摩擦力ff隨角度 的變化圖象可能正確的是下圖中的 設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力 典例5 圖2 1 12 解析設(shè)木板與水平面間的夾角增大到 時 鐵塊開始滑動 顯然當 時 鐵塊與木板相對靜止 由力的平衡條件可知 鐵塊受到的靜摩擦力的大小為ff mgsin 當 時鐵塊與木板間的摩擦力為滑動摩擦力 設(shè)動摩擦因數(shù)為 由滑動摩擦力公式得 鐵塊受到的滑動摩擦力為ff mgcos 通過上述分析知道 時 靜摩擦力隨 角增大按正弦函數(shù)增加 當 時 滑動摩擦力隨 角增大按余弦規(guī)律減小 所以正確選項為c 答案c 動靜 突變 在摩擦力和其他力作用下 做減速運動的物體突然停止滑行時 物體將不受摩擦力作用 或滑動摩擦力 突變 成靜摩擦力 3 如圖2 1 13所示 把一重為g的物體 用一水平方向的推力f kt k為恒量 t為時間 壓在豎直的足夠高的平整墻上 從t 0開始物體所受的摩擦力ff隨t的變化關(guān)系是下圖中的 典例6 圖2 1 13 解析物體在豎直方向上只受重力g和摩擦力ff的作用 由于ff從零開始均勻增大 開始一段時間ffg 物體向下做減速運動 直至減速為零 在整個運動過程中 摩擦力為滑動摩擦力 其大小為ff fn f kt 即ff與t成正比 是一條過原點的傾斜直線 當物體速度減為零后 滑動摩擦突變?yōu)殪o摩擦 其大小ff g 所以物體靜止后的圖線為平行于t軸的線段 正確答案為b 答案b 閱卷教師揭秘 1 命題分析常見的三種力也是高考的常考熱點 彈力和摩擦力的有無及方向判定 大小計算 大小和方向的突變等是考查的重點 例如2009天津1題 2010全國15題 2011山東19題等 2 主要題型 選擇題 計算題 3 卷面錯因 對摩擦力的認識存在誤區(qū) 分析和推理能力不足 沒有養(yǎng)成畫圖習(xí)慣 4 對重力 彈力 摩擦力的考查 4 解決方法確定摩擦力的有無 大小和方向