高考物理一輪復(fù)習(xí)講義第二章第講重力彈力摩擦力含答案

1、第1講重力彈力摩擦力板塊一主干梳理夯實(shí)基礎(chǔ)【知識(shí)點(diǎn)1】 重力、彈力、胡克定律 I1 .重力(1)產(chǎn)生：由于地球的吸引而使物體受到的力。(2)大?。号c物體的質(zhì)量成正比，即 G = mgo可用彈簧測力計(jì)測量重力。(3)方向：總是豎直向下的。(4)重心：其位置與物體的質(zhì)量分布和形狀有關(guān)。2 .彈力(1)定義：發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復(fù)原狀而對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生的作用力。(2)產(chǎn)生的條件物體間直接接觸；接觸處發(fā)生彈性形變。(3)方向：總是與物體形變的方向相反。3 .胡克定律(1)內(nèi)容：在彈性限度內(nèi),彈力的大小跟彈簧伸長(或縮短)的長度x成正比。(2)表達(dá)式：F = kxo k是彈簧的勁度系數(shù)，由彈簧

2、自身的性質(zhì)決定,單位是牛頓每米，用符 號(hào)N/m表示。x是彈簧長度的變化量，不是彈簧形變以后的長度?！局R(shí)點(diǎn)2】滑動(dòng)摩擦力、動(dòng)摩擦因數(shù)、靜摩擦力 I滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力的對(duì)比名稱項(xiàng)目靜摩擦力滑動(dòng)摩擦力定義兩田相對(duì)靜止的物體間的摩擦力兩回ffl對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體問 的摩擦力產(chǎn)生條件接觸面因粗糙接觸處有即壓力兩物體間有同相 對(duì)運(yùn)動(dòng)芯勢接觸面回粗糙接觸處有壓力兩物體間有區(qū)相對(duì)運(yùn)動(dòng)大小、方向大小：方向：與受力物體 相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢的方 向回相反大小:卜=圜"*方向：與受力物體相對(duì) 運(yùn)動(dòng)的方向圜相反作用效果總是阻得物體間的S3相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢總是阻礙物體間的園和 對(duì)運(yùn)動(dòng)滑動(dòng)摩擦力大小的計(jì)算公式 F= Fn中科

3、為比例常數(shù)，稱為動(dòng)摩擦因數(shù)，其大小與兩個(gè)物體 的材料和接觸面的粗糙程度有關(guān)。板塊二考點(diǎn)細(xì)研悟法培優(yōu)考點(diǎn)1彈力的分析與計(jì)算思想方法考點(diǎn)解讀i .彈力有無的判斷“四法”(i)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(shè)法：對(duì)形變不明顯的情況，可假設(shè)兩個(gè)物體間彈力不存在，看物體能否保持原有的 狀態(tài)，若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，則此處不存在彈力；若運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利用牛頓第二定律或共點(diǎn)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的、易產(chǎn)生明顯形變的物體來替換， 看能否發(fā)

4、生形態(tài)的變化，若發(fā)生形變，則此處一定有彈力。2 .彈力方向的確定價(jià)格一面目面卜T垂直公共接觸面H >點(diǎn)與面，過點(diǎn)垂立于而卜接觸方式U自與點(diǎn)廠乖百于切同彈力的方向沿繩收縮方響T不沿桿卜TT”沿花：*3 .彈力大小的計(jì)算方法(1)對(duì)有明顯形變的彈簧、橡皮條等物體，彈力的大小可以由胡克定律F = kx計(jì)算。(2)對(duì)于難以觀察的微小形變，可以根據(jù)物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，運(yùn)用物體平衡條件或 牛頓第二定律來確定彈力大小。典例示法例1畫出下圖中物體 A受力的示意圖。(1)桿上的力一定沿桿嗎?0 0車以Jjll速度"=g 向右.勾加速運(yùn)動(dòng)提示：不一定，據(jù)牛頓第二定律或平衡條件來判斷桿上的力的

5、方向。(2)相互接觸的物體間彈力的有無可以用什么方法判斷?提示：假設(shè)法。嘗試解答總結(jié)升華輕繩和輕桿彈力的分析技巧分析輕繩或輕桿上的彈力時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn):桿水平(2)(1)輕繩中間沒有打結(jié)時(shí)，輕繩上各處的張力大小都是一樣的；如果輕繩打結(jié)，則以結(jié)點(diǎn)為 界分成不同輕繩，不同輕繩上的張力大小可能是不一樣的。繩豎立（2）輕桿可分為固定輕桿和有固定轉(zhuǎn)軸（或較鏈連接）的輕桿。固定輕桿的彈力萬向不一定沿桿，彈力方向應(yīng)根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，由平衡條件或牛頓第二定律分析判斷如例1中（4）;有固定轉(zhuǎn)軸的輕桿只能起到“拉”或“推”的作用，桿上彈力方向一定沿桿。跟蹤訓(xùn)練一個(gè)長度為L的輕彈簧，將其上端固定，下端掛一個(gè)質(zhì)量為

6、m的小球時(shí)，彈簧的總長度變?yōu)?L?，F(xiàn)將兩個(gè)這樣的彈簧按如圖所示方式連接，A、B兩小球的質(zhì)量均為 m,則兩小球平衡時(shí)，B小球距懸點(diǎn)。的距離為（不考慮小球的大小，且彈簧都在彈性限度范圍 內(nèi)）（）A. 3LB. 4LC. 5LD. 6L答案 C解析 由題意可知，kL = mg,當(dāng)用兩個(gè)相同的彈簧按題圖所示懸掛時(shí)，下面彈簧彈力大小為mg,伸長量為L,而上面彈簧的彈力為 2mg,由kx=2mg可知，上面彈簧的伸長量為x= 2L,故B球到懸點(diǎn)。的距離為L+L + L + 2L=5L, C正確。考點(diǎn)2靜摩擦力的分析與判斷思想方法考點(diǎn)解讀靜摩擦力有無及方向的三種判斷方法1 .假設(shè)法利用假設(shè)法判斷的思維程序如下

7、：不發(fā)4川對(duì)滑動(dòng)假?zèng)]物體問接觸面K滑發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)無相對(duì)運(yùn)無靜.動(dòng)趨勢摩擦力方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢的方向有相對(duì)運(yùn) 有靜相反 動(dòng)趨勢一摩擦力”2 .狀態(tài)法此法關(guān)鍵是先判明物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（即加速度的方向），再利用牛頓第二定律 （F = ma）確定合力，然后通過受力分析確定靜摩擦力的大小及方向。3 .牛頓第三定律法此法的關(guān)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。典例示法例2 （多選）如圖所示，甲物體在沿斜面的推力F的作用下靜止于乙物體上，乙物體靜止在水平面上，現(xiàn)增大外力 F,兩物體仍然靜止，則下列說法正確的是（）A.乙

8、對(duì)甲的摩擦力B.乙對(duì)甲的摩擦力可能減小C.乙對(duì)地面的摩擦力一定增大D.乙對(duì)地面的摩擦力可能增大（1）乙對(duì)甲原來一定有摩擦力嗎?提示：不一定，要看甲的重力沿斜面的分力與 F的大小關(guān)系。（2）乙對(duì)地面一定有摩擦力嗎？提示：有，以甲、乙整體為研究對(duì)象，可判斷整體有向右的運(yùn)動(dòng)趨勢。嘗試解答 選BCo設(shè)甲的質(zhì)量為m,斜面傾角為 &若F = mgsin為乙對(duì)甲的摩才察力為零,F增大，f變大，方向沿斜面向下。若F>mgsin。，乙對(duì)甲的摩擦力沿斜面向下，f=F mgsin。，F(xiàn)增大，f增大。若F <mgsin 0,乙對(duì)甲的摩擦力沿斜面向上，f=mgsin。一F, F變大，f可能變小，可能

9、反向。故A錯(cuò)誤，B正確。以甲、乙整體為研究對(duì)象，知地面對(duì)乙的摩擦力水平向左，由牛F變大，摩擦力變大。頓第三定律知，乙對(duì)地面的摩擦力水平向右，且 總結(jié)升華應(yīng)用“狀態(tài)法”解題時(shí)應(yīng)注意的問題狀態(tài)法是分析判斷靜摩擦力有無及方向的常用方法，使用狀態(tài)法處理問題時(shí)，首先明確物 體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，分析物體的受力情況，然后根據(jù)平衡方程或牛頓定律求解靜摩擦力的大小 和方向。例2中，增大力F ,物體仍靜止，則根據(jù)所求的問題，確定研究對(duì)象，進(jìn)行受力 分析，由力的平衡求解。遞進(jìn)題組1.2018西寧質(zhì)檢如圖所示，節(jié)目激情爬竿在春晚受到觀眾的好評(píng)。當(dāng)雜技他所受的摩擦力分別是 Ffi和演員用雙手握住固定在豎直方向的竿勻速攀上和勻

10、速下滑時(shí),Ff2,那么（）A. Ffi 向下，F(xiàn)f2 向上，且 Ffi=Ff2B. Ffi 向下，F(xiàn)f2 向上，且 Ffi>Ff2C. Ffi 向上，F(xiàn)f2 向上，且 Ffi= Ff2D. Ffi 向上，F(xiàn)f2 向下，且 Ffi= Ff2答案 C解析 勻速攀上時(shí)，雜技演員所受重力與靜摩擦力平衡，由平衡條件可知Ffi = G,方向豎直向上，勻速下滑時(shí)，其重力與滑動(dòng)摩擦力平衡，則Ff2=G，方向豎直向上，所以Ffi=Ff2。故A、B、D錯(cuò)誤，C正確。2. 2018廊坊監(jiān)測（多選）如圖所示，三個(gè)物塊 A、B、C疊放在斜面上，用方向與斜面平行的拉力F作用在B上，使三個(gè)物塊一起沿斜面向上做勻速運(yùn)動(dòng)

11、。設(shè)物塊C對(duì)A的摩擦力為A .如果斜面光滑, B.如果斜面光滑, C.如果斜面粗糙, D .如果斜面粗糙, 答案 ADfA,對(duì)B的摩擦力為fB,fA<fBfA與fB方向相反，且 fA與fB方向相同,且 fA與fB方向相同,且 fA與fB方向相反，且fA>fBfA>fBfA<fB解析以A為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析mfA方向均沿斜向向析1g二，則 A對(duì)C的摩擦之例3如圖所示，固定在水平地面上的物體 P,左側(cè)是光滑圓弧面，一根輕繩跨過物體P頂20 N20 N20 N(1)此題與有相似之處嗎？受點(diǎn)上的小滑輪，一端系有質(zhì)量為 m = 4 kg的小球，小球與圓心連線跟水平方向的夾角0=

12、 60°,繩的另一端水平連接物塊 3,三個(gè)物塊重均為 50 N,作用在物塊2的水平力F = 20 N,整個(gè) 系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，取 g= 10 m/s2,則以下說法正確的是()A. 1和2之間的摩擦力是B. 2和3之間的摩擦力是C. 3與桌面間的摩擦力為D.物塊3受6個(gè)力作用何啟發(fā)？提示：有。只需將繩上的拉力替換 F2就變成了例題。(2)疊放的物體間摩擦力的計(jì)算如何巧選研究對(duì)象？提示：問1、2間的摩擦力適合選1為研究對(duì)象；問2、3間的摩擦力適合選1、2整體為研 究對(duì)象；問3與桌面間的摩擦力，適合選 1、2、3整體為研究對(duì)象。嘗試解答 選Bo對(duì)小球受力分析可知，繩的拉力等于小球重力沿圓弧

13、面切線方向的分力，由幾何關(guān)系可知繩的拉力等于20 No將三個(gè)物塊看成一個(gè)整體受力分析，可知水平方向整體受到拉力繩的拉力的作用，由于 F的大小等于繩的拉力的大小，故整體受力平衡，與桌面間沒有摩 擦力，故物塊3與桌面間的摩擦力為 0, C錯(cuò)誤；由于物塊1、2之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢, 故物塊1和2之間沒有摩擦力的作用， A錯(cuò)誤；對(duì)物塊1、2整體受力分析，水平方向受力 平衡可知物塊2和3之間摩擦力的大小是 20 N, B正確；物塊3受重力、桌面的支持力、 物塊2的壓力、物塊2的摩擦力、繩的拉力 5個(gè)力作用，D錯(cuò)誤?？偨Y(jié)升華計(jì)算摩擦力大小時(shí)的兩點(diǎn)注意事項(xiàng)(1)計(jì)算摩擦力的大小，首先要判斷摩擦力是屬于靜摩

14、擦力還是滑動(dòng)摩擦力，然后根據(jù)靜摩 擦力和滑動(dòng)摩擦力的特點(diǎn)計(jì)算其大小。不能確定是哪種摩擦力，可由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)用牛頓定律 解決。(2)滑動(dòng)摩擦力的大小與物體的運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)，與接觸面積也無關(guān)。跟蹤訓(xùn)練2018北京延慶模擬如圖所示，位于水平桌面上的物塊P,由跨過定滑輪的輕繩與物塊 Q相連，從滑輪到 P和Q的兩段繩都是水平的。已知 Q與P之間以及P與桌 面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)都是 肉兩物塊的質(zhì)量都是 m,滑輪的質(zhì)量、滑輪軸上的摩擦都不計(jì)。 若用一水平向右的力 F拉P使它做勻速運(yùn)動(dòng)，則 F的大小為()C.4mg2mgB. 3mgD. mg答案 A解析 因?yàn)镻、Q都做勻速運(yùn)動(dòng)，因此可用整體法和隔離法求解。隔離 Q進(jìn)

15、行分析，Q在 水平方向受繩向左的拉力 Ft和向右的摩擦力 Ffi= mg因此Ft=科mg對(duì)整體進(jìn)行分析， 整體受繩向左的拉力 2Ft,桌面對(duì)整體的向左的摩擦力Ff2=2mg向右白外力F,由平衡條件得：F = 2F t + F f2 = 4 mg故A正確。考點(diǎn)4 摩擦力的突變問題對(duì)比分析考點(diǎn)解讀當(dāng)物體的受力情況發(fā)生變化時(shí)，摩擦力的大小和方向往往會(huì)發(fā)生變化，有可能會(huì)導(dǎo)致靜摩 擦力和滑動(dòng)摩擦力之間的相互轉(zhuǎn)化。該類問題常涉及摩擦力的突變問題，在分析中很容易 發(fā)生失誤。在解決此類問題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)如題干中無特殊說明，一般認(rèn)為最大靜摩擦力略大于滑動(dòng)摩擦力。(2)由于此類問題涉及的過程較為復(fù)雜，采

16、用特殊位置法解題往往比采用過程分析法解題更 為簡單。典例示法例4如圖所示，斜面固定在地面上，傾角為37° (sin37 =0.6, cos37° = 0.8),質(zhì)量為1 kg0.8。的滑塊，以一定的初速度沿斜面向下滑，斜面足夠長，滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為該滑塊所受摩擦力Ff隨時(shí)間變化的圖象是圖中的(取初速度方向?yàn)檎较?，g= 10m/s2)()提示：因戶tan 0,所以減速。（1）滑塊沿斜面下滑時(shí)，加速還是減速?（2）滑塊最終狀態(tài)如何?提示：靜止。嘗試解答 選A由于mgsin37 °<mg）os37°,滑塊減速下滑，因斜面足夠長，故滑塊最終一定靜

17、止在斜面上，開始階段Ff滑=mcos37 °= 6.4 N,方向沿斜面向上， 靜止在斜面上時(shí)，F(xiàn)f靜=mgsin37 =6 N,方向沿斜面向上，由于取初速度方向?yàn)檎较?，故圖象 A正確，B、C、D均錯(cuò)誤。 總結(jié)升華解決摩擦力突變問題的關(guān)鍵點(diǎn)物體受到的外力發(fā)生變化時(shí)，物體受到的摩擦力的種類就有可能發(fā)生突變。解決這類問題的關(guān)鍵是：正確對(duì)物體受力分析和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析，從而找到物體摩擦力的突變“臨界點(diǎn)” c例4中由運(yùn)動(dòng)變?yōu)殪o止，則摩擦力由滑動(dòng)摩擦力突變?yōu)殪o摩擦力。跟蹤訓(xùn)練（多選）在探究靜摩擦力變化的規(guī)律及滑動(dòng)摩擦力變化的規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的演示裝置，力傳感器A與計(jì)算機(jī)連接，可獲得力

18、隨時(shí)間變化的規(guī)律，將力傳感器固定在光滑水平桌面上，測力端通過細(xì)繩與一滑塊相連（調(diào)節(jié)傳感器高度使細(xì)繩水平 ），滑塊放在較長的小車上，小車一端連接一根輕繩并跨過光滑的輕定滑輪系一只空沙桶（調(diào)節(jié)滑輪使桌面上部細(xì)繩水平），整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)打開傳感器同時(shí)緩慢向沙桶里倒入沙子，小車一旦運(yùn)動(dòng)起來，立即停止倒沙子，若力傳感器采集的圖象如圖乙所示， 則結(jié)合該圖象，下列說法正確的是（）A.可求出空沙桶的重力B.可求出滑塊與小車之間的滑動(dòng)摩擦力的大小C.可求出滑塊與小車之間的最大靜摩擦力的大小D .可判斷第50秒后小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)（滑塊仍在車上） 答案 ABC解析t= 0時(shí)刻，傳感器顯示拉力為2

19、N ,則滑塊受到的摩擦力為靜摩擦力，大小為 2 N ,由車與空沙桶受力平衡可知空沙桶的重力也等于2 N,A正確；t=50 s時(shí)刻摩擦力達(dá)到最大值，即最大靜摩擦力為 3.5 N,同時(shí)小車開始運(yùn)動(dòng)，說明帶有沙的沙桶重力等于3.5 N,此時(shí)摩擦力立即變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力，最大靜摩擦力略大于滑動(dòng)摩擦力，故摩擦力突變?yōu)? N的滑動(dòng)摩擦力，B、C正確；此后由于沙和沙桶重力3.5 N大于滑動(dòng)摩擦力 3 N ,故第50 s后小車將加速運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤。啟智微專題思想方法2臨界條件在摩擦力突變問題中的應(yīng)用 & 1.方法概述（1）臨界狀態(tài)是指一種物理過程轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N物理過程，或一種物理狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N物理 狀態(tài)時(shí)，

20、處于兩種過程或兩種狀態(tài)的分界處的狀態(tài)。處于臨界狀態(tài)的物理量的值叫臨界值。 臨界分析法在解決摩擦力的突變問題時(shí)，有很重要的作用。（2）當(dāng)物體受力或運(yùn)動(dòng)發(fā)生變化時(shí)，摩擦力常發(fā)生突變。摩擦力的突變，又會(huì)導(dǎo)致物體的受 力情況和運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的突變，其突變點(diǎn)（時(shí)刻或位置）往往具有很深的隱蔽性。對(duì)其突變點(diǎn)的分析與判斷是物理問題的切入點(diǎn)。2 .常見類型（1）靜摩擦力突變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力。靜摩擦力為零的狀態(tài)是方向變化的臨界狀態(tài)；靜摩擦力達(dá) 到最大值是物體恰好保持相對(duì)靜止的臨界狀態(tài)。（2）滑動(dòng)摩擦力突變?yōu)殪o摩擦力?；瑒?dòng)摩擦力存在于發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體之間，因此兩物體 的速度達(dá)到相同時(shí)，滑動(dòng)摩擦力要發(fā)生突變（摩擦力變?yōu)榱慊蜃?/p>

21、為靜摩擦力）。3 .解題思路解決摩擦力的突變問題的關(guān)鍵是找出摩擦力發(fā)生突變的臨界條件，這也就是突變前后摩擦 力的分界點(diǎn)，再利用相應(yīng)規(guī)律分別對(duì)突變前后進(jìn)行分析求解。求解方法一般有兩種：（1）以定理、定律（平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律）為依據(jù)，首先求出所研究問題的一般規(guī)律和一般 解，然后分析、討論其特殊規(guī)律和特殊解。（2）直接分析、討論臨界狀態(tài)和相應(yīng)的臨界值，求解出研究問題的規(guī)律和解。典題例證如圖所示，質(zhì)量 M = 1 kg的木板靜止在粗糙的水平地面上，木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù) = 0.1,在木板的左端放置一個(gè)質(zhì)量m=1 kg、大小可以忽略的鐵塊，鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)皿=0.4。設(shè)木板足夠長，若對(duì)鐵

22、塊施加一個(gè)大小從零開始連續(xù)增加的水平向右的力 F,已知最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等，取g= 10 m/s2,則下面四個(gè)圖中能正確反映鐵塊受到木板的摩擦力大小 f隨力F大小變化的是（）答案c解析摩擦力f的最大值為 gmg=4 N,木板與地面間的摩擦力的最大值為3(M + m)g=2No當(dāng)FW2 N時(shí)，木板和鐵塊相對(duì)地面靜止，f=F;當(dāng)F>2 N,并且木板和鐵塊一起相對(duì)地面加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，設(shè)此時(shí)系統(tǒng)的加速度為a,根據(jù)牛頓第二定律，對(duì)整體有F因(M + m)g= (M + m)a,對(duì)鐵塊有F f=ma,可得f= |+1 N,從此關(guān)系式可以看出，當(dāng)F = 6 N時(shí),f達(dá)到最大靜摩擦力，由此可以得出當(dāng)F>6 N時(shí)，木板和鐵塊就不能一起相對(duì)地面加速運(yùn)動(dòng)， 而是分別加速運(yùn)動(dòng)，這時(shí)不論F多大，f均為4 N,由此知C正確。名師點(diǎn)睛用臨界法解決摩擦力突變問題的三點(diǎn)注意題目中出現(xiàn)“最大” “最小” “剛好”等關(guān)鍵詞時(shí)，一般隱藏著臨界問題。有時(shí)，有些 臨界問題