2021高三物理學(xué)案第二單元第1講重力彈力摩擦力含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2021高三物理人教版一輪學(xué)案：第二單元第1講重力彈力摩擦力含解析一、考情分析本單元知識是力學(xué)的基礎(chǔ)，高考著重考查的知識點(diǎn)有：受力分析的方法、共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用、力的合成與分解、整體法和隔離法的應(yīng)用、彈力和摩擦力的概念及其方向與大小在各種情境下的分析和判斷．二、知識特點(diǎn)本單元知識是學(xué)習(xí)動力學(xué)的預(yù)備知識，是整個物理學(xué)的核心內(nèi)容，因此基礎(chǔ)性和預(yù)備性是本章知識的突出特點(diǎn)．1．從力的概念出發(fā),通過研究重力、彈力、摩擦力，逐步認(rèn)識力的性質(zhì)以及力的合成與分解時(shí)所遵守的平行四邊形定則．2．以受力分析為基礎(chǔ)，以正交分解為基本方法研究共點(diǎn)力作用下物體的平衡．三、復(fù)習(xí)方法1．重視基本概念的理解和基本方法的掌握：復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)通過具體實(shí)例分析，使學(xué)生理解重力、彈力、摩擦力等概念，掌握正交分解法、合成法、圖解法、整體法、隔離法等不同的方法，以培養(yǎng)和提高學(xué)生的理解能力、分析綜合能力、運(yùn)用數(shù)學(xué)知識解決問題的能力等．2．注意培養(yǎng)良好的受力分析習(xí)慣:對物體正確地受力分析是解決物理問題的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，復(fù)習(xí)本章時(shí),應(yīng)適當(dāng)多做一些受力分析的習(xí)題，在練習(xí)中要注意培養(yǎng)良好的習(xí)慣，比如按順序分析受力，提高受力分析的熟練性和準(zhǔn)確性．第1講重力彈力摩擦力考綱考情核心素養(yǎng)?滑動摩擦力、動摩擦因數(shù)、靜摩擦力Ⅰ?形變、彈性、胡克定律Ⅱ?重力、重心、彈性形變、彈力、靜摩擦力、滑動摩擦力及動摩擦因數(shù)．?重力、彈力和摩擦力的大小和方向等方面的規(guī)律。物理觀念全國卷5年3考高考指數(shù)★★★☆☆?輕繩模型、輕彈簧模型和輕桿模型．?分析彈力、摩擦力的大小，判斷彈力、摩擦力的方向.科學(xué)思維知識點(diǎn)一重力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＝mg.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)．5．重心位置的確定質(zhì)量分布均勻的規(guī)則物體，重心在其幾何中心；對于形狀不規(guī)則或者質(zhì)量分布不均勻的薄板，重心可用懸掛法確定．知識點(diǎn)二形變、彈性、胡克定律1．形變物體在力的作用下形狀或體積的變化叫做形變．2．彈性(1）彈性形變：有些物體在形變后撤去作用力時(shí)能夠恢復(fù)原狀的形變．(2）彈性限度：當(dāng)形變超過一定限度時(shí)，撤去作用力后,物體不能完全恢復(fù)原來的形狀，這個限度叫彈性限度．3．彈力(1)定義：發(fā)生彈性形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，對與它接觸的物體會產(chǎn)生力的作用，這種力叫做彈力．（2）產(chǎn)生條件：物體相互接觸且發(fā)生彈性形變．（3）方向:彈力的方向總是與作用在物體上使物體發(fā)生形變的外力方向相反．4．胡克定律(1)內(nèi)容：彈簧發(fā)生彈性形變時(shí)，彈力的大小F跟彈簧伸長（或縮短)的長度x成正比．(2）表達(dá)式：F＝kx.①k是彈簧的勁度系數(shù),單位為N/m；k的大小由彈簧自身性質(zhì)決定．②x是形變量，但不是彈簧形變以后的長度．知識點(diǎn)三滑動摩擦力、動摩擦因數(shù)、靜摩擦力1．靜摩擦力與滑動摩擦力對比名稱項(xiàng)目靜摩擦力滑動摩擦力定義兩相對靜止的物體間的摩擦力兩相對運(yùn)動的物體間的摩擦力產(chǎn)生條件①接觸面粗糙②接觸處有壓力③兩物體間有相對運(yùn)動趨勢①接觸面粗糙②接觸處有壓力③兩物體間有相對運(yùn)動大小（1)靜摩擦力為被動力，與正壓力無關(guān)，滿足0〈F≤Fmax（2）最大靜摩擦力Fmax大小與正壓力大小有關(guān)F＝μFN方向與受力物體相對運(yùn)動趨勢的方向相反與受力物體相對運(yùn)動的方向相反作用效果總是阻礙物體間的相對運(yùn)動趨勢總是阻礙物體間的相對運(yùn)動2。動摩擦因數(shù)(1)定義:彼此接觸的物體發(fā)生相對運(yùn)動時(shí)，摩擦力的大小和壓力的比值．μ＝eq\f(F,FN）.（2)決定因素：與接觸面的材料和粗糙程度有關(guān)．1．思考判斷(1）重力的方向一定指向地心．(×)(2）物體所受彈力的方向與自身形變的方向相同．（√）(3)輕繩、輕桿的彈力方向一定沿繩、桿．（×)（4）運(yùn)動的物體也可以受到靜摩擦力作用．(√）（5)兩物體間正壓力增大時(shí)，接觸面間的摩擦力不一定增大．(√）（6）物體間的摩擦力越大，動摩擦因數(shù)一定越大．（×）2．在半球形光滑碗內(nèi)斜擱一根筷子，如圖所示，筷子與碗的接觸點(diǎn)分別為A、B，則碗對筷子A、B兩點(diǎn)處的作用力方向分別為(D)A．均豎直向上B．均指向球心OC．A點(diǎn)處指向球心O，B點(diǎn)處豎直向上D．A點(diǎn)處指向球心O，B點(diǎn)處垂直于筷子斜向上解析：A點(diǎn)處彈力的方向沿半徑指向球心O，B點(diǎn)處彈力的方向垂直于筷子斜向上，故D正確．3．一輕質(zhì)彈簧原長為8cm,在4N的拉力作用下伸長了2cm，彈簧未超出彈性限度．則該彈簧的勁度系數(shù)為（D）A．40m/N B．40N/mC．200m/N D．200N/m解析：由F＝kx知，彈簧的勁度系數(shù)k＝eq\f（F，x）＝eq\f(4，0.02）N/m＝200N/m,選項(xiàng)D正確．4．（多選）重量為100N的木箱放在水平地板上,至少要用35N的水平推力,才能使它從原地開始運(yùn)動．木箱從原地移動以后，用30N的水平推力,就可以使木箱繼續(xù)做勻速運(yùn)動．由此可知(ABD)A．木箱與地板間的最大靜摩擦力為35NB．木箱所受的滑動摩擦力為30NC．木箱與地板間的動摩擦因數(shù)為0.35D．木箱與地板間的動摩擦因數(shù)為0.35．物體A質(zhì)量為1kg，與水平地面間的動摩擦因數(shù)為0.2，其從t＝0開始以初速度v0向右滑行．與此同時(shí)，A還受到一個水平向左、大小恒為1N的作用力，能反映A所受摩擦力Ff隨時(shí)間變化的圖象是(設(shè)向右為正方向）(B）解析:本題通過圖象考查摩擦力的計(jì)算．物體向右運(yùn)動時(shí)受到滑動摩擦力,大小為f＝μmg＝2N，方向水平向左,為負(fù)方向，物體向右做勻減速直線運(yùn)動，當(dāng)速度減為零，物體保持靜止,故物體所受的摩擦力為靜摩擦力，大小為f′＝1N,方向水平向右，為正方向，故B正確，A、C、D錯誤．考點(diǎn)1彈力有無和方向的判斷1．彈力有無的判斷2．彈力方向的確定1。如圖所示，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（B)A．球一定受墻水平向左的彈力B．球可能受墻水平向左的彈力C．球一定受斜面水平向左的彈力D．球可能受垂直于斜面向上的彈力解析：F的大小合適時(shí),球可以靜止在無墻的斜面上，F(xiàn)增大時(shí)墻才會對球有彈力，所以選項(xiàng)A錯誤，B正確；斜面對球必須有斜向上的彈力才能使球不下落，該彈力方向垂直于斜面向上，所以選項(xiàng)C、D錯誤．2。（多選）如圖所示，用兩根細(xì)線把A、B兩小球懸掛在天花板上的同一點(diǎn)O，并用第三根細(xì)線連接A、B兩小球,然后用某個力F作用在小球A上，使三根細(xì)線均處于拉直狀態(tài)，且OB細(xì)線恰好沿豎直方向,兩小球均處于靜止?fàn)顟B(tài)，則該力可能為圖中的(BC)A．F1B．F2C．F3D．F解析：由于小球B處于靜止?fàn)顟B(tài),且細(xì)線OB沿豎直方向，因此細(xì)線AB無彈力,對小球A受力分析，由于它受力平衡，根據(jù)小球A受到的細(xì)線的拉力和重力的方向可知，施加給小球A的力F可能沿F2或F3的方向,故選項(xiàng)B、C正確．3.高桿船技是浙江嘉興文化古鎮(zhèn)(烏鎮(zhèn))至今仍保留并演出的傳統(tǒng)民間雜技藝術(shù),表演者爬上固定在船上的竹竿,模擬蠶寶寶吐絲作繭的動作祈愿蠶繭豐收．如圖所示，此時(shí)表演者靜止在彎曲傾斜的竹竿上,則下列說法正確的是(B)A．表演者對竹竿的彈力是由竹竿形變產(chǎn)生的B．表演者對竹竿的力豎直向下C．表演者對竹竿的摩擦力一定為零D．表演者對竹竿的力大于竹竿對表演者的力解析：表演者對竹竿的彈力是由人發(fā)生形變產(chǎn)生的,故A錯誤；因?yàn)楸硌菡哽o止在彎曲傾斜的竹竿上，受到重力、彈力和摩擦力作用,且處于平衡，故竹竿對表演者的力豎直向上，根據(jù)牛頓第三定律可知表演者對竹竿的力豎直向下,故B正確,C錯誤；根據(jù)牛頓第三定律可知，表演者對竹竿的力的大小等于竹竿對表演者的力，故D錯誤．考點(diǎn)2胡克定律、彈力的計(jì)算四種材料的彈力比較對比項(xiàng)彈力表現(xiàn)形式彈力方向能否突變輕繩拉力沿繩收縮方向能輕桿拉力、支持力不確定能輕彈簧拉力、支持力沿彈簧軸線否橡皮條拉力沿橡皮條收縮方向否如圖,兩個彈簧的質(zhì)量不計(jì)，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(shí)上面的彈簧處于原長，若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(shí),物體比第一次平衡時(shí)的位置下降了x,則x為（）A.eq\f（mg,k1＋k2）B。eq\f（k1k2，mgk1＋k2)C.eq\f(2mg,k1＋k2)D.eq\f(k1k2，2mgk1＋k2)【解析】本題考查胡克定律在彈簧串聯(lián)體中的應(yīng)用．當(dāng)物體的質(zhì)量為m時(shí)，下方彈簧被壓縮的長度為x1＝eq\f（mg,k1)。當(dāng)物體的質(zhì)量變?yōu)?m時(shí)，設(shè)物體下降的高度為x，則上方彈簧伸長的長度為x，下方彈簧被壓縮的長度為x1＋x，兩彈簧彈力之和等于2mg，由胡克定律和平衡條件得k2x＋k1(x1＋x)＝2mg，聯(lián)立解得x＝eq\f（mg，k1＋k2），故選A。【答案】A高分技法對胡克定律的進(jìn)一步理解(1)對于胡克定律，應(yīng)注意Δx是形變量，不是彈簧的原長，也不是彈簧形變后的實(shí)際長度．（2）在彈性限度內(nèi)，ΔF＝kΔx，即彈簧彈力的變化量與彈簧形變量的變化量（長度的變化量）成正比．涉及彈簧由拉伸(壓縮)形變到壓縮(拉伸）形變的轉(zhuǎn)化,運(yùn)用胡克定律推論ΔF＝kΔx可直接求出彈簧長度的改變量Δx的大小，確定物體的位移，用運(yùn)動學(xué)公式和動力學(xué)公式求相關(guān)量．1．如圖所示為一輕質(zhì)彈簧的長度和彈力大小的關(guān)系圖象．根據(jù)圖象判斷，正確的結(jié)論是(A)A．彈簧的原長為6cmB．彈簧的勁度系數(shù)為1N/mC．可將圖象中右側(cè)的圖線無限延長D．該彈簧兩端各加2N拉力時(shí)，彈簧的長度為10cm解析：本題考查胡克定律的圖象問題．由圖讀出，彈簧的彈力F＝0時(shí)，彈簧的長度為L0＝6cm，即彈簧的原長為6cm,故A正確;由圖讀出彈力為F1＝2N時(shí),彈簧的長度為L1＝4cm，彈簧壓縮的長度x1＝L0－L1＝2cm＝0.02m，由胡克定律得彈簧的勁度系數(shù)為k＝eq\f(F1,x1)＝eq\f（2N，0.02m)＝100N/m,故B錯誤；彈簧都有一定的彈性限度，故右側(cè)圖線的長度不能無限延長，故C錯誤;該彈簧兩端各加2N拉力時(shí),彈簧彈力為2N,彈簧伸長2cm，長度為8cm，故D錯誤．2.如圖所示，輕質(zhì)彈性繩一端固定于O點(diǎn)，另一端系一小球，小球靜止時(shí)彈性繩豎直．現(xiàn)對小球施加一個水平力,使其緩慢移動至彈性繩與豎直方向成60°角，若彈性繩的形變在彈性限度內(nèi)，彈性繩原長為x0，則此過程中小球上升的高度為(B)A.eq\f(1，4)x0B.eq\f（1，2)x0C.eq\f（1,3）x0D．x0解析：本題考查胡克定律的應(yīng)用．設(shè)彈性繩的勁度系數(shù)為k,小球質(zhì)量為m，未對小球施加水平力、小球靜止時(shí)，根據(jù)平衡條件有mg＝kx1,x＝x0＋x1；對小球施加水平力，使其緩慢移動至彈性繩與豎直方向成60°角時(shí)，小球受重力mg、水平力F、彈力F1三個力，由平衡條件得F1＝eq\f（mg,cos60°)＝2mg,彈性繩的長度為x′＝x0＋eq\f（2mg，k），此過程中小球上升的高度為Δh＝x－x′cos60°＝eq\f（1,2)x0，選項(xiàng)B正確．考點(diǎn)3摩擦力的分析與計(jì)算1．明晰“三個方向”名稱釋義運(yùn)動方向一般指物體相對地面（以地面為參考系)的運(yùn)動方向相對運(yùn)動方向指以其中一個物體為參考系,另一個物體相對參考系的運(yùn)動方向相對運(yùn)動趨勢方向由兩物體間靜摩擦力的存在導(dǎo)致，能發(fā)生卻沒有發(fā)生的相對運(yùn)動的方向2。靜摩擦力的有無及方向的判斷方法（1)假設(shè)法（2)狀態(tài)法根據(jù)平衡條件、牛頓第二定律，判斷靜摩擦力的方向．(3)牛頓第三定律法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．3．摩擦力的計(jì)算（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(jì)算公式，而靜摩擦力要利用平衡條件列方程或牛頓第二定律列方程等計(jì)算．題型1摩擦力有無和方向的判斷1．（多選)在車站、機(jī)場常用傳送帶運(yùn)送旅客的貨物，如圖所示，傳送帶與水平面夾角為θ，當(dāng)貨物隨傳送帶一起勻速運(yùn)動時(shí)，下列關(guān)于貨物受力的說法中正確的是(AC）A．貨物所受摩擦力方向沿傳送帶向上B．貨物所受摩擦力方向沿傳送帶向下C．貨物受到三個力的作用D．因貨物與傳送帶相對靜止,所以貨物不受摩擦力解析：本題考查靜摩擦力的方向問題．貨物所受的摩擦力方向與相對運(yùn)動趨勢的方向相反，貨物相對傳送帶有向下運(yùn)動的趨勢，所以靜摩擦力方向沿傳送帶向上，故A正確,B、D錯誤;貨物隨傳送帶一起向上勻速運(yùn)動，根據(jù)平衡條件可知貨物共受到三個力，分別為重力、支持力與靜摩擦力，故C正確．2．(多選）如圖甲、乙所示，傾角為θ的斜面上放置一滑塊M，在滑塊M上放置一個質(zhì)量為m的物塊，M和m相對靜止，一起沿斜面勻速下滑，下列說法正確的是（BD）A．圖甲中物塊m受到摩擦力B．圖乙中物塊m受到摩擦力C．圖甲中物塊m受到水平向左的摩擦力D．圖乙中物塊m受到與斜面平行向上的摩擦力解析:對題圖甲:設(shè)物塊m受到重力、支持力、摩擦力，而重力與支持力平衡，若受到摩擦力作用，其方向與接觸面相切，方向水平，則物塊m受力將不平衡，與題中條件矛盾，故假設(shè)不成立，A、C錯誤；對題圖乙：設(shè)物塊m不受摩擦力,由于m勻速下滑，m必受力平衡，若m只受重力、支持力作用，由于支持力與接觸面垂直,故重力、支持力不可能平衡,則假設(shè)不成立,由受力分析知：m受到與斜面平行向上的摩擦力，B、D正確．題型2摩擦力大小的計(jì)算3。一方形木板放置在水平地面上,在方形木板的上方有一條狀豎直擋板，擋板的兩端固定于水平地面上，擋板跟木板之間并不接觸．現(xiàn)在有一方形物塊在木板上沿?fù)醢逡阅骋凰俣冗\(yùn)動，同時(shí)方形木板以相等大小的速度向左運(yùn)動,木板的運(yùn)動方向與豎直擋板垂直,已知物塊跟豎直擋板和水平木板間的動摩擦因數(shù)分別為μ1、μ2，物塊的質(zhì)量為m，重力加速度為g，則豎直擋板對物塊的摩擦力大小為(B）A．0 B。eq\f（\r(2)，2)μ1μ2mgC.eq\f(1,2)μ1μ2mg D.eq\r(2)μ1μ2mg解析：物塊沿運(yùn)動方向受擋板的摩擦力為f1＝μ1FN,因物塊沿?fù)醢暹\(yùn)動的速度等于木板的運(yùn)動速度，故物塊相對木板的速度方向與擋板成45°角,物塊受木板的摩擦力為f2＝μ2mg,其方向與擋板成45°角．則在垂直擋板方向FN＝μ2mgcos45°＝eq\f（\r（2），2)μ2mg，則f1＝μ1FN＝eq\f（\r（2），2）μ1μ2mg，選項(xiàng)B正確．4.如圖所示，質(zhì)量為M的長木板放在水平地面上,放在長木板上的質(zhì)量為m的木塊在水平向右的拉力F的作用下向右滑行,長