2021年度高考物理一輪溫習(xí)第二章彼此作用第1講重力彈力摩擦力學(xué)案

第1講重力彈力摩擦力一、力.概念：力是物體與物體間的彼此作用..作用效果:使物體發(fā)生形變或改變物體的電區(qū)杳（即產(chǎn)生加速度）..性質(zhì)：力具有物質(zhì)性、彼此性、共存性、矢量性、獨(dú)立性等特征..四種大體彼此作用：弓|力彼此作用、電磁相互作用、強(qiáng)相互作用和弱相互作用.二、重力.產(chǎn)生：由于地球吸弓而使物體受到的力.注意：重力不是萬有引力，而是萬有引力豎直向下的一個(gè)分力..大小與二mg,可用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量.注意:⑴物體的質(zhì)量不會(huì)變；（2）G的轉(zhuǎn)變是由在地球上不同位置處g的變化引發(fā)的..方向：老是豎直向下.注意：豎直向下是和水平面垂直，不必然和接觸面垂直，也不必然指向地心..重心：物體的每一部份都受重力作用，可以為重力集中作用于一點(diǎn)即物體的重心.⑴影響重心位置的因素：物體的幾何形狀；物體的質(zhì)量散布.（2）不規(guī)則薄板形物體重心的肯定方式：懸掛法.注意：重心的位置不必然在物體上.【自測(cè)1（多選）關(guān)于地球上的物體，下列說法中正確的是（）A.物體只有靜止時(shí)才受重力作用B.地面上的物體受到的重力垂直于水平面C.重心是物體受到重力的等效作用點(diǎn)，故重心必然在物體上D.物體所受重力的大小與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)答案BD三、彈力.彈力：⑴概念：發(fā)生形變的物體由于要恢恢復(fù)狀而對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生的作使勁.⑵產(chǎn)生條件：①物體間直接接觸;②接觸處發(fā)生形變.⑶方向：老是與施力物體形變的方向相反..胡克定律：⑴內(nèi)容：在彈性限度內(nèi)，彈力和彈簧形變大小(伸長(zhǎng)或縮短的量)成正比.⑵表達(dá)式：F=kx.①k是彈簧的勁度系數(shù)，單位是牛頓每米，用符號(hào)N/m表示；k的大小由彈簧自身性質(zhì)決定.②x是彈簧長(zhǎng)度的轉(zhuǎn)變量，不是彈簧形變以后的長(zhǎng)度.舊測(cè)2】如圖1所示，一重為10N的球固定在支撐桿AB的上端，今用一段繩索水平拉球，使桿發(fā)生彎曲，已知繩的拉力為7.5N，則AB桿對(duì)球的作使勁方向及大小為多少？由此說明桿彈力的方向有什么特點(diǎn)？圖1答案AB桿對(duì)球的作使勁與水平方向夾角為53°指向左上方，大小為12.5N桿彈力的方向不必然沿桿方向解析對(duì)小球進(jìn)行受力分析可得，AB桿對(duì)球的作使勁F和繩的拉力的合力與小球的重力等大、反向，可得F方向斜向左上方，設(shè)AB桿對(duì)小球的作用力與水平方向夾角為a，可得：tanG4 G 』「3,a=53°，F(xiàn)=E=12.5N.這種情況說明桿彈力的方向不必然沿桿方向.四、摩擦力.靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力、名稱項(xiàng)目'\靜摩擦力滑動(dòng)摩擦力定義兩相對(duì)靜止的物體間的摩擦力兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)①接觸面粗糙②接觸處有壓力③兩物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)大小0<FfWFfmFf=叱方向與受力物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反與受力物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反作用效果總是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)總是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng).動(dòng)摩擦因數(shù)(1)概念：彼此接觸的物體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦力和正壓力的比值.U=5.FN⑵決定因素：接觸面的材料和粗糙程度.舊測(cè)3（多選）關(guān)于摩擦力，有人總結(jié)了四條“不必然”，其中說法正確的是（）A.摩擦力的方向不必然與物體的運(yùn)動(dòng)方向相同B.靜摩擦力的方向不必然與運(yùn)動(dòng)方向共線C.受靜摩擦力或滑動(dòng)摩擦力的物體不必然靜止或運(yùn)動(dòng)D.靜摩擦力必然是阻力，滑動(dòng)摩擦力不必然是阻力答案ABC研透命題點(diǎn)型研考觀札具還分手笑破命鹿點(diǎn)命題點(diǎn)一彈力分析的“四類模型”問題 能力考點(diǎn)師生共研.彈力方向(1)面與面點(diǎn)與點(diǎn)垂直公共接觸面一點(diǎn)與面可沿桿輕縊撲葉沿鯉指向繩收站的方向可不沿:戶面與面點(diǎn)與點(diǎn)垂直公共接觸面一點(diǎn)與面可沿桿輕縊撲葉沿鯉指向繩收站的方向可不沿:戶⑵計(jì)算彈力大小的三種方式①按照胡克定律進(jìn)行求解.②按照力的平衡條件進(jìn)行求解.③按照牛頓第二定律進(jìn)行求解..彈力有無的判斷“三法”假設(shè)法思路假設(shè)將與研究對(duì)象接觸的物體解除接觸，判斷研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否發(fā)生改變.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，則此處一定存在彈力例證圖中細(xì)線豎直、斜面光滑，因去掉斜面體，小球的狀態(tài)不變，故小球只受細(xì)線的拉力，不受斜面的支持力

田細(xì)綿替蜂奘皆中的褲桿.看他不能維持原來的力學(xué)猶太如果能維持.皿I說日日這個(gè)桿提供的是拉力；否則，提供的是支持力圖中輕桿AB、AC,用繩替換桿AB,原裝置狀態(tài)不變，說明桿AB對(duì)A施加的是拉力；用繩替換桿AC,原狀態(tài)不能維持，說明桿AC對(duì)A施加的是支持力由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析彈力，即物體的受力必須與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相符合，依據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，由二力平衡（或牛頓第二定律）列方程，求解物體間的彈力升降機(jī)以a=g加速下降或減速上升時(shí)物體不受底板的彈力作用模型1物體與物體間彈力模型1物體與物體間彈力【例1】（多選）如圖2所示，一傾角為45°的斜面固定于豎直墻上，為使一滑膩的鐵球靜止，需加一水平力F,且F通過球心，下列說法正確的是（ ）A.球必然受墻的彈力且水平向左B.球可能受墻的彈力且水平向左C.球必然受斜面的彈力且垂直斜面向上D.球可能受斜面的彈力且垂直斜面向上答案BC解析鐵球處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)F解析鐵球處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)F較小時(shí)球的受力情況如圖甲所示，當(dāng)F較大時(shí)，球的受力情況如圖乙所示，故B、C正確.尸M制面的彈力*6甲尸M制面的彈力*6甲F虱斜面的神力）乙模型2繩的彈力【例2】如圖3所示，質(zhì)量為m的小球套在豎直固定的滑膩圓環(huán)上，輕繩一端固定在圓環(huán)的最高點(diǎn)A,另一端與小球相連.小球靜止時(shí)位于環(huán)上的B點(diǎn)，此時(shí)輕繩與豎直方向的夾角為60°,則輕繩對(duì)小球的拉力大小為（）圖3圖3B.也B.也mgA.2mgC.mg答案C解析對(duì)B點(diǎn)處的小球受力分析，如圖所示，則有sin60°=Fnsin60°cos60°+Fncos60°=mg解得*=FN=mg,故C正確.模型3桿的彈力【例3（多選）如圖4所示為位于水平面上的小車，固定在小車上的支架的斜桿與豎直桿的夾角為0,在斜桿的下端固定有質(zhì)量為m的小球.下列關(guān)于桿對(duì)球的作使勁F的判斷中，正確的是（）打罷.JF￥￥￥￥1ft圖4A.小車靜止時(shí)，F(xiàn)=mgsin0,方向沿桿向上B.小車靜止時(shí)，F(xiàn)=mgcos0,方向垂直于桿向上C.小車向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，必然有F=mg，方向豎直向上D.小車向右勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，必然有F>mg,方向可能沿桿向上答案CD解析小球受重力和桿的作使勁F處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，由力的平衡條件知，二力必等大反向，則F=mg,方向豎直向上.小車向右勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球有向右的恒

定加速度，按照牛頓第二定律知，mg和F的合力應(yīng)水平向右，如圖所示.由圖可知，F(xiàn)>mg,方向可能沿桿向上，選項(xiàng)C、D正確.模型4彈簧的彈力【例4】如圖5所示，質(zhì)量均為m的A、B兩球，由一根勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接靜止于半徑為R的滑膩半球形碗中，彈簧水平，兩球間距為R且球半徑遠(yuǎn)小于碗的半徑.則彈簧的原長(zhǎng)為（）圖5mg mg-a口 B-2k+R2\.13mg,R 223mg,RC,3k+R D.3k+R答案D解析以A球?yàn)檠芯繉?duì)象，小球受三個(gè)力：重力、彈簧的彈力和碗的支持力，如圖所示.由平衡條件，得：tan0=葭解得：x=ktamgT2ri按照幾何關(guān)系得：cos0=R=2,則tan。=飛3,所以x=所以x=_mgktan '':mgL3k故彈簧原長(zhǎng)x=*g+R,故D正確.0 3k模型

圈建|圖6模型

圈建|圖6命題點(diǎn)二 “動(dòng)桿”和“定桿”與“活扣”和“死結(jié)”問題 X能力考點(diǎn)師生共研.“動(dòng)桿”和“定桿”問題⑴動(dòng)桿：若輕桿用滑膩的轉(zhuǎn)軸或較鏈連接，當(dāng)桿處于平衡時(shí)桿所受到的彈力方向必然沿著桿，不然會(huì)引發(fā)桿的轉(zhuǎn)動(dòng).如圖6甲所示，若C為轉(zhuǎn)軸，則輕桿在緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)中，彈力方向始終沿桿的方向.⑵定桿:若輕桿被固定不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，則桿所受到的彈力方向不必然沿桿的方向.如圖乙所示..“活扣”和“死結(jié)”問題⑴活扣：當(dāng)繩繞過滑膩的滑輪或掛鉤時(shí)，由于滑輪或掛鉤對(duì)繩無約束，因此繩上的力是相等的，即滑輪只改變力的方向不改變力的大小，例如圖乙中，兩段繩中的拉力大小都等于重物的重力.⑵死結(jié)：若結(jié)點(diǎn)不是滑輪，是固定點(diǎn)時(shí)，稱為“死結(jié)”結(jié)點(diǎn)，則雙側(cè)繩上的彈力不必然相等.【例51（2021?全國(guó)卷m-17）如圖7所示，兩個(gè)輕環(huán)a和b套在位于豎直面內(nèi)的一段固定圓弧上；一細(xì)線穿過兩輕環(huán)，其兩頭各系一質(zhì)量為m的小球.在a和b之間的細(xì)線上懸掛小物塊.平衡時(shí)，a、b間的距離恰好等于圓弧的半徑.不計(jì)所有摩擦.小物塊的質(zhì)量為（）3B-2mC.mD.2mC.m答案C解析如圖所示，圓弧的圓心為。，懸掛小物塊的點(diǎn)為C,由于ab=R，則AaOb為等邊三角形，同一條細(xì)線上的拉力相等，F(xiàn)=mg，合力沿Oc方向，則Oc為角平分線，由幾何關(guān)系知，

Zacb=120°,故線的拉力的合力與物塊的重力大小相等，即每條線上的拉力*=G=mg,所以小物塊質(zhì)量為ni,故C對(duì).【變式1】（2021?湖南懷化博覽聯(lián)考）如圖8所示，與豎直墻壁成53。角的輕桿一端斜插入墻中并固定，另一端固定一個(gè)質(zhì)量為ni的小球，水平輕質(zhì)彈簧處于緊縮狀態(tài)，彈簧彈力...3 .. 大小為嚴(yán)g（g表不重力加速度），則輕桿對(duì)小球的彈力大小為（）圖8圖85 3 4 5A.-mgB.jngC.-mgD.-mg答案D【變式2（多選）如圖9所示，質(zhì)量都可忽略的輕繩與輕桿，A端用鉸鏈固定，滑輪在A點(diǎn)正上方（滑輪大小及摩擦均可不計(jì)），B端吊一重物.現(xiàn)將繩的一端拴在桿的B端，用拉力F將B端緩慢上拉，在AB桿達(dá)到豎直前（）圖9圖9A.繩索拉力不變A.繩索拉力不變AB桿受力增大B.繩子拉力減小AB桿受力不變答案BD解析以B點(diǎn)為研究對(duì)象，分析受力情況：重物的拉力FT1（等于重物的重力G）、輕桿的支持

力F'和繩索的拉力也，作出受力圖如圖所示： g由平衡條件得，F(xiàn)'和）的合力與也大小相等、方向相反，按照三角形相似可得：FFFABBOAO又F=FT2解得：Fn=X5，g,f=X5，gNBAO緩慢變小時(shí)，AB、AO維持不變，BO變小，則F'保持不變，F(xiàn)變小.故選項(xiàng)B、D正確.命題點(diǎn)三摩擦力的分析與計(jì)算 X能力考點(diǎn)師生共研.靜摩擦力的分析⑴物體處于平衡狀態(tài)（靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)），利使勁的平衡條件來判斷靜摩擦力的大小.（2）物體有加速度時(shí)，若只受靜摩擦力，則Ff=ma.若除受靜摩擦力外，物體還受其他力，則F4=ma,先求合力再求靜摩擦力..滑動(dòng)摩擦力的分析滑動(dòng)摩擦力的大小用公式Ff=UFN來計(jì)算，應(yīng)用此公式時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：口為動(dòng)摩擦因數(shù)，其大小與接觸面的材料、表面的粗糙程度有關(guān)；FN為兩接觸面間的正壓力，其大小不必然等于物體的重力.⑵滑動(dòng)摩擦力的大小與物體的運(yùn)動(dòng)速度和接觸面的大小均無關(guān)..靜摩擦力的有無和方向的判斷方式⑴假設(shè)法：利用假設(shè)法判斷的思維程序如下：相趨向與動(dòng)方向運(yùn)的反方對(duì)勢(shì)相不發(fā)生相_無相對(duì)運(yùn)_無群摩相趨向與動(dòng)方向運(yùn)的反方對(duì)勢(shì)相假設(shè)物體問

接觸面光滑對(duì)滑動(dòng) 動(dòng)鵲勢(shì) 擦力假設(shè)物體問

接觸面光滑發(fā)生相一有加對(duì)運(yùn)一有醺摩

對(duì)滑動(dòng)動(dòng)趨勢(shì)擦力-⑵狀態(tài)法：先判斷物體的狀態(tài)（即加速度的方向），再利用牛頓第二定律（F.=ma）肯定合力，然后通過受力分析肯定靜摩擦力的大小及方向.⑶牛頓第三定律法:先肯定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向，再按照“力的彼此性”肯定另一物體受到的靜摩擦力方向.【例6】如圖10所示，物體A、B在力F作用下一路以大小相等的速度沿F方向勻速運(yùn)動(dòng)，關(guān)于物體A所受的摩擦力，下列說法正確的是（）A甲 乙圖10A.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相同答案D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(yùn)動(dòng)在水平方向所受合力為零不符合，所以A不受摩擦力；乙圖中，假設(shè)A不受摩擦力，A將相對(duì)B沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，則知A受沿F方向的摩擦力.正確選項(xiàng)是D.【例71（2021?全國(guó)卷H-16）如圖H,一物塊在水平拉力F的作用下沿水平桌面做勻速直線運(yùn)動(dòng).若維持F的大小不變，而方向與水平面成60。角，物塊也恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng).則物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為（）*

￥~^160P圖1133—：^r也「迅d退c.cjcC.3C.3D.2答案C解析當(dāng)F水平時(shí)，按照平衡條件得F=umg；當(dāng)維持F的大小不變，而方向與水平面成60°3 角時(shí)，由平衡條件得Fcos60°=口（mg—Fsin600）,聯(lián)立解得，口=才，故選項(xiàng)C正確.【變式3（多選）下列關(guān)于摩擦力的說法中正確的是（）A.靜止的物體可以受到滑動(dòng)摩擦力，運(yùn)動(dòng)的物體也可以受到靜摩擦力B.物體所受的滑動(dòng)摩擦力或靜摩擦力既可以充當(dāng)動(dòng)力也可以充當(dāng)阻力C.彼此接觸的物體之間，壓力增大，摩擦力也增大D.兩物體間有彈力但不必然有摩擦力，而兩物體間有摩擦力則必然有彈力答案ABD解析靜摩擦力只是阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，受靜摩擦力的物體可以靜止也可以運(yùn)動(dòng)，A正確；滑動(dòng)摩擦力或靜摩擦力不必然阻礙物體的運(yùn)動(dòng)，物體所受的滑動(dòng)摩擦力或靜摩擦力既可以充當(dāng)動(dòng)力也可以充當(dāng)阻力，B正確；滑動(dòng)摩擦力與正壓力有關(guān)，靜摩擦力與壓力無關(guān)，C錯(cuò)誤;兩物體之間有摩擦力時(shí)，兩物體必然接觸，且彼此擠壓，即存在彈力作用，反之則不必然成立，D正確.【變式41如圖12所示，質(zhì)量為mB=24kg的木板B放在水平地面上，質(zhì)量為11^=22kg的木箱A放在木板B上.一根輕繩一端拴在木箱上，另一端拴在天花板上，輕繩與水平方向的夾角為。=37°.已知木箱A與木板B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)以=0.5.現(xiàn)用水平向右、大小為200N的力F將木板B從木箱A下面勻速抽出(sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g取10m/S2),則木板B與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)乜的大小為()圖12A.0.3B.0.4C.0.5D.0.6答案A解析對(duì)A受力分析如圖甲所示，由題意得F^cos0=Ff]F^+F^sin0=mAgFfl=uFni由①②③得：F=100N甲 乙對(duì)A、B整體受力分析如圖乙所示，由題意得F^cos0+F*=FF^+F^sin9=(mA+mB)gu凡由④⑤⑥得：乜=0.3,故A正確.命題點(diǎn)四摩擦力和三類突變 - -*能力考點(diǎn)師生共研類型1 “靜一靜”突變物體在摩擦力和其他力的一路作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，看成用在物體上的其他力的合力發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)，物體雖然仍維持相對(duì)靜止，但物體所受的靜摩擦力發(fā)生突變.【例8如圖13所示，質(zhì)量為10kg的物體A拴在一個(gè)被水平拉伸的彈簧一端，彈簧的拉力為5N時(shí)，物體A處于靜止?fàn)顟B(tài).若小車以1m/s2的加速度向右運(yùn)動(dòng)，則(g=10m/s2)()圖13A.物體A相對(duì)小車向右運(yùn)動(dòng) B.物體A受到的摩擦力減小C.物體A受到的摩擦力大小不變D.物體A受到的彈簧的拉力增大答案C解析由題意得，物體A與小車的上表面間的最大靜摩擦力也三5N,小車加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，假設(shè)物體A與小車仍然相對(duì)靜止，則物體A所受合力F合=ma=10N,可知此時(shí)小車對(duì)物體A的摩擦力為5N,方向向右，且為靜摩擦力，所以假設(shè)成立，物體A受到的摩擦力大小不變,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，C正確；同理可知，物體A受到的彈簧的拉力大小不變，故D錯(cuò)誤.類型2“靜一動(dòng)”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)其他力轉(zhuǎn)變時(shí),若是物體不能維持靜止?fàn)顟B(tài),則物體受到的靜摩擦力將“突變”成滑動(dòng)摩擦力.【例9】（多選）在探討靜摩擦力轉(zhuǎn)變的規(guī)律及滑動(dòng)摩擦力轉(zhuǎn)變規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了如圖14甲所示的演示裝置，力傳感器A與計(jì)算機(jī)連接，可取得力隨時(shí)間變化的規(guī)律，將力傳感器固定在滑膩水平桌面上，測(cè)力端通過細(xì)繩與一滑塊相連（調(diào)節(jié)力傳感器高度可使細(xì)繩水平），滑塊放在較長(zhǎng)的小車上，小車一端連接一根輕繩并跨過滑膩的輕定滑輪系一只空沙桶（調(diào)節(jié)滑輪可使桌面上部輕繩水平），整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài).實(shí)驗(yàn)開始時(shí)打開力傳感器同時(shí)緩慢向沙桶里倒入沙子，小車一旦運(yùn)動(dòng)起來，當(dāng)即停止倒沙子，若力傳感器搜集的圖象如圖乙，則結(jié)合該圖象，下列說法正確的是（）圖14A.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50s后小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)（滑塊仍