（新高考）2024年高考物理復(fù)習(xí)第06講 重力 彈力 摩擦力（知識講義）（原卷版+解析）

頁理解重力及重心的概念。會判斷彈力的方向和求其大小。掌握和理解摩擦力方向的判斷和大小的求解考點要求考題統(tǒng)計考情分析（1）重力（2）彈力（3）摩擦力2023年山東卷第2題2022年1月浙江卷第4題高考對這部分的考查，考查頻率不是特別的高，對于這三種力的考查大多貫穿在整個高中物理的所有力學(xué)問題中?？键c一重力知識點重力和重心1．產(chǎn)生：由于地球的吸引而使物體受到的力．2．大小：G＝mg.3．方向：總是豎直向下．4．重心：因為物體各部分都受重力的作用，從效果上看，可以認為各部分受到的重力作用集中于一點，這一點叫做物體的重心，其位置與物體的質(zhì)量分布和形狀有關(guān)。特別提醒：(1)重力的方向不一定指向地心．(2)并不是只有重心處才受到重力的作用．考向重力和重心的理解小明在參觀科技館時觀察到有一個十分有趣的“錐體上滾”實驗。如圖所示，將一個雙圓錐體輕輕放在傾斜軌道的低端，就會看到它似乎在向“上”滾去，關(guān)于錐體的運動說法正確的是（）A．雙圓錐體的重心在錐體的外部，不在錐體上B．在雙圓錐體上滾的過程中，錐體的重心在向上運動C．雙圓錐體上滾實驗中，雖然看到的現(xiàn)象好像是錐體在上滾，但是從側(cè)面觀察的話錐體重心其實是下移的D．當(dāng)雙圓錐體在軌道的最低處時，它的重心在最低處：當(dāng)雙錐體在軌道最高處時，它的重心在最高處?！敬鸢浮緾【詳解】BC．錐體上滾的原理是重心運動，雖然看到的現(xiàn)象好像是錐體在上滾，但是從側(cè)面觀察的話錐體重心其實是下移的，B錯誤，C正確。A．錐體的重心在錐體的內(nèi)部幾何重心上，不在物體外面，重心的具體位置在錐體的中心軸的中間，A錯誤。D．雙錐體放在軌道的低處時，放手后它會向軌道高處滾動，這是因為當(dāng)雙錐體在軌道的最低處時，它的重心在最高處；當(dāng)雙錐體在軌道最高處時，它的重心卻在最低處，D錯誤。故選C。考點二彈力知識點1彈力和胡克定律1．彈力(1)定義：發(fā)生形變的物體，要恢復(fù)原狀，對與它接觸的物體會產(chǎn)生力的作用，這種力叫作彈力。(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。2．胡克定律(1)內(nèi)容：在彈性限度內(nèi)，彈簧發(fā)生彈性形變時，彈力F的大小跟彈簧伸長(或縮短)的長度x成正比。(2)表達式：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，不是彈簧形變以后的長度。知識點2彈力有無的判斷1．條件法：根據(jù)彈力產(chǎn)生的兩個條件——接觸和發(fā)生彈性形變直接判斷。2．假設(shè)法：假設(shè)兩個物體間彈力不存在，看物體能否保持原有的狀態(tài)。若運動狀態(tài)不變，則此處不存在彈力；若運動狀態(tài)改變，則此處一定有彈力。3．狀態(tài)法：根據(jù)物體的運動狀態(tài)，由平衡條件或牛頓第二定律進行判斷。知識點3彈力方向的判斷知識點4彈力大小的計算1.彈簧類彈力：（1）由胡克定律知彈力F＝kx，其中x為彈簧的形變量，而不是伸長或壓縮后彈簧的總長度；（2）彈簧串聯(lián)時，各彈簧的彈力大小相等，彈簧的形變量一般不同；串聯(lián)后彈簧的勁度系數(shù)類似電阻并聯(lián)公式：（3）彈簧并聯(lián)時，各彈簧的形變量相等，彈力一般不同。并聯(lián)后彈簧的勁度系數(shù)類似電阻串聯(lián)公式：2.非彈簧類彈力：根據(jù)運動狀態(tài)和其他受力情況，利用平衡條件或牛頓第二定律來綜合確定．考向1彈力有無及方向的判斷1．如圖所示，光滑的小球A放在車內(nèi)的水平地面上，小球A緊靠車廂左壁，車和小球一起沿水平面向右運動，則（）A．小球一定受到3個力作用B．小球受到小車對它的彈力，該彈力產(chǎn)生的原因是小球的微小形變C．若小車勻速運動，則車廂左壁對小球A的彈力方向水平向右D．若小車加速運動，則車廂左壁對小球A的彈力等于小球?qū)噹蟊诘膹椓Α敬鸢浮緿【詳解】AC．若小車勻速運動，小球受到重力和車廂豎直向上的支持力，二力平衡；若果小車加速運動，則小球受到重力、車廂豎直向上的支持力和車廂左壁對小球的彈力三個力，故AC錯誤；B．小球一定受到小車地面對它的彈力，若小車向右加速時小球還受到側(cè)壁的彈力，小球受到的彈力產(chǎn)生的原因是小車的微小形變，故B錯誤；D．若小車加速運動，則車廂左壁對小球A的彈力與小球?qū)噹蟊诘膹椓r一對相互作用力，根據(jù)牛頓第三定律，二力等大反向，故D正確。故選D。2．一個光滑球一半由鉛（用陰影表示）一半由鋁組成，放在支架P、Q上處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖（a）所示，P支架對它的支持力為N，若將球翻轉(zhuǎn)，如圖（b）所示，P支架對它的支持力為N'．比較N與N'，應(yīng)有：A．N>N'，方向不相同 B．N=N'，方向相同C．N<N'，方向相同 D．N=N'，方向不相同【答案】B【詳解】兩種情況中，PQ兩點對球的彈力方向均通過球心斜向上，則彈力的方向是相同的，重力的方向豎直向下，根據(jù)三力平衡知識可知兩種情況下彈力的大小也是相同的，即兩種情況下P支架對球的支持力大小和方向均不變，故選B.考向2彈力大小的計算3．如圖所示，一根輕質(zhì)彈簧上端固定，下端掛一質(zhì)量為m0的平盤，盤里有一物體，質(zhì)量為m，當(dāng)盤靜止時，彈簧的長度比其自然長度伸長了L。今向下拉盤使彈簧再伸長ΔL后停止，然后松手放開。設(shè)彈簧總處在彈性限度以內(nèi)，則剛松開手時盤對物體的支持力等于（）A． B．C． D．【答案】A【詳解】盤靜止時由胡克定律彈簧再伸長ΔL時，拉力F，則解得剛松手盤和物體受向上合力F，對整體由牛頓定律松手時盤對物體的支持力FN，對物體由牛頓定律解得故選A。4．如圖所示，水平固定且傾角為37°（，）的光滑斜面上有兩為個質(zhì)量均為的小球A、B，它們用勁度系數(shù)為的輕質(zhì)彈簧連接，彈簧的原長為，現(xiàn)對B施加一水平向左的推力F，使A、B均在斜面上以加速度向上做勻加速運動，此時彈簧的長度和推力F的大小分別為（）A．1.1m，25N B．0.3m，50NC．1.1m，41N D．0.3m，25N【答案】B【詳解】以整體為研究對象，受力分析如圖所示根據(jù)牛頓第二定律，沿斜面方向有代入數(shù)據(jù)解得以A研究對象，根據(jù)牛頓第二定律和胡克定律，沿斜面方向有代入數(shù)據(jù)解得，B正確，ACD錯誤;故選B。考點三摩擦力知識點1靜摩擦力與滑動摩擦力名稱項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)Ff＝μFN方向與受力物體相對運動趨勢的方向相反與受力物體相對運動的方向相反作用效果總是阻礙物體間的相對運動趨勢總是阻礙物體間的相對運動注意：①運動方向：一般指物體相對地面(以地面為參考系)的運動方向；②相對運動（趨勢）方向：以其中一個物體為參考系,另一個物體相對參考系的運動方向。知識點2靜摩擦力有無及方向判斷1.假設(shè)法：2.狀態(tài)法：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)牛頓第三定律確定相互作用的另一物體受到的靜摩擦力的方向。4.帶動法：①“主動帶動被動”②“同向快帶慢，反向互相阻”，多用于傳送帶和板塊模型中，摩擦力方向的判斷。注意：摩擦力的方向總是與物體間相對運動（或相對運動趨勢）的方向相反，但與物體的運動方向可能相反，也可能相同，還有可能不在同一一線上。知識點3摩擦力的大小知識點4摩擦力的的突變問題1.“靜→靜”突變：物體受到靜摩擦力和其他力的共同作用，當(dāng)其他力的合力發(fā)生變化時，如果仍保持相對靜止，則靜摩擦力的大小和(或)方向可能發(fā)生突變。2.“靜→動”突變：物體受到靜摩擦力和其他力的共同作用，當(dāng)其他力變化時，如果發(fā)生相對滑動，則靜摩擦力可能突變?yōu)榛瑒幽Σ亮Α?.“動→靜”突變：物體受到滑動摩擦力和其他力的共同作用，當(dāng)相對滑動突然停止時，滑動摩擦力可能突變?yōu)殪o摩擦力。4.“動→動”突變：物體受到滑動摩擦力和其他力的共同作用，當(dāng)兩物體間的正壓力發(fā)生變化時，滑動摩擦力的大小隨之而變；或兩物體達到共同速度時相對滑動方向發(fā)生變化，滑動摩擦力的方向也會隨之而變?？枷?靜摩擦力有無及方向判斷1．如圖所示，物體A沿粗糙斜面加速下滑，斜面體B靜止不動，在這個過程中（

）A．A所受斜面的支持力與摩擦力的合力方向斜向左上方B．A所受斜面的支持力與摩擦力的合力方向斜向右上方C．斜面體B受到地面向右的摩擦力作用D．斜面體B受到地面向左的摩擦力作用【答案】BC【詳解】AB．取A為研究對象，由于物體A勻速下滑時所受合力為零，支持力、摩擦力的合力與重力等值反向，即豎直向上；當(dāng)物體A加速下滑時，A所受合力平行斜面向下，則此時摩擦力與支持力的合力必斜向右上方，故A錯誤，B正確；CD．取AB整體為研究對象，因斜面體靜止，物體A有平行斜面向下的加速度，則整體在水平方向上受到的合力不為零且方向向右，而此合力只能由地面對斜面體的摩擦力來提供，斜面體B受到地面向右的摩擦力作用，故C正確，D錯誤。故選BC。考向2摩擦力的大小2．如圖所示，打印機進紙槽里疊放有一疊白紙，進紙時滾輪以豎直向下的力F壓在第一張白紙上，并沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，滾輪與第一張紙不打滑，但第一張紙與第二張紙間發(fā)生相對滑動。設(shè)最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等。滾輪與白紙之間的動摩擦因數(shù)為，白紙之間、白紙與紙槽底座之間的動摩擦因數(shù)均為，每張白紙的質(zhì)量為m，不考慮靜電力的影響，重力加速度為g，則下列說法正確的是（）A．滾輪對第一張白紙的摩擦力大小為B．第二、三張白紙間的摩擦力大小為C．第三、四張白紙間的摩擦力大小為D．越靠近底座，白紙間的摩擦力越大【答案】C【詳解】A．為滾輪與第一張白紙間的滑動摩擦力，滾輪與第一張白紙間的摩擦力為靜摩擦力，小于或等于最大靜摩擦力。故A錯誤；B．第一、二張白紙間的摩擦力為滑動摩擦力，大小為第二張白紙?zhí)幱陟o止?fàn)顟B(tài)，第二、三張白紙間的摩擦力為靜摩擦力，大小等于第一、二張白紙間的摩擦力，即故B錯誤；C．第三張白紙?zhí)幱陟o止?fàn)顟B(tài)，第三、四張白紙間的摩擦力為靜摩擦力，大小等于第二、三張白紙間的摩擦力，即故C正確；D．除第一張白紙外，所有白紙均處于靜止?fàn)顟B(tài)，白紙間的摩擦力均為，大小相等。故D錯誤。故選C。3．如圖所示，一質(zhì)量為m的物塊靜置在傾角θ=60°的粗糙斜面上，用一個與斜面底邊平行的力F=作用在物塊上，該物塊仍保持靜，則下刻說法正確的是（）A．該物塊受到的摩擦力大小為 B．該物塊受到的摩擦力大小為mgC．若撤掉該外力F，此物塊可能發(fā)生滑動 D．若撤掉該外力F，此物塊仍靜止不動【答案】BD【詳解】AB．對物塊受力分析，可以簡化成如圖所示的受力分析，根據(jù)平衡條件，則有故A錯誤，B正確。CD．當(dāng)撤去外力之后，只需要沿斜面向上大小為的摩擦力就可以平衡，故C錯誤，D正確。故選BD?？枷?摩擦力的的突變問題4．（“靜→靜”突變）如圖所示，一重為50N的木塊原來靜止在水平桌面上，某瞬間在水平方向上同時受到兩個方向相反的力F1、F2的作用，其中F1=20N，F(xiàn)2=8N，已知木塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為0.3，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則（

）A．木塊受到的摩擦力的大小為15N，方向水平向左B．木塊受到的摩擦力的大小為12N，方向水平向左C．若將F1撤去，木塊受到的摩擦力的大小為8N，方向水平向右D．若將F2撤去，木塊受到的摩擦力的大小為20N，方向水平向左【答案】BC【詳解】AB．最大靜摩擦力為，F(xiàn)1、F2的合力方向向右，所以木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，所受的合力為零，故靜摩擦力向左，大小為12N，A錯誤B正確；C．若將F1撤去，因為，木塊在F2的作用下仍然處于靜止，則摩擦力大小等于F2的大小為8N，方向與力F2的方向相反，方向水平向右，C正確；D．若將F2撤去，因為，木塊將運動，受到的是滑動摩擦力，大小為15N，方向水平向左，D錯誤。故選BC。5．（“靜→動”突變）如圖所示，一箱子放在水平地面上，現(xiàn)對箱子施加一斜向上的拉力F，保持拉力的方向不變，在拉力F的大小由零逐漸增大的過程中。關(guān)于摩擦力f的大小隨拉力F的變化關(guān)系，下列四副圖可能正確的是（）A． B．C． D．【答案】B【詳解】設(shè)F與水平方向的夾角為θ，木箱處于靜止?fàn)顟B(tài)時，根據(jù)平衡條件得：木箱所受的靜摩擦力為F增大，f增大；當(dāng)拉力達到一定值，箱子運動瞬間，靜摩擦力變?yōu)榛瑒幽Σ亮?，由于最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力，故摩擦力有個突然減小的過程；木箱運動時，所受的支持力，F(xiàn)增大，N減小，此時木箱受到的是滑動摩擦力，大小為，N減小，則f減小，故B正確，ACD錯誤。故選B。6．（“動→靜”突變）如圖所示，質(zhì)量為1kg的物體與地面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2，從t=0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F=1N的作用，g取10m/s2，向右為正方向，該物體受到的摩擦力Ff隨時間t變化的圖像是（最大靜摩擦力等于滑動摩擦力）（）A． B．C． D．【答案】A【詳解】物體從t=0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Ff1=μmg=0.2×1×10N=2N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Ffm=μmg=2N則F<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Ff2=F=1N方向向右，為正值。故選A。7．（“動→動”突變）如圖所示，足夠長的傳送帶與水平面夾角為，以速度逆時針勻速轉(zhuǎn)動。在傳送帶的上端輕輕放置一個質(zhì)量為m的小木塊，小木塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)，則下列選項中能客觀地反映小木塊的受力和運動情況的是（）A． B．C． D．【答案】BD【詳解】AB．在傳送帶的上端輕輕放置一個質(zhì)量為m的小木塊，小木塊的速度小于傳送帶的速度，小木塊受的摩擦力沿斜面向下，隨著小木塊速度的增大，當(dāng)小木塊的速度等于傳送帶的速度時，因為，小木塊不可能與傳送帶相對靜止，一定繼續(xù)加速，超過傳送帶的速度，這時小木塊所受的摩擦力沿斜面向上，而在這個過程中，小木塊對斜面的壓力不變，摩擦力的大小也不改變，A錯誤，B正確；CD．摩擦力沿斜面向下時，由牛頓第二定律得摩擦力沿斜面向上時，由牛頓第二定律得則a1>a2，C錯誤，D正確。故選BD。1．（2021年河北高考真題）如圖，矩形金屬框豎直放置，其中、足夠長，且桿光滑，一根輕彈簧一端固定在M點，另一端連接一個質(zhì)量為m的小球，小球穿過桿，金屬框繞軸分別以角速度和勻速轉(zhuǎn)動時，小球均相對桿靜止，若，則與以勻速轉(zhuǎn)動時相比，以勻速轉(zhuǎn)動時（）A．小球的高度一定降低 B．彈簧彈力的大小一定不變C．小球?qū)U壓力的大小一定變大