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示意圖的能力,掌握整體法和隔離法選取研究對象的技
巧,利用數(shù)學知識(尤其是三角形知識)處理力的平衡
問題是突破本章核心的基礎CONTENTS考點一01考點二0203考點三04考點四05跟蹤訓練·鞏固提升01考點一重力和重心1.重力(1)產(chǎn)生:由于
?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
分力。(2)大?。篏=mg,可用
測量。同一物體G的變化
是由在地球上不同位置處g的變化引起的。(3)方向:
?。地球的吸引彈簧測力計豎直向下2.重心:物體的各部分都受到重力的作用,可認為重力集中作用于一
點,即物體的重心。(1)影響重心位置的因素:物體的幾何形狀;物體的
?
分布。(2)不規(guī)則薄板形物體重心的確定方法:
?法。注意:重心的位置不一定在物體上。質(zhì)量懸掛?判斷小題1.重力就是地球?qū)ξ矬w的吸引力。
(
×
)2.形狀規(guī)則的物體的重心一定在物體的幾何中心。
(
×
)3.重力加速度g的大小與在地球表面的位置有關。
(
√
)××√1.【重力】下列關于重力的說法中正確的是(
)A.物體只有靜止時才受重力作用B.重力的方向總是指向地心C.地面上的同一物體在赤道上所受重力最小D.物體掛在彈簧測力計下,彈簧測力計的示數(shù)一定等于物體的重力解析:
物體受到重力的作用,與物體的運動狀態(tài)無關,A錯
誤;重力的方向總是豎直向下,不一定指向地心,B錯誤;物體的
重力隨緯度增大而增大,因此地面上的同一物體在赤道上所受重力
最小,C正確;物體掛在彈簧測力計下處于平衡狀態(tài)時,彈簧測力
計的示數(shù)才等于物體的重力,D錯誤。2.【重心】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.當雙圓錐體在軌道的最低處時,它的重心在最低處;當雙錐體在軌
道最高處時,它的重心在最高處解析:
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;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;雙錐體放在軌道的
低處時,放手后它會向軌道高處滾動,這是因為當雙錐體在軌道的
最低處時,它的重心在最高處;當雙錐體在軌道最高處時,它的重
心卻在最低處,D錯誤。02考點二彈力1.彈力(1)定義:發(fā)生
的物體,要恢復原狀,對與它接觸的物
體會產(chǎn)生力的作用。(2)產(chǎn)生條件①物體間直接
?;②接觸處發(fā)生彈性
?。形變接觸形變(3)方向:總是與施力物體形變的方向
?。相反2.彈力有無的判斷方法條件
法根據(jù)彈力產(chǎn)生的兩個條件(接觸和形變)直接判斷假設
法在一些微小形變難以直接判斷的情況下,可以先假設有彈力
存在,然后判斷是否與研究對象所處狀態(tài)的實際情況相符合狀態(tài)
法根據(jù)研究對象的運動狀態(tài)進行受力分析,判斷是否需要彈
力,物體才能保持現(xiàn)在的運動狀態(tài)3.接觸面上的彈力方向判斷面與面點與平面
垂直于接觸面
垂直于接觸面點與曲面曲面與平面
垂直于切面
垂直于平面?判斷小題1.只要物體發(fā)生形變就會產(chǎn)生彈力作用。
(
×
)2.輕繩產(chǎn)生的彈力方向一定沿著繩并指向繩收縮的方向。
(
√
)3.輕桿產(chǎn)生的彈力方向一定沿著桿的方向。
(
×
)×√×1.輕繩、輕桿、彈性繩和輕彈簧的比較圖示受外力作用時形
變的種類受外力作用時形變
量大小彈力方向輕繩
拉伸形變微小,可忽略沿著繩,指向
繩收縮的方向圖示受外力作用時形
變的種類受外力作用時形變
量大小彈力方向輕桿
拉伸形變、壓縮
形變、彎曲形變微小,可忽略既能沿著桿,也
可以與桿成任意
角度圖示受外力作用時形變的種類受外力作用時形變
量大小彈力方向彈性繩
拉伸形變較大,不可忽略沿著繩,指向繩
收縮的方向圖示受外力作用時形變的種類受外力作用時形變
量大小彈力方向輕彈簧
拉伸形變、壓縮形變較大,不可忽略沿著彈簧,指向
彈簧恢復原長的
方向2.彈力大小的計算(1)應用胡克定律F=kx計算彈簧的彈力。注意:x表示形變量。(2)物體靜止或做勻速直線運動時,用共點力平衡條件來計算
彈力。(3)物體不處于平衡狀態(tài)時可應用牛頓第二定律計算彈力。彈力有無及方向的判斷【例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)噹蟊诘膹椓馕觯喝粜≤噭蛩龠\動,小球受到重力和車廂豎直向上的支持力,二
力平衡,若小車加速運動,則小球受到重力、車廂底面對小球豎直向
上的支持力和車廂左壁對小球的彈力三個力,故A、C錯誤;小球一
定受到小車底面對它的彈力,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;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κ?/p>
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。桿的彈力方向判斷及大小計算【例2】如圖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θ,在斜桿下端固定有質(zhì)量為m的小球,重力加
速度為g。現(xiàn)使小車以加速度a(a≠0)向右做勻加速直線運動,下列
說法正確的是(
)A.桿對小球的彈力一定豎直向上B.桿對小球的彈力一定沿桿斜向上C.桿對小球的彈力大小為mg
胡克定律的理解及應用【例3】兩個勁度系數(shù)分別為k1和k2的輕質(zhì)彈簧a、b串接在一起,a彈簧的一端固定在墻上,如圖所示,開始時彈簧均處于原長狀態(tài),現(xiàn)用水平力作用在b彈簧的P端向右拉動彈簧,當a彈簧的伸長量為L時(
)B.b彈簧的伸長量也為LC.P端向右移動的距離為2L
【例4】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
(
)C.mgΔL
03考點三摩擦力1.定義:兩個相互接觸的物體,當它們發(fā)生相對運動或具有相對運動
的趨勢時,在接觸面上產(chǎn)生的阻礙
或
?
?的力。2.產(chǎn)生條件相對運動相對運動趨
勢(1)接觸面
?;(2)接觸處有
?;(3)兩物體間有
或
?。粗糙壓力相對運動相對運動趨勢3.方向:與受力物體
或
?的方向相反。4.大?。?)滑動摩擦力:Ff=
,μ為動摩擦因數(shù);(2)靜摩擦力:
<F≤
?。相對運動相對運動趨勢μFN
0
Fmax
5.彈力與摩擦力的關系若兩物體間有摩擦力,則兩物體間
彈力,若兩物體間有
彈力,但兩物體間
摩擦力。(均選填“一定有”或
“不一定有”)一定有不一定有?判斷小題1.滑動摩擦力的方向與物體的運動方向一定相反。
(
×
)2.靜摩擦力可能是動力,滑動摩擦力一定是阻力。
(
×
)3.運動的物體不可能受到靜摩擦力作用。
(
×
)4.正壓力越大,摩擦力可能越大,也可能不變。
(
√
)5.滑動摩擦力與接觸面積有關,相同材料的兩物體接觸面積越大,滑
動摩擦力越大。
(
×
)×××√×
1.靜摩擦力的有無及其方向的判斷方法(1)假設法(2)運動狀態(tài)法先確定物體的運動狀態(tài),再利用平衡條件或牛頓第二定律確
定靜摩擦力的有無及方向。(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是否受
到靜摩擦力并判斷靜摩擦力的方向,再根據(jù)牛頓第三定律確
定另一物體是否受到靜摩擦力及靜摩擦力的方向。2.靜摩擦力大小的分析(1)物體處于平衡狀態(tài)(靜止或勻速直線運動),利用力的平衡
條件來判斷靜摩擦力的大小。(2)物體有加速度時,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F合=ma,先求合力再求
靜摩擦力。摩擦力方向的判斷【例5】
(多選)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解析: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大反向,即支持力與摩擦力的合力方向豎
直向上,當物體A加速下滑時,A所受合力平行斜面向下,則此時摩擦
力與支持力的合力一定斜向右上方,故A錯誤,B正確;取A、B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,故斜面體B受到地面向右的摩擦力作用,故C正確,D錯誤。摩擦力大小的計算【例6】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μ1,白紙之間、白紙與紙槽底座之間的動摩擦因數(shù)均為μ2,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μ1FB.第二、三張白紙間的摩擦力大小為μ2(F+2mg)C.第三、四張白紙間的摩擦力大小為μ2(F+mg)D.越靠近底座,白紙間的摩擦力越大解析:μ1F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;第
一、二張白紙間的摩擦力為滑動摩擦力,大小為f12=μ2(F+mg),
第二張白紙?zhí)幱陟o止狀態(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f23=μ2(F+mg),故B錯
誤;第三張白紙?zhí)幱陟o止狀態(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f34=μ2(F+mg),故
C正確;除第一張白紙外,所有白紙均處于靜止狀態(tài),白紙間的摩擦
力均為μ2(F+mg),大小相等,故D錯誤。04考點四摩擦力的突變問題物體受到靜摩擦力和其他力的共同作用,當其他力的合力發(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?!办o→靜”突變【例7】
(多選)如圖所示,一重力為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
“靜→動”突變物體受到靜摩擦力和其他力的共同作用,當其他力變化時,如果
發(fā)生相對滑動,則靜摩擦力可能突變?yōu)榛瑒幽Σ亮??!纠?】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。關于摩擦力f的大小隨拉力F的變化關系,下列四幅圖可能正確
的是(
)解析:設F與水平方向的夾角為θ,箱子處于靜止狀態(tài)時,根據(jù)平衡條
件得,箱子所受的靜摩擦力為f=Fcosθ,F(xiàn)增大,f增大;當拉力達到
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;箱子運動時,
所受的支持力N=G-Fsinθ,F(xiàn)增大,N減小,此時箱子受到的是滑動
摩擦力,大小為f=μN,N減小,則f減小,故B正確,A、C、D錯誤。“動→靜”突變物體受到滑動摩擦力和其他力的共同作用,當相對滑動突然停止
時,滑動摩擦力可能突變?yōu)殪o摩擦力?!纠?】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,取向右為正方向,該物體受
到的摩擦力Ff隨時間t變化的圖像是(設最大靜摩擦力等于滑動摩擦
力)(
)
解析: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,方向水平向
左,為負值;當物體的速度減到零時,因物體所受的最大靜摩擦力為
Ffm=μmg=2N,F(xiàn)<Ffm,所以此后物體不能被拉動而處于靜止狀
態(tài),此后受到靜摩擦力作用,其大小為Ff2=F=1N,方向水平向右,
為正值,綜上所述,選A?!皠印鷦印蓖蛔兾矬w受到滑動摩擦力和其他力的共同作用,當兩物體間的正壓力
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?!纠?0】
(多選)如圖所示,足夠長的傳送帶與水平面夾角為θ,
以速度v0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)μ<tanθ,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(
)
解析: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
度開始時小于傳送帶的速度,小木塊受到的摩擦力沿斜面向下,隨著
小木塊速度的增大,當小木塊的速度等于傳送帶的速度時,因為μ<
tanθ,小木塊不可能與傳送帶保持相對靜止,一定會繼續(xù)加速,超過
傳送帶的速度,此時小木塊所受的摩擦力沿斜面向上,而在此過程
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;摩擦力沿斜面向下時,由牛頓第二定律得mgsinθ+μmgcosθ=
ma1,摩擦力沿斜面向上時,由牛頓第二定律得mgsinθ-μmgcosθ=
ma2,則a1>a2,C錯誤,D正確。05跟蹤訓練·鞏固提升1.(2024·山東日照統(tǒng)考)在力學中,物體間的相互作用抽象為力的
概念。下列有關力的說法正確的是(
)A.物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化,所受合力的大小一定變化B.重心可以看作是物體所受重力的作用點C.桌面上的書本受到向上的支持力,是因為書本發(fā)生了形變D.爬桿表演時,雜技演員沿豎直桿勻速上爬,其受到的摩擦力方向豎
直向下123456789101112解析:
力是改變物體運動狀態(tài)的原因,物體的運動狀態(tài)發(fā)生變
化,合力必定不為零,所受合力可以是恒力也可以是變力,故A錯
誤;重心是重力的等效作用點,可以看作是物體所受重力的作用
點,故B正確;桌面上的書本受到向上的支持力,是因為桌面發(fā)生
了形變,故C錯誤;爬桿表演時,雜技演員沿豎直桿勻速上爬,演
員受到重力和摩擦力,二力平衡,所以演員受到的摩擦力方向豎直
向上,故D錯誤。1234567891011122.(2024·浙江溫州模擬)如圖所示,光滑小球A左邊靠著豎直墻壁
B,右邊靠著桌沿處于靜止狀態(tài),則關于小球A的受力下列說法正確
的是(
)A.墻對A的作用力一定過A的重心B.桌沿C對A的作用力一定過A的重心C.A的重力一定過A的重心D.A球的重心一定在球心123456789101112解析:
墻對A的作用力和桌沿C對A的作用力都過球心,重心不
一定在球心,故A、B、D錯誤;重心是重力的等效作用點,所以重
力一定過A的重心,故C正確。1234567891011123.(2024·天津?qū)幒幽M)下面對于物體的受力情況描述正確的是(
)A.如圖(1),光滑球靜止在兩夾板之間,則小球一定會受到兩夾板
的彈力作用B.如圖(2),用豎直細線將光滑小球吊起,擱在斜面上,則斜面對
小球一定沒有彈力作用123456789101112C.如圖(3),A、B兩物體疊放,在水平外力F的作用下共同做勻速
直線運動,則A、B間摩擦力與外力F大小相等,方向相反D.如圖(4),某人對木塊施加一沿粗糙斜面向上的拉力作用,木塊
保持靜止不動,則斜面對木塊的摩擦力方向一定沿斜面向下123456789101112解析:
如圖(1),光滑球靜止在兩夾板之間,只有下板有彈
力,故A錯誤;如圖(2),用豎直細線將光滑小球吊起,擱在斜面
上,細線處于豎直,根據(jù)平衡條件知,細線的拉力和小球的重力等
大反向,斜面沒有彈力,故B正確;如圖(3),A、B兩物體疊
放,在水平外力F的作用下共同做勻速直線運動,由平衡條件可
知,A物體的重力和支持力平衡,A、B間無摩擦力,故C錯誤;如
圖(4),某人對木塊施加一沿粗糙斜面向上的拉力作用,木塊保
持靜止不動,由于不知道拉力與木塊的重力沿斜面向下分力的大小
關系,所以無法確定靜摩擦力的大小及方向,故D錯誤。1234567891011124.(2024·廣東廣州期末)如圖所示,甲、乙為兩根完全相同的輕質(zhì)
彈簧,甲彈簧一端固定在天花板上,另一端懸掛一質(zhì)量為m的物
塊;乙彈簧一端固定在水平地面上,另一端連接一質(zhì)量也為m的物
塊。兩物塊靜止時,測得甲、乙兩根彈簧的長度分別為l1和l2。已知
重力加速度為g,兩彈簧均在彈性限度內(nèi)。則這兩根彈簧的勁度系
數(shù)為(
)123456789101112
1234567891011125.(2024·湖南長沙模擬)圖甲是一種榫卯連接構件。相互連接的兩
部分P、Q如圖乙所示。圖甲中構件Q固定在水平地面上,榫、卯接
觸面間的動摩擦因數(shù)均為μ,沿P的軸線OO'用大小為F的力才能將P
從Q中拉出。若各接觸面間的彈力大小均為FN,滑動摩擦力與最大
靜摩擦力大小相等,則FN的大小為(
)123456789101112
1234567891011126.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
(
)A.鐵球一定受墻面水平向左的彈力B.鐵球可能受墻面水平向左的彈力C.鐵球一定受斜面通過鐵球的重心的彈力D.鐵球可能受斜面垂直于斜面向上的彈力123456789101112解析:
F的大小合適時,鐵球可以靜止在無墻的斜面上,F(xiàn)增大
時墻面才會對鐵球有彈力,選項A錯誤,B正確;斜面必須對鐵球
有斜向上的彈力才能使鐵球不下滑,該彈力方向垂直于斜面但不一
定通過鐵球的重心,選項C、D錯誤。1234567891011127.(2024·廣東潮州統(tǒng)考)如圖所示為智能機器人協(xié)助派件員分揀快
遞的場景,派件員將包裹放在機器人的水平托盤上后,機器人通過
掃碼讀取目的地信息,并生成最優(yōu)路線,將不同目的地的包裹送至
不同的位置,從而實現(xiàn)包裹的分揀功能。關于機器人和包裹,下列
說法正確的是(
)123456789101112A.機器人加速前進則包裹對水平托盤的摩擦力方向向后B.包裹受到向上的支持力是包裹發(fā)生形變產(chǎn)生的C.包裹對機器人的壓力和機器人對包裹的支持力是一對平衡力D.包裹隨著機器人一起做勻速直線運動時,包裹受到向前的摩擦力解析:
機器人加速前進時,機器人相對包裹有向前運動的趨
勢,故此時包裹對水平托盤的摩擦力方向向后,A正確;包裹受到
向上的支持力是托盤發(fā)生形變產(chǎn)生的,B錯誤;包裹對機器人的壓
力和機器人對包裹的支持力是一對相互作用力,C錯誤;包裹隨著
機器人一起做勻速直線運動時,包裹加速度為零,故包裹此時不受
摩擦力,D錯誤。1234567891011128.(2024·安徽蕪湖一模)如圖甲所示,一人用由零逐漸增大的水平
力F推靜止于水平地面上質(zhì)量為5kg的木箱,木箱所受的摩擦力f與F
的關系如圖乙所示,g取10m/s2,下列說法正確的是(
)A.木箱所受的最大靜摩擦力fm=21NB.木箱所受的最大靜摩擦力fm=20NC.木箱與地面間的動摩擦因數(shù)μ=0.21D.木箱與地面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2123456789101112
1234567891011129.如圖所示,質(zhì)量為10kg的物體A拴在一個被水平拉伸的
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