第5講-重力彈力摩擦力-(原卷版)2024年高考一輪復(fù)習(xí)精細(xì)講義

第5講重力彈力摩擦力——劃重點(diǎn)之精細(xì)講義系列一．力1．力的概念：物體與物體之間的相互作用．2．力的作用效果兩類效果eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(使物體發(fā)生形變.,改變物體的運(yùn)動狀態(tài).))二．重力1．產(chǎn)生：由于地球的吸引而使物體受到的力．2．大?。篏＝mg.3．方向：總是豎直向下．4．重心：因?yàn)槲矬w各部分都受重力的作用，從效果上看，可以認(rèn)為各部分受到的重力作用集中于一點(diǎn)，這一點(diǎn)叫做物體的重心．(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．三．彈力1．彈力(1)定義：發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復(fù)原狀，對與它接觸的物體產(chǎn)生力的作用．(2)產(chǎn)生的條件①兩物體相互接觸；②發(fā)生彈性形變．(3)方向：與物體形變方向相反．2．胡克定律(1)內(nèi)容：彈簧的彈力的大小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是彈簧長度的變化量，不是彈簧形變以后的長度．有彈力作用的兩物體一定相接觸，相接觸的兩物體間不一定有彈力．四．摩擦力1．產(chǎn)生：相互接觸且發(fā)生形變的粗糙物體間，有相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢時(shí)，在接觸面上所受的阻礙相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢的力．2．產(chǎn)生條件：接觸面粗糙；接觸面間有彈力；物體間有相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢．3．大?。夯瑒幽Σ亮f＝μFN，靜摩擦力：0<Ff≤Ffmax.4．方向：與相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢方向相反．5．作用效果：阻礙物體間的相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢．(1)摩擦力阻礙的是物體間的相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢，但不一定阻礙物體的運(yùn)動．(2)受靜摩擦力作用的物體不一定靜止，受滑動摩擦力作用的物體不一定運(yùn)動．(3)接觸面處有摩擦力時(shí)一定有彈力，且彈力與摩擦力方向總垂直，反之不一定成立．【典例1】(多選)關(guān)于彈力的方向，下列說法中正確的是()A．放在水平桌面上的物體所受彈力的方向是豎直向上的B．放在斜面上的物體所受斜面的彈力的方向是豎直向上的C．將物體用繩吊在天花板上，繩所受物體的彈力方向是豎直向上的D．物體間相互擠壓時(shí)，彈力的方向垂直接觸面指向受力物體【典例2】(多選)關(guān)于胡克定律，下列說法正確的是()A．由F＝kx可知，在彈性限度內(nèi)彈力F的大小與彈簧形變量x成正比B．由k＝eq\f(F,x)可知，勁度系數(shù)k與彈力F成正比，與彈簧的長度改變量成反比C．彈簧的勁度系數(shù)k是由彈簧本身的性質(zhì)決定的，與彈力F的大小和彈簧形變量x的大小無關(guān)D．彈簧的勁度系數(shù)在數(shù)值上等于彈簧伸長(或縮短)單位長度時(shí)彈力的大小【典例3】如圖所示，放在粗糙水平面上的物體A上疊放著物體B，A和B之間有一根處于壓縮狀態(tài)的彈簧，A、B均處于靜止?fàn)顟B(tài)，下列說法中正確的是()A．B受到向左的摩擦力 B．B對A的摩擦力向右C．地面對A的摩擦力向右 D．地面對A沒有摩擦力考點(diǎn)一彈力的分析和計(jì)算1．彈力有無的判斷方法(1)條件法：根據(jù)產(chǎn)生彈力的兩個(gè)條件——接觸和發(fā)生彈性形變直接判斷．(2)假設(shè)法或撤離法：可以先假設(shè)有彈力存在，然后判斷是否與研究對象所處狀態(tài)的實(shí)際情況相符合．還可以設(shè)想將與研究對象接觸的物體“撤離”，看研究對象能否保持原來的狀態(tài)．2．彈力方向的判斷方法(1)根據(jù)物體所受彈力方向與施力物體形變的方向相反判斷．(2)根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件或牛頓第二定律確定彈力的方向．3．彈力大小的確定方法(1)彈簧類彈力：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)非彈簧類彈力：根據(jù)運(yùn)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．【典例1】如圖所示，小車內(nèi)一根輕質(zhì)彈簧沿豎直方向和一條與豎直方向成α角的細(xì)繩拴接一小球．當(dāng)小車和小球相對靜止，一起在水平面上運(yùn)動時(shí)，下列說法正確的是()A．細(xì)繩一定對小球有拉力的作用B．輕彈簧一定對小球有彈力的作用C．細(xì)繩不一定對小球有拉力的作用，但是輕彈簧對小球一定有彈力D．細(xì)繩不一定對小球有拉力的作用，輕彈簧對小球也不一定有彈力【典例2】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()A．40m/N B．40N/mC．200m/N D．200N/m【典例3】如圖所示，固定在小車上的支架的斜桿與豎直桿間的夾角為θ，在斜桿的下端固定有質(zhì)量為m的小球，下列關(guān)于桿對球的作用力F的判斷正確的是()A．小車靜止時(shí)，F(xiàn)＝mgsinθ，方向沿桿向上B．小車靜止時(shí)，F(xiàn)＝mgcosθ，方向垂直于桿向上C．小車以向右的加速度a運(yùn)動時(shí)，一定有F＝eq\f(ma,sinθ)D．小車以向左的加速度a運(yùn)動時(shí)，F(xiàn)＝eq\r(ma2＋mg2)，方向斜向左上方，與豎直方向的夾角θ1滿足tanθ1＝eq\f(a,g)幾種典型彈力的方向考點(diǎn)二靜摩擦力的有無及方向的判斷1．假設(shè)法：利用假設(shè)法判斷的思維程序如下：2．狀態(tài)法根據(jù)物體的運(yùn)動狀態(tài)來確定，思路如下．3．轉(zhuǎn)換法利用牛頓第三定律(作用力與反作用力的關(guān)系)來判定．先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的大小和方向，再確定另一物體受到的反作用力——靜摩擦力的大小和方向．【典例1】如圖，質(zhì)量mA>mB的兩物體A、B疊放在一起，靠著豎直墻面．讓它們由靜止釋放，在沿粗糙墻面下落過程中，物體B的受力示意圖是()【典例2】(多選)如圖所示是主動輪P通過皮帶帶動從動輪Q的示意圖，A與B、C與D分別是皮帶上與輪緣上相互接觸的點(diǎn)，則下列判斷正確的是()A．B點(diǎn)相對于A點(diǎn)運(yùn)動趨勢方向與B點(diǎn)運(yùn)動方向相反B．D點(diǎn)相對于C點(diǎn)運(yùn)動趨勢方向與C點(diǎn)運(yùn)動方向相反C．D點(diǎn)所受靜摩擦力方向與D點(diǎn)運(yùn)動方向相同D．主動輪受到的摩擦力是阻力，從動輪受到的摩擦力是動力【典例3】(多選)如圖所示，傾角為θ的斜面C置于水平地面上，小物塊B置于斜面上，通過細(xì)繩跨過光滑的定滑輪與物體A相連接，連接B的一段細(xì)繩與斜面平行，已知A、B、C都處于靜止?fàn)顟B(tài)，則()A．B受到C的摩擦力一定不為零B．C受到地面的摩擦力一定為零C．C有沿地面向右滑動的趨勢，一定受到地面向左的摩擦力D．將細(xì)繩剪斷，若B依然靜止在斜面上，此時(shí)地面對C的摩擦力為0考點(diǎn)三摩擦力的計(jì)算1．靜摩擦力大小的計(jì)算(1)物體處于平衡狀態(tài)(靜止或勻速運(yùn)動)，利用力的平衡條件來判斷其大?。?2)物體有加速度時(shí)，若只有靜摩擦力，則Ff＝ma.若除靜摩擦力外，物體還受其他力，則F合＝ma，先求合力再求靜摩擦力．2．滑動摩擦力的計(jì)算滑動摩擦力的大小用公式Ff＝μFN來計(jì)算，應(yīng)用此公式時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：(1)μ為動摩擦因數(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，其大小不一定等于物體的重力．(2)滑動摩擦力的大小與物體的運(yùn)動速度和接觸面的大小均無關(guān)．考向1：靜摩擦力的計(jì)算【典例1】如圖所示，質(zhì)量分別為m和M的兩物體P和Q疊放在傾角為θ的斜面上，P、Q間的動摩擦因數(shù)為μ1，Q與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ2.當(dāng)它們從靜止開始沿斜面滑下時(shí)，兩物體始終保持相對靜止，則物體P受到的摩擦力大小為()A．μ1mgcosθ，方向平行于斜面向上B．μ1mgcosθ，方向平行于斜面向下C．μ2mgcosθ，方向平行于斜面向上D．μ2mgcosθ，方向平行于斜面向下判斷摩擦力方向時(shí)應(yīng)注意的兩個(gè)問題(1)靜摩擦力的方向與物體的運(yùn)動方向沒有必然關(guān)系，可能相同，也可能相反，還可能成一定的夾角．(2)分析摩擦力方向時(shí)，要注意靜摩擦力方向的“可變性”和滑動摩擦力的“相對性”．考向2：滑動摩擦力的計(jì)算【典例2】如圖所示，質(zhì)量為mB＝24kg的木板B放在水平地面上，質(zhì)量為mA＝22kg的木箱A放在木板B上，另一端拴在天花板上，輕繩與水平方向的夾角為θ＝37°.已知木箱A與木板B之間的動摩擦因數(shù)μ1＝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與地面之間的動摩擦因數(shù)μ2的大小為()A．0.3 B．0.4C．0.5 D．0.6計(jì)算摩擦力時(shí)的三點(diǎn)注意(1)首先分清摩擦力的性質(zhì)，因?yàn)橹挥谢瑒幽Σ亮Σ庞泄?，靜摩擦力通常只能用平衡條件或牛頓運(yùn)動定律來求解．(2)公式Ff＝μFN中FN為兩接觸面間的正壓力，與物體的重力沒有必然聯(lián)系，不一定等于物體的重力．(3)滑動摩擦力的大小與物體速度的大小無關(guān)，與接觸面積的大小也無關(guān)．【典例3】如圖所示，滑塊A置于水平地面上，滑塊B在一水平力作用下緊靠滑塊A(A、B接觸面豎直)，此時(shí)A恰好不滑動，B剛好不下滑．已知A與B間的動摩擦因數(shù)為μ1，A與地面間的動摩擦因數(shù)為μ2，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力．A與B的質(zhì)量之比為()A.eq\f(1,μ1μ2) B．eq\f(1－μ1μ2,μ1μ2)C.eq\f(1＋μ1μ2,μ1μ2) D.eq\f(2＋μ1μ2,μ1μ2)【典例4】(多選)如圖所示，小車的質(zhì)量為m0，人的質(zhì)量為m，人用恒力F拉繩，若人和小車保持相對靜止，不計(jì)繩和滑輪質(zhì)量及小車與地面間的摩擦，則小車對人的摩擦力可能是()A．0 B.eq\f(m－m0,m＋m0)F，方向向右C.eq\f(m－m0,m＋m0)F，方向向左 D.eq\f(m0－m,m＋m0)F，方向向右考點(diǎn)四輕桿、輕繩、輕彈簧模型輕桿輕繩輕彈簧模型圖示模型特點(diǎn)形變特點(diǎn)只能發(fā)生微小形變?nèi)彳洠荒馨l(fā)生微小形變，各處張力大小相等既可伸長，也可壓縮，各處彈力大小相等彈力方向特點(diǎn)不一定沿桿，可以是任意方向只能沿繩，指向繩收縮的方向沿彈簧軸線與形變方向相反彈力作用效果特點(diǎn)可以提供拉力、推力只能提供拉力可以提供拉力、推力彈力大小突變特點(diǎn)可以發(fā)生突變可以發(fā)生突變一般不能發(fā)生突變【典例1】如圖所示，水平輕桿的一端固定在墻上，輕繩與豎直方向的夾角為37°，小球的重力為12N，輕繩的拉力為10N，水平輕彈簧的拉力為9N，求輕桿對小球的作用力．【典例2】如圖所示，小車內(nèi)有一固定光滑斜面，一個(gè)小球通過細(xì)繩與車頂相連，細(xì)繩始終保持豎直．關(guān)于小球的受力情況，下列說法正確的是()A．若小車靜止，則繩對小球的拉力可能為零B．若小車靜止，則斜面對小球的支持力一定為零C．若小車向右運(yùn)動，則小球一定受兩個(gè)力的作用D．若小車向右運(yùn)動，則小球一定受三個(gè)力的作用【典例3】如圖所示，滑輪本身的質(zhì)量可忽略不計(jì)，滑輪軸O安在一根輕木桿B上，一根輕繩AC繞過滑輪，A端固定在墻上，且繩保持水平，C端掛一重物，BO與豎直方向的夾角θ＝45°，系統(tǒng)保持平衡．若保持滑輪的位置不變，改變夾角θ的大小，則滑輪受到木桿作用力大小變化情況是()A．只有角θ變小，作用力才變大B．只有角θ變大，作用力才變大C．不論角θ變大或變小，作用力都是變大D．不論角θ變大或變小，作用力都不變【典例4】(多選)兩個(gè)中間有孔的質(zhì)量為M的小球用一輕彈簧相連，套在一水平光滑橫桿上．兩個(gè)小球下面分別連一輕彈簧．兩輕彈簧下端系在同一質(zhì)量為m的小球上，如圖所示．已知三根輕彈簧的勁度系數(shù)都為k，三根輕彈簧剛好構(gòu)成一等邊三角形．則下列判斷正確的是()A．水平橫桿對質(zhì)量為M的小球的支持力為Mg＋mgB．連接質(zhì)量為m小球的輕彈簧的彈力為eq\f(mg,3)C．連接質(zhì)量為m小球的輕彈簧的伸長量為eq\f(\r(3),3k)mgD．套在水平光滑橫桿上輕彈簧的形變量為eq\f(\r(3),6k)mg1．圖中各物體均處于靜止?fàn)顟B(tài)，圖中畫出了小球A所受彈力的情況，其中正確的是（）A． B．C． D．2．如圖所示，某同學(xué)用一雙筷子夾起質(zhì)量為m的圓柱形重物，已知圓柱豎直、半徑為r，筷子水平，交叉點(diǎn)到圓柱接觸點(diǎn)的距離均為L=4r，每根筷子對圓柱的壓力大小為2mg，重力加速度大小為g，下列說法正確的是（

）A．每根筷子與圓柱體間的摩擦力大小為1B．每根筷子與圓柱體間的摩擦力大小為2C．每根筷子與圓柱體間的摩擦力大小為3D．若增大筷子與圓柱間的壓力，摩擦力大小不變3．把一個(gè)均勻輕彈簧分成長度分別為l10、l20的兩個(gè)彈簧，它們的勁度系數(shù)分別為k1、k2.現(xiàn)將這兩個(gè)彈簧串聯(lián)，兩端用大小相等的力拉，使它們在彈性限度內(nèi)各自伸長一定長度。用E1、E2分別表示長度為l10、l20的兩個(gè)彈黃的彈性勢能，則E2A．k2k1 B．k1k24．如圖所示，公園里有一仿制我國古代欹器的U形水桶，桶可繞水平軸轉(zhuǎn)動，水管口持續(xù)有水流出，過一段時(shí)間桶會翻轉(zhuǎn)一次，決定桶能否翻轉(zhuǎn)的主要因素是（）A．水桶自身重力的大小B．水管每秒出水量的大小C．水流對桶撞擊力的大小D．水桶與水整體的重心高低5．如圖所示，幾根圓木堆放在水平面上，其中圓木P與地面和其他圓木的接觸點(diǎn)分別為M、N，下列說法正確的是（）A．圓木P在N處受到的支持力豎直向上B．圓木P在N處受到的支持力垂直于圓木P向上C．圓木P在M處受到的靜摩擦力垂直于MN斜向左上方D．圓木P在M處受到的支持力垂直于圓木P向上6．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?fàn)顟B(tài)，則關(guān)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7．木塊A、B分別重50N和60N，它們與水平地面之間的動摩擦因數(shù)均為0.25。夾在A、B之間的輕彈簧被壓縮了2cm，彈簧的勁度系數(shù)為400N/m。系統(tǒng)置于水平地面上靜止不動?，F(xiàn)用F=1NA．木塊A所受摩擦力大小是12.5B．木塊A所受摩擦力大小是11.5C．木塊B所受摩擦力大小是7D．木塊B所受摩擦力大小是98．水平橫梁一端A插在墻壁內(nèi)，另一端裝有一小滑輪B，輕繩的一端C固定于墻壁上，另一端跨過滑輪后懸掛一重力為G=100N的重物，∠CBA=30°A．50N B．503N C．1009．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(guān)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=0.210．圖甲是一種榫卯連接構(gòu)件。相互連接的兩部分P、Q如圖乙所示。圖甲中構(gòu)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A．F6μ B．F4μ C．4Fμ11．某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置研究摩擦力的變化情況。水平光滑的實(shí)驗(yàn)臺上固定著一個(gè)力傳感器，力傳感器與一質(zhì)量為3.5kg的物塊用輕繩連接，物塊放置在粗糙的長木板上。水平向左拉長木板，傳感器記錄的F?t圖像如圖乙所示。取重力加速度大小g=10mA．當(dāng)長木板相對物塊滑動后，必須向左做勻速直線運(yùn)動B．向左拉長木板的力的大小與時(shí)間的關(guān)系圖線和圖乙中的曲線一定相同C．物塊受到的滑動摩擦力大小約為10ND．物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)約為0.212．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(shí)針勻速轉(zhuǎn)動。在傳送帶的上端輕輕放置一個(gè)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，則圖中能客觀地反映小木塊的速度隨時(shí)間變化關(guān)系的是（）A． B．C． D．13．如圖所示，在水平地面上放置一個(gè)質(zhì)量為M的斜面體（斜面光滑），斜面體上放置一個(gè)質(zhì)量為m的物塊，物塊與固定在墻面上的輕質(zhì)彈簧相連，彈簧的軸線始終與斜面平行。若物塊在斜面上做往復(fù)運(yùn)動的過程中，斜面體始終保持靜止，則圖中畫出的關(guān)于地面對斜面體的摩擦力f與時(shí)間t的關(guān)系圖像正確的是（

）A． B．C． D．14．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時(shí)刻開始以初速度v0沿水平地面向右滑行，同時(shí)受到一個(gè)水平向左的恒力F=1N的作用，取向右為正方向，該物體受到的摩擦力f隨時(shí)間變化的圖像是下列圖中的（g取10m/s2）（）A． B．C． D．15．如圖所示，小車內(nèi)沿豎直方向的一根輕質(zhì)彈簧和一條與豎直方向成α角的細(xì)繩拴接一小球。當(dāng)小車與小球相對靜止，一起在水平面上運(yùn)動時(shí)，下列說法正確的是（）A．細(xì)繩一定對小球有拉力B．細(xì)繩不一定對小球有拉力，輕彈簧對小球也不一定有彈力C．細(xì)繩不一定對小球有拉力，但是輕彈簧對小球一定有彈力D．輕彈簧一定對小球有彈力16．如圖，用水平力F將質(zhì)量為m的物體緊壓在豎直墻上，物體靜止不動，物體與墻壁之間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度大小為g，下列說法正確的是（）A．物體所受的摩擦力和重力是一對相互作用力B．物體對墻壁的摩擦力大小為mgC．物體對墻壁的摩擦力大小為μFD．水平力F增大，物體所受的摩擦力也增大17．如圖，某同學(xué)用一根勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧測量物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)。將彈簧一端固定在豎直擋板上，另一端與物塊連接，物塊置于水平面上，彈簧與地面平行。改變物塊在水平面上的位置，發(fā)現(xiàn)物塊只能在A、B兩點(diǎn)間保持靜止，測得