2018年高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題05 重力、彈力、摩擦力（講）（含解析）

1、第二章 力與物體的平衡1、高考著重考查的知識點有：力的合成與分解、彈力、摩擦力概念及其在各種形態(tài)下的表現(xiàn)形式對受力分析的考查涵蓋了高中物理的所有考試熱點問題此外，基礎(chǔ)概念與實際聯(lián)系也是當前高考命題的一個趨勢2、會用平行四邊形定則、三角形定則進行力的合成與分解；會用正交分解法進行力的合成與分解3、考試命題特點：這部分知識單獨考查一個知識點的試題非常少，大多數(shù)情況都是同時涉及到幾個知識點，而且都是牛頓運動定律、功和能、電磁學(xué)的內(nèi)容結(jié)合起來考查，考查時注重物理思維與物理能力的考核.第05講 重力、彈力、摩擦力1.掌握重力的大小、方向及重心概念.2.掌握彈力的有無、方向的判斷及大小的計算的基本方法.3

2、.掌握胡克定律4.會判斷摩擦力的有無和方向.5.會計算摩擦力的大小1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)g的特點在地球上同一地點g值是一個不變的常數(shù)g值隨著緯度的增大而增大g值隨著高度的增大而減小(4)方向：豎直向下(5)重心相關(guān)因素：物體的幾何形狀；物體的質(zhì)量分布位置確定：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2彈力(1)形變：物體形狀或體積的變化叫形變(2)彈力定義：發(fā)生彈性形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，會對與它接觸的物體產(chǎn)生力的作用產(chǎn)生條件：物體相互接觸；物體發(fā)生彈性形變(3)胡克定律內(nèi)容：彈

3、簧發(fā)生彈性形變時，彈力的大小F跟彈簧伸長(或縮短)的長度x成正比表達式：Fkx.k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x是彈簧長度的變化量，不是彈簧形變以后的長度3.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)生阻礙相對運動或相對運動趨勢的力（2）產(chǎn)生條件接觸面粗糙；接觸處有擠壓作用；兩物體間有相對運動或相對運動的趨勢（3）方向：與受力物體相對運動或相對運動趨勢的方向相反（4）大小滑動摩擦力：FFN；靜摩擦力：0FfFmax. 考點一彈力的大小、有無及方向的判斷1彈力有無的判斷方法(1)條件法：根據(jù)物體是否直接接觸并發(fā)生彈性

4、形變來判斷是否存在彈力此方法多用來判斷形變較明顯的情況(2)假設(shè)法：對形變不明顯的情況，可假設(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)，利用牛頓第二定律或共點力平衡條件判斷彈力是否存在(4)替換法：可以將硬的、形變不明顯的施力物體用軟的、易產(chǎn)生明顯形變的物體來替換，看能否維持原來的運動狀態(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)共點力的平衡條件或牛頓第二定律確定彈力的方向3彈力的分析與計算首先分析物體的運動情況，然后根據(jù)物體的運動狀態(tài)，利用共點力

5、平衡的條件或牛頓第二定律求彈力重點歸納1、幾種典型接觸彈力的方向確認：彈力彈力的方向面與面接觸的彈力垂直于接觸面指向受力物體點與面接觸的彈力過接觸點垂直于接觸面(或接觸面的切面)而指向受力物體球與面接觸的彈力在接觸點與球心連線上，指向受力物體球與球接觸的彈力垂直于過接觸點的公切面，而指向受力物體2、含彈簧類彈力問題的分析與計算中學(xué)物理中的“彈簧”和“橡皮繩”也是理想化模型，具有如下幾個特性：(1)彈力遵循胡克定律Fkx，其中x是彈簧的形變量(2)輕：即彈簧(或橡皮繩)的重力可視為零(3)彈簧既能受拉力，也能受壓力(沿著彈簧的軸線)，橡皮繩只能受拉力，不能受壓力(4)由于彈簧和橡皮繩受力時，其形

6、變較大，發(fā)生形變需要一段時間，所以彈簧和橡皮繩中的彈力不能突變但是，當彈簧和橡皮繩被剪斷時，它們產(chǎn)生的彈力立即消失3滑輪模型與死結(jié)模型問題的分析 （1）跨過滑輪、光滑桿、光滑釘子的細繩兩端張力大小相等（2）死結(jié)模型：如幾個繩端有“結(jié)點”，即幾段繩子系在一起，謂之“死結(jié)”，那么這幾段繩中的張力不一定相等（3）同樣要注意輕質(zhì)固定桿的彈力方向不一定沿桿的方向，作用力的方向需要結(jié)合平衡方程或牛頓第二定律求得，而輕質(zhì)活動桿中的彈力方向一定沿桿的方向典型案例如圖所示，質(zhì)量為2m的物體A經(jīng)過一輕質(zhì)彈簧與地面上的質(zhì)量為3m的物體B相連，彈簧的進度系數(shù)為k，一條不可伸長的輕繩繞過定滑輪，一端連物體A，另一端連一

7、質(zhì)量為m的物體C，物體A、B、C都處于靜止狀態(tài)，已知重力加速度為g，忽略一切摩擦（1）求物體B對地面的壓力；（2）把物體C的質(zhì)量改為5m，這時C緩慢下降，經(jīng)過一段時間系統(tǒng)達到新的平衡狀態(tài)，這時B仍沒離開地面，且C只受重力和繩的拉力作用，求此過程中物體A上升的高度?！敬鸢浮浚?）（2）【名師點睛】對于含有彈簧的問題，都要分析彈簧的狀態(tài)，彈簧通常有三種狀態(tài)：原長、伸長和壓縮，根據(jù)幾何關(guān)系研究物體上升的高度是常用的思路針對練習(xí)1如圖，A、B兩球（可視為質(zhì)點）質(zhì)量均為m，固定在輕彈簧的兩端，分別用細繩懸于O點，其中球A處在光滑豎直墻面和光滑水平地面的交界處已知兩球均處于靜止狀態(tài)，OA沿豎直方向，OAB

8、恰好構(gòu)成一個正三角形，重力加速度為g，則下列說法正確的是： （ ）A球A對豎直墻壁的壓力大小為mgB彈簧對球A的彈力大于對球B的彈力C繩OB的拉力大小等于mgD球A對地面的壓力不可能為零【答案】C針對練習(xí)2在如圖所示的四幅圖中，AB、BC均為輕質(zhì)桿，各圖中桿的A、C端都通過鉸鏈與墻連接，兩桿都在B處由鉸鏈相連接。下列說法正確的是： （ ） A圖中的AB桿可以用與之等長的輕繩代替的有甲、乙B圖中的AB桿可以用與之等長的輕繩代替的有甲、丙、丁C圖中的BC桿可以用與之等長的輕繩代替的有乙、丙D圖中的BC桿可以用與之等長的輕繩代替的有乙、丁【答案】B【解析】甲圖中的AB桿、丙圖中的AB桿和丁圖中的AB

9、桿承受的都是拉力，故可以用與之等長的輕繩代替；而乙圖中的AB桿承受的是壓力，不能用等長的繩子來代替；故選B.【名師點睛】此題是關(guān)于物體的平衡問題；關(guān)鍵是知道繩子只能承受拉力，而輕桿能承受壓力也能承受拉力；分析各個圖中的桿的受力的方向即可解答此題. 考點二靜摩擦力方向的判斷1假設(shè)法：靜摩擦力的方向一定與物體相對運動趨勢方向相反，利用“假設(shè)法”可以判斷出物體相對運動趨勢的方向2狀態(tài)法：根據(jù)二力平衡條件、牛頓第二定律，可以判斷靜摩擦力的方向3利用牛頓第三定律(即作用力與反作用力的關(guān)系)來判斷，此法關(guān)鍵是抓住“力是成對出現(xiàn)的”，先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向，再根據(jù)“反向”確定另一物體受到的

10、靜摩擦力的方向重點歸納應(yīng)用“狀態(tài)法”解題時應(yīng)注意的問題狀態(tài)法是分析判斷靜摩擦力有無及方向、大小的常用方法,用該方法可以不必分析物體相對運動的趨勢，使模糊不清的問題明朗化，復(fù)雜的問題簡單化在使用狀態(tài)法處理問題時，需注意以下兩點：(1)明確物體的運動狀態(tài)，分析物體的受力情況，根據(jù)平衡方程或牛頓第二定律求解靜摩擦力的大小和方向(2)靜摩擦力的方向與物體的運動方向沒有必然關(guān)系，可能相同，也可能相反，還可能成一定的夾角5摩擦力的突變問題當物體的受力情況發(fā)生變化時，摩擦力的大小和方向往往會發(fā)生變化，有可能會導(dǎo)致靜摩擦力和滑動摩擦力之間的相互轉(zhuǎn)化該類問題常涉及摩擦力的突變問題，在分析中很容易發(fā)生失誤在解決此

11、類問題時應(yīng)注意以下兩點：(1)如題干中無特殊說明，一般認為最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力(2)由于此類問題涉及的過程較為復(fù)雜，采用特殊位置法解題往往比采用過程分析法解題更為簡單典型案例如圖所示，在兩塊相同的豎直木板之間，有質(zhì)量均為m的4塊相同的磚，用兩個大小均為F的水平力壓木板，使磚塊靜止不動，則第2塊磚對第3塊磚的摩擦力大小是： （ ）A0 Bmg Cmg D2mg【答案】A【名師點睛】本題是多個物體平衡問題，關(guān)鍵是選擇研究對象，往往先整體，后隔離，兩個方法結(jié)合處理。針對練習(xí)1（多選）如圖所示，質(zhì)量均為m的a、b兩物體，放在兩固定的水平擋板之間，物體間用一豎直放置的輕彈簧連接，在b物體上施加水

12、平拉力F后，兩物體始終保持靜止狀態(tài)，已知重力加速度為g，則下列說法正確的是： （ ）A、a物體對水平擋板的壓力大小不可能為2mgB、a物體所受摩擦力的大小為FC、b物體所受摩擦力的大小為FD、彈簧對b物體的彈力大小一定大于mg【答案】CD【名師點睛】根據(jù)物體b受水平拉力F力后仍處于靜止，則可知，必定受到靜摩擦力，從而可確定彈簧的彈力與物體b的重力關(guān)系，再由摩擦力產(chǎn)生的條件，即可求解針對練習(xí)2如圖，質(zhì)量為M、半徑為R的半球形物體A放在粗糙水平地面上，通過最高點處的釘子用水平輕質(zhì)細線拉住一質(zhì)量為m，半徑為r的光滑球B，重力加速度為g，則： （ ）A地面對A的摩擦力方向向右BB對A的壓力大小為C細線

13、對小球的拉力大小為D若剪斷繩子（A不動），則此瞬時球B加速度大小為【答案】B【解析】對AB整體受力分析，受重力和支持力，相對地面無相對滑動趨勢，故不受摩擦力，根據(jù)平衡條件，故A錯誤；對小球受力分析，如圖所示：根據(jù)平衡條件，有：，其中，故：，B正確C錯誤；若剪斷繩子（A不動），B球受重力和支持力，根據(jù)牛頓第二定律，有：，因為，所以，解得：，故D錯誤；考點三摩擦力大小的計算計算摩擦力時首先要分清是靜摩擦力還是滑動摩擦力(1)滑動摩擦力由公式FFN計算，應(yīng)用此公式時要注意以下兩點：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滑動摩擦力的

14、大小與物體的運動速度無關(guān)，與接觸面積的大小無關(guān)(2)靜摩擦力的計算它的大小和方向都跟產(chǎn)生相對運動趨勢的力密切相關(guān)，跟接觸面相互擠壓力FN無直接關(guān)系，因此它具有大小、方向的可變性，變化性強是它的特點對具體問題，要具體分析研究對象的運動狀態(tài)，根據(jù)物體所處的狀態(tài)(平衡、加速等)，由力的平衡條件或牛頓運動定律求解最大靜摩擦力Fmax：是物體將要發(fā)生相對運動這一臨界狀態(tài)時的摩擦力它的數(shù)值與FN成正比，在FN不變的情況下，F(xiàn)max比滑動摩擦力稍大些，通常認為二者相等，而靜摩擦力可在0Fmax間變化重點歸納1、在分析兩個或兩個以上物體間的相互作用時，一般采用整體法與隔離法進行分析2、受靜摩擦力作用的物體不一

15、定是靜止的，受滑動摩擦力作用的物體不一定是運動的3、摩擦力阻礙的是物體間的相對運動或相對運動趨勢，但摩擦力不一定阻礙物體的運動，即摩擦力不一定是阻力4、摩擦力認識的三個誤區(qū)認為滑動摩擦力的大小與接觸面積大小、物體速度大小有關(guān)不能認識到摩擦力性質(zhì)、方向、大小會發(fā)生突變而產(chǎn)生錯誤認為靜止的物體只能受到靜摩擦力，運動的物體只能受到滑動摩擦力5、對摩擦力的進一步理解誤區(qū)一：有彈力就有摩擦力，有摩擦力就有彈力從產(chǎn)生摩擦力的條件可知：有彈力存在僅僅是產(chǎn)生摩擦力的一個條件雖有彈力存在，但兩物體間若沒有“相對運動或相對運動的趨勢”，則不會產(chǎn)生摩擦力，反之，若兩物體間有摩擦力，則一定有彈力誤區(qū)二：摩擦力的大小一

16、定與正壓力成正比若摩擦力是滑動摩擦力，根據(jù)FfFN可知，兩物體間的滑動摩擦力確實與正壓力成正比但對靜摩擦力而言，它是一個被動力，隨著使物體產(chǎn)生“相對運動趨勢”的外力的變化而變化，與正壓力大小無關(guān)，正壓力只可影響最大靜摩擦力的大小(同學(xué)們自己舉例說明)誤區(qū)三：摩擦力的方向總是與物體的運動方向相反摩擦力的方向應(yīng)與“相對運動”或“相對運動趨勢”的方向相反，與物體的運動方向有可能相反也有可能相同即摩擦力可以是阻力，也可以是動力誤區(qū)四：摩擦力的方向與物體運動方向一定在同一直線上常見的多數(shù)摩擦力的方向與物體運動方向在同一直線上，但不是所有情境下的摩擦力均如此如圖所示，一人站在扶梯上，隨扶梯斜向上加速上升；

17、人沿扶梯斜向上運動，而人所受摩擦力卻是水平方向，與運動方向并不共線故兩物體間摩擦力的方向應(yīng)理解為“與兩物體接觸面相切，和物體間相對運動或相對運動趨勢的方向相反”，而與物體的運動方向無關(guān)典型案例如圖甲、乙所示，傳送帶上有質(zhì)量均為m的三個木塊1、2、3，中間均用原長為L、勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接起來，木塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)均為，其中木塊1被與傳送帶平行的細線拉住，傳送帶按圖示方向勻速運動，三個木塊處于平衡狀態(tài)。求：（1）在圖甲狀態(tài)下，1、3兩木塊之間的距離是多大？（2）在圖乙狀態(tài)下，細線的拉力是多大？木塊1、3之間的距離又是多大？ 【答案】（1）；（2），?！窘馕觥浚?）在甲圖中，設(shè)1、2間彈

18、簧伸長量為x1，,2、3間彈簧伸長量為x2，根據(jù)平衡條件和胡克定律，對木塊3：對木塊2：1、3兩木塊之間的距離為針對練習(xí)1如圖所示，一粗糙斜面的傾角=37，物體與斜面間的動摩擦因素=0.5，一質(zhì)量為m=5kg的物塊在一水平力F的作用下靜止在斜面上，g取10 m/s2，最大靜摩擦力可認為等于滑動摩擦力，求：（1）要使物體恰能靜止在斜面上（即與斜面沒有相對滑動的趨勢），F(xiàn)應(yīng)為多大；（2）要使物體靜止在斜面上，F(xiàn)應(yīng)在什么范圍內(nèi)?！敬鸢浮浚?）37.5N（2）9.09NF100N【解析】（1）要使物體恰能靜止在斜面上，則摩擦力為零，對物體受力分析，如圖所示：根據(jù)平衡條件，有：F=mgtan=5100.75=37.5N（2）當F較大時，摩擦力沿斜面向下，根據(jù)平衡條件，有：Fmaxsin37+mgcos37=FNFmaxcos37=mgsin