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1、第二章 相互作用 第1讲 重力 弹力 摩擦力 大一轮复习讲义 NEIRONGSUOYIN 内容索引 过好双基关 研透命题点 随堂测试 回扣基础知识 训练基础题目 细研考纲和真题 分析突破命题点 随堂检测 检测课堂学习效果 课时作业 限时训练 练规范 练速度 过好双基关 一 力 1 定义 力是 的相互作用 2 作用效果 使物体发生形变或改变物体的 即产生加速度 3 性质 力具有物质性 相互性 矢量性 独立性等特征 4 四种基本相互作用 相互作用 相互作用 强相互作用和弱相 互作用 物体与物体之间 运动状态 电磁引力 1 产生 由于 而使物体受到的力 注意 重力不是万有引力 而是万有引力竖直向下的
2、一个分力 2 大小 G mg 可用 测量 注意 1 物体的质量不会变 2 G的变化是由在地球上不同位置处g的变化引 起的 3 方向 总是 的 注意 竖直向下是和水平面垂直 不一定和接触面垂直 也不一定指向地心 地球吸引 弹簧测力计 竖直向下 二 重力 4 重心 物体的每一部分都受重力作用 可认为重力集中作用于一点 即物体 的重心 1 影响重心位置的因素 物体的几何形状 物体的 分布 2 不规则薄板形物体重心的确定方法 法 注意 重心的位置不一定在物体上 质量 悬挂 自测1 多选 关于地球上的物体 下列说法中正确的是 A 物体只有静止时才受重力作用 B 地面上的物体受到的重力垂直于水平面 C 重
3、心是物体受到重力的等效作用点 故重心一定在物体上 D 物体所受重力的大小与物体运动状态无关 三 弹力 1 弹力 1 定义 发生 的物体由于要恢复原状而对与它接触的物体产生的作用 力 2 产生条件 物体间直接接触 接触处发生 3 方向 总是与施力物体形变的方向 2 胡克定律 1 内容 在弹性限度内 弹力和弹簧形变大小 伸长或缩短的量 成 形变 形变 相反 正比 2 表达式 F kx k是弹簧的 单位是牛顿每米 用符号N m表示 k的大小由弹簧 决定 x是弹簧长度的 不是弹簧形变以后的长度 劲度系数 自身性质 变化量 自测2 在下列图中 a b a b均处于静止状态 接触面均光滑 B E中细 绳处
4、于竖直状态 间一定有弹力的是 四 摩擦力 1 静摩擦力与滑动摩擦力 名称 项目 静摩擦力滑动摩擦力 定义两 的物体间的摩擦力两 的物体间的摩擦力 产生条件 接触面 接触处有 两物体间有 接触面 接触处有 两物体间有 大小0 Ff FfmFf FN 粗糙 相对运动 相对静止相对运动 相对运动趋势 粗糙 压力压力 方向 与受力物体相对运动趋势的方向 与受力物体相对运动的方向 作用效果 总是阻碍物体间的 总是阻碍物体间的 相对运动 相反 相反 相对运动趋势 2 动摩擦因数 1 定义 彼此接触的物体发生 时 摩擦力和正压力的比值 2 决定因素 接触面的材料和 相对运动 粗糙程度 自测3 指明物体A在以
5、下情况下所受的静 动 摩擦力的方向 答案 a 沿传送带向上 b 沿斜面向上 c 竖直向上 d 竖直向上 e 水平向右 与 F的方向相同 f 水平向左 研透命题点 1 弹力方向 命题点一 弹力的分析与计算 2 计算弹力大小的三种方法 1 根据胡克定律进行求解 2 根据力的平衡条件进行求解 3 根据牛顿第二定律进行求解 3 弹力有无的判断 三法 假 设 法 思路 假设将与研究对象接触的物体解除接触 判断研究对象的运动状态 是否发生改变 若运动状态不变 则此处不存在弹力 若运动状态 改变 则此处一定存在弹力 例证 图中细线竖直 斜面光滑 因去掉斜面体 小球的运 动状态不变 故小球只受重力和细线的拉力
6、 不受斜 面的支持力 替 换 法 思路 用细绳替换装置中的轻杆 看能不能维持原来的力学状态 如果能维持 则说明这个杆提供的是拉力 否则 提供的 是支持力 例证 图中轻杆AB AC 用绳替换杆AB 原装置状 态不变 说明杆AB对A施加的是拉力 用绳替 换杆AC 原状态不能维持 说明杆AC对A施 加的是支持力 状 态 法 思路 由运动状态分析弹力 即物体的受力必须与物体的运动状 态相符合 依据物体的运动状态 由二力平衡 或牛顿第二 定律 列方程 求解物体间的弹力 例证 升降机以a g加速下降或减速上升时物体不 受底板的弹力作用 例1 多选 2018 锦屏中学模拟 如图1所示 一倾角为 45 的斜面
7、固定于竖直墙上 为使一光滑的铁球静止 需 加一水平力F 且F通过球心 下列说法正确的是 A 球一定受墙的弹力且水平向左 B 球可能受墙的弹力且水平向左 C 球一定受斜面的弹力且垂直斜面向上 D 球可能受斜面的弹力且垂直斜面向上 图1 解析 铁球处于静止状态 当F较小时 球的受力情况如图甲所示 当F较大时 球的受力情况如图乙所示 故B C正确 变式1 2018 沛县中学调研 如图2甲所示 一个轻质弹簧右端固定在传感器上 传感器与电脑相连 当对弹簧的左端施加变化的水平拉力时 在电脑上得到 了弹簧形变量x与弹簧弹力大小F的关系图象 如图乙所示 弹簧始终在弹性限 度内 则下列判断正确的是 A 弹簧产生
8、的弹力和弹簧的长度成正比 B 弹簧长度的变化量与对应的弹力变化量成正比 C 该弹簧的劲度系数是2 N m D 当对弹簧的左端施加水平压力时 弹簧劲度系数变大 图2 解析 根据题图可知 F kx x是弹簧形变量 即弹簧弹力与弹簧的形变量成 正比 与弹簧长度不成正比 故A错误 弹簧长度的变化量等于弹簧的形变量 根据A选项分析可知 弹簧长度的变化 量与对应的弹力变化量成正比 故B正确 F x图象的斜率表示弹簧的劲度系数 由此可知该弹簧的劲度系数是k N m 200 N m 故C错误 由于图象斜率不变 因此当对弹簧的左端施加水平压力时 弹簧劲度系数不变 故D错误 变式2 2018 苏锡常镇二模 帆船运
9、动中 运动员可以调节帆面与船前进方向 的夹角 使船能借助风获得前进的动力 下列图中能使帆船获得前进动力的是 1 动杆 和 定杆 问题 1 动杆 若轻杆用光滑的转轴或铰链连接 当杆处于平衡时杆所受到的弹力 方向一定沿着杆 否则会引起杆的转动 如图3甲所示 若C为转轴 则轻杆在 缓慢转动过程中 弹力方向始终沿杆的方向 动杆 定杆问题 与 活结 死结问题 拓展点 图3 2 定杆 若轻杆被固定不发生转动 则杆所受到的弹力方向不一定沿杆的方 向 如图乙所示 2 活结 和 死结 问题 1 活结 当绳绕过光滑的滑轮或挂钩时 由于滑轮或挂钩对绳无约束 因此 绳上的力是相等的 即滑轮只改变力的方向不改变力的大小
10、 例如图乙中 两 段绳中的拉力大小都等于重物的重力 2 死结 若结点不是滑轮 是固定点时 称为 死结 结点 则两侧绳上的 弹力不一定相等 例2 如图4甲所示 轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的光滑定滑轮挂住一 个质量为M1的物体 ACB 30 如图乙中轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙 上 另一端G通过细绳EG拉住 EG与水平方向也成30 角 轻杆的G点用细绳 GF拉住一个质量为M2的物体 重力加速度为g 求 1 绳AC段的张力FTAC与绳EG的张力FTEG之比 图4 解析 分别取C点和G点为研究对象 进行受力分析如图 a 和 b 所示 图 a 中轻绳AD跨过光滑定滑轮拉住质量为M1的物体 物体
11、处于平衡状态 绳 AC段的拉力FTAC FTCD M1g 2 轻杆BC对C端的支持力 答案 M1g 方向和水平方向成30 角 斜向右上方 解析 图 a 中 根据平衡条件和平行四边形定则可得 FNC FTAC M1g 方 向和水平方向成30 角斜向右上方 3 轻杆HG对G端的支持力 解析 图 b 中 根据平衡条件有 FTEGsin 30 M2g FTEGcos 30 FNG 1 静摩擦力大小的计算 1 物体处于平衡状态 静止或匀速直线运动 利用力的平衡条件来判断静摩擦 力的大小 2 物体有加速度时 若只有静摩擦力 则Ff ma 若除受静摩擦力外 物体还 受其他力 则F合 ma 先求合力再求静摩擦
12、力 2 滑动摩擦力大小的计算 滑动摩擦力的大小用公式Ff FN来计算 应用此公式时要注意以下几点 1 为动摩擦因数 其大小与接触面的材料 表面的粗糙程度有关 FN为两接 触面间的正压力 其大小不一定等于物体的重力 2 滑动摩擦力的大小与物体的运动速度和接触面的大小均无关 命题点二 摩擦力的分析与计算 3 静摩擦力的有无和方向的判断方法 1 假设法 利用假设法判断的思维程序如下 2 状态法 先判断物体的状态 即加速度的方向 再利用牛顿第二定律 F合 ma 确定合力 然后通过受力分析确定静摩擦力的大小及方向 3 牛顿第三定律法 先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向 再根据 力的相互性 确定另一
13、物体受到的静摩擦力方向 例3 2018 南京市 盐城市二模 如图5甲所示为某公司研制的 双动力智能型 救援机器人 又被网友称为 麻辣小龙虾 其长长的手臂前端有两个对称安 装的 铁夹 在某次救援活动中 麻辣小龙虾 用铁夹恰好竖直抓取到重力 为G的长方形水泥制品 水泥制品在空中处于静止状态 如图乙所示 则 A 水泥制品受到的摩擦力大小一定等于G B 水泥制品受到的摩擦力方向可能竖直向下 C 若铁夹的位置稍向上移 水泥制品受到的 摩擦力变大 D 若增大铁夹对水泥制品的挤压 水泥制品受到的摩擦力变大 图10 解析 水泥制品在竖直方向只受到重力和摩擦力 处于静止状态 故重力与摩 擦力大小一定相等 重力竖
14、直向下 则摩擦力竖直向上 A正确 B错误 静摩擦力的大小与重力大小相等 与压力无关 与铁夹位置无关 C D错误 变式3 2018 苏锡常镇二模 小明将一辆后轮驱动的电动小汽车 按图示方法置 于两个平板小车上 三者置于水平实验桌上 当小明用遥控器启动小车向前运动后 他看到两个平板小车也开始运动 下列标出平板小车的运动方向正确的是 变式4 2019 田家炳中学期初 如图6所示 质量为m的木块在质量为M的长木板 上向右滑动 长木板与水平地面间的动摩擦因数为 1 木块与木板间的动摩擦因 数为 2 已知长木板处于静止状态 那么此时长木板受到的地面摩擦力大小为 A 2mg B 1Mg C 1 m M g
15、D 2mg 1Mg 图6 解析 对木块受力分析 受重力mg 长木板的支持力FN和向左的滑动摩擦力Ff1 根据滑动摩擦力公式有 Ff1 2FN 在竖直方向 FN mg 代入可得 Ff1 2mg 再对长木板受力分析 受到重力Mg 木块对长木板向下的压力FN 木块对其向右的滑动摩擦力Ff1 Ff1 2mg 地面对长木板的支持力FN 和向 左的静摩擦力Ff2 由题意知长木板处于静止状态 由平衡条件可得长木板受到 的地面摩擦力大小为 Ff2 Ff1 2mg 故A正确 物体在摩擦力和其他力的共同作用下处于静止状态 当作用在物体上的其他力的 合力发生变化时 物体虽然仍保持相对静止 但物体所受的静摩擦力发生突
16、变 类型1 静一静 突变 摩擦力的突变 拓展点 例4 2018 溧水中学期初模拟 如图7所示 一木块受到一水平力F作用静止于 斜面上 此力F的方向与斜面平行 如果将力F撤除 下列对木块的描述正确 的是 A 木块将沿斜面下滑 B 木块受到的摩擦力变小 C 木块立即获得加速度 D 木块所受的摩擦力方向不变 图7 解析 设木块的重力为G 将木块所受的重力分解为垂直于斜面方向和沿斜面 方向向下 则沿斜面向下的分力大小为Gsin 力F未撤掉时 在斜面平面内受力如图 所以木块仍保持静止 木块所受的摩擦力方向发生了改变 根据平衡条件得Ff2 Gsin 所以木块受到的摩擦力变小 故选B 静摩擦力突变为滑动摩擦力 静摩擦力是被动力 其大小 方向取决于物体间的 相对运动的趋势 静摩擦力达到最大值是物体恰好保持相对静止的临界状态 类型2 静 动 突变 例5 多选 在探究静摩擦力变化的规律及滑动摩擦力变化规律的实验中 设 计了如图8甲所示的演示装置 力传感器A与计算机连接 可获得力随时间变 化的规律 将力传感器固定在光滑水平桌面上 测力端通过细绳与一滑块相连 调节力传感器高度使细绳水平 滑块放在较长的小车上
