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1、第二章相互作用 第1讲重力弹力摩擦力,【知识梳理】 知识点1 形变、弹性、胡克定律 1.形变：物体在力的作用下_或_的变化。 2.弹性形变：有些物体在形变后撤去外力作用后能够_的形变。,形状,体积,恢复原状,3.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_; 接触处发生_。 (3)方向：总是与施力物体形变的方向_。,弹性形变,接触,弹性形变,相反,4.胡克定律： (1)内容：在_内,弹力和弹簧形变大小(伸长或缩短的量) 成_。 (2)表达式：F=_。 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
2、弹簧长度的_,不是弹簧形变以后的长度。,弹性限度,正比,kx,劲度系数,自身性质,变化量,知识点2 滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力 1.静摩擦力与滑动摩擦力：,相对静止,相对运动,粗糙,压力,相对运动趋势,粗糙,压力,相对运动,0,Ffm,相反,FN,相反,相对运动趋势,相对运动,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,【思维诊断】 (1)只要物体发生形变就会产生弹力作用。() (2)物体所受弹力方向与自身形变的方向相同。() (3)轻绳、轻杆的弹力方向一定沿绳、杆。() (4)滑动摩擦力的方向
3、一定与物体运动方向相反。() (5)运动的物体不可能受到静摩擦力的作用。() (6)静摩擦力一定是阻力,滑动摩擦力不一定是阻力。(),提示：(1)。只有物体发生弹性形变才会产生弹力作用,物体发生形变,但不一定是弹性形变。 (2)。物体所受弹力的方向与施力物体形变的方向相反,与自身形变的方向相同。 (3)。轻绳的弹力方向沿绳指向绳收缩的方向,轻杆如果能够自由转动,平衡时杆的弹力方向一定沿杆,如果轻杆不能自由转动,杆的弹力方向可能沿杆,也可能不沿杆,这要根据运动状态分析判断。,(4)。滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反,与物体运动的方向可能相同,也可能相反。 (5)。静摩擦力是两个相对静止的物体
4、之间,由于有相对运动趋势而产生的阻碍物体相对运动趋势的力,两个相对静止的物体可能是运动的,也可能是静止的。 (6)。静摩擦力阻碍物体的相对运动趋势,滑动摩擦力阻碍物体的相对运动,无论是静摩擦力,还是滑动摩擦力,其方向可能与物体的运动方向相同,也可能与物体的运动方向相反,故静摩擦力和滑动摩擦力,可能是动力,也可能是阻力。,【小题快练】 1.如图所示,A、B均处于静止状态,则A、B之间一定有弹力的是(),【解析】选B。假设将与研究对象接触的物体逐一移走,如果研究对象的状态发生变化,则表示它们之间有弹力;如果状态无变化,则表示它们之间无弹力。四个选项中当B选项中的B物体移走后,A物体一定会摆动,所以
5、B选项中A、B间一定有弹力。,2.一根轻质弹簧一端固定,用大小为F1的力压弹簧的另一端,平衡时长度为l1;改用大小为F2的力拉弹簧,平衡时长度为l2。弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内,该弹簧的劲度系数为(),【解析】选C。设弹簧的原长为l0,劲度系数为k,由胡克定律可得, F1=k(l0-l1),F2=k(l2-l0),联立以上两式可得k= ,C正确。,3.(多选)关于摩擦力,以下说法中正确的是() A.运动物体可能受到静摩擦力作用,但静止物体不可能受到滑动摩擦力作用 B.静止物体可能受到滑动摩擦力作用,但运动物体不可能受到静摩擦力作用 C.正压力越大,摩擦力可能越大,也可能不变 D.摩擦力方向
6、可能与速度方向在同一直线上,也可能与速度方向不在同一直线上,【解析】选C、D。静摩擦力产生在两个相对静止的物体之间,与物体是否运动无关,滑动摩擦力产生于两个相对运动的物体之间,与物体是否运动无关,A、B错误;静摩擦力的大小与正压力的大小无关,一般由平衡条件或牛顿运动定律来求,滑动摩擦力Ff=FN,随着正压力的增大而增大,C正确;摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势方向相反,与速度方向无关,D正确。,4.关于由滑动摩擦力公式Ff=FN推出的= ,下列说法正确的 是() A.动摩擦因数与摩擦力Ff成正比,Ff越大,越大 B.动摩擦因数与正压力FN成反比,FN越大,越小 C.与Ff成正比,与FN成反
7、比 D.的大小由两物体接触面的情况及其材料决定,【解析】选D。动摩擦因数的大小由接触面的粗糙程度及材料决定,与摩擦力Ff和正压力FN无关,一旦材料和接触面的情况确定了,动摩擦因数也就确定了,故D正确。,考点1 弹力的分析与计算 1.弹力有无的判断“四法”： (1)条件法：根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力。此方法多用来判断形变较明显的情况。 (2)假设法：对形变不明显的情况,可假设两个物体间弹力不存在,看物体能否保持原有的状态。若运动状态不变,则此处不存在弹力;若运动状态改变,则此处一定有弹力。,(3)状态法：根据物体的运动状态,利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存
8、在。 (4)替换法：可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换,看能否维持原来的力学状态,若发生形变,则此处一定有弹力。,2.弹力方向的判断： (1)五种常见模型中弹力的方向。,(2)根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律判断。,3.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。,【典例1】如图所示,在一个正方体的盒子中放有 一个质量分布均匀的小球,小球的直径恰好和盒 子内表面正方体的边长相等,盒子沿倾角为的 固定斜面滑动,不计一切摩擦,下列说法中正确的是() A.无论盒子沿斜面上滑还是下滑,球都仅
9、对盒子的下底面有压力 B.盒子沿斜面下滑时,球对盒子的下底面和右侧面有压力 C.盒子沿斜面下滑时,球对盒子的下底面和左侧面有压力 D.盒子沿斜面上滑时,球对盒子的下底面和左侧面有压力,【解题探究】 (1)请分析盒子与小球上滑和下滑时整体的受力情况和运动情况。 提示：盒子和小球整体上滑和下滑时只受重力和斜面的支持力作用,做匀变速直线运动,其加速度均为gsin。 (2)以小球为研究对象,根据其运动情况分析小球的受力情况。 提示：盒子上滑和下滑时,小球的运动情况与整体的运动情况相同,其加速度也为gsin,小球重力沿斜面向下的分力大小恰好产生加速度,故小球只受重力和盒子底面的支持力。,【解析】选A。先
10、以盒子和小球组成的系统为研究对象,无论上滑还是下滑,用牛顿第二定律均可求得系统的加速度大小为a=gsin,方向沿斜面向下,由于盒子和小球始终保持相对静止,所以小球的加速度大小也是a=gsin,方向沿斜面向下,小球重力沿斜面向下的分力大小恰好等于所需的合外力,因此不需要左、右侧面提供弹力,故选项A正确。,【易错提醒】(1)弹力产生在直接接触的物体之间,但直接接触的物体之间不一定存在弹力。 (2)小球与盒子的四个内表面都直接接触,不要误认为盒子上滑会受到左侧面的压力,盒子下滑会受到右侧面的压力,实际上是否存在左、右侧面的压力,与运动方向无关,而与运动状态有关。,【典例2】(多选)如图所示,小球A的
11、重力为G=20N, 上端被竖直悬线挂于O点,下端与水平桌面相接触, 悬线对球A、水平桌面对球A的弹力大小可能是() A.0,GB.G,0 C. D.,【破题关键】,【解析】选A、B、C。球A处于静止状态,球A所受的力 为平衡力,即线对球的拉力FT及桌面对球的支持力FN的 合力与重力G平衡,即FT+FN=G,D错误;若绳恰好伸直, 则FT=0,FN=G,A正确;若球刚好离开桌面,则FN=0,FT=G, B正确;也可能FN=FT= ,C正确。,【总结提升】“状态法”分析弹力的步骤 (1)选取合适的研究对象,判明物体的运动状态。 (2)分析物体的受力情况,假设物体受弹力作用。 (3)根据平衡条件或牛
12、顿第二定律列方程。 (4)求解弹力,若有解,则弹力存在,若无解,则弹力不存在。,【变式训练】(多选)如图所示为位于水平面 上的小车,固定在小车上的支架的斜杆与竖 直杆的夹角为,在斜杆的下端固定有质量 为m的小球。下列关于杆对小球的作用力F的判断中正确的是() A.小车静止时,F=mgsin,方向沿杆向上 B.小车静止时,F=mgcos,方向垂直于杆向上 C.小车向右匀速运动时,一定有F=mg,方向竖直向上 D.小车向右匀加速运动时,一定有Fmg,方向可能沿杆向上,【解析】选C、D。小球受重力和杆的作用力F处于静 止或匀速运动状态,由力的平衡条件知,二力必等大 反向,有F=mg,方向竖直向上,A
13、、B错误,C正确;小车 向右匀加速运动时,小球有向右的恒定加速度,根据 牛顿第二定律知,mg和F的合力应水平向右,如图所示, 由图可知,Fmg,方向可能沿杆向上,D正确。,【加固训练】(2014金华模拟)如图所示的四个图中,AB、BC均为轻质杆,各图中杆的A、C端都通过铰链与墙连接,两杆都在B处由铰链连接,且系统均处于静止状态。现用等长的轻绳来代替轻杆,能保持平衡的是(),A.图中的AB杆可以用轻绳代替的有甲、乙、丙 B.图中的AB杆可以用轻绳代替的有甲、丙、丁 C.图中的BC杆可以用轻绳代替的有乙、丙、丁 D.图中的BC杆可以用轻绳代替的有甲、乙、丁,【解析】选B。因为各图中杆的A、C端都通
14、过铰链与墙连接,故轻杆是“活动杆”,杆中的力一定沿杆。若能用轻绳代替,则杆对B点要产生拉力,四个图中AB杆、BC杆对B点的作用力如图所示,AB杆产生拉力的是图甲、丙、丁,BC杆产生拉力的只有图丙,因为绳对作用点只能产生拉力,故只有选项B正确。,考点2 摩擦力的分析与判断 静摩擦力有无及方向的判断“三法” 1.假设法：利用假设法判断的思维程序如下：,2.状态法：先判明物体的运动状态(即加速度的方向),再利用牛顿第二定律(F=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”确定另一物体受到的静摩擦力方向。
15、,【典例3】(2014广东高考)如图所示,水平地面上堆放着原木,关于原木P在支撑点M、N处受力的方向,下列说法正确的是() A.M处受到的支持力竖直向上 B.N处受到的支持力竖直向上 C.M处受到的静摩擦力沿MN方向 D.N处受到的静摩擦力沿水平方向,【解题探究】 (1)弹力的方向与接触面的关系是什么? 提示：弹力的方向总与接触面垂直。 (2)摩擦力的方向与接触面的关系是什么? 提示：摩擦力的方向总与接触面相切。,【解析】选A。原木P的支撑点M、N处弹力垂直于接触面,M处的支持力竖直向上,N处受到的支持力垂直MN斜向上,故A项正确、B项错误;M处受到的静摩擦力沿水平方向,C项错误;N处受到的静
16、摩擦力沿MN方向,D项错误。,【易错提醒】(1)本题B选项中N处受到的支持力容易按照惯性思维错误地认为是竖直向上,而忽略了弹力的方向要垂直于接触面,应为斜向上,故错选B。 (2)静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反,M处相对运动趋势沿水平方向,N处相对运动趋势沿MN方向,容易错选。,【典例4】如图所示,某粮库使用电动传输机向粮 垛上输送麻袋包,现将一麻袋包放置在倾斜的传 送带上,与传送带一起向上匀速运动,其间突遇故 障,传送带减速直至停止。若上述匀速和减速过程中,麻袋包与传送带始终保持相对静止,下列说法正确的是() A.匀速运动时,麻袋包只受重力与支持力作用 B.匀速运动时,麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上 C.减速运动时,麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向下 D.减速运动时,麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上,【解题探究】 (1)麻袋包随传送带匀速运动时,麻袋包处于_状态,麻袋包的受 力
