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1、相互作用第第 二二 章章第第4 4讲重力弹力摩擦力讲重力弹力摩擦力考纲要求考纲要求考情分析考情分析命题趋势命题趋势1.对重力、弹力的理解对重力、弹力的理解2弹力方向的确定和大小弹力方向的确定和大小计算计算3摩擦力的分析和计算摩擦力的分析和计算2017全国全国卷卷，16本本章章高高考考试试题题主主要要以以选选择择题题形形式式出出现现，侧侧重重对对基基本本概概念念的的理理解解和和应应用用的的考考查查弹弹力力和和摩摩擦擦力力一一直直是是高高考考考考查查的的重重点点，既既可可单单独独命命题题，也也可可结结合合共共点点力力的的平平衡衡或或牛牛顿顿运运动定律进行考查动定律进行考查栏目导航板板 块块 一一板
2、板 块块 二二板板 块块 三三板板 块块 四四1重力重力(1)产生：由于产生：由于_的吸引而使物体受到的力的吸引而使物体受到的力(2)大大小小：与与物物体体的的质质量量成成_，即即G_.可可用用_测测量量重力重力(3)方向：总是方向：总是_的的(4)重心：其位置与物体的重心：其位置与物体的_分布和分布和_有关有关地球地球 正比正比 mg 弹簧测力计弹簧测力计 竖直向下竖直向下 质量质量 形状形状 2弹力弹力(1)定定义义：发发生生_的的物物体体由由于于要要恢恢复复原原状状而而对对与与它它接接触触的的物物体体产产生生的的作用力作用力(2)产生的条件产生的条件物体间直接物体间直接_；接触处发生接触
3、处发生_.(3)方向：总是与物体形变的方向方向：总是与物体形变的方向_.弹性形变弹性形变 接触接触 弹性形变弹性形变 相反相反 3胡克定律胡克定律(1)内内容容：在在_内内，弹弹力力的的大大小小跟跟弹弹簧簧伸伸长长(或或缩缩短短)的的长长度度x成成_.(2)表表达达式式：F_.k是是弹弹簧簧的的_，由由弹弹簧簧自自身身的的性性质质决决定定，单单位位是是_，用用符符号号_表表示示x是是弹弹簧簧长长度度的的_，不不是是弹弹簧形变以后的长度簧形变以后的长度弹性限度弹性限度 正比正比 kx 劲度系数劲度系数 牛顿每米牛顿每米 N/m 变化量变化量 4滑动摩擦力和静摩擦力的对比滑动摩擦力和静摩擦力的对比
4、相对静止相对静止 相对运动相对运动 粗糙粗糙 压力压力 相对运动趋势相对运动趋势 粗糙粗糙 压力压力 相对运动相对运动 0相反相反 相反相反 相对运动趋势相对运动趋势 相对运动相对运动 1请判断下列表述是否正确请判断下列表述是否正确(1)重力就是地球对物体的吸引力重力就是地球对物体的吸引力()(2)物体的重心一定在物体上物体的重心一定在物体上()(3)物体所受弹力的方向与其形变方向相同物体所受弹力的方向与其形变方向相同()(4)绳对物体的拉力方向总是竖直向上绳对物体的拉力方向总是竖直向上()(5)杆的弹力方向不一定沿杆的方向杆的弹力方向不一定沿杆的方向()(6)摩擦力的方向一定与物体运动方向相
5、反摩擦力的方向一定与物体运动方向相反()(7)静摩擦力一定是阻力，滑动摩擦力不一定是阻力静摩擦力一定是阻力，滑动摩擦力不一定是阻力()(8)运动的物体不可能受到静摩擦力的作用运动的物体不可能受到静摩擦力的作用()(9)正压力越大，摩擦力可能越大，也可能不变正压力越大，摩擦力可能越大，也可能不变()(10)动动摩摩擦擦因因数数与与接接触触面面积积有有关关，相相同同材材料料的的两两物物体体接接触触面面积积越越大大，动动摩摩擦擦因因数越大数越大()2如如图图所所示示，小小木木块块与与小小球球通通过过轻轻杆杆连连接接，在在小小木木块块匀匀速速滑滑上上斜斜面面和和匀匀速速滑滑下斜面过程中，轻杆对小球作用
6、力下斜面过程中，轻杆对小球作用力()A上滑时大上滑时大B下滑时大下滑时大C一样大一样大D无法判断无法判断3下列关于重力和重心的说法正确的是下列关于重力和重心的说法正确的是()A物体所受的重力就是地球对物体产生的吸引力物体所受的重力就是地球对物体产生的吸引力B物体静止时，对水平支持物的压力就是物体的重力物体静止时，对水平支持物的压力就是物体的重力C用细线将物体悬挂起来，静止时物体的重心一定在悬线所在的直线上用细线将物体悬挂起来，静止时物体的重心一定在悬线所在的直线上D重心就是物体所受重力的等效作用点，故重心一定在物体上重心就是物体所受重力的等效作用点，故重心一定在物体上CC一弹力有无的判断一弹力
7、有无的判断例例1(2017陕陕西西西西安安调调研研)如如图图所所示示，在在一一个个正正方方体体的的盒盒子子中中放放有有一一个个质质量量分分布布均均匀匀的的小小球球，小小球球的的直直径径恰恰好好和和盒盒子子内内表表面面正正方方体体的的棱棱长长相相等等，盒盒子子沿沿倾倾角角为为的的固定斜面滑动，不计一切摩擦，下列说法中正确的是固定斜面滑动，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，球都仅对盒子的下底面有压力无论盒子沿斜面上滑还是下滑，球都仅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
8、，球对盒子的下底面和左侧面有压力盒子沿斜面下滑时，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盒子沿斜面上滑时，球对盒子的下底面和左侧面有压力思思维维导导引引采采用用假假设设法法，可可假假设设小小球球仅仅对对盒盒子子的的下下底底有有压压力力，判判断断两两者者运运动动是是否相同否相同A解解析析先先以以盒盒子子和和小小球球组组成成的的系系统统为为研研究究对对象象，无无论论上上滑滑还还是是下下滑滑，用用牛牛顿顿第第二二定定律律均均可可求求得得系系统统的的加加速速度度大大小小为为agsin ，方方向向沿沿斜斜面面向向下下，由由于于盒盒子子和和小小球球始始终终保保持持
9、相相对对静静止止，所所以以小小球球的的加加速速度度大大小小也也是是agsin ，方方向向沿沿斜斜面面向向下下，小小球球沿沿斜斜面面向向下下的的重重力力分分力力大大小小恰恰好好等等于于所所需需的的合合外外力力，因因此此不不需需要要盒盒子子的的左左、右右侧侧面面提供弹力故选项提供弹力故选项A正确正确对对于于形形变变明明显显的的物物体体，由由形形变变情情况况直直接接判判断断弹弹力力情情况况，对对于于形形变变不不明明显显的的物物体体通常用通常用“假设法假设法”和和“替换法替换法”，有时要根据物体的运动状态判定弹力情况，有时要根据物体的运动状态判定弹力情况1弹力方向的确定弹力方向的确定2计算弹力大小的三
10、种方法计算弹力大小的三种方法(1)根据胡克定律进行求解根据胡克定律进行求解(2)根据力的平衡条件进行求解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根据牛顿第二定律进行求解二弹力方向的确定和大小的计算二弹力方向的确定和大小的计算D 思思维维导导引引小小车车静静止止时时，分分析析小小球球受受力力，利利用用平平衡衡条条件件确确定定杆杆对对小小球球的的弹弹力力的大小和方向的大小和方向小小车车加加速速运运动动时时，分分析析小小球球受受力力，利利用用牛牛顿顿第第二二定定律律确确定定杆杆对对球球的的弹弹力力的的大大小和方向小和方向例例3缓缓冲冲装装置置可可抽抽象象成成如如图图所所示示的的简简单单
11、模模型型，图图中中A、B为为原原长长相相等等、劲劲度度系系数数分分别别为为k1、k2(k1k2)的的两两个个不不同同的的轻轻质质弹弹簧簧下列表述正确的是下列表述正确的是()A装置的缓冲效果与两弹簧的劲度系数无关装置的缓冲效果与两弹簧的劲度系数无关B垫垫片片向向右右移移动动稳稳定定后后，两两弹弹簧簧产产生生的的弹弹力力之之比比F1 F2k1 k2D思思维维导导引引分分析析稳稳定定后后，两两弹弹簧簧之之间间相相互互弹弹力力作作用用的的关关系系利利用用胡胡克克定定律律计算两个弹簧的形变量和长度计算两个弹簧的形变量和长度解解析析装装置置的的缓缓冲冲效效果果与与弹弹簧簧的的劲劲度度系系数数有有关关；根根
12、据据力力的的作作用用是是相相互互的的可可知知：轻轻质质弹弹簧簧A、B中中的的弹弹力力是是相相等等的的，即即k1x1k2x2，所所以以两两弹弹簧簧的的压压缩缩量量之之比比x1x2k2k1，故选项，故选项D正确正确1静摩擦力有无的判断静摩擦力有无的判断(1)假设法假设法静静摩摩擦擦力力的的方方向向一一定定与与物物体体相相对对运运动动趋趋势势的的方方向向相相反反，利利用用“假假设设法法”可可以以判判断出物体相对运动趋势的方向断出物体相对运动趋势的方向假设法假设法(如图所示如图所示)三静摩擦力的大小和方向三静摩擦力的大小和方向(2)状态法状态法此此法法关关键键是是先先判判明明物物体体的的运运动动状状态
13、态(即即加加速速度度的的方方向向)，再再利利用用牛牛顿顿第第二二定定律律(Fma)确定合力，然后通过受力分析确定静摩擦力的大小及方向确定合力，然后通过受力分析确定静摩擦力的大小及方向(3)牛顿第三定律法牛顿第三定律法此此法法的的关关键键是是抓抓住住“力力是是物物体体间间的的相相互互作作用用”，先先确确定定受受力力较较少少的的物物体体受受到到的的静摩擦力的方向，再根据静摩擦力的方向，再根据“力的相互性力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力方向确定另一物体受到的静摩擦力方向2静摩擦力的计算方法静摩擦力的计算方法(1)最大静摩擦力最大静摩擦力Ffmax的计算的计算最最大大静静摩摩擦擦力力Ffmax只
14、只在在刚刚好好要要发发生生相相对对滑滑动动这这一一特特定定状状态态下下才才表表现现出出来来比比滑滑动摩擦力稍大些，通常认为二者相等，即动摩擦力稍大些，通常认为二者相等，即FfmaxFN.(2)一般静摩擦力的计算一般静摩擦力的计算一一般般静静摩摩擦擦力力F的的大大小小和和方方向向都都与与产产生生相相对对运运动动趋趋势势的的力力密密切切相相关关，跟跟接接触触面面间间相相互互挤挤压压的的弹弹力力FN无无直直接接关关系系，因因此此具具有有大大小小、方方向向的的可可变变性性对对具具体体问问题题要要结结合合研研究究对对象象的的运运动动状状态态(静静止止、匀匀速速运运动动或或加加速速运运动动)，利利用用平平
15、衡衡条条件件或或牛牛顿顿运运动动定定律列方程求解律列方程求解例例4(2018宁宁夏夏银银川川检检测测)指指明明物物体体A在在以以下下四四种种情情况况下所受的静摩擦力的方向下所受的静摩擦力的方向(1)物体物体A静止于斜面上，如图甲所示；静止于斜面上，如图甲所示；(2)物物体体A受受到到水水平平拉拉力力F作作用用而而仍仍静静止止在在水水平平面面上上，如图乙所示；如图乙所示；(3)物物体体A放放在在车车上上，在在刹刹车车过过程程中中A相相对对于于车车厢厢静静止止，如图丙所示；如图丙所示；(4)物物体体A在在水水平平转转台台上上，随随转转台台一一起起匀匀速速运运动动，如如图图丁所示丁所示解解析析运运用
16、用假假设设法法不不难难判判断断出出题题图图甲甲斜斜面面上上的的物物体体有有沿沿斜斜面面向向下下滑滑动动的的趋趋势势，所所受受的的静静摩摩擦擦力力沿沿斜斜面面向向上上；题题图图乙乙中中的的物物体体A有有向向右右滑滑动动的的趋趋势势，所所受受静静摩摩擦擦力力沿沿水水平平面面向向左左对对乙乙图图中中的的A物物体体也也可可以以根根据据共共点点力力作作用用下下物物体体的的平平衡衡条条件件判判定定所所受受静静摩摩擦擦力力的的方方向向水水平平向向左左题题图图丙丙中中，A物物体体随随车车一一起起向向右右减减速速运运动动，其其加加速速度度方方向向水水平平向向左左，由由A物物体体的的受受力力情情况况及及牛牛顿顿第
17、第二二定定律律可可知知，A物物体体所所受受静静摩摩擦擦力力水水平平向向左左(与与加加速速度度同同向向)；题题图图丁丁中中，A物物体体随随转转台台匀匀速速转转动动，做做匀匀速速圆圆周周运运动动，其其加加速速度度方方向向总总指指向向圆圆心心，由由A物物体体的的受受力力情情况况及及牛牛顿顿第第二二定定律律可可知知，A受受到到的的静静摩摩擦擦力力也也总指向圆心总指向圆心答案答案见解析见解析应用应用“状态法状态法”解题时应注意的问题解题时应注意的问题状状态态法法是是分分析析判判断断静静摩摩擦擦力力有有无无及及方方向向、大大小小的的常常用用方方法法，在在使使用用状状态态法法处处理理问题时，需注意以下两点：
18、问题时，需注意以下两点：(1)明明确确物物体体的的运运动动状状态态，分分析析物物体体的的受受力力情情况况，根根据据平平衡衡方方程程或或牛牛顿顿定定律律求求解解静摩擦力的大小和方向静摩擦力的大小和方向(2)静静摩摩擦擦力力的的方方向向与与物物体体的的运运动动方方向向没没有有必必然然关关系系，可可能能相相同同，也也可可能能相相反反，还可能成一定的夹角还可能成一定的夹角1产生的条件产生的条件(1)两物体相互接触且挤压，发生形变，产生弹力两物体相互接触且挤压，发生形变，产生弹力(2)两接触面粗糙两接触面粗糙(3)两物体沿接触面发生相对运动两物体沿接触面发生相对运动以上三个条件必须同时具备，才会有滑动摩
19、擦力存在以上三个条件必须同时具备，才会有滑动摩擦力存在四滑动摩擦力的大小和方向四滑动摩擦力的大小和方向2在在计计算算滑滑动动摩摩擦擦力力的的公公式式FfFN中中，为为动动摩摩擦擦因因数数，其其大大小小与与接接触触面面的的材材料料、表表面面的的粗粗糙糙程程度度有有关关；FN为为两两接接触触面面间间的的正正压压力力，其其大大小小不不一一定定等等于于物物体体的的重力重力3滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关，与接触面积也无关滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关，与接触面积也无关4滑滑动动摩摩擦擦力力的的方方向向总总是是与与物物体体间间相相对对运运动动的的方方向向相相反反，但但不不一一定定与与物物体体
20、运运动方向相反动方向相反例例5(2017吉吉林林长长春春检检测测)如如图图所所示示，质质量量为为m的的工工件件置置于于水水平平放放置置的的钢钢板板C上上，二二者者间间动动摩摩擦擦因因数数为为，由由于于固固定定的的光光滑滑导导槽槽A、B的的控控制制，工工件件只只能能沿沿水水平平导导槽槽运运动动，现现使使钢钢板板以以速速度度v1向向右右运运动动，同同时时用用F拉拉动动工工件件(F方方向向与与导导槽槽平平行行)使使其其以以速速度度v2沿导槽运动，则沿导槽运动，则F的大小为的大小为()A等于等于mgB大于大于mgC小于小于mgD不能确定不能确定C解解析析钢钢板板以以速速度度v1向向右右运运动动，则则工
21、工件件以以等等大大速速度度相相对对钢钢板板向向左左移移动动，设设为为v1，同同时时工工件件被被拉拉动动也也具具有有另另一一速速度度v2，故故工工件件相相对对于于钢钢板板的的运运动动速速度度应应是是v1与与v2的的合合成成，即即如如上上图图中中的的速速度度v.滑滑动动摩摩擦擦力力阻阻碍碍二二者者的的相相对对运运动动，故故工工件件所所受受摩摩擦擦力力Ff与与v方方向向相相反反，要要使使工工件件沿沿导导槽槽匀匀速速运运动动，所所施施加加的的拉拉力力只只需需与与Ff一一个个分分力力平平衡，故衡，故Fv2，A受到了受到了B所施加向右的滑动摩擦力所施加向右的滑动摩擦力C若是若是v1v2，B受到了受到了A所
22、施加向左的滑动摩擦力所施加向左的滑动摩擦力A解解析析当当v1v2时时，A、B之之间间无无相相对对运运动动，它它们们之之间间没没有有滑滑动动摩摩擦擦力力；当当v1v2时时，以以B为为参参考考系系，A向向右右运运动动，它它受受到到B施施加加向向左左的的滑滑动动摩摩擦擦力力，B则则受受到到A施施加加向向右右的的滑滑动动摩摩擦擦力力；当当v1l1Bl4l3Cl1l3Dl2l4D解解析析由由于于弹弹簧簧质质量量不不考考虑虑，所所以以四四种种情情况况下下弹弹簧簧的的伸伸长长量量只只由由力力F决决定定，力力F相同，则弹簧伸长量相同，故选项相同，则弹簧伸长量相同，故选项D正确正确3一一木木块块放放在在是是水水
23、平平桌桌面面上上，在在水水平平方方向向共共受受到到三三个个力力即即F1、F2和和摩摩擦擦力力的的作作用用，木木块块处处于于静静止止状状态态，如如图图所所示示，其其中中F110 N，F22 N，若若撤撤去去F1，则则木木块块受到的摩擦力为受到的摩擦力为()A10 N，方向向左，方向向左B6 N，方向向右，方向向右C2 N，方向向右，方向向右D0解解析析当当物物体体受受F1、F2及及摩摩擦擦力力的的作作用用而而处处于于平平衡衡状状态态时时，由由平平衡衡条条件件可可知知物物体体所所受受的的摩摩擦擦力力的的大大小小为为8 N，方方向向向向左左，可可知知最最大大静静摩摩擦擦力力Ffmax8 N当当撤撤去
24、去力力F1后后，F22 NFfmax，物物体体仍仍处处于于静静止止状状态态，由由平平衡衡条条件件可可知知物物体体的的受受的的静静摩摩擦擦力力大小和方向发生突变，且与作用在物体上的大小和方向发生突变，且与作用在物体上的F2等大反向，选项等大反向，选项C正确正确C5木木块块A、B分分别别重重50 N和和60 N，它它们们与与水水平平地地面面之之间间的的动动摩摩擦擦因因数数均均为为0.25；夹夹在在A、B之之间间的的轻轻弹弹簧簧被被压压缩缩了了2 cm，弹弹簧簧的的劲劲度度系系数数为为400 N/m.系系统统置置于于水水平平地地面面上上静静止止不不动动现现用用F1 N的的水水平平拉拉力力作作用用在在
25、木木块块B上上，如如图图所所示示，求求力力F作作用用后后木块木块A、B所受摩擦力的大小所受摩擦力的大小6(1)一一重重为为G的的三三角角形形物物块块静静止止在在倾倾角角为为的的光光滑滑斜斜面面上上且且用用竖竖直直光光滑滑挡挡板板挡挡住，如图甲所示，求斜面与挡板对物块的弹力大小住，如图甲所示，求斜面与挡板对物块的弹力大小(2)一一重重为为G的的物物体体放放在在光光滑滑斜斜面面上上且且与与斜斜面面一一起起向向左左以以加加速速度度a做做匀匀加加运运动动，物物体与斜面间没有相对滑动，如图乙所示，求斜面对物体的弹力大小体与斜面间没有相对滑动，如图乙所示，求斜面对物体的弹力大小例例1(2017湖湖南南岳岳
26、阳阳质质检检6分分)(多多选选)如如图图所所示示为为表表面面粗粗糙糙的的倾倾斜斜皮皮带带传传输输装装置置，皮皮带带的的传传动动速速度度保保持持不不变变物物体体被被无无初初速速度度地地放放在在皮皮带带的的底底端端A处处，开开始始时时物物体体在在皮皮带带上上滑滑动动，当当它它到到达达位位置置B后后就就不不再再相相对对皮皮带带滑滑动动，而而是是随随皮皮带带一一起起匀匀速速运运动动，直至传送到顶端直至传送到顶端C，在传送过程中，物体受到的摩擦力，在传送过程中，物体受到的摩擦力()A在在AB段为沿皮带向上的滑动摩擦力段为沿皮带向上的滑动摩擦力B在在AB段为沿皮带向下的滑动摩擦力段为沿皮带向下的滑动摩擦力
27、C在在BC段不受静摩擦力段不受静摩擦力D在在BC段受沿皮带向上的静摩擦力段受沿皮带向上的静摩擦力 答题送检答题送检 来自阅卷名师报告来自阅卷名师报告错误错误致错原因致错原因扣分扣分B当物体被无初速度地放在皮带底端当物体被无初速度地放在皮带底端A处，在皮带上向上滑动的过程处，在皮带上向上滑动的过程中中(即即AB段段)，容易误判摩擦力方向沿皮带向下，是因为没有理解滑，容易误判摩擦力方向沿皮带向下，是因为没有理解滑动摩擦力的方向是与物体相对运动方向相反的含义动摩擦力的方向是与物体相对运动方向相反的含义6C到达到达B后与皮带一起匀速向上运动，但物体相对皮带有向下的运动后与皮带一起匀速向上运动，但物体相
28、对皮带有向下的运动趋势，受沿皮带斜向上的静摩擦力，这一点没有分析出来而误选趋势，受沿皮带斜向上的静摩擦力，这一点没有分析出来而误选C规范答题规范答题解解析析在在AB段段，物物体体相相对对皮皮带带向向下下滑滑动动，受受到到沿沿皮皮带带向向上上的的滑滑动动摩摩擦擦力力，选选项项A正正确确；在在BC段段，物物体体相相对对皮皮带带有有向向下下滑滑动动的的趋趋势势，受受到到沿沿皮皮带带向向上上的的静静摩摩擦擦力力，选项选项D正确正确答案答案AD1如如图图所所示示，完完全全相相同同的的A、B两两物物体体放放在在水水平平地地面面上上，与与水水平平地地面面间间的的动动摩摩擦擦因因数数均均为为0.2，每每个个物
29、物体体重重G10 N设设物物体体A、B与与水水平平地地面面间间的的最最大大静静摩摩擦擦力力均均为为Ffm2.5 N，若若对对A施施加加一一个个向向右右的的由由0均均匀匀增增大大到到6 N的的水水平平推推力力F，有有四四位位同同学学将将A物物体体所所受受到到的的摩摩擦擦力力随随水水平平推推力力F的的变变化化情情况况在在图图中中表表示示出出来来，其其中中表表示示正正确的是确的是()D解解析析推推力力F由由0均均匀匀增增大大到到2.5 N，A、B均均未未动动，而而FfA由由0均均匀匀增增大大到到2.5 N推推力力F由由2.5 N增增大大到到5 N，FfA2.5 N推推力力F由由5 N增增大大到到6
30、N，A处处于于运运动动状状态态，FfAG2 N，选项，选项D正确正确2三三个个质质量量均均为为1 kg的的相相同同木木块块a、b、c和和两两个个劲劲度度系系数数均均为为500 N/m的的相相同同轻轻弹弹簧簧p、q用用轻轻绳绳连连接接，其其中中a放放在在光光滑滑水水平平桌桌面面上上如如图图所所示示，开开始始时时p弹弹簧簧处处于于原原长长，木木块块都都处处于于静静止止状状态态，轻轻绳绳处处于于拉拉直直状状态态现现用用水水平平力力F缓缓慢慢地地向向左左拉拉p弹弹簧簧的的左左端端，直直到到c木木块块刚刚好好离离开开水水平平地地面面为为止止，g取取10 m/s2.该该过过程程p弹弹簧簧的的左左端端向向左左移移动动的距离是的距离是()A4 cmB6 cmC8 cmD10 cmC
