（講練測）高考物理一輪復習 專題05 重力、彈力、摩擦力（講）（ 含解析）.doc

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.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.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)大小：gmg.(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下面圖中，靜止的小球a分別與一個或兩個接觸面接觸，設(shè)各接觸面光滑，則a受到兩個彈力的是： （ ）【答案】c【名師點睛】判斷彈力有無的常用方法（1）“條件法”：根據(jù)彈力產(chǎn)生的兩個條件接觸和發(fā)生彈性形變直接判斷（2）“狀態(tài)法”：根據(jù)研究對象的運動狀態(tài)進行分析，判斷物體是否需要彈力，才能保持現(xiàn)在的運動狀態(tài)針對練習1如圖所示，用平行于斜面體a斜面的輕彈簧將物塊p拴接在擋板b上，在物塊p上施加沿斜面向上的推力f，整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)。下列說法正確的是： （ ）a物塊p與斜面之間一定存在摩擦力b彈簧的彈力一定沿斜面向下c地面對斜面體a的摩擦力水平向左d若增大推力，則彈簧彈力一定減小【答案】c【解析】對p分析，p沿斜面方向受到重力沿斜面向下的分力，向上的推力，如果，則彈簧彈力為零，摩擦力為零，若彈簧彈力不為零，并且彈力，重力沿斜面向下的分力，向上的推力，三個力的合力不為零，則受摩擦力，如果三個力的合力為零，則不受摩擦力，所以摩擦力可能存在，也可能不存在，彈力可能沒有也可能向上，或者向下，若增大推力，彈簧的彈力可能變大，也可能不變，還可能變小，abc錯誤；將p和彈簧以及斜面看做一個整體，整體受到斜向右上的推力，即有一個水平向右的作用力，故地面對斜面體a的摩擦力水平向左。【名師點睛】本題關(guān)鍵是靈活地選擇研究對象進行受力分析，然后根據(jù)共點力平衡條件分析，注意物體p與斜面體間的靜摩擦力、彈簧彈力方向的不確定性，不難。針對練習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處由鉸鏈連接，下列關(guān)于受力的說法正確的是： （ ）a、甲圖中的ab桿表現(xiàn)為拉力，bc桿表現(xiàn)為拉力b、乙圖中的ab桿表現(xiàn)為拉力，bc桿表現(xiàn)為支持力c、丙圖中的ab、bc桿均表現(xiàn)為拉力d、丁圖中的ab、bc桿均表現(xiàn)為支持力【答案】c【名師點睛】要注意明確桿帶有鉸鏈，則施力方向只能是沿桿方向；然后再根據(jù)三力平衡即可明確作用力的性質(zhì)?？键c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靜摩擦力的方向重點歸納應用“狀態(tài)法”解題時應注意的問題狀態(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)生失誤在解決此類問題時應注意以下兩點：(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（多選）如圖所示，頂端附有光滑定滑輪的斜面體靜止在粗糙水平面上，三條細繩結(jié)于o點。一條繩跨過定滑輪平行于斜面連接物塊p，一條繩連接小球q，p、q兩物體處于靜止狀態(tài)，另一條繩oa在外力f的作用下使夾角，現(xiàn)緩慢改變繩oa的方向至，且保持結(jié)點o位置不變，整個裝置始終處于靜止狀態(tài)。下列說法正確的是： （ ）a繩oa的拉力先減小后增大 b斜面對物塊p的摩擦力的大小可能先減小后增大 c地面對斜面體有向右的摩擦力d地面對斜面體的支持力等于物塊p和斜面體的重力之和【答案】ab【名師點睛】本題是物體的平衡問題；解題時采用隔離法和整體法研究兩個物體的平衡問題，靈活選擇研究對象；摩擦力的方向及大小變化尤其為難點。針對練習1如圖所示，斜面體a上的物塊p，用平行于斜面體的輕彈簧拴接在擋板b上，在物塊p上施加水平向右的推力f，整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)，下列說法正確的是： （ ）a物塊p與斜面之間一定存在摩擦力 b輕彈簧一定被拉長c地面對斜面體a一定存在摩擦力 d若增大推力f，則彈簧彈力一定減小【答案】c【名師點睛】難度中等?？疾檎w法與隔離法的靈活應用，同時掌握靜摩擦力的分析方法。本題中p受力較多，受否受到靜摩擦力的作用難以確定，同時也引起彈簧彈力存在的的不確定性。對于摩擦力及彈簧彈力這類被動力，要先分析物體受到的其它力的情況，進而推斷出這些被動力的大小及方向。針對練習2如圖，物塊a、b靜置在水平地面上，某時刻起，對b施加一沿斜面向上的力f，力f從零開始隨時間均勻增大，在這一過程中，a、b均始終保持靜止，則： （ ）a地面對a的支持力不變b地面對a的支持力減小c物體b受到的摩擦力逐漸增大d物體b受到的摩擦力逐漸減小【答案】b【解析】設(shè)斜面的傾角為，以a、b整體為研究對象，因為a、b始終保持靜止，由平衡條件得 (mamb)gfnfsin，又f均勻增大，故支持力fn減小，選項b正確，c錯誤；對于b，當fmagsin時，fbmagsinf，fb隨著f的增大而減小，當fmagsin時，fbfmagsin，fb隨著f的增大而增大，選項c、d錯誤?！久麕燑c睛】難度中等。本題關(guān)鍵在于研究對象的選擇，兩個物體所處的狀態(tài)完全相同時，常常運用整體法和隔離法解決問題，整體法往往能化繁為簡，解題收到奇效。本題中對于b所受的摩擦力的討論要根據(jù)其所具有的運動趨勢分兩種情況進行?？键c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，fmax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；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)典型案例在水平桌面上有一個質(zhì)量為m且傾角為的斜面體。一個質(zhì)量為m的物塊，在平行于斜面的拉力f作用下，沿斜面向下做勻速運動。斜面體始終處于靜止狀態(tài)。已知物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為，重力加速度為g。下列結(jié)論正確的是： （ ）a斜面對物塊的摩擦力大小是fb斜面對物塊的摩擦力大小是mgc桌面對斜面體的摩擦力大小是fcosd桌面對斜面體的支持力大小是（m+m）g【答案】c【名師點睛】本題要注意m受到的是滑動摩擦力；而地面對斜面體的摩擦力為靜摩擦力；要注意明確兩種摩