重力彈力摩擦力

知識內容學科素養(yǎng)考向指導1.形變、彈性、胡克定律物理觀念(運動與相互作用觀念)1.?？紵狳c：力的合成與分解，結合彈力、摩擦力考查共點力的平衡條件，靜態(tài)平衡和動態(tài)平衡問題。2.常用物理思想方法：圖象法、等效法、數(shù)理結合法等。2.動摩擦力、動摩擦因數(shù)、靜摩擦力

物理觀念(運動與相互作用觀念)3.矢量和標量，力的合成和分解(1)物理觀念(運動與相互作用觀念)(2)科學思維4.共點力的平衡(1)物理觀念(運動與相互作用觀念)(2)科學思維(科學推理)5.實驗二：探究彈簧形變與彈力的關系科學探究6.實驗三：研究兩個互成角度力的合成規(guī)律科學探究第1講重力彈力摩擦力知識排查知識點一重力1產(chǎn)生：由于_______的吸引而使物體受到的力。2大小：與物體的質量成_____，即G＝_____?？捎胈_____________測量重力。3方向：總是___________的。地球正比mg彈簧測力計豎直向下4重心1定義：物體各部分都受重力的作用，從_____上看，可以認為各部分受到的重力作用集中于一點，這一點叫物體的重心。2重心位置的確定①其位置與物體的______分布和______有關。②質量分布均勻的規(guī)則物體的重心在其__________。③形狀不規(guī)則或質量分布不均勻的薄板，重心可用______法確定。注意：物體的重心不一定在物體上。效果幾何中心懸掛質量形狀知識點二形變、彈力、胡克定律1形變1定義：物體在力的作用下______或______的變化叫形變。2彈性形變：有些物體在形變后撤去作用力能夠__________的形變。3彈性限度：當形變超過一定限度時，撤去作用力后，物體不能完全恢復原來的_______，這個限度叫彈性限度。形狀體積恢復原狀形狀2彈力 1定義：發(fā)生彈性形變的物體，由于要__________，對與它接觸的物體會產(chǎn)生力的作用，這種力叫做彈力。 2產(chǎn)生條件：物體相互_______且發(fā)生__________。 3方向：①總是與物體形變的方向_______；②彈力的方向總是與作用在物體上使物體發(fā)生形變的外力方向______?；謴驮瓲罱佑|彈性形變相反相反3胡克定律 1內容：彈簧發(fā)生___________時，彈力的大小F跟彈簧伸長或縮短的長度成______。 2表達式：F＝____。 ①是彈簧的___________，單位為N/m；的大小由彈簧__________決定。 ②是_________，但不是彈簧形變以后的長度。彈性形變正比勁度系數(shù)自身性質形變量知識點三摩擦力1滑動摩擦力1定義和條件兩個_____的物體之間有_____，當它們發(fā)生___________時，就會在接觸面上產(chǎn)生阻礙_________的力。2大小和方向①大小：F＝_____，式中μ為動摩擦因數(shù)，其大小與兩個物體的_____和接觸面的_________有關。②方向：總是跟接觸面_____，并與_____運動的方向相反。粗糙彈力相對運動相對運動μFN材料粗糙程度平行相對2靜摩擦力1定義和條件兩個______的物體之間有______，當它們具有__________趨勢時，就會在接觸面上產(chǎn)生阻礙________________的力。2大小和方向①大?。?<F≤Fma，其中Fma為最大靜摩擦力。②方向：總是跟接觸面_______，與相對運動______的方向相反。粗糙彈力相對運動相對運動趨勢平行趨勢3幾個易錯點1摩擦力的方向總是與物體間相對運動或相對運動趨勢的方向相反，但不一定與物體的運動方向相反。2摩擦力總是阻礙物體間的相對運動或相對運動趨勢，但不一定阻礙物體的運動。即摩擦力可以作為阻力使物體減速，也可以作為動力使物體加速。3受靜摩擦力作用的物體不一定靜止，但一定與靜摩擦力的施力物體保持相對靜止。4靜摩擦力的大小與正壓力無關，僅與外力有關，最大靜摩擦力的大小與正壓力有關且成正比。小題速練1思考判斷答案1√2×3×4√5√6×2如圖1所示，兩輛車正以相同的速度做勻速運動，根據(jù)圖中所給信息和所學知識你可以得出的結論是圖1A物體各部分都受重力作用，但可以認為物體各部分所受重力集中于一點B重力的方向總是垂直向下的C物體重心的位置與物體形狀和質量分布無關D力是使物體運動的原因解析物體各部分都受重力作用，但可以認為物體各部分所受重力集中于一點，這個點就是物體的重心，重力的方向總是和水平面垂直，是豎直向下而不是垂直向下，所以選項A正確，B錯誤；從題圖中可以看出，汽車包括貨物的形狀和質量分布發(fā)生了變化，重心的位置就發(fā)生了變化，故選項C錯誤；力不是使物體運動的原因而是改變物體運動狀態(tài)的原因，所以選項D錯誤。答案A受力的示意圖。答案4某同學雙手握住豎直竹竿勻速攀上和勻速滑下的過程中，該同學受到的摩擦力分別為f1和f2，那么Af1方向豎直向下，f2方向豎直向上，且f1＝f2Bf1方向豎直向上，f2方向豎直向上，且f1＝f2Cf1為滑動摩擦力，f2為滑動摩擦力Df1為靜摩擦力，f2為靜摩擦力解析勻速攀上時，其重力與靜摩擦力平衡，由平衡條件可知：f1方向豎直向上，f1＝G；勻速下滑時，其重力與滑動摩擦力平衡，則f2方向豎直向上，且f2＝G，所以f1＝f2，A項錯誤，B項正確；雙手握住豎直竹竿勻速攀上過程受到靜摩擦力作用，勻速滑下的過程中，受到滑動摩擦力作用，C、D兩項錯誤。答案B 彈力的分析與計算1“三法”研判彈力的有無2彈力方向的判斷1常見模型中彈力的方向2根據(jù)共點力的平衡條件或牛頓第二定律判斷。3計算彈力大小的三種方法1根據(jù)胡克定律進行求解。2根據(jù)力的平衡條件進行求解。3根據(jù)牛頓第二定律進行求解?？挤ń佑|面間的彈力方向判斷【例1】多選2020·湖南株洲模擬如圖2所示，一傾角為45°的斜面固定于豎直墻上，為使一光滑的鐵球靜止，需加一水平力F，且F通過球心，下列說法正確的是圖2A球一定受墻的彈力且水平向左B球可能受墻的彈力且水平向左C球一定受斜面的彈力且垂直斜面向上D球可能不受斜面的彈力且垂直斜面向上解析鐵球處于靜止狀態(tài)，當F較小時，球的受力情況如圖甲所示，當F較大時，球的受力情況如圖乙所示，故B、C正確。答案BC考法平衡中的彈簧彈力求解問題【例2】2017·全國卷Ⅲ，17一根輕質彈性繩的兩端分別固定在水平天花板上相距80cm的兩點上，彈性繩的原長也為80cm。將一鉤碼掛在彈性繩的中點，平衡時彈性繩的總長度為100cm；再將彈性繩的兩端緩慢移至天花板上的同一點，則彈性繩的總長度變?yōu)閺椥岳K的伸長始終處于彈性限度內 A86cm B92cm C98cm D104cm解題關鍵緩慢移至同一點可做平衡態(tài)處理；始終處于彈性限度內說明勁度系數(shù)不變；鉤碼掛在繩的中點，相當于兩根繩共同承擔鉤碼重力，利用胡克定律求解即可。甲乙答案B12020·西寧模擬圖中各物體均處于靜止狀態(tài)。圖中畫出了小球A所受彈力的情況，其中正確的是解析選項A中小球只受重力和桿的彈力且處于靜止狀態(tài)，由二力平衡可得小球受到的彈力方向應豎直向上，所以A錯誤；選項B中因為繩豎直向上，如果左邊的繩有拉力，則豎直向上的那根繩就會發(fā)生傾斜，所以左邊的繩沒有拉力，故B錯誤；對于球與面接觸的彈力方向，過接觸點垂直于接觸面即在接觸點與球心的連線上，即選項D中大半圓對小球的支持力FN2應是沿著過小球與圓弧接觸點的半徑，且指向圓心的彈力，所以D錯誤；球與球相接觸的彈力方向，垂直于過接觸點的公切面即在兩球心的連線上，而指向受力物體，由上可知C正確。答案C2多選如圖3所示，為一輕質彈簧的彈力大小和長度的關系，根據(jù)圖象判斷，正確的結論是圖3A彈簧的勁度系數(shù)為1N/m B彈簧的勁度系數(shù)為100N/mC彈簧的原長為6cm D彈簧伸長002m時，彈力的大小為4N答案BC3如圖4所示，兩根輕彈簧a、b的上端固定在豎直墻壁上，下端連接在小球上。當小球靜止時，彈簧a、b與豎直方向的夾角分別為53°和37°。已知a、b的勁度系數(shù)分別為1、2，sin53°＝08，cos53°＝06，則a、b兩彈簧的伸長量之比為答案B“輕繩、輕桿、輕彈簧”三類模型

輕桿輕繩輕彈簧模型圖示

模型特點形變特點發(fā)生微小形變柔軟，發(fā)生微小形變，各處張力相等可伸長，可壓縮，各處彈力相等方向特點不一定沿桿，可以是任意方向只能沿繩，指向繩收縮的方向沿彈簧軸線與形變方向相反效果特點可以提供拉力、推力只能提供拉力可以提供拉力、推力能否突變可以發(fā)生突變可以發(fā)生突變一般不能發(fā)生突變【典例】2020·安徽安慶質檢如圖5所示，固定在小車上的支架的斜桿與豎直桿間的夾角為θ，在斜桿的下端固定有質量為m的小球，重力加速度大小為g，下列關于桿對球的作用力F的判斷正確的是圖5答案D輕桿彈力的特點——“按需供給”桿的彈力方向不一定沿桿的方向，其大小和方向的判斷要根據(jù)物體的運動狀態(tài)來確定，即為了維持物體的狀態(tài)，由受力平衡或牛頓運動定律求解得到所需彈力的大小和方向，桿就會根據(jù)需要提供相應大小和方向的彈力。1如圖6所示的四個圖中，AB、BC均為輕質桿，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，且系統(tǒng)均處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)用等長的輕繩來代替輕桿，能保持平衡的是圖6桿可以用輕繩代替的有甲、乙、丙桿可以用輕繩代替的有甲、丙、丁桿可以用輕繩代替的有乙、丙、丁桿可以用輕繩代替的有甲、乙、丁解析如果桿受拉力作用，可以用與之等長的輕繩代替，如果桿受壓力作用，則不可用等長的輕繩代替，題圖甲、丙、丁中的AB桿均受拉力作用，而甲、乙、丁中的BC桿均受沿桿的壓力作用，選項A、C、D錯誤，B正確。答案B2多選圖中a、b、c為三個物塊，M、N為兩個輕質彈簧，R為跨過光滑定滑輪的輕繩，它們連接如圖7所示，并處于平衡狀態(tài)，下列說法正確的是圖7處于壓縮狀態(tài)處于拉伸狀態(tài)處于拉伸狀態(tài)處于不伸不縮狀態(tài)解析由于N彈簧上面與細線相連，故N彈簧可能處于原長也可能被拉伸；當N彈簧處于拉伸狀態(tài)時，細線對a有拉力，當拉力小于a物體的重力時，M彈簧處于壓縮狀態(tài)；當拉力等于a物體的重力時，M彈簧處于原長狀態(tài)；當拉力大于a物體的重力時，M彈簧處于伸長狀態(tài)，選項A、D正確；從上面的分析中發(fā)現(xiàn)共有四種情況，即①N處于伸長狀態(tài)，M處于壓縮狀態(tài)；②N處于伸長狀態(tài)，M也處于伸長狀態(tài)；③N處于伸長狀態(tài)而M處于不伸長不壓縮狀態(tài)；④N不伸不縮，M處于壓縮狀態(tài)。選項B、C中的狀態(tài)不存在。選項A、D正確。答案AD摩擦力的分析與計算1明晰“三個方向”名稱釋義運動方向一般指物體相對地面(以地面為參考系)的運動方向相對運動方向指以其中一個物體為參考系，另一個物體相對參考系的運動方向相對運動趨勢方向能發(fā)生卻沒有發(fā)生的相對運動的方向，導致兩物體間存在靜摩擦力2靜摩擦力的方向假設法

狀態(tài)法根據(jù)平衡條件、牛頓第二定律，通過受力分析確定靜摩擦力的方向轉換對象法先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向，再根據(jù)“力的相互性”確定另一物體受到的靜摩擦力方向3摩擦力大小的計算1滑動摩擦力的大小公式法若μ已知，則F＝μFN，F(xiàn)N是兩物體間的正壓力狀態(tài)法若μ未知，可結合物體的運動狀態(tài)和其他受力情況，利用平衡條件或牛頓第二定律列方程求解2靜摩擦力的大小①物體處于平衡狀態(tài)靜止或勻速直線運動，利用力的平衡條件求解。②物體有加速度時，應用牛頓第二定律F合＝ma求解。③最大靜摩擦力與接觸面間的壓力成正比，其值大于滑動摩擦力，但通常認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。考法靜摩擦力的分析與計算教材引領1[人教版必修1·，傳送帶的傾角為θ，貨物與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度大小為g，則下列說法正確的是圖33－3傳送帶靠靜摩擦力把貨物送到高處A貨物只受重力與支持力作用B貨物受到的摩擦力方向一定沿傳送帶向下θθ解析傳送帶勻速運動時，貨物受力平衡，貨物除受重力、垂直傳送帶向上的支持力外，還要受沿斜面向上的摩擦力的作用，故A、B錯誤；由平衡條件可知貨物受到的靜摩擦力大小一定為mgsinθ，不一定為μmgcosθ，故C正確，D錯誤。答案C拓展提升2在上題中，貨物與傳送帶一起斜向上勻速運動，其間突遇故障，傳送帶減速直至停止。若減速過程中，貨物與傳送帶始終保持相對靜止，則下列說法正確的是A減速過程中，貨物受到的摩擦力方向一定沿傳送帶向下B減速過程中，貨物受到的摩擦力方向一定沿傳送帶向上C減速過程中，貨物受到的摩擦力大小一定為mgsinθD減速過程中，貨物受到的摩擦力大小可能為μmgcosθ解析傳送帶向上減速運動時，貨物的加速度方向沿斜面向下，設傳送帶傾角為θ，貨物的加速度大小為a；當a＝gsinθ時，摩擦力為零；當a＞gsinθ時，摩擦力方向沿傳送帶向下；當a＜gsinθ時，摩擦力方向沿傳送帶向上，故A、B錯誤；減速過程中貨物不是平衡狀態(tài)，貨物受到的摩擦力大小由合力與各個分力決定，不一定為mgsinθ，可能為μmgcosθ，故C錯誤，D正確。答案D 32020·江蘇蘇州調研如圖8所示，一輛運送沙子的自卸卡車裝滿沙子，沙粒之間的動摩擦因數(shù)為μ1，沙子與車廂底板間的動摩擦因數(shù)為μ2μ2>μ1，車廂的傾角用θ表示，下列說法正確的是圖8A要順利地卸干凈全部沙子，應滿足tanθ<μ2B要順利地卸干凈全部沙子，應滿足sinθ>μ2C只卸去部分沙子，車上還留有一部分沙子，應滿足μ2>tanθ>μ1D只卸去部分沙子，車上還留有一部分沙子，應滿足tanθ>μ2>μ1解析因為μ2>μ1，可知越是上層的沙子越容易卸下，當與車廂底板接觸的沙子從車上卸下時，全部沙子就能順利地卸干凈，則有mgsinθ>μ2mgcosθ，得tanθ>μ2，故A、B錯誤；與車廂底板不接觸的沙子卸下，而與車廂底板接觸的沙子未卸下時，只卸去部分沙子，車上還留有一部分沙子，這時應有mgsinθ>μ1mgcosθ，mgsinθ<μ2mgcosθ，得μ2>tanθ>μ1，故C正確，D錯誤。答案C 真題闖關42018·11月浙江選考小明在觀察如圖9所示的沙子堆積時，發(fā)現(xiàn)沙子會自然堆積成圓錐體，且在不斷堆積過程中，材料相同的沙子自然堆積成的圓錐體的最大底角都是相同的。小明測出這堆沙子的底部周長為314m，利用物理知識測得沙子之間的動摩擦因數(shù)為05，估算出這堆沙的體積最接近圖9A60m3 B200m3C250m3 D500m3答案A解析物塊沿斜面向上勻速運動，受力如圖，根據(jù)平衡條件可得F＝Ff＋mgsinθ①Ff＝μFN②FN＝mgcosθ③由①②③式得F＝mgsinθ＋μmgcosθ代入數(shù)據(jù)得m＝150g，選項A正確。答案A考法滑動摩擦力的分析與計算1[人教版必修1·a＝________；木箱所受的滑動摩擦力F＝________，木箱與地板間的動摩擦因數(shù)μ＝________。如果用20N的水平推力推木箱，木箱所受的摩擦力是________。教材引領答案35N30N0320N拓展提升22020·貴陽模擬如圖10所示，一物塊放在傾斜的木板上，當木板的傾角θ分別為30°和45°時物塊所受的摩擦力的大小相等，則物塊與木板間的動摩擦因數(shù)為答案B真題闖關32017·全國卷Ⅱ，16如圖11所示，一物塊在水平拉力F的作用下沿水平桌面做勻速直線運動。若保持F的大小不變，而方向與水平面成60°角，物塊也恰好做勻速直線運動。物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為圖11答案C摩擦力的突變摩擦力突變問題的“臨界點”1題目中出現(xiàn)“最大”“最小”和“剛好”等關鍵詞時，一般隱藏著摩擦力突變的臨界問題。題意中某個物理量在變化過程中會發(fā)生突變，這可能導致摩擦力突變，則該物理量突變時的狀態(tài)即為臨界狀態(tài)。2存在靜摩擦的情景中，相對滑動與相對靜止的臨界條件是靜摩擦力達到最大值。3研究傳送帶問題時，物體和傳送帶的速度相等的時刻往往是摩擦力的大小、方向和運動性質的分界點?！镜淅慷噙x如圖12甲所示，將一物塊放在固定的斜面體上，在物塊上施加的拉力F按圖乙所示的規(guī)律變化，取沿斜面向上為正方向，開始時物塊處于靜止狀態(tài)，則物塊所受的摩擦力Ff與時間t的關系可能正確的是圖12【思路點撥】1拉力F在大于mgsinθ的范圍內變化時，物塊有沿斜面向上的運動趨勢。2拉力F等于mgsinθ時，物塊與斜面之間沒有相對運動趨勢。3拉力F在小于mgsinθ之后的時間內，物塊有沿斜面向下的運動趨勢。解析物塊處于平衡狀態(tài)，設斜面傾角為θ，在t1時刻，F(xiàn)＝0，此時物塊所受的摩擦力大小為Ff＝mgsinθ，方向沿斜面向上，選項A錯誤；由于F隨時間成線性變化，由平衡條件可知Ff也隨時間成線性變化，選項D錯誤；若物塊始終處于靜止狀態(tài)，F(xiàn)f應先減小后反向增大，選項B正確；若物塊后來滑動，則Ff＝μFN＝μmgcosθ，則Ff可能先減小后反向增大，最后保持不變，選項C正確。答案BC1如圖13所示，斜面固定在地面上，傾角為37°sin37°＝06，cos37°＝08。質量為1g的滑塊以初速度v0從斜面底端沿斜面向上滑行斜面足夠長，該滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為08，則該滑塊所受摩擦力F隨時間變化的圖象是下圖中的取初速度v0的方向為正方向，g＝10m/s2圖13解析滑塊向上滑行過程中受到滑動摩擦力作用，由F＝μFN和FN＝mgcosθ聯(lián)立得F＝64N，方向為沿斜面向下。當滑塊的速度減為零后，由于重力的分力mgsinθ<μmgcosθ，滑塊不動，滑塊受的摩擦力為靜摩擦力，由平衡條件得F＝mgsinθ，代入數(shù)據(jù)可得F＝6N，方向為沿斜面向上，故選項