2012高三物理一轮复习（福建专版）课件：2.1重力弹力摩擦力.ppt

1、第1讲 重力 弹力 摩擦力 1力的概念：力是 2三要素：(1)、(2)方向、(3)物体对物体的作用大小作用点 3基本特征：(1)物质性：力不能脱离 而独立存在(2)相互性：物体间力的作用是的，只要有作用力，就一定有对应的(3)独立性：一个力作用于某个物体上产生的效果，与这个物体是否受到其他力的作用(4)矢量性：力既有大小，又有方向，力的运算遵循定则，或定则物体相互反作用力无关平行四边形三角形 4力的表示方法：(1)力的图示；(2)力的示意图 5力的分类(1)按力的分：可分为重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力等(2)按力的分：可分为压力、支持力、动力、阻力、向心力、回复力等性质作用效果题组演练重

2、力的产生由于对物体的吸引而使物体受到的力注意：在地球表面附近可近似认为等于重力的大小G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的变化引起的重力的方向总是的注意：竖直向下是和垂直，不一定和接触面垂直重心因为物体各部分都受重力作用，可认为重力作用集中于即为物体的重心(1)影响重心位置的因素：物体的；物体的(2)确定方法：地球弹簧秤竖直向下一点万有引力水平面形状质量分布悬挂法mg(1)竖直向下是与水平面垂直，但不一定指向地心(2)重心的位置不一定在物体上(3)重力的大小不一定等于物体对水平支持物的压力或对竖直悬线的拉力题组演练 1定义：发生弹性形变的物体由于要，对与

3、它 的物体产生力的作用 2产生条件：物体相互；并且发生 3方向：弹力的方向总是与物体形变的方向 4大小：(1)弹簧类弹力在弹性限度内遵从胡克定律，其公式为；(2)非弹簧类弹力大小可以由或牛顿运动定律求解恢复原状接触接触弹性形变相反Fkx平衡条件题组演练 1静摩擦力(1)产生：两个相互接触的物体，有时产生的摩擦力(2)作用效果：总是起着阻碍物体间的作用(3)产生条件：相互接触且；有；相对运动趋势相对运动趋势挤压相对运动趋势接触面粗糙【提示】受静摩擦力作用的物体不一定静止；可能静止，可能运动(4)大小：随外力的变化而变化，大小在零和最大静摩擦力之间(5)方向：与接触面相切，且总是与物体的方向相反(

4、6)最大静摩擦力：静摩擦力的最大值，叫做最大静摩擦力相对运动趋势 2滑动摩擦力(1)产生：两个相互接触的物体发生时产生的摩擦力(2)作用效果：总是起着阻碍物体间的作用(3)产生条件：相互接触且；有；(4)大小：滑动摩擦力大小与成正比，即：Ff.(5)方向：跟接触面相切，并跟物体相反相对运动相对运动挤压相对运动接触面粗糙压力FN相对运动方向 要正确理解摩擦力产生条件中“相对”的含义：“相对”既不是对“地”，也不是对“观察者”，“相对”的是跟它接触的物体，即把其中一个物体作参考系，分析另一个物体相对于参考系的运动题组演练 一、弹力有无的判断方法 1根据弹力产生的条件直接判断 根据物体是否直接接触并

5、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利用假设法判断 对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，看物体还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，则此处一定存在弹力 3根据物体的运动状态分析 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在 例如：如右图所示，小球A在车厢内随车厢一起向右运动，可根据小球的运动的状态分析车厢后壁对球A的弹力的情况(1)若车厢和小球做匀速直线运动，则小球A受力平衡，所以车厢后壁对小球无弹力(2)若车厢和小球向右做加速运动，则由牛顿第二定律可知，后车厢壁对小球的弹力水平向右 1如图所示

6、，细绳竖直拉紧，小球和光滑斜面接触，并处于静止状态则小球受到的力是()A重力、绳的拉力 B重力、绳的拉力、斜面的弹力 C重力、斜面的弹力 D绳的拉力、斜面的弹力【解析】如果斜面对球有支持力，球静止时，细绳不能竖直，所以本题中小球不受斜面的支持力，只受重力和绳的拉力【答案】A 二、弹力方向的判断方法 1根据物体产生形变的方向判断 物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反，与自身(受力物体)形变方向相同 2根据物体的运动状态判断 由状态分析弹力，即物体的受力必须与物体的运动状态符合，依据物体的运动状态，由共点力的平衡条件或牛顿第二定律列方程，确定弹力方向 3几种常见模型中弹力方向的确定弹力弹力的方

7、向弹簧两端的弹力与弹簧测力计中心轴线重合，指向弹簧恢复原状方向轻绳的弹力沿绳指向绳收缩的方向面与面接触的弹力垂直于接触面指向受力的物体点与面接触的弹力过接触点垂直于接触面(或过接触点的切面)而指向受力物体球与面接触的弹力在接触点与球心连线上，指向受力物体球与球接触的弹力垂直于过接触点的公切面，而指向受力物体杆的弹力可能沿杆，也可能不沿杆，应具体情况具体分析 2画出下图中物体受弹力的方向(各接触面均光滑)【答案】物体受弹力的方向如下图所示 三、对静摩擦力的理解 1其大小、方向都跟产生相对运动趋势的外力密切相关，但跟接触面相互间压力FN无直接关系因而静摩擦力具有大小、方向的可变性，变化性强是它的特

8、点，其大小只能依据物体的运动状态进行计算，若为平衡态，静摩擦力将由平衡条件建立方程求解；若为非平衡态，可由动力学规律建立方程求解 2最大静摩擦力Fm是物体将要发生相对滑动这一临界状态时的摩擦力，它的数值与FN成正比，在FN不变的情况下，滑动摩擦力略小于Fm，而静摩擦力可在0Fm间变化 3(2010年田家炳实验中学模拟)某同学在探究摩擦力的实验中采用了如图所示的操作，将一个长方体木块放在水平桌面上，然后用一个力传感器对木块施加一个水平拉力F，并用另外一个传感器对木块的运动状态进行监测，表中是她记录的实验数据木块的重力为10.00 N，根据表格中的数据回答下列问题(答案保留3位有效数字)：(1)木

9、块与桌面间的最大静摩擦力Fm_N；(2)木块与桌面间的动摩擦因数_；(3)木块匀加速运动时受到的摩擦力Ff_N.【答案】(1)4.01(2)0.401(3)4.01实验次数运动状态水平拉力F/N1静止3.622静止4.003匀速4.014匀加速5.015匀加速5.49 四、对FfFN的理解 1将Ff/FN定义为动摩擦因数，即Ff/FN，只与接触面的粗糙程度、接触面的材料有关，与接触面积和接触面上受力、运动状态无关 2“FfFN”中FN“并不总是等于物体的重力”，是易错点，例如：质量为m的物块沿倾角为的斜面下滑，则压力大小FNmgcos，只有物体置于水平接触面上且在竖直方向上处于平衡状态时，才有

10、FNmg成立 4质量为m的物体放在水平面上，在大小相等，互相垂直的水平力F1和F2的作用下，从静止开始沿水平面运动，如右图所示，若物体与水平面间的动摩擦因数为，则物体()A在F1的反方向上受到Ff 1mg的摩擦力 B在F2的反方向上受到Ff 2mg的摩擦力 C在F1、F2合力的反方向上受到的摩擦力为Ff合 mg D在F1、F2合力的反方向上受到的摩擦力为Ff合mg【解析】由于F1和F2的合力是恒力，物体由静止开始运动，必沿F1和F2的合力方向做直线运动，滑动摩擦力的方向必沿F1和F2的合力的反方向，滑动摩擦力的大小为Ff合FN，又因为FNmg，故Ff合mg.【答案】D如下图(a)所示，轻绳AD

11、跨过固定在竖直墙上的水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为M1的物体，ACB30；图(b)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，轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量为M2的物体，求：(1)轻绳AC段的张力FAC与细绳EG的张力FEG之比；(2)轻杆BC对C端的支持力；(3)轻杆HG对G端的支持力【解析】题图(a)和图(b)中的两个物体M1、M2都处于平衡状态，根据平衡的条件，首先判断与物体相连的细绳，其拉力大小等于物体的重力；分别取C点和G点为研究对象，进行受力分析如下图(c)和图(d)所示，根据平衡规律可求解(1)图(c)中轻绳AD跨过定滑轮拉住质

12、量为M1的物体，物体处于平衡状态，轻绳AC段的拉力FACFCDM1g；图(d)中由于FEGsin 30M2g得FEG2M2g，所以FAC/FEGM1/2M2.(3)图(d)中，根据平衡方程有 FEGsin 30M2g、FEGcos 30FNG 所以FNGM2gcot 30，方向水平向右(1)弹力方向的判断方法 根据物体产生形变的方向判断 根据物体的运动情况，利用平衡条件或牛顿第二定律判断，此法关键是先判明物体的运动状态(即加速度的方向)，再根据牛顿第二定律确定合力的方向，然后根据受力分析确定弹力的方向(2)弹力大小的计算方法 一般物体之间的弹力，要利用平衡条件或牛顿第二定律来计算 弹簧的弹力，

13、由胡克定律(Fkx)计算 11：(2009年浙江卷)如右图所示，质量为m的等边三棱柱静止在水平放置的斜面上已知三棱柱与斜面之间的动摩擦因数为，斜面的倾角为30，则斜面对三棱柱的支持力与摩擦力的大小分别为()【解析】等边三棱柱静止在斜面上，处于平衡状态，故所受合力为零，由受力分析可知其受重力、弹力和静摩擦力，画出受力分析图可知斜面对三棱柱的支持力FN【答案】A如下图所示，在水平传送带上有三个质量分别为m1、m2、m3的木块1、2、3,1和2及2和3间分别用原长为L，劲度系数为k的轻弹簧连接起来，木块与传送带间的动摩擦因数为，现用水平细绳将木块1固定在左边的墙上，传送带按图示方向匀速运动，当三个木

14、块达到平衡后，1、3两木块之间的距离是()A2L(m2m3)g/k B2L(m22m3)g/k C2L(m1m2m3)g/k D2Lm3g/k【解析】当三木块达到平衡状态后，对木块3进行受力分析，可知2和3间弹簧的弹力等于木块3所受的滑动摩擦力，即m3gkx3，解得2和3间弹簧伸长量为x3 kx2kx3m2g，1、3两木块之间的距离等于弹簧的原长加上伸长量，即2L(m22m3)g/k，选项B正确【答案】B 21：(2010年成都市高三摸底测试)缓冲装置可抽象成如右图所示的简单模型，图中A、B为原长相等，劲度系数分别为k1、k2(k1k2)的两个不同的轻质弹簧下列表述正确的是()A装置的缓冲效果

15、与两弹簧的劲度系数无关 B垫片向右移动稳定后，两弹簧产生的弹力之比F1F2k1k2 C势片向右移动稳定后，两弹簧的长度之比l1l2k2k1 D垫片向右移动稳定后，两弹簧的压缩量之比x1x2k2k1【解析】根据力的作用是相互的可知：轻质弹簧A、B中的弹力是相等的，即k1x1k2x2，所以两弹簧的压缩量之比x1x2k2k1，故D正确【答案】D指明物体A在以下四种情况下所受的静摩擦力的方向 物体A静止于斜面上，如下图甲所示；物体A受到水平拉力F作用而仍静止在水平面上，如下图乙所示；物体A放在车上，在刹车过程中A相对于车厢静止，如下图丙所示；物体A在水平转台上，随转台一起匀速转动，如下图丁所示【解析】

16、运用假设法不难判断出图甲斜面上的物体有沿斜面向下滑动的趋势，所受的静摩擦力沿斜面向上；图乙中的物体A有向右滑动的趋势，所受静摩擦力沿水平面向左，对乙图中的A物体也可以根据共点力作用下物体的平衡条件判定所受静摩擦力的方向水平向左，图丙中，A物体随车一起向右减速运动，其加速度方向水平向左，由A物体的受力情况及牛顿第二定律可知，A物体所受静摩擦力水平向左(与加速度同向)；图丁中，A物体随转台匀速转动，做匀速圆周运动，其加速度方向总指向圆心，由A物体的受力情况及牛顿第二定律可知，A受到的静摩擦力也总指向圆心 静摩擦力方向的判断方法(1)假设法(2)状态法：根据二力平衡条件、牛顿第二定律或牛顿第三定律，

17、可以判断静摩擦力的方向，假如用一水平力推桌子，若桌子在水平地面上静止不动，这时地面会对桌子施一静摩擦力，根据二力平衡条件可知，该静摩擦力的方向与推力的方向相反，加速状态时物体所受的静摩擦力可由牛顿第二定律确定(3)利用牛顿第三定律(即作用力与反作用力的关系)来判断，此法关键是抓住“力是成对出现的”，先确定受力较少的物体受到的静摩擦力方向，再根据“反向”确定另一物体受到的静摩擦力 31：如右图所示，一个木块放在固定的粗糙斜面上，今对木块施一个既与斜面底边平行又与斜面平行的推力F，木块处于静止状态，如将力F撤消，则木块()A仍保持静止 B将沿斜面下滑 C受到的摩擦力大小不变 D受到的摩擦力方向不变

18、【解析】有力F作用时，木块在斜面内的受力如右图，且 当撤去力F后，木块只受mgsin 和Ff，且FfFfmax时为滑动摩擦力 当FFfmax时为静摩擦力 FfmaxFN0.3500 N150 N.当F180 N时，其摩擦力 FfFN150 N 当F100 N时，其摩擦力Ff100 N.摩擦力大小的计算方法：在计算摩擦力的大小之前，必须首先分析物体的运动情况，判明是滑动摩擦，还是静摩擦(1)滑动摩擦力的计算方法 可用FFN计算，最关键的是对相互挤压力FN的分析，并不总是等于物体的重力，它跟研究物体受到的垂直于接触面方向的力密切相关(2)静摩擦力的计算方法 一般应根据物体的运动情况(静止、匀速运动

19、或加速运动)，利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解 41：如右图所示，质量分别为m和M的两物体P和Q叠放在倾角为的斜面上，P、Q之间的动摩擦因数为1，Q与斜面间的动摩擦因数为2.当它们从静止开始沿斜面滑下时，两物体始终保持相对静止，则物体P受到的摩擦力大小为()A0 B1mgcos C2mgcos D(12)mgcos 【解析】当物体P和Q一起沿斜面加速下滑时，其加速度为agsin 2gcos 因为P和Q相对静止，所以P和Q之间的摩擦力为静摩擦力 对物体P应用牛顿第二定律得mgsin Ffma 所以Ff2mgcos，故选C.【答案】C 1如右图所示，有一重力不计的方形容器，被水平力F压在竖直的

20、墙面上处于静止状态，现缓慢地向容器内注水，直到将容器刚好盛满为止，在此过程中容器始终保持静止，则下列说法中正确的是()A容器受到的摩擦力不变 B容器受到的摩擦力可能增大，可能减小 C水平力F可能不变 D水平力F必须逐渐增大【答案】C 2右图照片中的这位男士骑着一辆搞笑的另类自行车，在骑车人用力蹬车前进的过程中，车轮上黑白两色的鞋子与地面接触，下面判断正确的是()A前轮黑色的鞋子受到的摩擦力方向向前 B前轮黑色的鞋子受到的摩擦力方向向后 C前、后轮上的鞋子不受摩擦力作用 D后轮白色的鞋子受到的摩擦力方向向后【解析】地面对前轮的摩擦力促使前轮转动，所以前轮受到的摩擦力方向向后，后轮给地面一个向后的

21、摩擦力，所以地面给后轮一个向前的摩擦力，B正确【答案】B 3(2009年天津卷)物块静止在固定的斜面上，分别按图示的方向对物块施加大小相等的力F，A中F垂直于斜面向上，B中F垂直于斜面向下，C中F竖直向上，D中F竖直向下，施力后物块仍然静止，则物块所受的静摩擦力增大的是()【解析】由于物块始终静止在斜面上，物块所受静摩擦力与正压力无直接关系，对物块进行受力分析，沿斜面方向列平衡方程可判断出选项D正确【答案】D 4一个质量可以不计的弹簧，其弹力F的大小与长度l的关系如右图中的直线a、b所示，这根弹簧的劲度系数为()A1 250 N/mB625 N/m C2 500 N/m D833 N/m【解析

22、】由图象可以看出在直线a对应的阶段，弹簧处于压缩状态，弹力F随着缩短量的减小而减小，当弹簧长度为12 cm时恢复原长；直线b对应的是弹簧的伸长阶段，弹力F随伸长量的增大线性递增由此可看出当弹力F100 N时，弹簧对应的形变量x4 cm，根据胡克定律可求出弹簧的劲度系数【答案】C 5如右图所示，在倾角为37的固定斜面上静置一个质量为5 kg的物体，物体与斜面间的动摩擦因数为0.8.求：(1)物体所受的摩擦力；(sin 370.6，cos 370.8)(2)若用原长为10 cm，劲度系数为3.1103 N/m的弹簧沿斜面向上拉物体，使之向上匀速运动，则弹簧的最终长度是多少？(取g10 m/s2)【解析】(1)物体静止在斜面上受力分析如右图所示，则物体受到的静摩擦力Ffmgsin 37 代入数据得Ff510sin 37N30 N，摩擦力方向为沿斜面向上(2)当物体沿斜面向上被匀速拉动时，如下图所示，弹簧拉力设为F，伸长量为x，则Fkx Fmgsin 37F滑 F滑mgcos 37 弹簧最终长度ll0 x，由以上方程解得 l12 cm.【答案】(1)30 N 方向沿斜面向上(2)12 cm