2015届高考物理大一轮总复习(主干回顾固基础 典例突破知规律 特色培优增素养)2-1 重力 弹力

第二章相互作用考纲下载考情上线1.滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力(Ⅰ)2．形变、弹性、胡克定律(Ⅰ)3．矢量和标量(Ⅰ)4．力的合成和分解(Ⅱ)5．共点力的平衡(Ⅱ)实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系实验三：验证力的平行四边形定则高考地位高考对本章中知识点考查频率最高的是摩擦力及物体的平衡，题目常以选择题的形式出现，对理解能力要求较高．考纲解读1.弹力、摩擦力的产生条件、方向判断及大小计算．2．力的合成与分解的方法及平行四边形定则的应用．3．物体的平衡条件及其应用．考情预测1.共点力作用下物体的平衡条件的应用，平衡条件推论的应用；共点力作用下的平衡又常与牛顿运动定律、动能定理、功能关系相结合，有时还与电场及磁场中的带电体的运动相结合，是高考命题的热点．2．以生活中的实际问题为背景考查力学知识是今后高考命题的一大趋势.第1讲重力'弹力'摩擦力01主干回顾固基础知识点1形变、弹性、胡克定律Ⅰ1.重力(1)产生：由于_____的吸引而使物体受到的力．(2)大小：与物体的质量成_____，即G＝_____.可用_____________测量重力．(3)方向：总是___________的．(4)重心：其位置与物体的_____分布和______有关．地球正比mg弹簧测力计竖直向下质量形状2．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)产生的条件．①物体间直接______；②接触处发生___________(3)方向：总是与物体形变的方向_______弹性形变接触弹性形变．相反．3．胡克定律(1)内容：在___________内，弹力的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成_________(2)表达式：F＝____.k是弹簧的__________，由弹簧自身的性质决定，单位是___________，用符号N/m表示．x是弹簧长度的__________，不是弹簧形变以后的长度.弹性限度正比．劲度系数kx牛顿每米变化量知识点2滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力Ⅰ滑动摩擦力和静摩擦力的对比：名称项目静摩擦力滑动摩擦力定义两_________的物体间的摩擦力两_________的物体间的摩擦力产生条件①接触面______②接触处有_____③两物体间有______________①接触面_____②接触处有____③两物体间有____________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名称项目静摩擦力滑动摩擦力大小、方向大小：__f≤______方向：与受力物体相对运动趋势的方向______大小：f＝____方向：与受力物体相对运动的方向_____作用效果总是阻碍物体间的_____________总是阻碍物体间的____________0fmaxμN相反相反相对运动趋势相对运动滑动摩擦力大小的计算公式f＝μN中μ为比例常数，称为动摩擦因数，其大小与两个物体的材料和接触面的粗糙程度有关．一、基础知识题组1.[对力的理解]关于力的概念，下列说法正确的是()A．一个受力物体可能受到两个施力物体的作用力B．力可以从一个物体传给另一个物体C．只有相互接触的物体之间才可能存在力的作用D.一个受力物体可以不对其他物体施力解析：由于一个受力物体可能同时受到两个力的作用，所以一个受力物体可能找到两个施力物体，A正确；因为力是物体之间的相互作用，所以力不能通过一个物体传给另一个物体，B错误；力可以分为接触力和非接触力两大类，不接触的物体之间也可能存在相互作用，C错误；根据力的定义可知，受力物体同时也是施力物体，D错误．答案：A2.[对重力和重心的理解]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B．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解析：重力是由地球吸引产生的，是所受引力的一个分力，两者一般不等，A错．压力和重力是两种性质不同的力，B错．由平衡条件知，细线拉力和重力平衡，重心在重力作用线上，C对．重心跟物体的形状、质量分布有关，是重力的等效作用点，但不一定在物体上．如折弯成直角的均匀直杆，D错．答案：C3.[画弹力的受力分析图]画出下图中物体A和B所受重力、弹力的示意图．(各接触面均光滑，各物体均静止)答案：物体A和B所受重力、弹力的示意图，如图所示．二、规律方法题组4.[利用假设法判断弹力是否存在]在下图中，a、b(a、b均处于静止状态)间一定有弹力的是()解析：A选项中，a、b间如果存在弹力，则b给a的弹力水平向左，a将向左侧加速运动，显然与题设要求不符，故A选项中a、b间无弹力作用．同理，C选项中a、b间没有弹力．对于D选项，也可以假设a、b间有弹力，则a(斜面)对b的弹力将垂直于斜面向上，因此，b所受的合外力不为零，即b不可能处于静止状态，故D选项中a、b间无弹力作用．B选项，假设b对a没有弹力，则a所受的合外力不为零，不可能静止，故a、b间一定存在弹力．故选B.答案：B5．[胡克定律的应用]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()A.F2－F1l2－l1B.F2＋F1l2＋l1C.F2＋F1l2－l1D.F2－F1l2＋l1解析：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)，以上两式联立可得：k＝F2＋F1l2－l1，故C正确．答案：C1.假设法判断弹力的有无可以先假设有弹力存在，然后判断是否与研究对象所处状态的实际情况相符合．还可以设想将与研究对象接触的物体“撤离”，看研究对象能否保持原来的状态，若能，则与接触物体间无弹力；若不能，则与接触物体间有弹力．2.利用胡克定律求弹簧弹力的大小．02典例突破知规律考点1弹力的分析与计算考点解读：弹力有无及方向、大小的“四”、“五”、“三”规律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，看能否发生形态的变化，若发生形变，则此处一定有弹力．2．五种常见模型中弹力的方向常见的弹力弹力的方向弹簧两端的弹力与弹簧中心轴线重合，指向弹簧恢复原状的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物体点与面接触的弹力过接触点垂直于接触面(或接触面的切面)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．典例透析如图所示轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为M＝10kg的物体，∠ACB＝30°，g取10m/s2，求：(1)轻绳AC段的张力FAC的大小；(2)横梁BC对C端的支持力大小及方向．[解题探究](1)分析结点C的受力情况，明确绳中拉力和横梁支持力的特点：①绳AC和绳CD中拉力大小________．②横梁对绳支持力的方向与绳AC和绳CD的拉力的合力方向________．(2)请画出结点C的受力分析图．提示：①相等②相反[尝试解答]_______________________________________________________(1)100N(2)100N方向与水平方向成30°角斜向右上方物体处于平衡状态，根据平衡条件可判断，与物体相连的细绳拉力大小等于物体的重力，取C点为研究对象，进行受力分析，如图所示．(1)图中轻绳AD跨过定滑轮拉住质量为M的物体，物体处于平衡状态，绳AC段的拉力为：FAC＝FCD＝Mg＝10×10N＝100N.(2)由几何关系得：FC＝FAC＝Mg＝100N，方向和水平方向成30°角斜向右上方．轻绳和轻杆弹力的分析技巧分析轻绳或轻杆上的弹力时应注意以下两点：(1)轻绳中间没有打结时，轻绳上各处的张力大小都是一样的；如果轻绳打结，则以结点为界分成不同轻绳，不同轻绳上的张力大小可能是不一样的．(2)轻杆可分为固定轻杆和有固定转轴(或铰链连接)的轻杆．固定轻杆的弹力方向不一定沿杆，弹力方向应根据物体的运动状态，由平衡条件或牛顿第二定律分析判断；有固定转轴的轻杆只能起到“拉”或“推”的作用，杆上弹力方向一定沿杆．[变式训练]若图中横梁BC换为水平轻杆，且B端用铰链固定在竖直墙上，轻绳AD拴接在C端，如图所示，求：(1)轻绳AC段的张力FAC的大小；(2)轻杆BC对C端的支持力．解析：物体处于平衡状态，与物体相连的细绳拉力大小等于物体的重力，取C点为研究对象，进行受力分析，如下图所示：(1)由FACsin30°＝FCD＝Mg得：FAC＝2Mg＝2×10×10N＝200N.(2)由平衡方程得：FACcos30°－FC＝0，解得：FC＝Mgcot30°＝Mg≈173N，方向水平向右．答案：(1)200N(2)173N，方向水平向右考点2静摩擦力的分析与判断考点解读：静摩擦力有无及方向的四种判断方法1．假设法利用假设法判断的思维程序如下：2．反推法从研究物体的运动状态反推它必须具有的条件，分析组成条件的相关因素中摩擦力所起的作用，从而判断静摩擦力的有无及方向．3．状态法此法关键是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．4．牛顿第三定律法此法的关键是抓住“力是物体间的相互作用”，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．典例透析如图所示，物体A、B在力F作用下一起以相同速度沿F方向匀速运动，关于物体A所受的摩擦力，下列说法正确的是()A．甲、乙中物体A均受摩擦力，且方向均与F相同B．甲、乙中物体A均受摩擦力，且方向均与F相反C．甲、乙中物体A均不受摩擦力D．甲中物体A不受摩擦力，乙中物体A受摩擦力，方向和F相同[解题探究](1)假设甲图中物体A受摩擦力，物体A的运动状态是________．提示：变速直线运动(2)乙图中A不受摩擦力，合力为零吗？提示：不为零[尝试解答]选___.用假设法分析：甲中，假设A受摩擦力，与A做匀速运动在水平方向合力为零不符，所以A不受摩擦力，A、B错误；乙中，假设A不受摩擦力，A将相对B沿斜面向下运动，从而A受沿F方向的摩擦力．C错误，D正确．D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的方向，再确定另一物体受到的静摩擦力的方向．[变式训练]如右图中，物体B叠放在物体A上，水平地面光滑，外力F作用于物体A上，使它们一起运动，试分析两物体受到的静摩擦力的方向．解析：由于水平地面光滑，则物体A与B在外力F的作用下一起向右加速运动．因为物体B在水平方向有向右的加速度，故必受A对它的水平向右的静摩擦力，根据牛顿第三定律可知，物体A受到物体B对它的水平向左的静摩擦力，如图所示．答案：见解析考点3摩擦力的分析与计算考点解读：1.滑动摩擦力的计算方法可用公式Ff＝μFN计算，注意对物体间相互挤压的弹力FN的分析，并不总是等于物体的重力，它与研究对象受到的垂直接触面方向的力密切相关，也与研究对象在该方向上的运动状态有关．2.静摩擦力的计算方法(1)最大静摩擦力Fmax的计算：最大静摩擦力Fmax只在刚好要发生相对滑动这一特定状态下才表现出来．比滑动摩擦力稍大些，通常认为二者相等，即Fmax＝μFN.(2)一般静摩擦力的计算：一般静摩擦力F的大小和方