2018届高考物理(人教新课标)总复习课件：2-1重力、弹力、摩擦力(42PPT)解析

1.滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力Ⅰ2.形变、弹性、胡克定律Ⅰ3.矢量和标量Ⅰ4.力的合成和分解Ⅱ5.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1.理解重力、弹力、摩擦力三种性质力的产生条件，掌握弹力、静摩擦力有无的判断方法以及滑动摩擦力、静摩擦力的计算方法．2.掌握解决物理问题的基本方法：力的合成与分解．3.本章的重点是力与物体的平衡，尤其是摩擦力和物体的平衡两知识点，往往与牛顿运动定律、动能定理、能量守恒定律相结合，有时还与电场及磁场中的带电体的运动相结合，题目难度较大，综合性较强，能力要求也较高.第1节重力弹力摩擦力一、力1．力的概念：物体与物体之间的相互作用．2．力的作用效果两类效果使物体发生形变.改变物体的运动状态.二、重力1．产生：由于地球的吸引而使物体受到的力．2．大小：G＝mg.3．方向：总是竖直向下．4．重心：因为物体各部分都受重力的作用，从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫做物体的重心．◆特别提醒：(1)重力的方向不一定指向地心．(2)并不是只有重心处才受到重力的作用．三、弹力1．弹力(1)定义：发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体产生力的作用．(2)产生的条件①两物体相互接触；②发生弹性形变．(3)方向：与物体形变方向相反．◆特别提醒：有弹力作用的两物体一定相接触，相接触的两物体间不一定有弹力．2．胡克定律(1)内容：弹簧的弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比．(2)表达式：F＝kx.①k是弹簧的劲度系数，单位为N/m；k的大小由弹簧自身性质决定．②x是弹簧长度的变化量，不是弹簧形变以后的长度．四、摩擦力1．产生：相互接触且发生形变的粗糙物体间，有相对运动或相对运动趋势时，在接触面上所受的阻碍相对运动或相对运动趋势的力．2．产生条件：接触面粗糙；接触面间有弹力；物体间有相对运动或相对运动趋势．3．大小：滑动摩擦力Ff＝μFN，静摩擦力：0Ff≤Ffmax.4．方向：与相对运动或相对运动趋势方向相反．5．作用效果：阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势．◆特别提醒：(1)摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势，但不一定阻碍物体的运动．(2)受静摩擦力作用的物体不一定静止，受滑动摩擦力作用的物体不一定运动．(3)接触面处有摩擦力时一定有弹力，且弹力与摩擦力方向总垂直，反之不一定成立．动摩擦因数与接触面积有关吗？影响动摩擦因数的因素有哪些？提示：动摩擦因数与接触面积无关，与接触面的粗糙程度和相互作用的两个物体的材料有关．一、弹力方向的判断及大小计算1．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的方向与施力物体形变的方向相反，与自身形变的方向相同．(2)根据物体的运动状态判断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确定弹力的方向．(3)几种情况下弹力的方向弹力弹力的方向轻绳的弹力沿绳指向绳收缩的方向面与面接触垂直于接触面指向受力物体点与面接触过接触点垂直于接触面(或接触面的切面)而指向受力物体球与面接触在接触点与球心的连线上，指向受力物体接触面间的弹力球与球接触在两球心的连线上杆的弹力可能沿杆，也可能不沿杆，应具体情况具体分析◆特别提醒：绳和杆的弹力的区别(1)绳只能产生拉力，不能产生支持力，且绳子弹力的方向一定沿着绳子收缩的方向．(2)杆既可以产生拉力，也可以产生支持力，弹力的方向可能沿着杆，也可能不沿杆．2．弹力大小的计算(1)根据胡克定律进行计算弹簧的弹力．(2)处于平衡状态的物体所受弹力大小根据平衡方程计算．(3)有加速度的物体所受弹力大小根据牛顿第二定律计算．1．画出下列物体A受力的示意图．答案：二、摩擦力的判断及大小的计算1．摩擦力有无和方向的判断方法(1)假设法利用假设法判断摩擦力的有无及方向的思维程序如下：(2)状态法：从物体的运动状态反推出必须具备的受力条件，并进一步分析组成条件中静摩擦力所起的作用，从而判断出静摩擦力的有无及方向．(3)利用牛顿第三定律来判断：此法的关键是抓住“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，再根据“反向”确定另一物体受到的静摩擦力方向．2．摩擦力大小的计算(1)根据物体的运动状态计算不论滑动摩擦力，还是静摩擦力都可根据物体的运动状态求解．①若物体处于平衡状态，利用平衡条件求解．②若物体有加速度，利用牛顿第二定律求解．(2)根据公式Ff＝μFN计算①计算滑动摩擦力时，关键的是对相互挤压力FN的分析，它跟研究物体在垂直于接触面方向的受力密切相关．与物体速度大小、接触面积大小无关．②只有静摩擦力达到最大值，且认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力时，才能用Ffm＝μFN计算．2．画出下列各图中，A物体所受的摩擦力．答案：考向一弹力的分析与计算(2013·汕头模拟)如图所示，一重为8N的球固定在AB杆的上端，今用测力计水平拉球，使杆发生弯曲，此时测力计的示数为6N，则AB杆对球作用力的大小为()A．6NB．8NC．10ND．12N【解析】球受竖直向下的重力、测力计水平向右的拉力和杆的弹力作用，重力和拉力的合力与杆的弹力等大、反向，故AB杆对球作用力的大小为G2＋F2＝82＋62N＝10N，C正确．【答案】C【方法总结】杆产生的弹力方向可能沿杆，也可能不沿杆，需结合物体受其他力的情况，运动状态，利用平衡条件或牛顿第二定律确定．1．如图所示，一根弹性杆的一端固定一个重量是2N的小球，小球处于静止状态时，弹性杆对小球的弹力()A．大小为2N，方向平行于斜面向上B．大小为1N，方向平行于斜面向上C．大小为2N，方向垂直于斜面向上D．大小为2N，方向竖直向上解析：小球处于平衡状态，只受弹力和重力作用，弹性杆对小球的弹力与小球受到的重力等大反向，大小为2N，方向竖直向上，故D正确．答案：D考向二摩擦力的分析与计算如图有一半径为r＝0.2m的圆柱体绕竖直OO′以ω＝9rad/s的角速度匀速转动．今用力F将质量为1kg的物体A压在圆柱侧面，使其以v0＝2.4m/s的速度匀速下降．若物体A与圆柱面的摩擦因数μ＝0.25，求力F的大小．(已知物体A在水平方向受光滑挡板的作用，不能随轴一起转动．)【解析】在水平方向圆柱体有垂直纸面向里的速度，A相对圆柱体有垂直纸面向外的速度为v′，v′＝ωr＝1.8m/sA相对于圆柱体的合速度为v合＝v20＋v′2＝3m/s合速度与竖直方向的夹角为θ，则cosθ＝v0v合＝45A做匀速运动，竖直方向平衡，有Ffcosθ＝mg，得Ff＝mgcosθ＝12.5N，另Ff＝μFN，FN＝F，故F＝Ffμ＝50N.【答案】50N【方法总结】滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反．本题容易造成的错解就是认为摩擦力的方向竖直向上．2．如图所示，质量为m＝20kg的物体，在粗糙水平面上向左运动，物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.1，物体同时还受到大小为10N，方向向右的水平拉力F的作用，则水平面对物体的摩擦力(g取10m/s2)()A．大小是10N，方向水平向左B．大小是20N，方向水平向左C．大小是20N，方向水平向右D．大小是30N，方向水平向右解析：物体相对地面向左运动，受到的滑动摩擦力方向与相对运动方向相反，故方向水平向右，大小为Ff＝μFN＝μmg＝0.1×20×10N＝20N，与外力F无关，故C正确．答案：C轻弹簧模型如右图所示，斜面倾角为60°，10kg的物体通过弹簧与斜面上的固定板相连，已知弹簧的劲度系数k＝100N/m，当弹簧长度为22cm和8cm时，物体分别位于A点和B点，且此两点是物体刚好可以平衡的点，试求斜面与物体间的动摩擦因数．【解析】位于A点和B点时物体受力分别如图甲、乙所示．设弹簧原长为L0.在A点时：k(L1－L0)＝mgsinθ＋μmgcosθ在B点时：k(L0－L2)＝μmgcosθ－mgsinθ两式相加得k(L1－L2)＝2μmgcosθ代入数据得μ＝0.14【答案】0.14【建模感悟】中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”也是理想化模型，具有如下几个特性：(1)弹簧产生的弹力遵循胡克定律F＝kx，其中x是弹簧的形变量．(2)轻：即弹簧(或橡皮绳)的重力可视为零．由此特点可知，同一弹簧的两端及其中间各点的弹力大小相等．(3)弹簧既能受拉力，也能受压力(沿着弹簧的轴线)，橡皮绳只能受拉力，不能受压力，分析含弹簧问题时要特别注意．(4)由于弹簧和橡皮绳受力时，其形变较大，发生形变需要一段时间，所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变．但是，当弹簧和橡皮绳被剪断时，它们所受的弹力立即消失．认为滑动摩擦力大小与接触面面积有关一块质量均匀分布的长方体木块按如下图甲、乙、丙所示的三种方式在同一水平面上运动，其中甲图中木块做匀速运动，乙图中木块做匀加速运动，丙图中木块侧立在水平面上做与甲图相同的运动．则下列关于甲、乙、丙三图中木块所受滑动摩擦力大小关系的判断正确的是()A．Ff甲＝Ff乙Ff丙B．Ff甲＝Ff丙Ff乙C．Ff甲＝Ff乙＝Ff丙D．Ff丙Ff甲Ff乙【误区警示】(1)认为图乙中物体加速运动，摩擦力就大，错选B.(2)认为接触面积大，滑动摩擦力就大，误选D.【解析】根据公式Ff＝μFN知，滑动摩擦力的大小与接触面的面积无关，与运动状态也无关，C正确．【答案】C【正本清源】公式Ff＝μFN中，μ与两接触面的粗糙程度有关，与两物体的材料有关，但与接触面积无关，与相对运动状态也无关．1．下列关于重心、弹力和摩擦力的说法，正确的是()A．物体的重心一定在物体的几何中心上B．劲度系数越大的弹簧，产生的弹力越大C．动摩擦因数与物体之间的压力成反比，与滑动摩擦力成正比D．静摩擦力的大小是在零和最大静摩擦力之间发生变化解析：由重心的概念可知A项错；弹簧弹力的大小还与其形变量有关，B项错；动摩擦因数与压力和滑动摩擦力无关，C项错；静摩擦力的大小范围为0Ff≤Ffmax，D项正确．答案：D2．(2012·高考海南卷)下列关于摩擦力的说法，正确的是()A．作用在物体上的滑动摩擦力只能使物体减速，不可能使物体加速B．作用在物体上的静摩擦力只能使物体加速，不可能使物体减速C．作用在物体上的滑动摩擦力既可能使物体减速，也可能使物体加速D．作用在物体上的静摩擦力既可能使物体加速，也可能使物体减速解析：摩擦力总是阻碍物体的相对运动(或相对运动趋势)，而物体间的相对运动与物体的实际运动无关．当摩擦力的方向与物体的运动方向一致时，摩擦力是动力，方向相反时为阻力，故C、D项正确．答案：CD3．用大小为10N的力压弹簧，其长度为10cm，改为大小为20N的力拉弹簧，其长度变为16cm，若用10N的力拉弹簧，其长度为()A．12cmB．13cmC．14cmD．15cm解析：设自然长度为L0，劲度系数为k，由胡克定律得：10＝k(L0－10)①20＝k(16－L0)②10＝k(L－L0)③三式联立得L＝14cm.故C正确．答案：C4．(2012·芜湖模拟)如右图所示，固定于竖直面内的粗糙斜杆，质量为m的小球套在杆上，在大小不变的拉力作用下，小球沿杆由底端匀速运动到顶端．下面关于小球的受力情况的分析可能正确的是()A．既受弹力，又受摩擦力B．既不受弹力，又不受摩擦力C．受弹力不受摩擦力D．不受弹力，受摩擦力答案：A5．如图所示，一质量不计的弹簧原长为10cm，一端固定于质量m＝2kg的物体上，另一端施一水平拉力F.(g＝10m/s2)(1)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，当弹簧拉长12cm时，物体恰好匀速运动，弹簧的劲度系数多大？(2)若将弹簧拉长到11cm时，物体所受到的摩擦力大小为多少？(3)若将弹簧拉长到13cm时，物体所受的摩擦力大小为多少？(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等)解析：(1)物体匀速前进时，k(x－x0)＝μmg则k＝μmgx－x0＝0.2×2×100.12－0.10N/m＝200N/m.(2)弹簧弹力F1＝k(x1－x0)＝200×(0.11－0.10)N＝2N最大