【优化方案】2014届高考物理(大纲版)一轮复习配套课件-第一章第一节-重力-弹力-摩擦力

第一章力物体的平衡目录2014高考导航考纲展示热点视角1.力是物体间的相互作用，是物体发生形变和物体运动状态变化的原因．力是矢量．力的合成和分解Ⅱ2.重力．重心Ⅱ3.形变和弹力．胡克定律Ⅱ4.静摩擦．最大静摩擦力Ⅰ5.滑动摩擦．滑动摩擦定律Ⅱ6.共点力作用下的物体的平衡Ⅱ7.实验一：长度的测量8.实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系9.实验三：验证力的平行四边形定则1.高考对本章的考查主要侧重于考查力的基本概念和对物体的受力分析，常与其他知识综合起来考查，主要涉及弹力、摩擦力、共点力平衡等知识．2.高考热点有四个：一是力的概念和受力分析；二是有关摩擦力的问题；三是弹簧弹力与物体的平衡问题；四是力的合成与分解问题及其实验．3.本章内容仍将是2014年高考的必考内容之一，考查方式可单独命题，题型为选择题、实验题、计算题；也可与电磁学结合，命制联系科技的新颖试题.第一节重力弹力摩擦力本节目录基础梳理•自学导引要点透析•直击高考考点探究•讲练互动知能演练•轻巧夺冠技法提炼•思维升华目录基础梳理•自学导引一、力1．力的概念：物体与物体之间的________作用．2．力的性质(1)物质性：力不能脱离______而独立存在．没有“施力物体”或“受力物体”的力是________的．(2)相互性：力的作用是______的．施力(受力)物体同时也是受力(施力)物体．(3)矢量性：力是矢量，既有______，又有______．(4)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_______．相互物体不存在相互大小方向无关目录3．力的作用效果(1)使物体发生_______．(2)改变物体的____________．名师点拨：同一性质的力可以产生不同的效果；不同性质的力可以产生相同`的效果．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____________．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．形变运动状态竖直向下目录名师点拨：(1)重力的方向总是与当地的水平面垂直，不同地方水平面不同，其垂直水平面向下的方向也就不同．(2)重力的方向不一定指向地心．(3)并不是只有重心处才受到重力的作用．目录思考感悟重心的位置与哪些因素有关？提示：与质量分布和物体的形状有关．目录三、弹力1．定义：发生弹性形变的物体由于要____________，对与它接触的物体产生力的作用．2．产生的条件(1)两物体___________；(2)发生____________．3．方向(1)与物体形变方向________．(2)几种常见模型的弹力方向①轻绳的拉力沿绳指向___________的方向．②点与平面、平面与平面接触处的弹力_____于接触面(若是曲面则垂直于接触处的_______)指向被压或被支持的物体．恢复原状相互接触弹性形变相反绳收缩垂直切面目录③弹簧的弹力方向：总是沿__________指向变回原长的方向.④杆的弹力方向要依照平衡条件或牛顿定律判定．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F＝kx.(2)非弹簧类弹力大小应由____________或动力学规律求得．四、摩擦力1．产生：相互接触且发生形变的粗糙物体间，有__________或_________________时，在接触面上所受的阻碍__________或_________________的力．弹簧轴线平衡条件相对运动相对运动趋势相对运动相对运动趋势目录2．产生条件：接触面________；接触面间有弹力；物体间有__________或_________________．3．大小：滑动摩擦力Ff＝_______,静摩擦力:0≤Ff≤Ffmax.4．方向：与相对运动或相对运动趋势方向_______．5．作用效果：阻碍物体间的__________或______________.名师点拨：(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．粗糙相对运动相对运动趋势μFN相对运动相反相对运动趋势目录要点透析•直击高考一、弹力的有无及方向的判断方法1．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)利用假设法判断由于弹性形变一般很小，难以观察,因而判断弹力的有无常用“假设法”．由已知运动状态和其他条件，利用平衡条件或牛顿运动定律来分析推理．目录例如,要判断图中静止在光滑水平面上的球是否受到斜面对它的弹力作用，可先假设有弹力FN2存在，则此球在水平方向所受合力不为零，必向右加速运动，与所给静止状态矛盾,说明此球与斜面间虽接触，但并不挤压，因而不存在弹力FN2.(3)根据“物体的运动状态”分析由状态分析弹力，使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，由物体受力平衡(或牛顿第二定律)列方程来判断物体间的弹力是否存在．目录2．弹力的方向的判断方法(1)弹力的方向与物体形变的方向相反，作用在迫使物体发生形变的那个物体上．(2)由物体的运动状态判断弹力的方向物体的受力必须与物体的运动状态相符合．可根据物体的运动状态，先假设一个弹力的方向，由共点力的平衡条件或牛顿第二定律列方程，求出弹力．若所得结果为正值，其方向与假设方向相同，如果为负值，其方向与假设方向相反．目录特别提醒：(1)绳对物体只能产生拉力，不能产生推力，且绳子弹力的方向一定沿着绳子并指向绳子收缩的方向，这是由绳子本身的特点决定的.(2)杆既可以产生拉力，也可以产生推力，弹力的方向可以沿杆，也可以不沿杆，这是杆和绳两种模型的最大区别.目录即时应用1(原创题)在2011年8月21日第26届世界大运会上,美国选手巴雷特以1.96m的成绩夺得女子跳高冠军．撑杆跳高是指运动员双手握住一根特制的杆子,经过快速助跑后,运动员借助杆支撑和弹力,使身体腾起,通过悬垂、摆体、举腿和引体等一系列动作，使身体越过一定高度,跨过横杆．撑杆跳高一般分为四个过程：助跑、撑杆、腾空、越杆．下列关于运动员各运动过程中的弹力，说法正确的是()A．助跑阶段，运动员不受弹力作用B．撑杆时，地面对杆的弹力方向沿杆的方向C．腾空时，杆对运动员弹力的方向与杆形变的方向相反D．运动员脱杆越过横杆时，不受弹力作用目录解析：选CD.运动员在助跑阶段，受地面支持力作用，支持力属于弹力；撑杆时，地面对杆的弹力垂直地面向上，而并非沿杆的方向；腾空时，撑杆对运动员的弹力方向与撑杆形变方向相反；运动员脱杆越过横杆时，只受重力作用．选项CD正确．目录二、摩擦力的有无及方向的判断方法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：目录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关键是抓住“摩擦力是成对出现的”，先确定受力较少的物体受到的摩擦力方向,再确定另一物体受到的摩擦力方向．特别提醒：(1)受静摩擦力作用的物体不一定是静止的，受滑动摩擦力作用的物体不一定是运动的.,(2)摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势,但摩擦力不一定阻碍物体的运动，摩擦力的方向与物体运动的方向可能相同也可能相反，还可能成一夹角，即摩擦力可能是动力也可能是阻力.目录即时应用2(2011·高考海南卷)如图所示，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑，斜劈保持静止，则地面对斜劈的摩擦力()A．等于零B．不为零，方向向右C．不为零，方向向左D．不为零，v0较大时方向向左，v0较小时方向向右解析：选A.取物块与斜劈整体作为研究对象，由于物块匀速运动、斜劈静止，故整体所受外力之和必为零．分析整体的受力可知，由于重力、地面的支持力方向都沿竖直方向，若地面的摩擦力不为零时，其合力方向只能沿水平方向，必导致整体的合力不为零与题述矛盾，故只有A正确．目录三、摩擦力大小的计算1．静摩擦力大小的计算(1)物体处于平衡状态时(静止或匀速)，利用力的平衡条件来判断其大小．(2)物体有加速度时，若只受摩擦力,则Ff＝ma，例如匀速转动的圆盘上物块靠摩擦力提供向心力产生向心加速度；若除摩擦力外,物体还受其他力，则F合＝ma，先求合力再求摩擦力．2．滑动摩擦力的计算(1)滑动摩擦力的大小用公式Ff＝μFN来计算，但应注意：目录①μ为动摩擦因数，其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关,FN为两接触面间正压力,其大小不一定等于物体的重力.②滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关，与接触面的面积大小也无关．(2)根据物体的运动状态判断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，利用牛顿第二定律和受力分析结合起来求解．目录即时应用3如图所示，斜面固定在地面上，倾角为37°(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)，质量为1kg的滑块，以一定的初速度沿斜面向下滑，斜面足够长，滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8.该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图象是图中的(取初速度方向为正方向，g＝10m/s2)()目录解析：选A.由于mgsin37°μmgcos37°，滑块减速下滑，因斜面足够长，故滑块最终一定静止在斜面上，开始阶段Ff滑＝μmgcos37°＝6.4N，方向沿斜面向上，静止在斜面上时，Ff静＝mgsin37°＝6N，方向沿斜面向上，由于取初速度方向为正方向，故图象A正确，B、C、D均错误．目录考点探究•讲练互动例1考点1弹力的分析与计算如图所示，小车上固定着一根弯成α角的曲杆，杆的另一端固定着一个质量为m的球．试分析下列情况下杆对球的弹力的大小和方向：(1)小车静止；(2)小车以加速度a水平向右加速运动．目录【思路点拨】解答本题时应注意以下三点：(1)杆对小球的弹力方向不一定沿杆；(2)小车静止时，由平衡条件可以求解弹力的大小和方向；(3)小车加速运动时,可由牛顿第二定律求解弹力的大小和方向.目录【解析】(1)小车静止时,球处于平衡状态,由平衡条件可求：F1＝mg，方向竖直向上．(2)当小车以加速度a向右匀加速运动时,小球的加速度也为a，设杆对球的弹力为F2,与竖直方向的夹角为θ,如图所示,则有：F2cosθ＝mgF2sinθ＝ma目录可解得：F2＝(ma)2＋(mg)2＝ma2＋g2tanθ＝ag.【答案】(1)mg竖直向上(2)见解析【规律总结】杆产生的弹力方向可能沿杆,也可能不沿杆，需结合物体的其他受力情况、运动情况，由平衡条件或F合＝ma确定．目录跟踪训练(2011·高考江苏卷)如图所示，石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块，侧面与竖直方向的夹角为α，重力加速度为g.若接触面间的摩擦力忽略不计，则石块侧面所受弹力的大小为()A.mg2sinαB.mg2cosαC.12mgtanαD.12mgcotα目录解析：选A.石块受力如图所示，由对称性可知两侧面所受弹力相等，设为FN，由三力平衡可知四边形OABC为菱形，故△ODC为直角三角形，且∠OCD为α，则由12mg＝FNsinα可得FN＝mg2sinα，故A正确．目录例2考点2摩擦力的分析与计算(2013·黄冈模拟)如图所示,斜面为长方形的斜面体倾角为37°，其长为0.8m，宽为0.6m．一重为20N的木块原先在斜面体上部，当对它施加平行于AB边的恒力F时，刚好使木块沿对角线AC匀速下滑，求木块与斜面间的动摩擦因数μ和恒力F的大小．【思路点拨】解答本题时应注意以下几点：(1)木块受到的摩擦力的方向；(2)滑动摩擦力Ff＝μFN中FN的大小；(3)斜面方向上木块所受合力为零．目录【解析】画出木块在斜面内的受力图，如图所示，由于木块沿斜面向下做匀速直线运动，由平衡条件可知，重力沿斜面向下的分力mgsin37°与水平推力F的合力与木块受到的滑动摩擦力为一对平衡力，由几何关系可得F＝mgsin37°