高三一轮复习-第二章--第一讲---重力-弹力-摩擦力

考纲预览1.滑动摩擦、静摩擦力、动摩擦因数(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)实验与探究1．探究弹力和弹簧伸长的关系2．验证力的平行四边形定则热点提示1.三种常见的力，特别是弹力，摩擦力的有无，方向判定及大小计算2．胡克定律及其应用3．力的合成与分解，合力与分力的关系，共点力的平衡4．物体的受力分析、共点力平衡中的动态问题、极值与临界问题是学习的难点5．本章学习的知识、规律及方法也常与牛顿运动定律、能量及电磁学等知识相结合出题一、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_____．基础知识梳理相互物体不存在相互大小方向无关3．力的作用效果两个效果使物体发生_____.改变物体的________.形变运动状态4．力的图示和示意图(1)力的图示：包含力的_____、_____、______三个要素．(2)力的示意图：受力分析时，作出的表示物体受到某一力的有向线段．特别提示：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．大小方向作用点二、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．特别提示：(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．竖直向下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．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_________．恢复原状相互接触弹性形变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．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．相反绳收缩垂直切面弹簧轴线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．2．产生条件：接触面_____；接触面间有弹力；物体间有_________或_____________．平衡条件相对运动相对运动趋势相对运动相对运动趋势粗糙相对运动相对运动趋势3．大小：滑动摩擦力Ff＝______，静摩擦力：0≤Ff≤Ffmax.μFN4．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___________．相反相对运动相对运动趋势特别提示：(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．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．课堂互动讲练(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，即把与我们所研究的物体相接触的其他物体去掉，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．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．具体情况有以下几种：弹力弹力的方向弹簧两端的弹力与弹簧测力计中心轴线相重合，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)而指向受力物体球与面接触的弹力在接触点与球心的连线上，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)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．应用指导：(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．考点诊断1.下列关于力的说法中正确的是()A．物体受几个力作用时，状态一定改变B．由相距一定距离的磁铁间有相互作用力可知，力可以离开物体而独立存在C．一个人练拳时用了很大的力，但没有击中物体，这个力只有施力物体而没有受力物体D．力的大小可以用弹簧秤测量解析选项A考查力的作用效果之一，使物体状态发生改变，但当受几个力时效果可能相互抵消，状态不变，所以A错误；相距较远的磁铁有力的作用，仍需要有两个磁铁，离不开物体，故B错误；施力物体和受力物体总是同时存在的，练拳时，各部分肌肉发生相互作用，有受力物体，故C错误．正确选项应为D.答案D2．关于力的分类，下列说法中正确的是()A．根据效果命名的同一名称的力，性质一定相同B．根据效果命名的不同名称的力，性质可能相同C．性质不同的力，对物体的作用效果一定不同D．性质相同的力，对物体的作用效果一定相同解析效果相同的力，性质可以不同，如把一个小球竖直向上抛出，运动过程中空气对小球还有摩擦阻力作用，上升过程中，空气对小球的摩擦力和球受到的重力产生效果相同，它们都在阻碍小球的运动，根据力的效果命名，它们都可以称为阻力，但它们的性质不同，故A、C错误；小球在下降过程中，重力产生的效果与上升时恰巧相反，根据力的效果命名，重力在上升和下降过程中分别称为阻力和动力，所以D错误，B正确．答案B3．关于物体重心下列说法正确的是()A．重力的作用点是物体的重心B．有规则形状的物体，重心即是其几何中心C．物体的重心可能不在该物体上D．物体的形状不变，当它被举高或倾斜时，重心在物体上的位置不变解析重心就是指重力在物体上的作用点，A正确．只有质量分布均匀，形状规则的物体，重心才在其几何中心；只有形状规则，其质量不一定分布均匀．物体的重心不随其所在位置变化而变化，且可在物体上，也可能在物体外，如均匀圆环、呼啦圈等．选项A、C、D正确．答案ACD4．把一个重为G的物体，用一个水平力F＝kt(k为恒量，t为时间)压在竖直的足够高的平整的墙上，如图所示，t＝0时刻，物体静止，从t＝0开始物体所受的摩擦力Ff随t的变化关系是下图中的哪一个()解析由于物体受的水平推力为F＝kt，由二力平衡得，墙与物体间的压力FN＝kt.当F比较小时，物体受的摩擦力Ff小于物体的重力G，物体将沿墙壁下滑，此时物体间的摩擦力为滑动摩擦力．由Ff＝μFN得，滑动摩擦力Ff＝μkt，当摩擦力Ff大小等于重力G时，由于惯性作用，物体不能立即停止运动，物体受到的摩擦力仍然是滑动摩擦力．随着摩擦力的增大，摩擦力将大于重力，物体做减速运动直至静止，摩擦力将变为静摩擦力，静摩擦力与正压力无关，跟重力始终平衡．答案B5．如图所示，劲度系数为k2的轻质弹簧，竖直放在桌面上，上面压一质量为m的物块，另一劲度系数为k1的轻质弹簧竖直地放在物块上面，其下端与物块上表面连接在一起，要想使物块在静止时下面弹簧承受物重的23，应将上面弹簧的上端A竖直向上提高多大的距离？解析末态时的物块受力分析如图所示，其中F1′与F2′分别是弹簧k1、k2的作用力，物块静止有F1′＋F2′＝mg.初态时，弹簧k2(压缩)的弹力F2＝mg，末态时，弹簧k2(压缩)的弹力F2′＝23mg，弹簧k2的长度变化量Δx2＝ΔF2k2＝F2－F2′k2＝mg3k2由F1′＋F2′＝mg，F2′＝23mg得F1′＝mg3初态时，弹簧k1(原长)的弹力F1＝0末态时，弹簧k1(伸长)的弹力F1′＝mg3弹簧k1的长度变化量Δx1＝ΔF1k1＝F1′－F1k1＝mg3k1由几何关系知所求距离为Δx1＋Δx2＝mgk1＋k23k1k2.答案mgk1＋k23k1k2热点题型探究题型归纳题型一对重力概念的理解【例1】关于重力的说法正确的是()A．物体重力的大小与物体运动状态有关，当物体处于超重状态时重力大，当物体处于失重状态时重力小B．重力的方向跟支撑面垂直C．重力的作用点是物体的重心D．重力的方向是垂直向下[解析]物体无论是处于超重或失重状态，其重力不变，只是视重发生了变化，物体的重力随在地球上的纬度变化而变化，所以A错误；重力的方向是竖直向下，不可说为垂直向下，垂直往往给人们一种暗示，与支撑面垂直，重力的方向不一定跟支撑面垂直，如斜面上的物体所受重力就不跟支撑面垂直，所以B、D错误；重心是重力的作用点，C正确．[答案]C[点评]重力的大小与物体的运动状态无关．变式训练1下列说法中正确的是()A．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B．重心是物体所受重力的作用点，故重心一定在物体上C．一对作用力和反作用力做功的代数和一定为零D．弹力和摩擦力可以找到施力物体，重力则没有施力物体解析用细线将物体悬挂起来，物体只受到细线的拉力和重力，物体静止时两个力在一条直线上，物体的重心则一定在该直线上，A正确；重心是物体所受重力的等效作用点，重心并不一定在物体上，例如圆环，B错误；一对作用力和反作用力做功的代数和可正、可负、可为零，C错误；任何力都和物体相对应，只要有力，一定有施力物体和受力物体，D错误．正确答案是A.答案A题型二重心位置的理解和确定【例2】一根密度和粗细均匀的直铜棒，它的重心在何处？水平放置、竖直放置和倾斜放置时，它的重心位置是否相同？为什么？如果把直铜棒变成弧形，它的重心位置是否改变，为什么？[解析]直铜棒的重心在棒的几何中心；当变换放置方式时，重心位置相同；因为物体重心与物体形状和物体的质量分布有关，铜棒变成弧形；形状发生了改变，所以，铜棒的重心位置也发生改变．[答案]见解析[点评]对于这类题目，要明确以下两个方面：①物体的重心不一定在物体上．例如：环状物体、空心球、碗状物等等，这些物体的重心，一般地说，都不在物体上．②判断具有规则几何形状的物体的重心究竟是否在其几何中心上，还需要看物体的密度分布是否均匀和物体的质量分布是否具有对称性．如果不是，那么即使是具有几何对称性的物体，其重心也不一定在其几何中心.题型三弹力方向的判断【例3】已知下图中的物体(物块或球)在各个支持面上均处于静止状态，试确定并画出图中物体受到的弹力方向．[解析]根据产生弹力的两个条件：物体相互接触、物体间有弹性形变，首先判断各种情况下是否产生弹力，产生几个弹力，然后根据弹力方向的特点，画出各物体所受的弹力情况，如图所示．[答案]