2020届高三物理一轮复习 第二章 第1讲 重力 弹力 摩擦力课件

高频考点·分类突破基础知识·自主梳理目录ONTENTSC学科素养提升4课时作业第1讲重力弹力摩擦力第二章相互作用考纲要求考频形变、弹性、胡克定律Ⅰ5年2考滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力Ⅰ5年1考矢量和标量Ⅰ力的合成和分解Ⅱ共点力的平衡Ⅱ5年6考实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系5年1考考情分析1.命题趋势本部分内容在高考命题中有两大趋势：(1)选择题由单独考查向与电磁学综合方向发展．(2)考查重点体现在对弹力、摩擦力的判断与计算，力的合成与分解的方法在物体的受力分析、共点力平衡问题中的应用．2．备考策略(1)复习以弹力和摩擦力的概念及其各种状态下的表现形式、力的合成与分解、受力分析等为主．(2)以生活中的实际问题为背景考查静力学的知识将会加强，在复习中应特别关注建立物理模型能力的培养．(3)注重本章内容与运动学、牛顿运动定律等其他知识结合的综合应用．一、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．5．重心位置的确定质量分布均匀的规则物体，重心在其；对于形状不规则或者质量分布不均匀的薄板，重心可用确定．地球正比mg弹簧测力计竖直向下质量形状几何中心悬挂法二、形变、弹性、胡克定律1．形变物体在力的作用下形状或体积的变化叫形变．2．弹性(1)弹性形变：有些物体在形变后撤去作用力能够的形变．(2)弹性限度：当形变超过一定限度时，撤去作用力后，物体不能完全恢复原来的，这个限度叫弹性限度．恢复原状形状3．弹力(1)定义：发生弹性形变的物体，由于要，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫作弹力．(2)产生条件：物体相互且发生．(3)方向：弹力的方向总是与作用在物体上使物体发生形变的外力方向．恢复原状接触弹性形变相反4．胡克定律(1)内容：弹簧发生时，弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成．(2)表达式：F＝.①k是弹簧的，单位为N/m；k的大小由弹簧决定．②x是，但不是弹簧形变以后的长度．弹性形变正比kx劲度系数自身性质形变量三、滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力1．静摩擦力与滑动摩擦力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(1)静摩擦力为被动力，与正压力无关，满足(2)最大静摩擦力Fmax大小与正压力大小F＝方向与受力物体相对运动趋势的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0＜F≤Fmax有关μFN相反相反相对运动趋势相对运动2.动摩擦因数(1)定义：彼此接触的物体发生时，摩擦力的大小和压力的比值．μ＝FFN.(2)决定因素：与接触面的材料和有关．相对运动粗糙程度■判一判记一记易错易混判一判(1)地球上物体所受重力是万有引力的一个分力．()(2)只要物体发生形变就会产生弹力作用．()(3)物体所受弹力方向与自身形变的方向相同．()(4)轻杆的弹力方向一定沿杆．()√×√×(5)弹簧的形变量越大，弹力越大．()(6)F＝kx中“x”表示弹簧的长度．()(7)滑动摩擦力的方向一定与物体运动方向相反．()(8)接触处有摩擦力作用时一定有弹力作用；反之有弹力作用时，也一定有摩擦力作用．()(9)接触处的摩擦力方向一定与弹力方向垂直．()××××√规律结论记一记(1)物体的重力与地球对物体的万有引力二者一般不相等．(2)胡克定律对轻弹簧、橡皮条均适用，但形变量应在弹性限度内．(3)滑动摩擦力的大小与物体速度的大小无关，与接触面积的大小也无关．(4)解题中常用到的二级结论①绳上的张力一定沿着绳指向绳收缩的方向，杆上的弹力不一定沿杆．②物体面面或点面接触时的弹力的方向一定垂直于接触面或接触点的切面指向受力物体．③弹力的大小不一定等于物体的重力．考点一弹力的分析与计算自主学习型1．“三法”研判弹力的有无2．弹力方向的确定3．计算弹力大小的方法(1)弹簧、橡皮条等物体的弹力可以由胡克定律F＝kx计算．(2)其他弹力可以根据物体的受力情况和运动情况，利用平衡条件或牛顿第二定律来确定大小．1．[胡克定律的应用](2017·高考全国卷Ⅲ)一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80cm的两点上，弹性绳的原长也为80cm.将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为100cm；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)()A．86cmB.92cmC.98cmD.104cm设弹性绳的劲度系数为k，左、右两半段绳的伸长量ΔL＝100cm－80cm2＝10cm，由共点力的平衡条件可知，钩码的重力G＝2kΔL1002－802100＝1.2kΔL，将弹性绳的两端缓慢移至天花板上同一点时，钩码的重力G＝2kΔL′，解得ΔL′＝0.6ΔL＝6cm，则弹性绳的总长度变为80cm＋2ΔL′＝92cm，故选B.B2．[弹力有无及方向的判断](2019·山西四校联考)如图所示，小车内一根轻质弹簧沿竖直方向和一条与竖直方向成α角的细绳拴接一小球．当小车和小球相对静止，一起在水平面上运动时，下列说法正确的是()A．细绳一定对小球有拉力的作用B．轻弹簧一定对小球有弹力的作用C．细绳不一定对小球有拉力的作用，但是轻弹簧对小球一定有弹力D．细绳不一定对小球有拉力的作用，轻弹簧对小球也不一定有弹力若小球与小车一起匀速运动，则细绳对小球无拉力；若小球与小车有向右的加速度a＝gtanα，则轻弹簧对小球无弹力，D正确．D3．[由产生条件确定弹力的方向](2019·青海西宁模拟)图中各物体均处于静止状态．图中画出了小球A所受弹力的情况，其中正确的是()一般来讲轻质杆对物体的弹力不一定沿着杆的方向，选项A中小球只受重力和杆的弹力且处于静止状态，由二力平衡可得小球受到的弹力应竖直向上，所以A错误．选项B中因为右边的绳竖直向上，重力方向竖直向下，如果左边的绳有拉力的话，小球将不会静止，所以左边的绳没有拉力，故B错误．对于球与面接触的弹力方向，过接触点垂直于接触面(即在接触点与球心的连线上)，即D中大半圆对小球的支持力FN2应是沿着过小球与圆弧接触点的半径指向圆心的弹力，所以D错误．球与球相接触的弹力方向，垂直于过接触点的公切面(即在两球心的连线上)，且指向受力物体，由上分析可知C正确．C考点二摩擦力的分析与计算自主学习型1．静摩擦力有无及方向的判断“三法”(1)假设法：利用假设法判断的思维程序如下：(2)状态法：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．(3)牛顿第三定律法：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．2．静摩擦力大小的计算(1)物体处于平衡状态(静止或匀速运动)时，利用力的平衡条件来计算其大小．(2)物体有加速度时，若只有静摩擦力，则Ff＝ma.若除静摩擦力外，物体还受其他力，则F合＝ma，先求合力再求静摩擦力．3．滑动摩擦力大小的计算(1)用公式Ff＝μFN计算．(2)结合研究对象运动状态(匀速运动或匀变速运动)利用平衡条件或牛顿运动定律求解．1．[摩擦力的有无及方向的判断](多选)(2019·江苏南京模拟)如图甲、乙所示，倾角为θ的斜面上放置一滑块M，在滑块M上放置一个质量为m的物块，M和m相对静止，一起沿斜面匀速下滑．下列说法正确的是()A．图甲中物块m受到摩擦力B．图乙中物块m受到摩擦力C．图甲中物块m受到水平向左的摩擦力D．图乙中物块m受到与斜面平行向上的摩擦力对图甲：设m受到摩擦力，则物块m受到重力、支持力、摩擦力，且重力和支持力在竖直方向上，若受到摩擦力作用，其方向与接触面相切，方向水平，则物块m受力将不平衡，与题中条件矛盾，故假设不成立，A、C错误．对图乙：设物块m不受摩擦力，由于m匀速下滑，m必受力平衡，若m只受重力、支持力作用，由于支持力与接触面垂直，故重力、支持力不可能平衡，则假设不成立，由受力分析知，m受到与斜面平行向上的摩擦力，B、D正确．BD2．[静摩擦力的计算]如图所示，滑块A置于水平地面上，滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直)，此时A恰好不滑动，B刚好不下滑．已知A与B间的动摩擦因数为μ1，A与地面间的动摩擦因数为μ2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．A与B的质量的比值为()A.1μ1μ2B.1－μ1μ2μ1μ2C.1＋μ1μ2μ1μ2D.2＋μ1μ2μ1μ2B恰好不下滑时，μ1F＝mBg，A恰好不滑动，则F＝μ2(mAg＋mBg)，所以mAmB＝1－μ1μ2μ1μ2，选项B正确．B3．[滑动摩擦力的计算](2019·江淮十校模拟)一长方形木板放置在水平地面上，在木板的上方有一条状竖直挡板，挡板的两端固定于水平地面上，挡板跟木板之间并不接触．现在有一个方形物块在木板上沿挡板以某一速度运动，同时长方形木板以相同大小的速度向左运动，木板的运动方向与竖直挡板垂直，已知物块跟竖直挡板和水平木板间的动摩擦因数分别为μ1和μ2，物块的质量为m，则竖直挡板对物块的摩擦力大小为()A．0B.22μ1μ2mgC.12μ1μ2mgD.2μ1μ2mg因为v1和v2数值大小相等，以木板为参考系，物块相对于木板的运动方向如图中v物，则tanθ＝1，得θ＝45°.木板对物块的摩擦力方向与v物方向相反，如图．木板对物块的摩擦力大小Ff＝μ2mg，挡板对物块的支持力FN＝Ff·sin45°＝22μ2mg，挡板对物块的摩擦力Ff′＝μ1FN＝22μ1μ2mg，故B项正确．B[易错警示]摩擦力分析与计算的3点注意1．在确定摩擦力的大小之前，首先分析物体所处的状态，分清是静摩擦力还是滑动摩擦力．2．滑动摩擦力有具体的计算公式，而静摩擦力要借助其他公式，如：利用平衡条件列方程或牛顿第二定律列方程等．3．“Ff＝μFN”中FN并不总是等于物体的重力．考点三摩擦力的突变问题师生互动型当物体受力或运动发生变化时，摩擦力常发生突变，常见类型如下：静—静“突变”当作用在物体上的其他力的合力发生变化时，物体仍保持静止，而所受静摩擦力方向发生180°“突变”，则“突变”点是静摩擦力为零时．动—动“突变”某物体相对于另一物体滑动的过程中，若相对运动方向变了，则滑动摩擦力方向发生“突变”，“突变”点为两物体相对速度为零时．静—动“突变”物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态，当其他力变化时，如果物体不能保持静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力，“突变”点为静摩擦力达到最大值时．动—静“突变”两物体相对减速滑动的过程中，若相对速度变为零，则滑动摩擦力“突变”为静摩擦力，“突变”点为两物体相对速度刚好为零时．[典例](多选)(2019·湖北武汉调研)在探究静摩擦力变化的规律及滑动摩擦力变化的规律的实验中，特设计了如图甲所示的演示装置，力传感器A与计算机连接，可获得力随时间变化的规律，将力传感器固定在光滑水平桌面上，测力端通过细绳与一滑块相连(调节力传感器高度可使细绳水平)，滑块放在较长的小车上，小车一端连接一根轻绳并跨过光滑的轻定滑轮系一只空沙桶(调节滑轮可使拉小车的轻绳水平)，整个装置处于静止状态．实验开始时打开力传感器同时缓慢向沙桶里倒入沙子，小车一旦运动起来，立即停止倒沙子．若力传感器采集的图象如图乙，则结合该图象，下列说法正确的是()A．可求出空沙桶的重力B．可求出滑块与小车之间的滑动摩擦力的大小C．可求出滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小D．可判断第50s后小车做匀速直线运动(滑块仍在车上)[思路点拨](1)力传感器所受拉力的大小等于小车对滑块的摩擦力大小．(2)当小车静止时，轻绳的拉力、滑块所受静摩擦力、沙桶和沙的重力三者相等．(3)当小车运动时，轻绳的拉力等于滑块所受滑动摩擦力，小于沙桶和沙的重力．[解析]t＝0时刻，力传感器显