2020版高考物理总复习 第二章 第1节 重力 弹力 摩擦力课件

第二章相互作用高考导航(教师备用)考点内容要求高考(全国卷)三年命题情况对照分析201620172018形变、弹性、胡克定律ⅠⅠ卷T19:多物体的动态平衡Ⅱ卷T14:单物体的动态平衡Ⅲ卷T17:多物体的平衡Ⅰ卷T21:共点力的动态平衡Ⅱ卷T16:摩擦力、共点力的平衡Ⅲ卷T17:胡克定律、共点力的平衡Ⅰ卷T22:游标卡尺读数、测定弹簧的劲度系数Ⅱ卷T23:测定动摩擦因数滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力Ⅰ矢量和标量Ⅰ力的合成和分解Ⅱ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.考查方式:相互作用是高中力学知识的基础,本章内容在历年高考试题中以选择题形式考查较多,在实验题中也偶有考查,同时对平衡问题的分析在后面的计算题中往往有所涉及.选择题中主要是考查共点力平衡条件的应用,实验题中主要是考查探究胡克定律,测定动摩擦因数等.2.命题趋势:分析历年高考命题情况可以发现有两大趋势:一是静态平衡和动态平衡;二是结合平衡条件考查弹力、摩擦力的相关应用或与电学知识综合考查.第1节重力弹力摩擦力基础过关考点研析素养提升基础过关学科素养·演练提升基础知识一、重力吸引mg弹簧测力计竖直向下各部分质量形状二、形变、弹力、胡克定律1.形变:物体在力的作用下或的变化.(1)弹性形变:物体在形变后撤去作用力时能够的形变.(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.2.弹力(1)定义:发生弹性形变的物体,由于要,对与它的物体产生的力.(2)产生条件:物体相互且发生.(3)方向:总是与施力物体形变的方向.3.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=.其中k的大小由弹簧决定.形状体积恢复原状形状恢复原状接触接触弹性形变相反弹性形变正比kx自身性质自主探究弹簧弹力F与形变量x的关系图像如图所示,这是一条过原点的倾斜直线.则(1)图像的斜率k表示什么物理意义?(2)ΔF与Δx之间是什么关系?答案:(1)斜率k=Fx,表示弹簧的劲度系数.(2)弹力的变化量ΔF跟弹簧形变的变化量Δx成正比,ΔF=kΔx.三、摩擦力1.静摩擦力(1)定义:两个物体之间只有,而没有时的摩擦力.(2)产生条件:接触面;接触处有;两物体有.(3)大小和方向:大小范围为0F≤,方向沿两物体的接触面与相对运动趋势的方向.2.滑动摩擦力(1)定义:一个物体在另一个物体表面时,受到另一物体它们相对滑动的力.(2)产生条件:接触面;接触处有;两物体间有.(3)大小及方向:大小为F=,μ为动摩擦因数,其值与两个物体的材料和接触面的粗糙程度有关;方向沿两物体的接触面,与的方向相反.相对运动趋势相对运动粗糙弹力相对运动趋势Fm相反滑动阻碍粗糙弹力相对运动μFN相对运动自主探究水平地面光滑,物块A与长木板B都向右运动,A与B之间的接触面粗糙,则(1)若vA=vB,B对A(选填“有”或“无”)摩擦力作用;(2)若vAvB,B对A有向(选填“左”或“右”)的摩擦力作用;(3)若vAvB,B对A有向(选填“左”或“右”)的摩擦力作用.答案:(1)无(2)左(3)右过关巧练1.思考判断(1)同一物体从赤道移到北极,其重力不仅大小变大,而且方向也变了.()(2)摩擦力只能充当阻力不能充当动力.()(3)用手握紧装满水的瓶子静止提在空中时,手握瓶子的力越大,瓶子受到的摩擦力越大.()(4)滑动摩擦力的大小可用公式F=μFN计算,式中的FN可能是重力与其他力的合力.()(5)接触处的摩擦力方向一定与弹力方向垂直.()(6)运动的物体也能受到静摩擦力,静止的物体也能受到滑动摩擦力.()(7)轻绳和轻杆的弹力方向一定沿着绳或杆.()√××√√√×2.如图所示,两辆车在以相同的速度做匀速运动,根据图中所给信息和所学知识你可以得出的结论是()A.物体各部分都受重力作用,但可以认为物体各部分所受重力集中于一点B.重力的方向总是垂直向下的C.物体重心的位置与物体形状或质量分布无关D.力是使物体运动的原因A解析:物体各部分都受重力作用,但可以认为物体各部分所受重力集中于一点,这个点就是物体的重心,重力的方向总是竖直向下而不是垂直向下,选项A正确,B错误;从图中可以看出,汽车(包括货物)的形状和质量分布发生了变化,重心的位置就发生了变化,故选项C错误;力不是使物体运动的原因而是改变物体运动状态的原因,选项D错误.3.[人教版必修1·P61·T3改编](多选)重量为100N的木箱放在水平地板上,至少要用35N的水平推力,才能使它从原地开始运动.木箱从原地移动以后,用30N的水平推力,就可以使木箱继续做匀速运动.由此可知()A.木箱与地板间的最大静摩擦力为35NB.木箱所受的滑动摩擦力为30NC.木箱与地板间的动摩擦因数为0.35D.木箱与地板间的动摩擦因数为0.3ABD解析:因为至少要用35N的水平推力,才能使木箱开始运动,所以木箱与地板间的最大静摩擦力为35N,A正确;因为木箱匀速运动时水平推力为30N,所以木箱与地板间的滑动摩擦力为30N,B正确;由μmg=30N,得μ=0.3,所以C错误,D正确.考点研析核心探究·重难突破考点一弹力的分析与计算1.“三法”研判弹力的有无条件法→根据弹力产生的两个条件——接触和弹性形变直接判断↓假设法→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↓状态法→根据物体的运动状态,由平衡条件或牛顿第二定律进行判断2.常见弹力的方向3.弹力大小的计算方法【典例1】如图所示,小车上固定着一根弯成α角的曲杆,杆的另一端固定一个质量为m的球.试分析下列几种情况下杆对球的弹力的大小和方向.(1)小车处于静止状态;解析:(1)处于静止状态时,小球所受的重力与杆对球的弹力F是一对平衡力,所以F=mg,方向竖直向上.答案:(1)mg竖直向上(2)小车以加速度a水平向右做匀加速直线运动;解析:(2)以加速度a水平向右匀加速运动时,小球的合力F合=ma,方向水平向右,如图所示,则F=m22ag;设F与水平方向的夹角为θ,则tanθ=mgF合=ga.答案:(2)m22ag与水平方向夹角θ满足tanθ=ga(3)小车以大小为gtanα的加速度向右做匀加速直线运动.解析:(3)当a=gtanα时,tanθ=ga=1tan,所以θ与α互余,F沿杆向上;则F=cosmg.答案:(3)cosmg沿杆向上【针对训练】画出图中物体A受力的示意图.解析:图(1)中两个支持面对A的弹力的方向是垂直于支持面指向A;图(2)中由二力平衡可知固定杆对A的弹力的方向竖直向上;图(3)中竖直绳A的弹力的方向是竖直向上,若假设斜面对A有垂直斜面向左上方的弹力的作用,由平衡条件可知绳不可能竖直,所以斜面对A没有弹力的作用;图(4)中,由牛顿第二定律可知,A的合力一定是水平向右的方向,且F合=mg,由平行四边形定则可知杆对A的弹力的方向是右上方;图(5)中两条绳对A的弹力的方向是沿绳向上.答案:如图所示考点二摩擦力的分析与计算1.明晰“三个方向”名称释义运动方向一般指物体相对地面(以地面为参考系)的运动方向相对运动方向指以其中一个物体为参考系,另一个物体相对参考系的运动方向相对运动趋势方向由两物体间静摩擦力的存在导致,能发生却没有发生的相对运动的方向2.摩擦力方向的判断方法(1)静摩擦力的方向假设法状态法根据平衡条件、牛顿第二定律,通过受力分析确定静摩擦力的方向转换对象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)滑动摩擦力的方向滑动摩擦力的方向总与物体间的相对运动方向相反,而“相对运动”的含义是指相对跟它接触的物体而言,与运动方向(对地)无必然联系.3.摩擦力大小的计算(1)滑动摩擦力的大小公式法若μ已知,则F=μFN,FN是两物体间的正压力,其大小不一定等于重力状态法若μ未知,可结合物体的运动状态和其他受力情况,利用平衡条件或牛顿第二定律列方程求解(2)静摩擦力的大小①物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动),利用力的平衡条件求解.②物体有加速度时,应用牛顿第二定律F合=ma求解.③最大静摩擦力与接触面间的压力成正比,其值略大于滑动摩擦力,但通常认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力.【典例2】如图所示,与水平面夹角为30°的固定斜面上有一质量m=1.0kg的物体.细绳的一端与物体相连,另一端经摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧测力计相连(细绳与弹簧测力计的轴线重合).物体静止在斜面上,弹簧测力计的示数为9.8N.关于物体受力的判断,下列说法正确的是()A.斜面对物体的摩擦力大小为9.8NB.斜面对物体的摩擦力大小为4.9N,方向沿斜面向下C.斜面对物体的支持力大小为4.9N,方向竖直向上D.斜面对物体的支持力大小为4.9N,方向垂直斜面向上B3题干关键获取信息1.0kg的物体在倾角为30°的斜面上物体重力沿斜面向下的分力G1=mgsin30°=4.9N,垂直斜面向下的分力G2=mgcos30°=4.93N弹簧测力计的示数为9.8N细绳对物体有沿斜面向上9.8N的拉力物体静止在沿斜面方向与垂直斜面方向应用平衡条件列方程〚审题指导〛解析:假设物体受到斜面的摩擦力Ff沿斜面向上,对于物体由平衡条件有F+Ff-mgsin30°=0,FN-mgcos30°=0,解得Ff=-4.9N,FN=4.93N,则Ff方向沿斜面向下,FN方向垂直斜面向上,选项B正确,A,C,D错误.误区警示计算摩擦力大小的注意点(1)分清摩擦力的性质:是静摩擦力还是滑动摩擦力,静摩擦力大小不能用Ff=μFN计算.(2)找准正压力的大小:滑动摩擦力用公式Ff=μFN计算,其中的FN表示正压力,即使水平面时,FN与重力G大小也不一定相等.(3)静摩擦力大小计算:要根据物体的受力情况和运动情况共同确定,其可能的取值范围是0Ff≤Fm.题组训练1.[摩擦力与弹力的关联性]如图所示,一木块在垂直于倾斜天花板平面方向的推力F作用下处于静止状态,则下列判断正确的是()A.天花板与木块间的弹力可能为零B.天花板对木块的摩擦力可能为零C.推力F逐渐增大的过程中,木块受天花板的摩擦力增大D.推力F逐渐增大的过程中,木块受天花板的摩擦力不变D解析:假如天花板对木块的摩擦力为零,此时木块只受竖直方向的重力和垂直于天花板方向的力作用,则木块不可能平衡,故选项A,B错误;对木块受力分析可知,天花板对木块的摩擦力与木块重力沿天花板向下的分力平衡,其大小与F无关,故选项C错误,D正确.2.[摩擦力大小的计算]如图所示,质量为m的木块在质量为M的木板上滑行,木板与地面间的动摩擦因数为μ1,木块与木板间的动摩擦因数为μ2,木板一直静止,那么木块与木板间、木板与地面间的摩擦力大小分别为()A.μ2mg,μ1MgB.μ2mg,μ2mgC.μ2mg,μ1(m+M)gD.μ2mg,μ1Mg+μ2mgB解析:因为木板一直静止,单独隔离木板受力分析,在水平方向上木板受地面的静摩擦力与木块对它的滑动摩擦力,这两个力大小相等、方向相反,而木块与木板间的滑动摩擦力Ff=μ2FN=μ2mg,故B正确.考点三摩擦力的突变问题1.三种摩擦力的突变问题“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,则静摩擦力将突变为滑动摩擦力“动—动”突变某物体相对于另一物体滑动的过程中,若突然相对运动方向变了,则滑动摩擦力方向发生突变“静—静”突变物体在摩擦力和其他力的作用下处于静止状态,当作用在物体上的其他力的合力发生变化时,物体虽然仍保持相对静止,但物体所受的静摩擦力将发生突变2.摩擦力突变问题的“临界点”(1)题目中出现“最大”“最小”和“刚好”等关键词时,一般隐藏着摩擦力突变的临界问题.题意中某个物理量在变化过程中会发生突变,这可能导致摩擦力突变,则该物理量突变时的状态即为临界状态.(2)存在静摩擦力的情景中,相对滑动与相对静止的临