《2022年度高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二章 相互作用 第1講 重力 彈力 摩擦力學(xué)案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2022年度高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二章 相互作用 第1講 重力 彈力 摩擦力學(xué)案（14頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、2022年度高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二章 相互作用 第1講 重力 彈力 摩擦力學(xué)案一、力1.定義：力是物體與物體間的相互作用.2.作用效果：使物體發(fā)生形變或改變物體的運動狀態(tài)(即產(chǎn)生加速度).3.性質(zhì)：力具有物質(zhì)性、相互性、共存性、矢量性、獨立性等特征.4.四種基本相互作用：引力相互作用、電磁相互作用、強相互作用和弱相互作用.二、重力1.產(chǎn)生：由于地球吸引而使物體受到的力.注意：重力不是萬有引力，而是萬有引力豎直向下的一個分力.2.大小：Gmg，可用彈簧測力計測量.注意：(1)物體的質(zhì)量不會變；(2)G的變化是由在地球上不同位置處g的變化引起的.3.方向：總是豎直向下.注意：豎直向下是和水平面垂直
2、，不一定和接觸面垂直，也不一定指向地心.4.重心：物體的每一部分都受重力作用，可認(rèn)為重力集中作用于一點即物體的重心.(1)影響重心位置的因素：物體的幾何形狀；物體的質(zhì)量分布.(2)不規(guī)則薄板形物體重心的確定方法：懸掛法.注意：重心的位置不一定在物體上.自測1(多選)關(guān)于地球上的物體，下列說法中正確的是()A.物體只有靜止時才受重力作用B.地面上的物體受到的重力垂直于水平面C.重心是物體受到重力的等效作用點，故重心一定在物體上D.物體所受重力的大小與物體運動狀態(tài)無關(guān)答案BD三、彈力1.彈力：(1)定義：發(fā)生形變的物體由于要恢復(fù)原狀而對與它接觸的物體產(chǎn)生的作用力.(2)產(chǎn)生條件：物體間直接接觸；接
3、觸處發(fā)生形變.(3)方向：總是與施力物體形變的方向相反.2.胡克定律：(1)內(nèi)容：在彈性限度內(nèi)，彈力和彈簧形變大小(伸長或縮短的量)成正比.(2)表達式：Fkx.k是彈簧的勁度系數(shù)，單位是牛頓每米，用符號N/m表示；k的大小由彈簧自身性質(zhì)決定.x是彈簧長度的變化量，不是彈簧形變以后的長度.自測2如圖1所示，一重為10 N的球固定在支撐桿AB的上端，今用一段繩子水平拉球，使桿發(fā)生彎曲，已知繩的拉力為7.5 N，則AB桿對球的作用力方向及大小為多少？由此說明桿彈力的方向有什么特點？圖1答案AB桿對球的作用力與水平方向夾角為53指向左上方，大小為12.5 N桿彈力的方向不一定沿桿方向解析對小球進行受
4、力分析可得，AB桿對球的作用力F和繩的拉力的合力與小球的重力等大、反向，可得F方向斜向左上方，設(shè)AB桿對小球的作用力與水平方向夾角為，可得：tan ，53，F(xiàn)12.5 N.這種情況說明桿彈力的方向不一定沿桿方向.四、摩擦力1.靜摩擦力與滑動摩擦力名稱項目靜摩擦力滑動摩擦力定義兩相對靜止的物體間的摩擦力兩相對運動的物體間的摩擦力產(chǎn)生條件接觸面粗糙接觸處有壓力兩物體間有相對運動趨勢接觸面粗糙接觸處有壓力兩物體間有相對運動大小0FfFfmFfFN方向與受力物體相對運動趨勢的方向相反與受力物體相對運動的方向相反作用效果總是阻礙物體間的相對運動趨勢總是阻礙物體間的相對運動2.動摩擦因數(shù)(1)定義：彼此接
5、觸的物體發(fā)生相對運動時，摩擦力和正壓力的比值.(2)決定因素：接觸面的材料和粗糙程度.自測3(多選)關(guān)于摩擦力，有人總結(jié)了四條“不一定”，其中說法正確的是()A.摩擦力的方向不一定與物體的運動方向相同B.靜摩擦力的方向不一定與運動方向共線C.受靜摩擦力或滑動摩擦力的物體不一定靜止或運動D.靜摩擦力一定是阻力，滑動摩擦力不一定是阻力答案ABC命題點一彈力分析的“四類模型”問題1.彈力方向(1)(2)計算彈力大小的三種方法根據(jù)胡克定律進行求解.根據(jù)力的平衡條件進行求解.根據(jù)牛頓第二定律進行求解.2.彈力有無的判斷“三法”假設(shè)法思路假設(shè)將與研究對象接觸的物體解除接觸，判斷研究對象的運動狀態(tài)是否發(fā)生改
6、變.若運動狀態(tài)不變，則此處不存在彈力；若運動狀態(tài)改變，則此處一定存在彈力例證圖中細(xì)線豎直、斜面光滑，因去掉斜面體，小球的狀態(tài)不變，故小球只受細(xì)線的拉力，不受斜面的支持力替換法思路用細(xì)繩替換裝置中的輕桿，看能不能維持原來的力學(xué)狀態(tài).如果能維持，則說明這個桿提供的是拉力；否則，提供的是支持力例證圖中輕桿AB、AC，用繩替換桿AB，原裝置狀態(tài)不變，說明桿AB對A施加的是拉力；用繩替換桿AC，原狀態(tài)不能維持，說明桿AC對A施加的是支持力狀態(tài)法思路由運動狀態(tài)分析彈力，即物體的受力必須與物體的運動狀態(tài)相符合，依據(jù)物體的運動狀態(tài)，由二力平衡(或牛頓第二定律)列方程，求解物體間的彈力例證升降機以ag加速下降或
7、減速上升時物體不受底板的彈力作用模型1物體與物體間彈力例1(多選)如圖2所示，一傾角為45的斜面固定于豎直墻上，為使一光滑的鐵球靜止，需加一水平力F，且F通過球心，下列說法正確的是()圖2A.球一定受墻的彈力且水平向左B.球可能受墻的彈力且水平向左C.球一定受斜面的彈力且垂直斜面向上D.球可能受斜面的彈力且垂直斜面向上答案BC解析鐵球處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)F較小時，球的受力情況如圖甲所示，當(dāng)F較大時，球的受力情況如圖乙所示，故B、C正確.模型2繩的彈力例2如圖3所示，質(zhì)量為m的小球套在豎直固定的光滑圓環(huán)上，輕繩一端固定在圓環(huán)的最高點A，另一端與小球相連.小球靜止時位于環(huán)上的B點，此時輕繩與豎直方向的
8、夾角為60，則輕繩對小球的拉力大小為()圖3A.2mg B.mgC.mg D.mg答案C解析對B點處的小球受力分析，如圖所示，則有FT sin 60FN sin 60FT cos 60FN cos 60mg解得FTFNmg，故C正確.模型3桿的彈力例3(多選)如圖4所示為位于水平面上的小車，固定在小車上的支架的斜桿與豎直桿的夾角為，在斜桿的下端固定有質(zhì)量為m的小球.下列關(guān)于桿對球的作用力F的判斷中，正確的是()圖4A.小車靜止時，F(xiàn)mgsin ，方向沿桿向上B.小車靜止時，F(xiàn)mgcos ，方向垂直于桿向上C.小車向右勻速運動時，一定有Fmg，方向豎直向上D.小車向右勻加速運動時，一定有Fmg，
9、方向可能沿桿向上答案CD解析小球受重力和桿的作用力F處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)時，由力的平衡條件知，二力必等大反向，則Fmg，方向豎直向上.小車向右勻加速運動時，小球有向右的恒定加速度，根據(jù)牛頓第二定律知，mg和F的合力應(yīng)水平向右，如圖所示.由圖可知，F(xiàn)mg，方向可能沿桿向上，選項C、D正確.模型4彈簧的彈力例4如圖5所示，質(zhì)量均為m的A、B兩球，由一根勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接靜止于半徑為R的光滑半球形碗中，彈簧水平，兩球間距為R且球半徑遠小于碗的半徑.則彈簧的原長為()圖5A.R B.RC.R D.R答案D解析以A球為研究對象，小球受三個力：重力、彈簧的彈力和碗的支持力，如圖所示.由平衡
10、條件，得：tan 解得：x根據(jù)幾何關(guān)系得：cos ，則tan ，所以x故彈簧原長x0R，故D正確.命題點二“動桿”和“定桿”與“活結(jié)”和“死結(jié)”問題1.“動桿”和“定桿”問題(1)動桿：若輕桿用光滑的轉(zhuǎn)軸或鉸鏈連接，當(dāng)桿處于平衡時桿所受到的彈力方向一定沿著桿，否則會引起桿的轉(zhuǎn)動.如圖6甲所示，若C為轉(zhuǎn)軸，則輕桿在緩慢轉(zhuǎn)動中，彈力方向始終沿桿的方向.圖6(2)定桿：若輕桿被固定不發(fā)生轉(zhuǎn)動，則桿所受到的彈力方向不一定沿桿的方向.如圖乙所示.2.“活結(jié)”和“死結(jié)”問題(1)活結(jié)：當(dāng)繩繞過光滑的滑輪或掛鉤時，由于滑輪或掛鉤對繩無約束，因此繩上的力是相等的，即滑輪只改變力的方向不改變力的大小，例如圖乙中
11、，兩段繩中的拉力大小都等于重物的重力.(2)死結(jié)：若結(jié)點不是滑輪，是固定點時，稱為“死結(jié)”結(jié)點，則兩側(cè)繩上的彈力不一定相等.例5(2016全國卷17)如圖7所示，兩個輕環(huán)a和b套在位于豎直面內(nèi)的一段固定圓弧上；一細(xì)線穿過兩輕環(huán)，其兩端各系一質(zhì)量為m的小球.在a和b之間的細(xì)線上懸掛一小物塊.平衡時，a、b間的距離恰好等于圓弧的半徑.不計所有摩擦.小物塊的質(zhì)量為()圖7A. B.mC.m D.2m答案C解析如圖所示，圓弧的圓心為O，懸掛小物塊的點為c，由于abR，則aOb為等邊三角形，同一條細(xì)線上的拉力相等，F(xiàn)Tmg，合力沿Oc方向，則Oc為角平分線，由幾何關(guān)系知，acb120，故線的拉力的合力與
12、物塊的重力大小相等，即每條線上的拉力FTGmg，所以小物塊質(zhì)量為m，故C對.變式1(2018湖南懷化博覽聯(lián)考)如圖8所示，與豎直墻壁成53角的輕桿一端斜插入墻中并固定，另一端固定一個質(zhì)量為m的小球，水平輕質(zhì)彈簧處于壓縮狀態(tài)，彈簧彈力大小為mg(g表示重力加速度)，則輕桿對小球的彈力大小為()圖8A.mg B.mg C.mg D.mg答案D變式2(多選)如圖9所示，質(zhì)量均可忽略的輕繩與輕桿，A端用鉸鏈固定，滑輪在A點正上方(滑輪大小及摩擦均可不計)，B端吊一重物.現(xiàn)將繩的一端拴在桿的B端，用拉力F將B端緩慢上拉，在AB桿達到豎直前()圖9A.繩子拉力不變 B.繩子拉力減小C.AB桿受力增大 D.
13、AB桿受力不變答案BD解析以B點為研究對象，分析受力情況：重物的拉力FT1(等于重物的重力G)、輕桿的支持力FN和繩子的拉力FT2，作出受力圖如圖所示：由平衡條件得，F(xiàn)N和FT2的合力與FT1大小相等、方向相反，根據(jù)三角形相似可得：又FFT2解得：FNG，F(xiàn)GBAO緩慢變小時，AB、AO保持不變，BO變小，則FN保持不變，F(xiàn)變小.故選項B、D正確.命題點三摩擦力的分析與計算1.靜摩擦力的分析(1)物體處于平衡狀態(tài)(靜止或勻速直線運動)，利用力的平衡條件來判斷靜摩擦力的大小.(2)物體有加速度時，若只受靜摩擦力，則Ffma.若除受靜摩擦力外，物體還受其他力，則F合ma，先求合力再求靜摩擦力.2.
14、滑動摩擦力的分析滑動摩擦力的大小用公式FfFN來計算，應(yīng)用此公式時要注意以下幾點：(1)為動摩擦因數(shù)，其大小與接觸面的材料、表面的粗糙程度有關(guān)；FN為兩接觸面間的正壓力，其大小不一定等于物體的重力.(2)滑動摩擦力的大小與物體的運動速度和接觸面的大小均無關(guān).3.靜摩擦力的有無和方向的判斷方法(1)假設(shè)法：利用假設(shè)法判斷的思維程序如下：(2)狀態(tài)法：先判斷物體的狀態(tài)(即加速度的方向)，再利用牛頓第二定律(F合ma)確定合力，然后通過受力分析確定靜摩擦力的大小及方向.(3)牛頓第三定律法：先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向，再根據(jù)“力的相互性”確定另一物體受到的靜摩擦力方向.例6如圖10所示
15、，物體A、B在力F作用下一起以大小相等的速度沿F方向勻速運動，關(guān)于物體A所受的摩擦力，下列說法正確的是()圖10A.甲、乙兩圖中物體A均受摩擦力，且方向均與F相同B.甲、乙兩圖中物體A均受摩擦力，且方向均與F相反C.甲、乙兩圖中物體A均不受摩擦力D.甲圖中物體A不受摩擦力，乙圖中物體A受摩擦力，方向和F相同答案D解析用假設(shè)法分析：甲圖中，假設(shè)A受摩擦力，與A做勻速運動在水平方向所受合力為零不符合，所以A不受摩擦力；乙圖中，假設(shè)A不受摩擦力，A將相對B沿斜面向下運動，則知A受沿F方向的摩擦力.正確選項是D.例7(2017全國卷16)如圖11，一物塊在水平拉力F的作用下沿水平桌面做勻速直線運動.若
16、保持F的大小不變，而方向與水平面成60角，物塊也恰好做勻速直線運動.則物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為()圖11A.2 B. C. D.答案C解析當(dāng)F水平時，根據(jù)平衡條件得Fmg；當(dāng)保持F的大小不變，而方向與水平面成60角時，由平衡條件得Fcos 60(mgFsin 60)，聯(lián)立解得，故選項C正確.變式3(多選)下列關(guān)于摩擦力的說法中正確的是()A.靜止的物體可以受到滑動摩擦力，運動的物體也可以受到靜摩擦力B.物體所受的滑動摩擦力或靜摩擦力既可以充當(dāng)動力也可以充當(dāng)阻力C.相互接觸的物體之間，壓力增大，摩擦力也增大D.兩物體間有彈力但不一定有摩擦力，而兩物體間有摩擦力則一定有彈力答案ABD解析靜摩擦力
17、只是阻礙相對運動趨勢，受靜摩擦力的物體可以靜止也可以運動，A正確；滑動摩擦力或靜摩擦力不一定阻礙物體的運動，物體所受的滑動摩擦力或靜摩擦力既可以充當(dāng)動力也可以充當(dāng)阻力，B正確；滑動摩擦力與正壓力有關(guān)，靜摩擦力與壓力無關(guān)，C錯誤；兩物體之間有摩擦力時，兩物體一定接觸，且相互擠壓，即存在彈力作用，反之則不一定成立，D正確.變式4如圖12所示，質(zhì)量為mB24 kg的木板B放在水平地面上，質(zhì)量為mA22 kg的木箱A放在木板B上.一根輕繩一端拴在木箱上，另一端拴在天花板上，輕繩與水平方向的夾角為37.已知木箱A與木板B之間的動摩擦因數(shù)10.5.現(xiàn)用水平向右、大小為200 N的力F將木板B從木箱A下面勻
18、速抽出(sin 370.6，cos 370.8，重力加速度g取10 m/s2)，則木板B與地面之間的動摩擦因數(shù)2的大小為()圖12A.0.3 B.0.4 C.0.5 D.0.6答案A解析對A受力分析如圖甲所示，由題意得FTcos Ff1FN1FTsin mAgFf11FN1由得：FT100 N對A、B整體受力分析如圖乙所示，由題意得FTcos Ff2FFN2FTsin (mAmB)gFf22FN2由得：20.3，故A正確.命題點四摩擦力和三類突變類型1“靜靜”突變物體在摩擦力和其他力的共同作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)作用在物體上的其他力的合力發(fā)生變化時，物體雖然仍保持相對靜止，但物體所受的靜摩擦力發(fā)
19、生突變.例8如圖13所示，質(zhì)量為10 kg的物體A拴在一個被水平拉伸的彈簧一端，彈簧的拉力為5 N時，物體A處于靜止?fàn)顟B(tài).若小車以1 m/s2的加速度向右運動，則(g10 m/s2)()圖13A.物體A相對小車向右運動B.物體A受到的摩擦力減小C.物體A受到的摩擦力大小不變D.物體A受到的彈簧的拉力增大答案C解析由題意得，物體A與小車的上表面間的最大靜摩擦力Ffm5 N，小車加速運動時，假設(shè)物體A與小車仍然相對靜止，則物體A所受合力F合ma10 N，可知此時小車對物體A的摩擦力為5 N，方向向右，且為靜摩擦力，所以假設(shè)成立，物體A受到的摩擦力大小不變，故選項A、B錯誤，C正確；同理可知，物體A
20、受到的彈簧的拉力大小不變，故D錯誤.類型2“靜動”突變物體在摩擦力和其他力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)其他力變化時，如果物體不能保持靜止?fàn)顟B(tài)，則物體受到的靜摩擦力將“突變”成滑動摩擦力.例9(多選)在探究靜摩擦力變化的規(guī)律及滑動摩擦力變化規(guī)律的實驗中，設(shè)計了如圖14甲所示的演示裝置，力傳感器A與計算機連接，可獲得力隨時間變化的規(guī)律，將力傳感器固定在光滑水平桌面上，測力端通過細(xì)繩與一滑塊相連(調(diào)節(jié)力傳感器高度可使細(xì)繩水平)，滑塊放在較長的小車上，小車一端連接一根輕繩并跨過光滑的輕定滑輪系一只空沙桶(調(diào)節(jié)滑輪可使桌面上部輕繩水平)，整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài).實驗開始時打開力傳感器同時緩慢向沙桶里倒入沙子，小
21、車一旦運動起來，立即停止倒沙子，若力傳感器采集的圖象如圖乙，則結(jié)合該圖象，下列說法正確的是()圖14A.可求出空沙桶的重力B.可求出滑塊與小車之間的滑動摩擦力的大小C.可求出滑塊與小車之間的最大靜摩擦力的大小D.可判斷第50 s后小車做勻速直線運動(滑塊仍在車上)答案ABC解析t0時刻，力傳感器顯示拉力為2 N，則滑塊受到的摩擦力為靜摩擦力，大小為2 N，由小車與空沙桶受力平衡可知空沙桶的重力也等于2 N，A選項正確；t50 s時刻摩擦力達到最大值，即最大靜摩擦力為3.5 N，同時小車啟動，說明帶有沙的沙桶重力等于3.5 N，此時摩擦力立即變?yōu)榛瑒幽Σ亮?，故摩擦力突變?yōu)? N的滑動摩擦力，B、
22、C選項正確；此后由于沙和沙桶重力3.5 N大于滑動摩擦力3 N，故50 s后小車將加速運動，D選項錯誤.思維拓展如圖15所示，為什么不能固定木板，用彈簧測力計拉著木塊運動來測定木塊和木板之間的動摩擦因數(shù)呢？圖15答案如果固定木板，用彈簧測力計拉著木塊運動，要保證木塊勻速運動非常困難，且彈簧測力計的示數(shù)不穩(wěn)定，不能根據(jù)二力平衡求木塊與木板間的滑動摩擦力.類型3“動靜”突變在滑動摩擦力和其他力作用下，做減速運動的物體突然停止滑行時，物體將不再受滑動摩擦力作用，滑動摩擦力可能“突變”為靜摩擦力.例10如圖16所示，斜面固定在地面上，傾角為37(sin 370.6，cos 370.8).質(zhì)量為1 kg的滑塊以初速度v0從斜面底端沿斜面向上滑行(斜面足夠長，該滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.8)，則該滑塊所受摩擦力Ff隨時間變化的圖象是下圖中的(取初速度v0的方向為正方向，g10 m/s2)()圖16答案B解析滑塊上升過程中受滑動摩擦力，F(xiàn)fFN和FNmgcos 聯(lián)立得Ff6.4 N，方向沿斜面向下.當(dāng)滑塊的速度減為零后，由于重力的分力mgsin mgcos ，滑塊不動，滑塊受到的摩擦力為靜摩擦力，由平衡條件得Ffmgsin ，代入可得Ff6 N，方向沿斜面向上，故選項B正確.
2022年度高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二章 相互作用 第1講 重力 彈力 摩擦力學(xué)案
