【备考2022】高考物理一轮复习学案第1讲 重力、弹力、摩擦力 教案.doc
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1、金版教程高考总复习·物理(新教材),考情分析高考对本章考查的频率较高,单独考查时多以选择题和实验题的形式出现,与其他知识综合考查时多以选择题和计算题的形式出现。重要考点1.滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力()2形变、弹性、胡克定律()3矢量和标量()4力的合成和分解()5共点力的平衡()实验二:探究弹簧弹力与形变量的关系实验三:探究两个互成角度的力的合成规律考点解读1.弹力、摩擦力的产生条件、方向判断及大小计算是高中物理力学知识的基础。2力的合成与分解是高中物理力学的基本方法,经常结合受力分析和共点力的平衡综合考查,平行四边形定则是所有矢量运算的基本法则。3共点力的平衡是高考中的重点
2、,其中动态平衡更是高考的难点,对同学的理解能力要求较高。第1讲重力、弹力、摩擦力知识点重力1产生:由于地球的吸引而使物体受到的力。2大小:物体受到的重力G与物体的质量m的关系是Gmg,其中g是自由落体加速度。3方向:总是竖直向下。4重心:其位置与物体的质量分布和形状有关。知识点形变、弹力、胡克定律1形变物体在力的作用下形状或体积的变化叫作形变。2弹性(1)弹性形变:物体发生形变后,如果撤去作用力能够恢复原状,这种形变叫作弹性形变。(2)弹性限度:如果形变过大,超过一定的限度,撤去作用力后物体不能完全恢复原来的形状,这个限度叫作弹性限度。3弹力(1)定义:发生形变的物体,要恢复原状,对与它接触的
3、物体产生的作用力。(2)产生的条件物体间直接接触;接触处发生弹性形变。(3)方向:总是与物体弹性形变的方向相反。4胡克定律(1)内容:在弹性限度内,弹簧发生弹性形变时,弹力F的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。(2)表达式:Fkx。k叫作弹簧的劲度系数,由弹簧自身的性质决定,单位是牛顿每米,用符号N/m表示。x是弹簧长度的变化量,不是弹簧形变以后的长度。只知弹簧弹力大小时,弹簧可能处于拉伸状态,也可能处于压缩状态,两种情况都要考虑。知识点滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力1滑动摩擦力和静摩擦力的对比名称项目滑动摩擦力静摩擦力定义两个相互接触的物体,当它们相对滑动时,在接触面上会产生一种阻碍
4、相对运动的力,这种力叫作滑动摩擦力相互接触的两个物体之间只有相对运动的趋势,而没有相对运动时的摩擦力叫作静摩擦力产生条件接触面粗糙接触处有压力两物体间有相对滑动接触面粗糙接触处有压力两物体间有相对运动趋势续表名称项目滑动摩擦力静摩擦力大小、方向大小:FfF压方向:沿着接触面,与受力物体相对运动的方向相反大小:0<FFmax方向:沿着接触面,与受力物体相对运动趋势的方向相反作用效果总是阻碍物体间的相对运动总是阻碍物体间的相对运动趋势 2滑动摩擦力大小的计算公式FfF压中为比例常数,称为动摩擦因数,其大小与两个物体的材料和接触面的粗糙程度有关。说明:最大静摩擦力Fmax略大于滑动摩擦力Ff。
5、一 堵点疏通1自由下落的物体所受重力为零。()2相互接触的物体间一定有弹力。()3轻绳、轻杆的弹力方向一定沿绳、杆。()4运动的物体也可以受静摩擦力。()5接触处的摩擦力一定与弹力方向垂直。()6两物体接触处的弹力增大时,接触面间的摩擦力大小可能不变。()答案1.×2.×3.×4.5.6.二 对点激活1下列关于重力和重心的说法正确的是()A物体所受的重力就是地球对物体产生的吸引力B物体静止时,对水平支持物的压力就是物体的重力C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D重心就是物体所受重力的等效作用点,故重心一定在物体上答案C解析重力是由于地球吸
6、引产生的,是物体所受地球的万有引力的一个分力,两者一般不相等,A错误。压力和重力是两种性质不同的力,B错误。由平衡条件知,被细线悬挂的物体静止时,细线拉力和重力平衡,重心在重力作用线上,则一定在悬线所在的直线上,C正确。重心的位置跟物体的形状、质量分布有关,是重力的等效作用点,但不一定在物体上,如折弯成直角的均匀直杆,D错误。2如图所示,一本书放在水平桌面上保持静止,下列说法中正确的是()A书对桌面的压力就是书受到的重力B书对桌面的压力是由于桌面发生形变产生的C书对桌面的压力与桌面对书的支持力都是弹力D书对桌面的压力是书发生形变的原因答案C解析书对桌面的压力是弹力,与书受到的重力是两种不同性质
7、的力,A错误;书对桌面的压力是由于书发生形变而产生的,B、D错误;书对桌面的压力与桌面对书的支持力都是弹力,C正确。3(多选)一重为100 N的木箱放在水平地板上,至少要用35 N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30 N的水平推力,就可以使木箱继续做匀速直线运动。由此可知()A木箱与地板间的最大静摩擦力为35 NB木箱所受的滑动摩擦力为30 NC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0.3答案ABD解析由题意知,木箱与地板间的最大静摩擦力为35 N,滑动摩擦力为30 N,由FfFN,FNmg,联立得0.3,故A、B、D正确,C错误。考点1弹力的
8、分析与计算1.弹力有无的判断“四法”(1)条件法:根据物体是否直接接触并发生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)假设法:对形变不明显的情况,可假设两个物体间弹力不存在,看物体能否保持原有的运动状态,若运动状态不变,则此处可能不存在弹力;若运动状态改变,则此处一定有弹力。(3)状态法:根据物体的运动状态,利用牛顿第二定律或共点力的平衡条件判断弹力是否存在。(4)替换法:可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换,看能否发生形状的变化,若发生形变,则此处一定有弹力。2弹力方向的确定3弹力大小的计算方法(1)对有明显形变的弹簧、橡皮条等物体,弹力的
9、大小可以由胡克定律Fkx计算。(2)对于难以观察的微小形变,可以根据物体的受力情况和运动情况,运用共点力的平衡条件或牛顿第二定律来确定弹力大小。例1画出下图中物体A受力的示意图(各接触面均光滑)。 (1)杆上的弹力的方向一定沿杆吗?提示:不一定,杆上的弹力的方向要根据牛顿第二定律或平衡条件来判断。(2)相互接触的物体间弹力的有无可以用什么方法判断?提示:条件法、假设法、状态法、替换法。尝试解答 轻杆和轻绳上弹力的分析(1)“动杆”和“定杆”上的弹力动杆:若轻杆用光滑的转轴或铰链连接,当杆处于平衡时杆所受到的弹力方向一定沿着杆,轻杆只能起到“拉”或“推”的作用,否则会引起杆的转动。如图甲所示,若
10、C为转轴,则轻杆在缓慢转动中,弹力方向始终沿杆的方向。定杆:若轻杆被固定不发生转动,则杆所受到的弹力方向不一定沿杆的方向。如图乙所示。定杆的弹力方向应根据物体的运动状态,由平衡条件或牛顿第二定律分析判断,如例1中(4)。(2)轻绳上的弹力同一条轻绳没有弯折时,绳上的拉力处处相等。例如图甲中AB段绳上的拉力处处相等。当轻绳绕过光滑的滑轮或挂钩时,由于滑轮或挂钩对绳无约束,因此绳上的力的大小是处处相等的,即滑轮或挂钩只改变力的方向,不改变力的大小。例如图乙中,BC、BD两段绳中的拉力大小都等于重物的重力。当轻绳某处打有死结时,由于结点对绳有约束,因此绳上的力的大小可能不是处处相等。例如图丙中,绳A
11、OB中,AO和OB两段绳中拉力大小不相等。变式11(2020·江苏省南通市、泰州市高三上学期期末)(多选)如图所示,一小球固定在轻杆上端,AB为水平轻绳,小球处于静止状态,则杆对小球的作用力方向可能是()AF1 B.F2CF3 D.F4答案BC解析小球处于静止状态,则杆对小球的作用力方向在重力与绳子拉力夹角的对顶角范围内(不含水平方向),如图所示,所以杆对小球的作用力方向可能是F2或F3,故B、C正确,A、D错误。变式12 如图,两个弹簧的质量不计,劲度系数分别为k1、k2,它们一端固定在质量为m的物体上,另一端分别固定在Q、P点,当物体平衡时上面的弹簧处于原长。若把固定的物体换为质
12、量为2m的物体(弹簧不变,且弹簧的形变均在弹性限度内),当物体再次平衡时,物体比第一次平衡时的位置下降了x,则x为()A. B.C. D.答案A解析当物体的质量为m时,下方弹簧被压缩的长度为x1;当物体的质量变为2m时,物体比第一次平衡时的位置下降了x,则此时上方弹簧伸长的长度为x,下方弹簧被压缩的长度为x1x,由胡克定律和平衡条件得k2xk1(x1x)2mg,联立解得x,故A正确,B、C、D错误。考点2摩擦力的分析与计算1.静摩擦力的有无及方向的判断方法(1)假设法(2)状态法:根据平衡条件、牛顿第二定律,判断静摩擦力的有无及方向。(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
13、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求解摩擦力的技巧例2(多选)如图所示,甲物体在沿斜面的推力F的作用下静止于乙物体上,乙物体静止在水平面上,现增大外力F,两物体仍然静止,则下列说法正确的是()A乙对甲的摩擦力一定增大B乙对甲的摩擦力可能减小C乙对地面的摩擦力一定增大D乙对地面的摩擦力可能减小 (1)乙对甲原来一定有摩擦力吗?提示:不一定,要看甲的重力沿斜面的分力与F的大小关系。(2)乙对地面一定有摩擦力吗?提示:一定,以甲、乙整体为研究对象,可判断整体相对地面有向右的运动趋势,则地面对乙的静摩擦力水平向左,则由牛顿第三定律知,乙对地面的摩擦力水平向右。尝试解答选BC。设
14、甲的质量为m,斜面倾角为,若Fmgsin,乙对甲的摩擦力为零,F增大,Ff增大,方向沿斜面向下;若F>mgsin,乙对甲的摩擦力沿斜面向下,FfFmgsin,F增大,Ff增大;若F<mgsin,乙对甲的摩擦力沿斜面向上,FfmgsinF,F增大,Ff可能减小,也可能反向增大,故A错误,B正确。以甲、乙整体为研究对象,知地面对乙的摩擦力水平向左,由牛顿第三定律知,乙对地面的摩擦力水平向右,且F增大,f增大,C正确,D错误。 求解摩擦力时的四点注意(1)首先分清摩擦力的性质,因为一般只有滑动摩擦力才能利用公式FfF压计算,静摩擦力通常只能根据物体的运动状态求解。(2)公式FfF压中,F
15、压为两接触面间的压力,与物体的重力没有必然关系,不一定等于物体的重力。(3)滑动摩擦力的大小与物体速度的大小无关,与接触面面积的大小也无关。(4)摩擦力的方向与物体间的相对运动或相对运动趋势方向相反,但与物体的实际运动方向可能相同、可能相反、也可能不共线。变式21 (2020·安徽省皖南八校高三上摸底联考)在水平地面固定倾角为的斜面体,质量为m的物体在平行于底边、大小为F的水平力作用下静止于斜面上,如图所示。重力加速度大小为g。该物体受到的摩擦力大小为()AF B.FmgCFmgsin D.答案D解析对物体受力分析可知,物体受重力、支持力、水平力F以及摩擦力的作用而处于平衡状态;将重
16、力分解为垂直于斜面和沿斜面的两个分力,可知,在沿斜面方向上,重力的分力mgsin与水平力F以及摩擦力的合力为零;根据平衡条件可知,摩擦力大小等于水平力与重力沿斜面向下的分力的合力,由几何关系可知,该物体受到的摩擦力大小为 ,故D正确。变式22(2020·江西省赣州市十五县市高三上期中)如图所示的实验可以用来研究物体所受到的滑动摩擦力,已知木块的质量为m,细绳与木板之间装有拉力传感器,木板质量为M(传感器的质量可忽略不计),通过手拉绳子将木板从木块下匀速抽出时,弹簧测力计的示数为f,传感器的示数为F,且在该过程中木块保持静止状态,由此可知()A木板与桌面间的滑动摩擦力大小等于FB木块与
17、木板间的滑动摩擦力大小等于FfC该实验可测出木板与木块之间的动摩擦因数为D该实验可测出木板与桌面之间的动摩擦因数为答案C解析木块在水平方向上受木板水平向右的滑动摩擦力和弹簧测力计水平向左的拉力作用,由于木块静止,则其所受滑动摩擦力大小等于弹簧测力计的拉力大小f,所以木块与木板间的滑动摩擦力大小为f,B错误;手拉绳子将木板从木块下匀速抽出时,对于木板受力分析,受到水平向右的拉力F,木块给木板的水平向左的摩擦力,大小等于f,桌面给木板水平向左的摩擦力,木板匀速,则木板与桌面间的滑动摩擦力大小为Ff,A错误;根据滑动摩擦力公式FfF压,由于木块与木板间的滑动摩擦力大小等于f,则木板与木块之间的动摩擦
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