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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí)講義 第1講 重力 彈力 摩擦力
高考目標(biāo)
復(fù)習(xí)指導(dǎo)
形變、彈性、胡克定律 Ⅰ
高考試題的考查形式主要有兩種，①一種是以生活中的靜力學(xué)材料為背景，考查力的合成與分解和共點力的平衡的綜合應(yīng)用；②另一種是以現(xiàn)實中可能出現(xiàn)的各種情況，考查重力、彈力、摩擦力的理解和計算．
xx年高考對本專題內(nèi)容的考查仍將以力的合成與分解和共點力的平衡的綜合應(yīng)用為主.
滑動摩擦力、動摩擦因數(shù)、靜摩擦力
Ⅰ
矢量和標(biāo)量 Ⅰ
力的合成和分解
Ⅱ
共點力的平衡Ⅱ
實驗二：探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系
實驗三：驗證力的平行四邊形定則
第1講 重力 彈力 摩擦力
一、對力的認識
1．定義：物體與物體之間的相互作用．
2．三要素：力的大小、方向和作用點．
3．力的作用效果
(1)改變物體的運動狀態(tài)．
(2)使物體發(fā)生形變．
4．力的性質(zhì)
(1)物質(zhì)性 (2)相互性 (3)矢量性 (4)獨立性
二、重力
三、彈力
1．定義：發(fā)生彈性形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，會對與它接觸的物體產(chǎn)生力的作用．
2．產(chǎn)生條件
(1)物體相互接觸．
(2)物體發(fā)生彈性形變．
3．方向：彈力的方向總是與產(chǎn)生彈力的物體形變的方向相反．
4．大小
(1)胡克定律：彈簧類彈力在彈性限度內(nèi)遵守F＝kx.
(2)非彈簧類彈力的大小應(yīng)由平衡條件或牛頓第二定律求解．
四、摩擦力
名稱
項目
靜摩擦力
滑動摩擦力
定義
兩個相對靜止的物體間的摩擦力
兩個相對運動的物體間的摩擦力
產(chǎn)生
條件
(1)接觸面粗糙
(2)接觸處有壓力
(3)兩物體間有相對運動趨勢
(1)接觸面粗糙
(2)接觸處有壓力
(3)兩物體間有相對運動
大小、
方向
大小：0
F2 D．F3>F1>F2
解析：第一個圖中，以彈簧下面的小球為研究對象，第二個圖中，以懸掛的小球為研究對象，第三個圖中，以小球為研究對象．第一個圖中，小球受豎直向下的重力mg和彈簧向上的彈力，二力平衡，F(xiàn)1＝mg；后面兩個圖中，小球受豎直向下的重力和細線的拉力，二力平衡，彈簧的彈力大小均等于細線拉力的大小，則F2＝F3＝mg，故三圖中平衡時彈簧的彈力相等．
答案： A
1．彈力有無的判斷方法
(1)直接判斷
根據(jù)物體是否直接接觸并發(fā)生彈性形變來判斷是否存在彈力．此方法多用來判斷形變較明顯的情況．
(2)利用假設(shè)法判斷
對形變不明顯的情況，可假設(shè)兩個物體間不存在彈力，即把與我們所研究的物體相接觸的其他物體去掉，看物體還能否保持原有的狀態(tài)，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．
(3)根據(jù)“物體的運動狀態(tài)”判斷
物體的受力必須與物體的運動狀態(tài)符合，依據(jù)物體的運動狀態(tài)，由物體受力平衡(或牛頓第二定律)列方程來判斷物體間的彈力是否存在．
2．彈力方向的判斷方法
類型
方向的判定
舉例
接觸方式
面與面
與接觸面垂直
點與面
與接觸面垂直且過“點”
點與點
與公共切面垂直
輕繩
沿繩收縮的方向
輕桿
拉伸時沿桿收縮的方向，壓縮時沿桿伸長的方向
對于彈力不沿桿時，應(yīng)具體分析
畫出圖中靜止的各球或桿受到的彈力．
解析： 平面與平面接觸，彈力方向垂直于平面；平面與曲面接觸，彈力方向垂直于平面，也垂直于曲面過接觸點的切面；曲面與曲面接觸，彈力方向垂直于公切面；點與平面接觸，彈力方向垂直于平面；點與曲面接觸，彈力方向垂直于曲面過接觸點的切面．根據(jù)不同接觸面上彈力的特點，作圖如圖所示．
(1)彈力方向的判斷
①先明確兩物體間作用的類型，②再根據(jù)各種類型的特點來判斷彈力的方向．
(2)計算彈力大小常見的三種方法
①根據(jù)力的平衡條件進行求解．
②根據(jù)胡克定律F＝kx進行求解．
③根據(jù)牛頓第二定律進行求解．
1－1：(xx深圳市階段性檢測)如圖所示，一重為8 N的球固定在AB桿的上端，今用測力計水平拉球，使桿發(fā)生彎曲，此時測力計的示數(shù)為6 N，則AB桿對球作用力的大小及方向為( )
A．6 N，豎直向上
B．8 N，豎直向下
C．10 N，斜左上與豎直方向的夾角為37
D．12 N，斜右上與豎直方向的夾角為53
解析：取球受力分析如圖所示，由平衡條件知F桿＝ N＝10 N.
設(shè)F桿與豎直方向的夾角為θ，
則tan θ＝＝
所以θ＝37.
答案： C
1．靜摩擦力的有無及其方向的判定方法
(1)假設(shè)法
利用假設(shè)法判斷摩擦力的有無及方向的思維程序如下：
(2)狀態(tài)法：從物體的運動狀態(tài)反推出必須具備的受力條件，并進一步分析組成條件中靜摩擦力所起的作用，從而判斷出靜摩擦力的有無及方向．
(3)利用牛頓第三定律來判斷：此法的關(guān)鍵是抓住“力是成對出現(xiàn)的”，先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向，再根據(jù)“反向”確定另一物體受到的靜摩擦力方向．
2．滑動摩擦力方向判斷的關(guān)鍵——對“相對運動”的理解
“相對運動”是指研究對象相對于與其接觸的物體是運動的．因此，研究對象與其接觸的物體可能一個靜止，另一個運動(如物體在地面上運動時，物體是運動的，地面是靜止的)，也可能兩者都是運動的．
如圖甲、乙所示，物體A、B在力F作用下一起以相同速度沿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( )
A．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
解析：圖甲中，假設(shè)A、B之間光滑接觸，則物體A在水平方向不受任何外力作用，A仍可保持原來的勻速直線運動，故A不受摩擦力；圖乙中，假設(shè)物體A不受摩擦力或所受摩擦力沿斜面向下時，則A將會在重力沿斜面向下的分力或該分力與摩擦力的合力作用下，沿斜面向上做勻減速直線運動，與題設(shè)條件矛盾，故A所受摩擦力應(yīng)沿斜面向上．
答案： D
2－1：一個斜面體上擱置一根只能沿豎直方向運動的直桿，桿與斜面接觸面粗糙．斜面體水平向右運動過程中，發(fā)現(xiàn)桿勻加速上升，如圖所示，關(guān)于斜面體對桿的作用力，下列判斷正確的是( )
A．斜面對桿的滑動摩擦力沿斜面向下
B．斜面對桿的滑動摩擦力沿斜面向上
C．斜面體對桿的作用力豎直向上
D．斜面體對桿的作用力豎直向下
解析：桿勻加速上升，斜面體水平向右運動，桿相對于斜面體向上滑動，因此桿受的摩擦力沿斜面向下，A對，B錯；桿受的支持力垂直于斜面向上，桿受斜面體的作用力斜向右上方，C、D項錯誤．
答案： A
有三個相同的物體疊放在一起，置于粗糙水平地面上，物體之間不光滑，如圖所示．現(xiàn)用一水平力F作用在乙物體上，物體仍保持靜止，下列說法正確的是( )
A．丙受到地面的摩擦力大小為F，方向水平向左
B．甲受到水平向右的摩擦力作用
C．乙對丙的摩擦力大小為F，方向水平向右
D．丙對乙的摩擦力大小為F，方向水平向右
解析：甲、乙、丙均處于靜止?fàn)顟B(tài)，確定丙與地面間的摩擦力可采用整體法．研究甲、乙、丙的受力情況時，需要將它們隔離開進行分析．
對于選項A，以甲、乙、丙三者整體為研究對象，此整體在水平方向上受平衡力的作用，因此丙受到地面的摩擦力大小等于拉力F，方向水平向左，選項A正確；對于選項B，以甲為研究對象，甲不受摩擦力，選項B錯誤；對于選項C，乙對丙的摩擦力
與丙對乙的摩擦力大小相等、方向相反，由此可知，乙對丙摩擦力的大小等于F，方向水平向右，故選項C正確，選項D錯誤．
答案： AC
1.靜摩擦力大小的計算
根據(jù)物體的運動狀態(tài)求解
(1)若物體處于平衡狀態(tài)，利用平衡條件求解．
(2)若物體有加速度，利用牛頓第二定律和受力分析結(jié)合起來求解．
2．滑動摩擦力大小的計算
(1)滑動摩擦力的大小用公式Ff＝μFN來計算，但應(yīng)注意：
①μ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)，F(xiàn)N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無關(guān)，與接觸面的面積大小也無關(guān)．
(2)根據(jù)物體的運動狀態(tài)求解
①若物體處于平衡狀態(tài)，利用平衡條件求解．
②若物體有加速度，利用牛頓第二定律和受力分析結(jié)合起來求解．
3－1：(xx銀川模擬)在水平力F作用下，重為G的物體沿墻壁勻速下滑，如圖所示，若物體與墻之間的動摩擦因數(shù)為μ，則物體所受的摩擦力的大小為( )
A．μF B．μF＋G
C．G D.
解析：由Ff＝μFN得Ff＝μF，A正確，B錯誤；由豎直方向二力平衡得F＝G，C正確，D錯誤．
答案： AC
分類
說明
案例圖示
靜－靜“突變”
物體在摩擦力和其他力作用下處于平衡狀態(tài)，當(dāng)作用在物體上的其他力發(fā)生突變時，如果物體仍然保持靜止?fàn)顟B(tài)，則物體受到的靜摩擦力的大小或方向?qū)l(fā)生“突變”．
水平力F作用下物體靜止于斜面上，F(xiàn)突然增大時物體仍靜止，則所受靜摩擦力大小或方向?qū)ⅰ巴蛔儭保?
靜－動“突變”
物體的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”為滑動摩擦力．
放在粗糙水平面上的物體，作用的水平力從零逐漸增大，物體開始滑動，物體受地面摩擦力由靜摩擦力“突變”為滑動摩擦力．
動－靜“突變”
在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，物體將不受滑動摩擦力作用，或滑動摩擦力“突變”為靜摩擦力．
滑塊以v0沖上斜面做減速運動，當(dāng)?shù)竭_某位置靜止時，滑動摩擦力“突變”為靜摩擦力．
動－動“突變”
某物體相對于另一物體滑動的過程中，若突然相對運動方向變了，則滑動摩擦力方向發(fā)生“突變”．
水平傳送帶的速度v1>v2，滑塊受滑動摩擦力方向向右，當(dāng)傳送帶突然被卡住時滑塊受到的滑動摩擦力方向“突變”為向左.
(靜－靜“突變”)一木塊放在水平桌面上，在水平方向共受到三個力即F1、F2和摩擦力的作用，木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示，其中F1＝10 N，F(xiàn)2＝2 N，若撤去F1，則木塊受到的摩擦力為( )
A．10 N，方向向左
B．6 N，方向向右
C．2 N，方向向右
D．0
解析：當(dāng)物體受F1、F2及摩擦力的作用而處于平衡狀態(tài)時，由平衡條件可知物體所受的摩擦力的大小為8 N，可知最大靜摩擦力Ffmax≥8 N．當(dāng)撤去力F1后，F(xiàn)2＝2 NR1>，則FN1和FN2的關(guān)系正確的是( )
A．FN1＝FN2
B．FN1FN2
D．以上條件不能確定FN1和FN2的大小關(guān)系
解析：對小球受力分析如圖所示，每個球受到槽兩側(cè)邊沿的彈力均為FN，有F＝2FNcos ＝mg，因為R2>R1，所以θ2<θ1，cos>cos ，可得FN1>FN2.
答案： C
6．木塊甲、乙分別重50 N和60 N，它們與水平地面之間的動摩擦因數(shù)均為0.25.夾在甲、乙之間的輕彈簧被壓縮了2 cm，彈簧的勁度系數(shù)為400 N/m.系統(tǒng)置于水平地面上靜止不動．現(xiàn)將F＝1 N的水平拉力作用在木塊乙上，如圖所示，力F作用后( )
A．木塊甲所受摩擦力大小是12.5 N
B．木塊甲所受摩擦力大小是11.5 N
C．木塊乙所受摩擦力大小是9 N
D．木塊乙所受摩擦力大小是7 N
解析：由題意可得木塊乙受到的最大靜摩擦力Fmax＝μFN＝0.2560 N＝15 N，彈簧的彈力F彈＝kx＝4000.02 N＝8 N，木塊乙受到向右的力F彈＋F＝9 N
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