浙江省高考物理总复习 第2章第一节 重力 弹力 摩擦力课件 大纲人教版

第一节第一节重力重力弹力弹力摩擦力摩擦力课堂互动讲练课堂互动讲练经典题型探究经典题型探究第一节重力弹力摩擦力第一节重力弹力摩擦力基础知识梳理基础知识梳理知能优化演练知能优化演练一、力一、力1力的概念：物体与物体之间的力的概念：物体与物体之间的_作用作用2力的性质力的性质(1)物质性：力不能脱离物质性：力不能脱离_而独立存在没有而独立存在没有“施力物体施力物体”或或“受力物体受力物体”的力是的力是_的的(2)相互性：力的作用是相互性：力的作用是_的施力的施力(受力受力)物体物体同时也是受力同时也是受力(施力施力)物体物体(3)矢量性：力是矢量，既有矢量性：力是矢量，既有_，又有，又有_(4)独立性：一个力作用于某个物体上产生的效果，独立性：一个力作用于某个物体上产生的效果，与这个物体是否受到其他力的作用与这个物体是否受到其他力的作用_基础知识梳理基础知识梳理相互相互物体物体不存在不存在相互相互大小大小方向方向无关无关形变形变运动状态运动状态4力的图示和示意图力的图示和示意图(1)力的图示：包含力的力的图示：包含力的_、_、_三个要素三个要素(2)力的示意图：受力分析时，作出的表示物力的示意图：受力分析时，作出的表示物体受到某一力的有向线段体受到某一力的有向线段特别提示：特别提示：同一性质的力可以产生不同的效同一性质的力可以产生不同的效果；不同性质的力可以产生相同的效果果；不同性质的力可以产生相同的效果大小大小方向方向作用点作用点二、重力二、重力1产生：由于地球的吸引而使物体受到的力产生：由于地球的吸引而使物体受到的力2大小：大小：Gmg.3方向：总是方向：总是_4重心：因为物体各部分都受重力的作用，从效重心：因为物体各部分都受重力的作用，从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用集中于一果上看，可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫做物体的重心点，这一点叫做物体的重心特别提示：特别提示：(1)重力的方向总是与当地的水平面垂直，重力的方向总是与当地的水平面垂直，不同地方水平面不同，其垂直水平面向下的方向也不同地方水平面不同，其垂直水平面向下的方向也就不同就不同(2)重力的方向不一定指向地心重力的方向不一定指向地心(3)并不是只有重心处才受到重力的作用并不是只有重心处才受到重力的作用竖直向下竖直向下思考感悟思考感悟重心的位置与哪些因素有关？重心的位置与哪些因素有关？提示：提示：与质量分布和物体的形状有关与质量分布和物体的形状有关三、弹力三、弹力1定义：发生弹性形变的物体由于要定义：发生弹性形变的物体由于要_，对与它接触的物体产生力的作用对与它接触的物体产生力的作用2产生的条件产生的条件(1)两物体两物体_；(2)发生发生_恢复原状恢复原状相互接触相互接触弹性形变弹性形变3方向方向(1) 与物体形变方向与物体形变方向_(2)几种常见模型的弹力方向几种常见模型的弹力方向轻绳的拉力沿绳指向轻绳的拉力沿绳指向_的方向的方向点与平面、平面与平面接触处的弹力点与平面、平面与平面接触处的弹力_于接于接触面触面(若是曲面则垂直于接触处的若是曲面则垂直于接触处的_)指向被压或指向被压或被支持的物体被支持的物体弹簧的弹力方向：总是沿弹簧的弹力方向：总是沿_指向变回原指向变回原长的方向长的方向杆的弹力方向要依照平衡条件或牛顿定律判定杆的弹力方向要依照平衡条件或牛顿定律判定相反相反绳收缩绳收缩垂直垂直切面切面弹簧轴线弹簧轴线4大小大小(1)弹簧类弹力在弹性限度内遵从胡克定律，其公式弹簧类弹力在弹性限度内遵从胡克定律，其公式为为Fkx；(2)非弹簧类弹力大小应由非弹簧类弹力大小应由_或动力学规律或动力学规律求得求得四、摩擦力四、摩擦力1产生：相互接触且发生形变的粗糙物体间，有产生：相互接触且发生形变的粗糙物体间，有_或或_时，在接触面上所受的时，在接触面上所受的阻碍阻碍_或或_的力的力2产生条件：接触面产生条件：接触面_；接触面间有弹力；物；接触面间有弹力；物体间有体间有_或或_平衡条件平衡条件相对运动相对运动相对运动趋势相对运动趋势相对运动相对运动相对运动趋势相对运动趋势粗糙粗糙相对运动相对运动相对运动趋势相对运动趋势FN4方向：与相对运动或相对运动趋势方向方向：与相对运动或相对运动趋势方向_5作用效果：阻碍物体间的作用效果：阻碍物体间的_或或_相反相反相对运动相对运动相对运动趋势相对运动趋势特别提示：特别提示：(1)摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势，但不一定阻碍物体的运动相对运动趋势，但不一定阻碍物体的运动(2)受静摩擦力作用的物体不一定静止，受滑动摩擦受静摩擦力作用的物体不一定静止，受滑动摩擦力作用的物体不一定运动力作用的物体不一定运动(3)接触面处有摩擦力时一定有弹力，且弹力与摩擦接触面处有摩擦力时一定有弹力，且弹力与摩擦力方向总垂直，反之不一定成立力方向总垂直，反之不一定成立一、弹力的有无及方向的判断方法一、弹力的有无及方向的判断方法1弹力有无的判断方法弹力有无的判断方法(1)根据弹力产生的条件直接判断根据弹力产生的条件直接判断根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否根据物体是否直接接触并发生弹性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存在弹力此方法多用来判断形变较明显的情况课堂互动讲练课堂互动讲练(2)利用假设法判断利用假设法判断对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，即把与我们所研究的物体相接触的其他物体去在，即把与我们所研究的物体相接触的其他物体去掉，看物体还能否保持原有的状态，若运动状态不掉，看物体还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，则此处变，则此处不存在弹力，若运动状态改变，则此处一定存在弹力一定存在弹力(3)根据根据“物体的运动状态物体的运动状态”分析分析由状态分析弹力，使物体的受力必须与物体的运动由状态分析弹力，使物体的受力必须与物体的运动状态符合，状态符合， 依据物体的运动状态，由物体受力平衡依据物体的运动状态，由物体受力平衡(或牛顿第二定律或牛顿第二定律)列方程来判断物体间的弹力是否列方程来判断物体间的弹力是否存在存在2弹力的方向的判断方法弹力的方向的判断方法(1)弹力的方向与物体形变的方向相弹力的方向与物体形变的方向相反，作用在迫使物体发生形变的那反，作用在迫使物体发生形变的那个物体上具体情况有以下几种：个物体上具体情况有以下几种：弹力弹力弹力的方向弹力的方向弹簧两端的弹簧两端的弹力弹力与弹簧测力计中心轴线相重合，与弹簧测力计中心轴线相重合，指向弹簧恢复原状的方向指向弹簧恢复原状的方向轻绳的弹力轻绳的弹力沿绳指向绳收缩的方向沿绳指向绳收缩的方向面与面接触面与面接触的弹力的弹力垂直于接触面指向受力物体垂直于接触面指向受力物体点与面接触点与面接触的弹力的弹力过接触点垂直于接触面过接触点垂直于接触面(或接触或接触面的切面面的切面)而指向受力物体而指向受力物体球与面接触球与面接触的弹力的弹力在接触点与球心的连线上，指向在接触点与球心的连线上，指向受力物体受力物体球与球接触球与球接触的弹力的弹力垂直于过接触点的公切面，而指垂直于过接触点的公切面，而指向受力物体向受力物体杆的弹力杆的弹力可能沿杆，也可能不沿杆，应具可能沿杆，也可能不沿杆，应具体情况具体分析体情况具体分析(2)由物体的运动状态判断弹力的方向由物体的运动状态判断弹力的方向物体的受力必须与物体的运动状态相符合可根据物体的受力必须与物体的运动状态相符合可根据物体的运动状态，先假设一个弹力的方向，由共点物体的运动状态，先假设一个弹力的方向，由共点力的平衡条件或牛顿第二定律列方程，求出弹力的平衡条件或牛顿第二定律列方程，求出弹力若所得结果为正值，其方向与假设方向相同，力若所得结果为正值，其方向与假设方向相同，如果为负值，其方向与假设方向相反如果为负值，其方向与假设方向相反应用指导应用指导：(1)绳对物体只能产生拉力，不能产生推绳对物体只能产生拉力，不能产生推力，且绳子弹力的方向一定沿着绳子并指向绳子收力，且绳子弹力的方向一定沿着绳子并指向绳子收缩的方向，这是由绳子本身的特点决定的缩的方向，这是由绳子本身的特点决定的(2)杆既可以产生拉力，也可以产生推力，弹力的方杆既可以产生拉力，也可以产生推力，弹力的方向可以沿杆，也可以不沿杆，这是杆和绳两种模型向可以沿杆，也可以不沿杆，这是杆和绳两种模型的最大区别的最大区别即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1.(2011年绍兴模拟年绍兴模拟)如图如图211所示，小车内有所示，小车内有一固定光滑斜面，一个小球通过细绳与车顶相连，一固定光滑斜面，一个小球通过细绳与车顶相连，细绳始终保持竖直关于小球的受力情况，下列说细绳始终保持竖直关于小球的受力情况，下列说法正确的是法正确的是()图图211A若小车静止，绳对小球的拉力可能为零若小车静止，绳对小球的拉力可能为零B若小车静止，斜面对小球的支持力一定为零若小车静止，斜面对小球的支持力一定为零C若小车向右运动，小球一定受两个力的作用若小车向右运动，小球一定受两个力的作用D若小车向右运动，小球一定受三个力的作用若小车向右运动，小球一定受三个力的作用解析：解析：选选B.若小车静止，则小球受力平衡，由于斜若小车静止，则小球受力平衡，由于斜面光滑，不受摩擦力，小球受重力、绳子的拉力，面光滑，不受摩擦力，小球受重力、绳子的拉力，重力和拉力都沿竖直方向；如果受斜面的支持力，重力和拉力都沿竖直方向；如果受斜面的支持力，则没法达到平衡，因此在小车静止时，斜面对小球则没法达到平衡，因此在小车静止时，斜面对小球的支持力一定为零，绳子的拉力等于小球的重力，的支持力一定为零，绳子的拉力等于小球的重力，故故A项错误，项错误，B项正确；若小车向右匀速运动时，项正确；若小车向右匀速运动时，小球受重力和绳子拉力两个力的作用；若小车运动小球受重力和绳子拉力两个力的作用；若小车运动时加速度向左，则一定受斜面的支持力，可能受绳时加速度向左，则一定受斜面的支持力，可能受绳子的拉力，也可能不受绳子的拉力，故子的拉力，也可能不受绳子的拉力，故C、D项都项都不对不对二、摩擦力的有无及方向的判断方法二、摩擦力的有无及方向的判断方法1假设法：即假设接触面光滑，看物体是否会发假设法：即假设接触面光滑，看物体是否会发生相对运动生相对运动(1)若发生相对运动，则说明物体原来虽相对静止却若发生相对运动，则说明物体原来虽相对静止却有相对运动的趋势且假设接触面光滑后物体发生有相对运动的趋势且假设接触面光滑后物体发生相对运动的方向即为原来相对运动趋势的方向，从相对运动的方向即为原来相对运动趋势的方向，从而确定静摩擦力的方向而确定静摩擦力的方向(2)若没有发生相对运动，则说明没有静摩擦力若没有发生相对运动，则说明没有静摩擦力2根据摩擦力的效果来判断其方向：如平衡其他根据摩擦力的效果来判断其方向：如平衡其他力、作动力、作阻力、提供向心力等，再根据平衡力、作动力、作阻力、提供向心力等，再根据平衡条件或牛顿定律来计算大小用牛顿第二定律判断，条件或牛顿定律来计算大小用牛顿第二定律判断，关键是先判断物体的运动状态关键是先判断物体的运动状态(即加速度方向即加速度方向)，再，再利用牛顿第二定律利用牛顿第二定律(Fma)确定合力的方向，然后确定合力的方向，然后由受力分析判断静摩擦力方向由受力分析判断静摩擦力方向3利用牛顿第三定律来判断利用牛顿第三定律来判断此法关键是抓住此法关键是抓住“摩擦力是成对出现的摩擦力是成对出现的”，先确定，先确定受力较少的物体受到的摩擦力方向，再确定另一物受力较少的物体受到的摩擦力方向，再确定另一物体受到的摩擦力方向体受到的摩擦力方向特别提醒：特别提醒：(1)受静摩擦力作用的物体不一定是静止受静摩擦力作用的物体不一定是静止的，受滑动摩擦力作用的物体不一定是运动的的，受滑动摩擦力作用的物体不一定是运动的(2)摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势，但摩擦力不一定阻碍物体的运动，摩擦力的方势，但摩擦力不一定阻碍物体的运动，摩擦力的方向与物体运动的方向可能相同也可能相反，还可能向与物体运动的方向可能相同也可能相反，还可能成一夹角，即摩擦力可能是动力也可能是阻力成一夹角，即摩擦力可能是动力也可能是阻力即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2.如图如图212所示，物体所示，物体A置于倾斜的传送带上，置于倾斜的传送带上，它能随传送带一起向上或向下做匀速运动，下列关它能随传送带一起向上或向下做匀速运动，下列关于物体于物体A在上述两种情况下的受力描述，正确的是在上述两种情况下的受力描述，正确的是()图图212A物体物体A随传送带一起向上运动时，随传送带一起向上运动时，A所受的摩擦所受的摩擦力沿斜面向下力沿斜面向下B物体物体A随传送带一起向下运动时，随传送带一起向下运动时，A所受的摩擦所受的摩擦力沿斜面向下力沿斜面向下C物体物体A随传送带一起向下运动时，随传送带一起向下运动时，A不受摩擦力不受摩擦力作用作用D无论无论A随传送带一起向上还是向下运动，传送随传送带一起向上还是向下运动，传送带对物体带对物体A的作用力均相同的作用力均相同答案：答案：D三、摩擦力大小的计算三、摩擦力大小的计算1静摩擦力大小的计算静摩擦力大小的计算(1)物体处于平衡状态时物体处于平衡状态时(静止或匀速静止或匀速)，利用力的平，利用力的平衡条件来判断其大小衡条件来判断其大小(2)物体有加速度时，若只有摩擦力，则物体有加速度时，若只有摩擦力，则Ffma，例如匀速转动的圆盘上物块靠摩擦力提供向心力产例如匀速转动的圆盘上物块靠摩擦力提供向心力产生向心加速度；若除摩擦力外，物体还受其他力，生向心加速度；若除摩擦力外，物体还受其他力，则则F合合ma，先求合力再求摩擦力，先求合力再求摩擦力2滑动摩擦力的计算滑动摩擦力的计算(1)滑动摩擦力的大小用公式滑动摩擦力的大小用公式FfFN来计算，但应来计算，但应注意：注意：为动摩擦因数，其大小与接触面的材料、表面为动摩擦因数，其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关，的粗糙程度有关，FN为两接触面间正压力，其大小为两接触面间正压力，其大小不一定等于物体的重力不一定等于物体的重力滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关，与接滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关，与接触面的面积大小也无关触面的面积大小也无关(2)根据物体的运动状态判断根据物体的运动状态判断若物体处于平衡状态，利用平衡条件求解若物体处于平衡状态，利用平衡条件求解若物体有加速度，利用牛顿第二定律和受力分析若物体有加速度，利用牛顿第二定律和受力分析结合起来求解结合起来求解即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)3.(2011年衢州一中检测年衢州一中检测) 如图如图213所示，斜所示，斜面固定在地面上，倾角为面固定在地面上，倾角为37(sin370.6，cos370.8)，质量为，质量为1 kg的滑块，以一定的初的滑块，以一定的初速度沿斜面向下滑，斜面足够长，滑块与斜面间速度沿斜面向下滑，斜面足够长，滑块与斜面间的动摩擦因数为的动摩擦因数为0.8.该滑块所受摩擦力该滑块所受摩擦力Ff随时间随时间变化的图象是图变化的图象是图214中的中的(取初速度方向为正取初速度方向为正方向，方向，g10 m/s2)()图图213解析：解析：选选A.由于由于mgsin37mgcos37，滑块减速，滑块减速下滑，因斜面足够长，故滑块最终一定静止在斜面下滑，因斜面足够长，故滑块最终一定静止在斜面上，开始阶段上，开始阶段Ff滑滑mgcos376.4 N，方向沿斜，方向沿斜面向上，静止在斜面上时，面向上，静止在斜面上时，Ff静静mgsin376 N，方向沿斜面向上，由于取初速度方向为正方向，故方向沿斜面向上，由于取初速度方向为正方向，故图象图象A正确，正确，B、C、D均错误均错误 如图如图215所示，小车上固定着一根弯成所示，小车上固定着一根弯成角的曲杆，杆的另一端固定着一个质量为角的曲杆，杆的另一端固定着一个质量为m的的球试分析下列情况下杆对球的弹力的大小和方向：球试分析下列情况下杆对球的弹力的大小和方向：弹力的分析与计算弹力的分析与计算图图215经典题型探究经典题型探究(1)小车静止；小车静止；(2)小车以加速度小车以加速度a水平向右加速运动水平向右加速运动【思路点拨思路点拨】解答本题时应注意以下三点：解答本题时应注意以下三点：(1)杆对小球的弹力方向不一定沿杆；杆对小球的弹力方向不一定沿杆；(2)小车静止时，由平衡条件可以求解弹力的大小和小车静止时，由平衡条件可以求解弹力的大小和方向；方向；(3)小车加速运动时，可由牛顿第二定律求解弹力的小车加速运动时，可由牛顿第二定律求解弹力的大小和方向大小和方向【解析解析】(1)小车静止时，球处于平衡状态，由平小车静止时，球处于平衡状态，由平衡条件可求：衡条件可求：F1mg，方向竖直向上，方向竖直向上(2)当小车以加速度当小车以加速度a向右匀加向右匀加速运动时，小球的加速度也为速运动时，小球的加速度也为a，设杆对球的弹力为，设杆对球的弹力为F2，与，与竖直方向的夹角为竖直方向的夹角为，如图，如图216所示，则有：所示，则有：图图216【答案答案】(1)mg竖直向上竖直向上(2)见解析见解析【题后反思题后反思】杆产生的弹力方向可能杆产生的弹力方向可能沿杆，也可能不沿杆，需结合物体的其沿杆，也可能不沿杆，需结合物体的其他受力情况、运动情况，由平衡条件或他受力情况、运动情况，由平衡条件或F合合ma确定确定 (2011年山东滨州模拟年山东滨州模拟)如图如图217所示，原长分别为所示，原长分别为L1和和L2，劲度系数分别为劲度系数分别为k1和和k2的轻质弹簧的轻质弹簧竖直悬挂在天花板上，两弹簧之间竖直悬挂在天花板上，两弹簧之间有一质量为有一质量为m1的物体，最下端挂着的物体，最下端挂着质量为质量为m2的另一物体，整个装置处的另一物体，整个装置处于静止状态求：于静止状态求：弹簧产生的弹力弹簧产生的弹力图图217(1)这时两弹簧的总长这时两弹簧的总长(2)若用一个质量为若用一个质量为M的平板把下面的的平板把下面的物体竖直缓慢地向上托起，直到两弹物体竖直缓慢地向上托起，直到两弹簧的总长度等于两弹簧的原长之和，簧的总长度等于两弹簧的原长之和，求这时平板受到下面物体求这时平板受到下面物体m2的压力的压力【规律总结规律总结】有关弹簧问题的综合设计，有关弹簧问题的综合设计，由于既能考查相关弹力的特点规律，又能够由于既能考查相关弹力的特点规律，又能够将静力学知识、动力学知识甚至能量知识综将静力学知识、动力学知识甚至能量知识综合起来考查学生的综合应用知识的能力，所合起来考查学生的综合应用知识的能力，所以在高考中出现的几率较大以在高考中出现的几率较大变式训练变式训练1 如图如图218所示，两木块的质量分别所示，两木块的质量分别为为m1和和m2，两轻质弹簧的劲度系数分别为，两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和和k2，上面的木块压在上面的弹簧上上面的木块压在上面的弹簧上(但不拴接但不拴接)，整个系，整个系统处于平衡状态现缓慢地向上提上面的木块，直统处于平衡状态现缓慢地向上提上面的木块，直到它刚离开上面的弹簧，求这个过程中下面木块移到它刚离开上面的弹簧，求这个过程中下面木块移动的距离动的距离图图218 (满分样板满分样板10分分) (2011年湖北黄冈模拟年湖北黄冈模拟)如图如图219所示，斜面为长方形的斜面体倾角为所示，斜面为长方形的斜面体倾角为37，其长为其长为0.8 m，宽为，宽为0.6 m一重为一重为20 N的木块原先的木块原先在斜面体上部，当对它施加平行于在斜面体上部，当对它施加平行于AB边的恒力边的恒力F时，时，刚好使木块沿对角线刚好使木块沿对角线AC匀速下滑，求木块与斜面匀速下滑，求木块与斜面间的动摩擦因数间的动摩擦因数和恒力和恒力F的大小的大小摩擦力的分析与计算摩擦力的分析与计算图图219【思路点拨思路点拨】解答本题时应注意以下几点：解答本题时应注意以下几点：(1)木块受到的摩擦力的方向；木块受到的摩擦力的方向；(2)滑动摩擦力滑动摩擦力FfFN中中FN的大小；的大小；(3)斜面方向上木块所受合力为零斜面方向上木块所受合力为零解题样板规范步骤，该得的分一分不丢！解题样板规范步骤，该得的分一分不丢！画出木块在斜面内的受力图，如图画出木块在斜面内的受力图，如图2110所示，所示，由于木块沿斜面向下做匀速直线运动，由平衡条由于木块沿斜面向下做匀速直线运动，由平衡条件可知，重力沿斜面向下的分力件可知，重力沿斜面向下的分力mgsin37与水与水平推力平推力F的合力与木块受到的滑动摩擦力为一对的合力与木块受到的滑动摩擦力为一对平衡力，由几何关系可得平衡力，由几何关系可得图图2110【名师归纳名师归纳】滑动摩擦力的方向总滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反本题是与物体的相对运动方向相反本题容易造成的错解就是认为摩擦力的方容易造成的错解就是认为摩擦力的方向沿斜面向上向沿斜面向上变式训练变式训练2如图如图2111甲所示，一物块在粗甲所示，一物块在粗糙斜面上，在平行斜面向上的外力糙斜面上，在平行斜面向上的外力F作用下，斜作用下，斜面和物块始终处于静止状态，当面和物块始终处于静止状态，当F按图乙所示规按图乙所示规律变化时，关于物块与斜面间摩擦力的大小变律变化时，关于物块与斜面间摩擦力的大小变化的说法中正确的是化的说法中正确的是()图图2111A一定增大一定增大B可能一直减小可能一直减小C可能先减小后增大可能先减小后增大 D可能一直增大可能一直增大