全国通用版高考物理一轮复习第二章相互作用2.1重力弹力摩擦力.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第二章相 互 作 用,第,1,讲重力弹力摩擦力,【,知识导图,】,弹性形变,直接接触,弹性形变,相反,弹性限度,正比,接触面粗糙,接触处有弹力,相对运动趋势,0,F,fm,相反,F,N,相反,粗糙程度,【,微点拨,】,1.,弹力有无要判断,:,(1),条件法。,(2),假设法。,(3),状态法。,(4),替换法。,2.,记忆口诀,:,摩擦力要确定,先看是静还是动。,静摩擦力很被动,大小要由外力定。,(,滑,),动摩擦力是定值,大小公式,(F,f,=,F,N,),来确定。,【,慧眼纠错,】,(1),只要物体发生形变就会产生弹力作用。,纠错,:_,_,。,(2),物体所受弹力方向与施力物体形变方向相同。,纠错,:_,_,。,只有物体发生弹性形变才会产生弹力作用,物体,发生形变,但不一定产生弹力作用,物体所受弹力的方向与施力物体形变的方向相反,与自身形变的方向相同,(3),轻杆的弹力方向一定沿杆方向。,纠错,:_,_,_,。,(4),滑动摩擦力的方向不可能与物体运动方向相同。,纠错,:_,_,。,轻杆如果可以自由转动,平衡时杆的弹力方向一,定沿杆方向,如果轻杆不能自由转动,杆上的弹力方向,可能沿杆,也可能不沿杆方向,滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反,与物体,的运动方向可能相同,也可能相反,(5),物体受到静摩擦力的大小为,F,f,=,F,N,。,纠错,:_,_,(6),运动的物体只能受到滑动摩擦力的作用。,纠错,:_,_,_,。,最大静摩擦力的大小等于,F,f,=,F,N,静摩擦力的大,小范围,:0mg,方向可能沿杆向上,【,题眼直击,】,(1),固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为,。,(2),在斜杆下端固定有质量为,m,的小球。,【,解析,】,选,C,、,D,。小球受重力和杆的作用,力,F,处于静止或匀速运动时,由力的平衡条,件知,二力必等大反向,有,F=mg,方向竖直,向上。小车向右匀加速运动时,小球有向右的恒定加速度,根据牛顿第二定律知,mg,和,F,的合力应水平向右,如图所示。由图可知,Fmg,方向可能沿杆向上,选项,C,、,D,正确。,【,通关秘籍,】,1.,弹力有无的判断,:,(1),根据弹力产生的条件直接判断。,(2),利用假设法判断。,(3),根据物体的运动状态分析,:,根据物体的运,动状态,利用牛顿第二定律或共点力平衡条,件判断弹力是否存在。,(4),利用替换法判断,:,可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易发生明显形变的物体来替换,看能否维持原来的力学状态,若发生形变,则此处一定有弹力。,2.,弹力方向的判断,:,(1),常见模型中弹力的方向。,(2),根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向。,3.,计算弹力大小的三种方法,:,(1),根据胡克定律进行求解。,(2),根据力的平衡条件进行求解。,(3),根据牛顿第二定律进行求解。,【,考点冲关,】,1.,如图所示,一小车的表面由一光滑水平面和光滑斜面连接而成,其上放一球,球与水平面的接触点为,a,与斜面的接触点为,b,。当小车和球一起在水平桌面上做直线运动时,下列结论正确的是,(,),A.,球在,a,、,b,两点处一定都受到支持力,B.,球在,a,点一定受到支持力,在,b,点处一定不受支持力,C.,球在,a,点一定受到支持力,在,b,点处不一定受到支持力,D.,球在,a,点处不一定受到支持力,在,b,点处也不一定受到支持力,【,解析,】,选,D,。若球与小车一起做水平匀速运动,则球在,b,处不受支持力作用,;,若球与小车一起做水平向左匀加速运动,则球在,a,处受到的支持力可能为零,选项,D,正确。,2.(2017,全国卷,),一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距,80 cm,的两点上,弹性绳的原长也为,80 cm,。将一钩码挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为,100 cm;,再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点,则弹性绳的总长度变为,(,弹性绳的伸长始终处于弹性限度内,)(,),A.86 cmB.92 cmC.98 cmD.104 cm,【,解析,】,选,B,。设弹性绳的劲度系数为,k,。左右两半段,弹性绳的伸长量,L=10 cm,如图所示,由共点力的平衡条件可知,:,钩码的重力为,G=2kLcos53,将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点时,钩码的,重力为,G=2kL,解得,:L=L=6 cm,弹性绳的,总长度变为,L,0,+2L=92 cm,故,B,正确,A,、,C,、,D,错误。,【,加固训练,】,如图所示的四个图中,AB,、,BC,均为轻质杆,各图中杆的,A,、,C,端都通过铰链与墙连接,两杆都在,B,处由铰链连接,且系统均处于静止状态。现用等长的轻绳来代替轻杆,能保持平衡的是,(,),A.,图中的,AB,杆可以用轻绳代替的有甲、乙、丙,B.,图中的,AB,杆可以用轻绳代替的有甲、丙、丁,C.,图中的,BC,杆可以用轻绳代替的有乙、丙、丁,D.,图中的,BC,杆可以用轻绳代替的有甲、乙、丁,【,解析,】,选,B,。如果杆端受拉力作用,可以用与之等长的轻绳代替,如果杆端受压力作用,则不可用等长的轻绳代替,如题图中甲、丙、丁中的,AB,杆均受拉力作用,而甲、乙、丁中的,BC,杆均受沿杆的压力作用,故,A,、,C,、,D,均错误,B,正确。,考点,2,摩擦力的分析与计算,【,典题探究,】,【,典例,2】,(,多选,)(2018,菏泽模拟,),如图甲、乙所示,倾角为,的斜面上放置一滑块,M,在滑块,M,上放置一个质量为,m,的物块,M,和,m,相对静止,一起沿斜面匀速下滑,下列说法正确的是 导学号,04450024(,),A.,图甲中物块,m,受到摩擦力,B.,图乙中物块,m,受到摩擦力,C.,图甲中物块,m,受到水平向左的摩擦力,D.,图乙中物块,m,受到与斜面平行向上的摩擦力,【,题眼直击,】,(1)M,和,m,相对静止,M,和,m,之间,_,_,。,(2),一起沿斜面匀速下滑,M,和,m,均处于,_,。,没有发生相,对运动,平衡状态,【,解析,】,选,B,、,D,。对题图甲,:,设物块,m,受到摩擦力,则物,块,m,受到重力、支持力、摩擦力,而重力、支持力平衡,若受到摩擦力作用,其方向与接触面相切,方向水平,则,物块,m,受力将不平衡,与题中条件矛盾,故假设不成立,A,、,C,错误。对题图乙,:,设物块,m,不受摩擦力,由于,m,匀速,下滑,m,必受力平衡,若,m,只受重力、支持力作用,由于支,持力与接触面垂直,故重力、支持力不可能平衡,则假设不成立,由受力分析知,:m,受到与斜面平行向上的摩擦力,B,、,D,正确。,【,通关秘籍,】,1.,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,:,【,考点冲关,】,1.,某电视台每周都有棋类节目,铁质的棋盘竖直放置,每个棋子都是一个小磁铁,能吸在棋盘上,不计棋子间的相互作用力,下列说法正确的是,(,),A.,小棋子共受三个力作用,B.,棋子对棋盘的压力大小等于重力,C.,磁性越强的棋子所受的摩擦力越大,D.,质量不同的棋子所受的摩擦力不同,【,解析,】,选,D,。小棋子受到重力、向上的摩擦力、棋盘的吸引力和棋盘的支持力作用,选项,A,错误,;,棋盘对棋子的摩擦力等于棋子的重力,故无论棋子的磁性多强,摩擦力是不变的,质量不同的棋子所受的重力不同,故摩擦力不同,选项,B,、,C,错误,D,正确。,2.,如图所示,水平地面上堆放着原木。关于原木,P,在支撑点,M,、,N,处受力的方向,下列说法正确的是,(,),A.M,处受到的支持力竖直向上,B.N,处受到的支持力竖直向上,C.M,处受到的静摩擦力沿,MN,方向,D.N,处受到的静摩擦力沿水平方向,【,解析,】,选,A,。,M,处支持力方向垂直于地面,因此竖直向上,A,项正确,;N,处的支持力方向垂直于原木,P,因此,B,项错误,;M,处受到的静摩擦力方向平行于地面,C,项错误,;N,处受到的静摩擦力方向平行于原木,P,D,项错误。,【,加固训练,】,如图所示,固定在水平地面上的物体,P,左侧是光滑圆弧面,一根轻绳跨过物体,P,顶点上的小滑轮,一端系有质量为,m=4 kg,的小球,小球与圆心连线跟水平方向的夹角,=60,绳的另一端水平连接物块,3,三个物块重均为,50 N,作用在物块,2,的水平力,F=20 N,整个系统处于平衡状态,g,取,10 m/s,2,则以下说法正确的是,(,),A.1,和,2,之间的摩擦力是,20 N,B.2,和,3,之间的摩擦力是,20 N,C.3,与桌面间的摩擦力为,20 N,D.,物块,3,受,6,个力作用,【,解析,】,选,B,。对小球受力分析可知,绳的拉力等于小,球重力沿圆弧面切线方向的分力,由几何关系可知绳的,拉力等于,20 N,。将三个物块看成一个整体受力分析,可,知水平方向整体受到拉力,F,和绳的拉力的作用,由于,F,等,于绳的拉力,故整体受力平衡,与桌面间没有摩擦力,故,物块,3,与桌面间的摩擦力为,0,C,错误,;,由于物块,1,、,2,之间,没有相对运动的趋势,故物块,1,和,2,之间没有摩擦力的作用,A,错误,;,隔离物块,3,受力分析,由水平方向受力平衡可知物块,2,和,3,之间摩擦力的大小是,20 N,B,正确,;,物块,3,受重力、桌面的支持力、物块,2,的压力、物块,2,的摩擦力、绳的拉力,5,个力作用,D,错误。,考点,3,摩擦力的突变问题,【,典题探究,】,【,典例,3】,(2018,宿州模拟,),如图所,示,质量为,1 kg,的物体与地面间的动,摩擦因数,=0.2,从,t=0,开始以初速度,v,0,沿水平地面向,右滑行,同时受到一个水平向左的恒力,F=1 N,的作用,g,取,10 m/s,2,向右为正方向,该物体受到的摩擦力,F,f,随时间变化的图象是,(,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,)(,),导学号,04450025,【,解析,】,选,A,。物体在力,F,和摩擦力作用下向右做匀减,速直线运动,此时滑动摩擦力水平向左,大小为,F,f1,=,mg=2 N,物体的速度为零后,物体在力,F,作用下处于,静止状态,物体受水平向右的静摩擦力,大小为,F,f2,=F,=1 N,故只有图,A,正确。,【,迁移训练,】,迁移,1:“,静,-,动”突变,如图所示,完全相同的,A,、,B,两物体放在水平地面上,与水平地面间的动摩擦因数均为,=0.2,每个物体重,G=10 N,设物体,A,、,B,与水平地面间的最大静摩擦力均为,F,fm,=2.5 N,若对,A,施加一个向右的由,0,均匀增大到,6 N,的,水平推力,F,有四位同学将,A,物体所受到的摩擦力随水平推力,F,的变化情况在图中表示出来。其中表示正确的是,(,),【,解析,】,选,D,。推力,F,由,0,均匀增大到,2.5 N,A,、,B,均未动,而,F,fA,由,0,均匀增大到,2.5 N,。推力,F,由,2.5 N,增大到,5 N,F,fA,=2.5 N,。推力,F,由,5 N,增大到,6 N,A,处于运动状,态,F,fA,=G=2 N,D,正确。,迁移,2:“,动,-,静”突变,(,多选,)(2018,广州模拟,),如图所示,用水平力,F,拉着一物体在水平地面上做匀速直线运动,从,t=0,时刻起水平力,F,的大小随时间均匀减小,到,t,1,时刻,F,减小为零。物体所受的摩擦力,F,f,随时间,t,的变化图象可能是,(,),【,解析,】,选,A,、,D,。物体开始做匀速直线运动,说明物体所受的拉力,F,与滑动摩擦力等大反向。当,F,减小时,物体做减速运动。若,F,减小为零之前物体始终运动,则摩擦力始终为滑动摩擦力,大小不变,A,正确,;,若,F,减小为零之前物体已停止运动,则停止前摩擦力为滑动摩擦力,大小不变,停止后摩擦力为静摩擦力,大小随,F,的减小而减小,D,正确。,迁移,3:“,动,-,动”突变,如图所示,绷紧的水平传送带始终以恒定速率,v,1,运行。初速度大小为,v,2,的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的,A,处滑上传送带。若从小物块滑上传送带开始计时,小物块在传送带上运动的,v-t,图象,(,以地面为参考系,),如图乙所示。已知,v,2,v,1,则,(,),A.t,2,时刻,小物块离,A,处的距离达到最大,B.t,2,时刻,小物块相对传送带滑动的距离达到最大,C.0,t,2,时间内,小物块受到的摩擦力方向先向右后向左,D.0,t,3,时间内,小物块始终受到大小不变的摩擦力作用,【,解析,】,选,B,。当小物块速度为零时,小物块离,A,处的距离达到最大,为,t,1,时刻,选项,A,错误,;t,2,时刻,小物块相对传送带滑动的距离达到最大,选项,B,正确,;0,t,2,时间内,小物块受到的摩擦力方向一直向右,选项,C,错误,;0,t,2,时间内,小物块始终受到大小不变的滑动摩擦力作用,t,2,t,3,时间内,由于小物块与传送带速度相同,二者相对静止,小物块不受摩擦力作用,选项,D,错误。,【,通关秘籍,】,用临界法分析摩擦力突变问题,:,(1),题目中出现“最大”“最小”和“刚好”等关键词时,一般隐藏着临界问题。有时,有些临界问题中并不含上述常见的“临界术语”,但审题时发现某个物理量在变化过程中会发生突变,则该物理量突变时物体所处的状态即为临界状态。,(2),静摩擦力是被动力,其存在及大小、方向取决于物体间的相对运动的趋势,而且静摩擦力存在最大值。存在静摩擦力的连接系统,相对滑动与相对静止的临界条件是静摩擦力达到最大值。,(3),研究传送带问题时,物体和传送带的速度相等的时刻往往是摩擦力的大小、方向和运动性质的分界点。,【,加固训练,】,如图所示,斜面固定在地面上,倾角为,37(sin 37,=0.6,cos 37=0.8),。质量为,1 kg,的滑块以初速度,v,0,从斜面底端沿斜面向上滑行,(,斜面足够长,该滑块与斜,面间的动摩擦因数为,0.8),则该滑块所受摩擦力,F,随时,间变化的图象是图中的,(,取初速度,v,0,的方向为正方向,g,取,10 m/s,2,)(,),【,解析,】,选,B,。滑块上升过程中受到滑动摩擦力作用,由,F=F,N,和,F,N,=mgcos,联立得,F=6.4 N,方向为沿斜面,向下。当滑块的速度减为零后,由于重力的分力,mgsin mgcos,滑块不动,滑块受的摩擦力为,静摩擦力,由平衡条件得,F=mgsin,代入可得,F=6 N,方向为沿斜面向上,故选项,B,正确。,