物理二 相互作用與物體平衡 第1講 重力 彈力 摩擦力

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1、專題二相互作用與物體平衡考點(diǎn)內(nèi)容要求熱點(diǎn)考向1.滑動(dòng)摩擦力、動(dòng)摩擦因數(shù)、靜摩擦力1.本專題著重考查的知識(shí)點(diǎn)有重力、彈力、摩擦力概念及其在各種形態(tài)下的表現(xiàn)形式，探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系、驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)及共點(diǎn)力作用下物體的平衡是高考考查的熱點(diǎn).2.本專題很多時(shí)候的考查都是與牛頓運(yùn)動(dòng)定律、功和能、電磁學(xué)的內(nèi)容結(jié)合起來考查，考查時(shí)注重物理思維與物理能力的考核，尤其是以生活中的實(shí)際問題為背景考查靜力學(xué)的知識(shí)將會(huì)加強(qiáng).2.形變、彈性、胡克定律3.矢量和標(biāo)量4.力的合成與分解5.共點(diǎn)力的平衡6.實(shí)驗(yàn)二：探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系7.實(shí)驗(yàn)三：驗(yàn)證力的平行四邊形定則第1講重力彈力摩擦力考點(diǎn) 1力1.

2、力的作用效果(1)改變物體的_；(2)使物體發(fā)生_.2.力的性質(zhì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)形變物體(1)物質(zhì)性：力不能脫離_而存在，沒有“施力物體”或“受力物體”的力是_的.不存在(2)相互性：力的作用是_的.施力(受力)物體同時(shí)也是受力(施力)物體.相互大小方向(3)矢量性：力是矢量，既有_，又有_.3.力的圖示及示意圖有刻度的有向線段(1)力的圖示：從力的作用點(diǎn)沿力的方向畫出的_(包括力的三要素).(2)力的示意圖：受力分析時(shí)作出的表示物體受到某一力的_.(包括力的三要素)注意：平時(shí)畫的都是力的示意圖.有向線段考點(diǎn) 2重力吸引mg1.定義：由于地球的_而使物體受到的力.2.大小：G_.考點(diǎn) 3形變和彈力彈性

3、形變接觸1.彈力發(fā)生_的物體，由于要恢復(fù)原狀，對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生力的作用，這種力叫做彈力.(1)產(chǎn)生的兩個(gè)必要條件物體直接_；發(fā)生_.(2)彈力的方向彈性形變相反彈力的方向總是與施力物體形變的方向_.2.胡克定律(1)內(nèi)容：彈簧發(fā)生_時(shí)，彈力的大小 F 跟彈簧伸長(zhǎng)(或縮短)的長(zhǎng)度 x 成_.(2)表達(dá)式：F_.k 是彈簧的_，單位為 N/m；k 的大小由彈簧_決定.彈性形變正比kxx 是彈簧長(zhǎng)度的_，不是彈簧形變以后的長(zhǎng)度.勁度系數(shù)自身變化量考點(diǎn) 4滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力1.定義兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，在接觸面上產(chǎn)生阻礙 _ 或_的力.2.產(chǎn)生條件相對(duì)運(yùn)動(dòng)

4、相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)(1)接觸面_；(2)接觸處有_；(3)兩物體間有_或_.粗糙彈力相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)3.方向與受力物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向_.4.大小(1)滑動(dòng)摩擦力：f_.(2)靜摩擦力：_0).由此可求出(A.物塊的質(zhì)量B.斜面的傾角C.物塊與斜面間的最大靜摩擦力D.物塊對(duì)斜面的壓力解析：設(shè)斜面傾角為，斜面對(duì)物塊的最大靜摩擦力為 f.平行于斜面的外力 F 取最大值 F1 時(shí)，最大靜摩擦力 f 方向沿斜面向下，由平衡條件可得：F1fmgsin ；平行于斜面的外力 F取最小值 F2 時(shí)，最大靜摩擦力 f 方向沿斜面向上，由平衡條件可得：fF2mgsin ；聯(lián)立解得物塊與斜面的最大靜摩擦力

5、fF1F22，選項(xiàng) C 正確.不能求出物塊質(zhì)量 m，不能求出斜面傾角，不能求出物塊對(duì)斜面壓力，選項(xiàng) A、B、D 錯(cuò)誤.答案：C熱點(diǎn) 1考向 1彈力的分析與計(jì)算彈力有無及其方向的判斷熱點(diǎn)歸納1.彈力有無的判斷：(1)條件法：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)假設(shè)法：對(duì)形變不明顯的情況，可假設(shè)兩個(gè)物體間彈力不存在，看物體能否保持原有的狀態(tài)，若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，則此處不存在彈力，若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，則此處一定有彈力.(3)狀態(tài)法：根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利用牛頓第二定律或共點(diǎn)力平衡條件判斷彈力是否存在.(4)替換法：可以將硬的、形變不明顯的施力物體用軟

6、的、易產(chǎn)生明顯形變的物體來替換，看能否維持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài).2.彈力方向的確定：【典題 1】畫出圖 2-1-3 中物體 A 受力的示意圖.圖 2-1-3答案：如圖 D2 所示.(3)(1)(4)(5)(2)圖 D2方法技巧：彈力方向的判斷方法：(1)根據(jù)物體所受彈力方向與施力物體形變的方向相反判斷.(2)根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件或牛頓第二定律確定彈力的方向.考向 2彈簧(彈性繩)彈力大小的計(jì)算胡克定律的應(yīng)用【典題 2】(2017 年新課標(biāo)卷)一根輕質(zhì)彈性繩的兩端分別固定在水平天花板上相距 80 cm 的兩點(diǎn)上，彈性繩的原長(zhǎng)也為 80 cm.將一鉤碼掛在彈性繩的中點(diǎn)，平衡時(shí)彈性繩的總長(zhǎng)度為 100 c

7、m；再將彈性繩的兩端緩慢移至天花板上的同一點(diǎn)，則彈性繩的總長(zhǎng)度變?yōu)?彈性繩的伸長(zhǎng)始終處于彈性限度內(nèi))()A.86 cmB.92 cmC.98 cmD.104 cm解析：由題可知，掛上鉤碼后，如圖 D3 甲所示：甲乙圖 D3此時(shí)彈性繩長(zhǎng)度為 100 cm，則角度為37，sin 0.6對(duì)結(jié)點(diǎn) O 進(jìn)行受力分析如圖乙所示.則由圖乙得：2Tsin mg答案：B熱點(diǎn) 2考向 1摩擦力有無及其方向的判斷靜摩擦力有無及其方向的判斷方法熱點(diǎn)歸納(1)假設(shè)法利用假設(shè)法判斷的思維程序如下：(2)狀態(tài)法此法關(guān)鍵是先判明物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(即加速度的方向)，再利用牛頓第二定律(Fma)確定合力，然后通過受力分析確定靜摩擦

8、力的大小及方向.(3)牛頓第三定律法此法的關(guān)鍵是抓住“力是物體間的相互作用”，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.【典題 3】(2017 年安徽合肥第一中學(xué)高三月考)如圖 2-1-4所示，在水平桌面上放置一斜面體 P，兩長(zhǎng)方體物塊 a 和 b 疊放在斜面體上，整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，若將 a 和 b、b 與斜面體，斜面體與桌面之間摩擦力的大小分別用 f1、f2和f3表示，則()圖 2-1-4A.f10，f20，f30B.f10，f20，f30C.f10，f20，f30D.f10，f20，f30解析：對(duì) a 物體分析可知，a 物體受重力、支

9、持力的作用，有沿斜面向下滑動(dòng)的趨勢(shì)，因此 a 受到 b 對(duì)其向上的摩擦力，f10；再對(duì) ab 整體分析可知，ab 整體受重力、支持力的作用，有沿斜面向下滑動(dòng)的趨勢(shì)，因此 b 受到斜面體 P 對(duì)其向上的摩擦力， f20；對(duì) ab 及 P 組成的整體分析，由于整體在水平方向不受外力，因此 P 不受地面的摩擦力，f30，故 C 正確.答案：C考向 2滑動(dòng)摩擦力方向的判斷熱點(diǎn)歸納(1)滑動(dòng)摩擦力的方向與接觸面相切，與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反.相比靜摩擦力，滑動(dòng)摩擦力的方向較為直觀.(2)對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的理解：“相對(duì)”指與其接觸的物體而言，即以與其接觸的物體為參考系，不一定是相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng).【典題 4】(多

10、選)如圖 2-1-5 所示，A 為長(zhǎng)木板，在水平面上以速度 v1 向右運(yùn)動(dòng)，物塊 B 在木板 A 的上面以速度 v2 向右運(yùn)動(dòng)，下列判斷正確的是()圖 2-1-5A.若 v1v2，則 A、B 之間不存在摩擦力B.若 v1v2，則 A 受到了 B 所施加的向左的滑動(dòng)摩擦力C.若 v1v2，則 B 受到了 A 所施加的向左的滑動(dòng)摩擦力解析：v1v2 時(shí)，A、B 之間相對(duì)靜止，則 A 與 B 間沒有摩擦力，選項(xiàng) A 正確；v1v2 時(shí)，A 相對(duì) B 向右滑動(dòng)，所以 A受到 B 對(duì)其施加的向左的滑動(dòng)摩擦力，根據(jù)相互作用力的特點(diǎn)，B 受到 A 施加的向右的滑動(dòng)摩擦力，選項(xiàng) B 正確，D 錯(cuò)誤；v1v2時(shí)

11、， B 相對(duì) A 向右滑動(dòng)，所以 B 受到 A 對(duì)其施加的向左的滑動(dòng)摩擦力，選項(xiàng) C 錯(cuò)誤.答案：AB熱點(diǎn) 3摩擦力大小的計(jì)算熱點(diǎn)歸納1.靜摩擦力(1)由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來求，若物體平衡則由共點(diǎn)力平衡求解.(2)物體有加速度時(shí)，若只有靜摩擦力，則Ff ma.若除靜摩擦力外，物體還受其他力，則 F合 ma，先求合力再求靜摩擦力.2.滑動(dòng)摩擦力(1)滑動(dòng)摩擦力的大小用公式 FfFN來計(jì)算.(2)也可根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)由共點(diǎn)力平衡和牛頓第二定律求解.【典題 5】(多選，2017 年湖北宜昌一調(diào))如圖 2-1-6 所示，)物體 A 和 B 相對(duì)靜止，以共同的速度沿斜面勻速下滑，則(圖 2-1-6A.A、B 間無摩擦

12、力的作用B.B 受到滑動(dòng)摩擦力的大小為(mAmB)gsin C.B 受到的靜摩擦力的大小為 mAgsin D.取走 A 物后，B 物將勻加速下滑解析：以 A 為研究對(duì)象，A 處于平衡狀態(tài)，因此有 f答案：BCmAgsin ，所以A受到B給其沿斜面向上的摩擦力作用，故A錯(cuò)誤；以整體為研究對(duì)象，根據(jù)平衡狀態(tài)有(mAmB)gsin fB，故B正確；A對(duì)B的靜摩擦力與B對(duì)A的靜摩擦力大小相等，故有ffmAgsin ，C正確；由前面分析知：(mAmB)gsin fB，又根據(jù)滑動(dòng)摩擦力公式有fB(mAmB)gcos ，得tan ，取走A物體后，物體B受滑動(dòng)摩擦力為mBgcos ，代入tan 得，mBgco

13、s mBgsin ，即物體B受力平衡，則物體B仍能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤.方法技巧：關(guān)于計(jì)算摩擦力大小的三點(diǎn)注意：(1)分清摩擦力的性質(zhì)：靜摩擦力或滑動(dòng)摩擦力.(2)應(yīng)用滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算公式FfFN時(shí)，注意動(dòng)摩擦因數(shù)，其大小與接觸面的材料及其粗糙程度有關(guān)，F(xiàn)N 為兩接觸面間的正壓力，不一定等于物體的重力.(3)滑動(dòng)摩擦力的大小與物體的運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)，與接觸面積的大小無關(guān).【遷移拓展】(2015 年山東卷)如圖 2-1-7 所示，滑塊 A 置于水平地面上，滑塊 B 在一水平力作用下緊靠滑塊 A(A、B 接觸面豎直)，此時(shí) A 恰好不滑動(dòng)，B 剛好不下滑.已知 A 與 B 間的動(dòng)摩擦因數(shù)為1，A

14、與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為2，最大靜摩擦)力等于滑動(dòng)摩擦力.A 與 B 的質(zhì)量之比為(圖 2-1-7答案：B繩模型、桿模型1.輕繩模型(1)活結(jié)模型：跨過滑輪、光滑桿、光滑釘子的細(xì)繩為同一根細(xì)繩，繩上各點(diǎn)及兩端拉力大小相等.(2)死結(jié)模型：如幾個(gè)繩上有“結(jié)點(diǎn)”，即幾段繩子系在一起，那么這幾段繩子的拉力不一定相等.2.輕桿模型(1)“死桿”：輕質(zhì)固定桿，它的彈力方向不一定沿桿的方向，作用力的方向需要結(jié)合平衡方程或牛頓定律求得.(2)“活桿”：一端有鉸鏈相連的桿屬于活動(dòng)桿，輕質(zhì)活動(dòng)桿的彈力方向一定沿桿的方向.【典題 6】(多選，2017 年天津卷)如圖 2-1-8 所示，輕質(zhì)不可伸長(zhǎng)的晾衣繩兩端分別固

15、定在豎直桿 M、N 上的 a、b 兩點(diǎn)，懸掛衣服的衣架鉤是光滑的，掛于繩上處于靜止?fàn)顟B(tài).如果只人)為改變一個(gè)條件，當(dāng)衣架靜止時(shí)，下列說法正確的是(A.繩的右端上移到 b，繩子拉力不變B.將桿 N 向右移一些，繩子拉力變大C.繩的兩端高度差越小，繩子拉力越小D.若換掛質(zhì)量更大的衣服，則衣架懸掛點(diǎn)右移圖 2-1-8解析：設(shè)兩桿間距離為 d，繩長(zhǎng)為 l，Oa、Ob 段長(zhǎng)度分別為 la和lb，則llalb，兩部分繩子與豎直方向夾角分別為和，受力分析如圖 2-1-9 所示.圖 2-1-9答案：AB【觸類旁通】如圖 2-1-10 甲所示，輕繩 AD 跨過固定在水平橫梁 BC 右端的定滑輪掛住一個(gè)質(zhì)量為 1

16、0 kg 的物體，ACB30；圖乙中輕桿 HP 一端用鉸鏈固定在豎直墻上，另一端 P通過細(xì)繩 EP 拉住，EP 與水平方向也成 30，輕桿的 P 點(diǎn)用細(xì)繩 PQ 拉住一個(gè)質(zhì)量也為 10 kg 的物體.g 取 10 N/kg，求輕繩 AC段的拉力大小 FAC與細(xì)繩EP段的拉力大小FEP之比.甲乙圖 2-1-10解：題圖甲和乙中的兩個(gè)物體都處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡條件可判斷，與物體相連的細(xì)繩拉力大小等于物體的重力.分別取 C 點(diǎn)和 P 點(diǎn)為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析如圖 D4(a)和(b)所示.(a)(b)圖 D4圖(a)中，輕繩 AD 跨過定滑輪拉住質(zhì)量為 M1 的物體，物體處于平衡狀態(tài)，繩 AC 段的拉力FACFCDM1g圖(b)中，由FEPsin 30FPQM2g得FEP2M2g