江苏专用2020版高考物理新增分大一轮复习第二章相互作用第1讲重力弹力摩擦力讲义含解.pdf
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1、重力 弹力 摩擦力重力 弹力 摩擦力 考试内容范围及要求高考统计高考命题解读 内容要求说明2015201620172018 4.形变和 弹力 胡 克定律 T1 5.静摩擦 滑动摩擦 摩擦力 动摩擦因 数 T9 6.力的合 成和分解 力的合成和分解 的计算,只限于 用作图法或直角 三角形知识解决 T14 T5 T9 7.共点力 的平衡 只要求解决在一 个平面内的共点 力平衡问题 T14T14T14 实验二:力 的平行四 边形定则 1.考查方式 受力分析是研究物体 运动状态和运动规律 的前提,并且将贯穿 力学和电磁学问题分 析的全过程从历年 命题看,主要在选择 题中单独考查,同时 对平衡问题的分析
2、在 后面的计算题中往往 有所涉及 2命题趋势 本部分内容在高考命 题中有两大趋势:一 是向着选择题单独考 查的方向发展;二是 在一个题中单独考查 或与动力学、电磁学 综合考查并存. 第 1 讲 重力 弹力 摩擦力第 1 讲 重力 弹力 摩擦力 一、力 1定义:力是物体与物体之间的相互作用 2作用效果:使物体发生形变或改变物体的运动状态(即产生加速度) 3性质:力具有物质性、相互性、矢量性、独立性等特征 4四种基本相互作用:引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用 二、重力 1产生:由于地球吸引而使物体受到的力 注意:重力不是万有引力,而是万有引力竖直向下的一个分力 2大小:Gmg,可
3、用弹簧测力计测量 注意:(1)物体的质量不会变;(2)G的变化是由在地球上不同位置处g的变化引起的 3方向:总是竖直向下的 注意:竖直向下是和水平面垂直,不一定和接触面垂直,也不一定指向地心 4重心:物体的每一部分都受重力作用,可认为重力集中作用于一点,即物体的重心 (1)影响重心位置的因素:物体的几何形状;物体的质量分布 (2)不规则薄板形物体重心的确定方法:悬挂法 注意:重心的位置不一定在物体上 自测 1 (多选)关于地球上的物体,下列说法中正确的是( ) A物体只有静止时才受重力作用 B地面上的物体受到的重力垂直于水平面 C重心是物体受到重力的等效作用点,故重心一定在物体上 D物体所受重
4、力的大小与物体运动状态无关 答案 BD 三、弹力 1弹力: (1)定义:发生形变的物体由于要恢复原状而对与它接触的物体产生的作用力 (2)产生条件: 物体间直接接触; 接触处发生形变 (3)方向:总是与施力物体形变的方向相反 2胡克定律: (1)内容:在弹性限度内,弹力和弹簧形变大小(伸长或缩短的量)成正比 (2)表达式:Fkx. k是弹簧的劲度系数,单位是牛顿每米,用符号 N/m 表示;k的大小由弹簧自身性质决定 x是弹簧长度的变化量,不是弹簧形变以后的长度 自测 2 在下列图中,a、b(a、b均处于静止状态,接触面均光滑,B、E 中细绳处于竖直状 态)间一定有弹力的是( ) 答案 C 四、
5、摩擦力 1静摩擦力与滑动摩擦力 名称 项目 静摩擦力滑动摩擦力 定义两相对静止的物体间的摩擦力两相对运动的物体间的摩擦力 产生条件 接触面粗糙 接触处有压力 两物体间有相对运动趋势 接触面粗糙 接触处有压力 两物体间有相对运动 大小0FfFfmFfFN 方向与受力物体相对运动趋势的方向相反与受力物体相对运动的方向相反 作用效果总是阻碍物体间的相对运动趋势总是阻碍物体间的相对运动 2.动摩擦因数 (1)定义:彼此接触的物体发生相对运动时,摩擦力和正压力的比值. Ff FN (2)决定因素:接触面的材料和粗糙程度 自测 3 指明物体A在以下情况下所受的静(动)摩擦力的方向 答案 a沿传送带向上 b
6、沿斜面向上 c竖直向上 d竖直向上 e水平向右(与F 的方向相同) f水平向左 命题点一 弹力的分析与计算命题点一 弹力的分析与计算 1弹力方向 2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 3弹力有无的判断“三法” 思路 假设将与研究对象接触的物体解除接触,判断研究对象的运动状态是否 发生改变若运动状态不变,则此处不存在弹力;若运动状态改变,则 此处一定存在弹力 假 设 法 例证 图中细线竖直、斜面光滑,因去掉斜面体,小球的运动状态不变,故小 球只受重力和细线的拉力,不受斜面的支持力 思路 用细绳替换装置中的轻杆,看能不
7、能维持原来的力学状态如果能维持, 则说明这个杆提供的是拉力;否则,提供的是支持力 替 换 法例证 图中轻杆AB、AC,用绳替换杆AB,原装置状态不变,说明杆AB对A施 加的是拉力;用绳替换杆AC,原状态不能维持,说明杆AC对A施加的是 支持力 思路 由运动状态分析弹力,即物体的受力必须与物体的运动状态相符合,依 据物体的运动状态,由二力平衡(或牛顿第二定律)列方程,求解物体间 的弹力 状 态 法 例证 升降机以ag加速下降或减速上升时物体不受底板的弹力作用 例 1 (多选)(2018锦屏中学模拟)如图 1 所示, 一倾角为 45的斜面固定于竖直墙上, 为 使一光滑的铁球静止,需加一水平力F,且
8、F通过球心,下列说法正确的是( ) 图 1 A球一定受墙的弹力且水平向左 B球可能受墙的弹力且水平向左 C球一定受斜面的弹力且垂直斜面向上 D球可能受斜面的弹力且垂直斜面向上 答案 BC 解析 铁球处于静止状态,当F较小时,球的受力情况如图甲所示,当F较大时,球的受力 情况如图乙所示,故 B、C 正确 变式 1 (2018沛县中学调研)如图 2 甲所示,一个轻质弹簧右端固定在传感器上,传感器 与电脑相连,当对弹簧的左端施加变化的水平拉力时,在电脑上得到了弹簧形变量x与弹簧 弹力大小F的关系图象(如图乙所示),弹簧始终在弹性限度内,则下列判断正确的是( ) 图 2 A弹簧产生的弹力和弹簧的长度成
9、正比 B弹簧长度的变化量与对应的弹力变化量成正比 C该弹簧的劲度系数是 2N/m D当对弹簧的左端施加水平压力时,弹簧劲度系数变大 答案 B 解析 根据题图可知:Fkx,x是弹簧形变量,即弹簧弹力与弹簧的形变量成正比,与弹簧 长度不成正比,故 A 错误;弹簧长度的变化量等于弹簧的形变量,根据 A 选项分析可知,弹 簧长度的变化量与对应的弹力变化量成正比,故 B 正确;Fx图象的斜率表示弹簧的劲度系 数,由此可知该弹簧的劲度系数是k N/m200 N/m,故 C 错误 ; 由于图象斜率不变, F x 20 0.1 因此当对弹簧的左端施加水平压力时,弹簧劲度系数不变,故 D 错误 变式 2 (20
10、18苏锡常镇二模)帆船运动中,运动员可以调节帆面与船前进方向的夹角,使 船能借助风获得前进的动力下列图中能使帆船获得前进动力的是( ) 答案 D 拓展点 “动杆、定杆问题”与“活结、死结问题” 1“动杆”和“定杆”问题 (1)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, 否则会引起杆的转动如图 3 甲所示,若C为转轴,则轻杆在缓慢转动过程中,弹力方向始 终沿杆的方向 图 3 (2)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 2“活结”和“死结”问题 (1)活结 : 当绳绕过光滑的滑轮或挂钩时,由于滑轮或挂钩对
11、绳无约束,因此绳上的力是相等 的,即滑轮只改变力 的方向不改变力的大小,例如图乙中,两段绳中的拉力大小都等于重物的重力 (2)死结 : 若结点不是滑轮,是固定点时,称为“死结”结点,则两侧绳上的弹力不一定相等 例 2 如图 4 甲所示, 轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的光滑定滑轮挂住一个质量为M1 的物体,ACB30;如图乙中轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上,另一端G通过细绳EG 拉住,EG与水平方向也成 30角,轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量为M2的物体,重力加 速度为g,求: 图 4 (1)绳AC段的张力FTAC与绳EG的张力FTEG之比; (2)轻杆BC对C端的支持力; (3)轻杆
12、HG对G端的支持力 答案 (1) M1 2M2 (2)M1g,方向和水平方向成 30角斜向右上方 (3)M2g,方向水平向右3 解析 分别取C点和G点为研究对象,进行受力分析如图(a)和(b)所示 (1)图(a)中轻绳AD跨过光滑定滑轮拉住质量为M1的物体,物体处于平衡状态,绳AC段的拉 力FTACFTCDM1g;图(b)中由FTEGsin 30M2g,得FTEG2M2g,则; FTAC FTEG M1 2M2 (2)图(a)中,根据平衡条件和平行四边形定则可得,FNCFTACM1g,方向和水平方向成 30 角斜向右上方; (3)图(b)中,根据平衡条件有 FTEGsin 30M2g,FTEG
13、cos 30FNG 所以FNGM2gM2g,方向水平向右 1 tan 30 3 命题点二 摩擦力的分析与计算命题点二 摩擦力的分析与计算 1静摩擦力大小的计算 (1)物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动),利用力的平衡条件来判断静摩擦力的大小 (2)物体有加速度时, 若只有静摩擦力, 则Ffma.若除受静摩擦力外, 物体还受其他力, 则F 合ma,先求合力再求静摩擦力 2滑动摩擦力大小的计算 滑动摩擦力的大小用公式FfFN来计算,应用此公式时要注意以下几点: (1)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;FN为两接触面间的正 压力,其大小不一定等于物体的重力 (2)滑动摩擦力的
14、大小与物体的运动速度和接触面的大小均无关 3静摩擦力的有无和方向的判断方法 (1)假设法:利用假设法判断的思维程序如下: (2)状态法 : 先判断物体的状态(即加速度的方向),再利用牛顿第二定律(F合ma)确定合力, 然后通过受力分析确定静摩擦力的大小及方向 (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 例 3 (2018南京市、盐城市二模)如图 5 甲所示为某公司研制的“双动力智能型救援机器 人”(又被网友称为“麻辣小龙虾”),其长长的手臂前端有两个对称安装的“铁夹” 在某次 救援活动中,“麻辣小龙虾”用铁夹恰好竖直抓取
15、到重力为G的长方形水泥制品,水泥制品 在空中处于静止状态,如图乙所示,则( ) 图 5 A水泥制品受到的摩擦力大小一定等于G B水泥制品受到的摩擦力方向可能竖直向下 C若铁夹的位置稍向上移,水泥制品受到的摩擦力变大 D若增大铁夹对水泥制品的挤压,水泥制品受到的摩擦力变大 答案 A 解析 水泥制品在竖直方向只受到重力和摩擦力,处于静止状态,故重力与摩擦力大小一定 相等,重力竖直向下,则摩擦力竖直向上,A 正确,B 错误 ; 静摩擦力的大小与重力大小相等, 与压力无关,与铁夹位置无关,C、D 错误 变式 3 (2018苏锡常镇二模)小明将一辆后轮驱动的电动小汽车,按图示方法置于两个平 板小车上,三
16、者置于水平实验桌上当小明用遥控器启动小车向前运动后,他看到两个平板 小车也开始运动,下列标出平板小车的运动方向正确的是( ) 答案 C 变式 4 (2019田家炳中学期初)如图 6 所示,质量为m的木块在质量为M的长木板上向右 滑动,长木板与水平地面间的动摩擦因数为1,木块与木板间的动摩擦因数为2,已知长 木板处于静止状态,那么此时长木板受到的地面摩擦力大小为( ) 图 6 A2mgB1Mg C1(mM)gD2mg1Mg 答案 A 解析 对木块受力分析,受重力mg、长木板的支持力FN和向左的滑动摩擦力Ff1,根据滑动 摩擦力公式有:Ff12FN,在竖直方向:FNmg,代入可得:Ff12mg,再
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