【物理】2019届一轮复习人教版重力弹力摩擦力学案

【物理】2019届一轮复习人教版重力弹力摩擦力学案

第5讲　重力　弹力　摩擦力 考情剖析 考查内容 考纲要求 考查年份 考查详情 能力要求 形变和弹力 胡克定律、静摩擦　滑动摩擦 摩擦力　动摩擦因数 Ⅰ ‎15年 ‎16年 ‎17年 ‎,‎ T9—选择，考查牛顿运动定律、能量守恒定律及弹簧弹力与长度变化关系的综合应用 T14—计算，结合圆周运动，考查胡克定律弹簧劲度系数的计算 T9—选择，考查根据受力分析、分析摩擦力做功情况 T1—选择，考查胡克定律、弹簧压缩量的计算 T20(1)—计算，考查斜面弹力大小计算 T9—选择，考查根据受力分析、分析摩擦力做功情况 T14—计算，结合共点力平衡，考查摩擦力大小和方向的判断,‎ 分析综合、应用数学处理物理问题 分析综合、应用数学处理物理问题 分析综合、应用数学处理物理问题 弱项清单,1.弹力和摩擦力大小、方向的判断能力不足 ‎2．混淆弹簧的伸长量与弹簧长度的概念，单位记错 ‎3．没有养成良好的受力分析习惯 知识整合 一、力 ‎1．力的定义：力是物体对物体的________，力不能离开物体而存在．‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎2．力的基本特征 ‎(1)力的物质性：力不能脱离物体而独立存在．不论是直接接触还是不直接接触；不论是微观还是宏观，有力就一定存在________和________物体．‎ ‎(2)力的相互性：力的作用是相互的，施力物体同时也一定是受力物体．‎ ‎(3)力的矢量性：力是________，有大小和方向，其合成与分解遵从________________．‎ ‎(4)力的独立性：一个力作用于某一物体上产生的效果，与这个物体是否同时受到其他力的作用无关．‎ ‎3．力的作用效果：使物体产生______或使物体______发生改变．‎ ‎4．力的分类 ‎(1)按________分：重力、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力等．‎ ‎(2)按________分：拉力、压力、浮力、动力、阻力、向心力、回复力等．‎ ‎(3)按研究对象分：内力和外力 ‎(4)按是否与物体接触分：接触力和非接触力．‎ ‎5．力的三要素：________、________、作用点．‎ ‎6．力的图示：用一根带箭头的线段来表示力的________、________、作用点的方法就是力的图示．‎ ‎7．力的国际单位：________.‎ 二、重力 ‎1．产生：________________________________________________________________________.‎ ‎2．大小：____________．‎ ‎3．方向：____________．‎ ‎4．重心 ‎(1)定义：________________________________________________________________________.‎ ‎(2)位置确定：‎ ‎①质量分布均匀的规则物体重心在其____________．‎ ‎②对于形状不规则或者质量分布不均匀的物体，重心可用____________法确定．‎ 注意：‎ ‎(1)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就不同．‎ ‎(2)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，物体的重心不一定在物体上．‎ ‎(4)重力是万有引力的一个分力．‎ 三、弹力 ‎1．定义：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________.‎ ‎(1)形变是指________________________________________________________________________．‎ ‎(2)形变的种类：________________________________________________________________________.‎ ‎2．产生条件：‎ ‎(1)____________________；‎ ‎(2)____________________．‎ ‎3．弹力方向：________________________________________________________________________.‎ ‎4．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____________．‎ ‎(2)表达式：________________．‎ ‎①k是弹簧的____________，单位是____________，用符号______表示；k的大小由弹簧____________决定．‎ ‎②x是弹簧长度的____________，不是弹簧形变以后的长度．‎ 四、摩擦力 两个________________的物体，当它们发生相对运动或具有________________时，就会在接触面上产生阻碍相对运动或________________的力，这种力叫做摩擦力．‎ 摩擦力可以分为____________和____________两种．‎ 方法技巧考点1　弹力有无及弹力方向的判断 ‎1．弹力有无的四种判断方法 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎(1)条件法：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．‎ ‎(2)假设法：对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，看物体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，则此处一定有弹力．‎ ‎(3)状态法：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)替换法：可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换，看能否维持原来的力学状态．‎ ‎2．弹力方向的确定 ‎3．计算弹力大小常见的三种方法 ‎(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．‎ ‎4.三种模型对比 轻杆 轻绳 轻弹簧 模型图示 模型特点 形变特点 只能发生微小形变 柔软，只能发生微小形变，‎ 各处张力大小相等 既可伸长，也可压缩，‎ 各处弹力大小相等 方向特点 不一定沿杆，可以是任意方向 只能沿绳，指向绳收缩的方向 沿弹簧轴线与形变方向相反 作用效 果特点 可以提供拉力、推力 只能提供拉力 可以提供拉力、推力 大小突 变特点 可以发生突变 可以发生突变 一般不能发生突变 ‎　　5.解决三种模型问题时应注意的事项 ‎(1)轻杆、轻绳、轻弹簧都是忽略质量的理想化模型．‎ ‎(2)分析轻杆上的弹力时必须结合物体的运动状态．‎ ‎(3)讨论轻弹簧上的弹力时应明确弹簧处于伸长还是压缩状态．‎ ‎【典型例题1】　下列的四个图中，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 ‎【典型例题2】　(多选)两个劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧a，b串接在一起，a 弹簧的一端固定在墙上，如图所示．开始时两弹簧均处于原长状态，现用水平力作用在b弹簧的P端向右拉动弹簧，已知a弹簧的伸长量为L，则(　　)‎ ‎ A．b弹簧的伸长量也为L ‎ B．b弹簧的伸长量为 ‎ C．P端向右移动的距离为2L ‎ D．P端向右移动的距离为L ‎　1.(多选)如图所示，A、B两物体的重力分别是GA＝3 N、GB＝4 N，A用悬绳挂在天花板上，B放在水平地面上，‎ A、B间的轻弹簧上的弹力F＝2 N，则绳中张力F1和B对地面的压力F2的可能值分别为(　　)‎ ‎ A．7 N和10 N ‎ B．5 N和2 N ‎ C．1 N和6 N ‎ D．2 N和5 N 考点2　滑动摩擦力和静摩擦力 ‎1．产生条件 ‎(1)接触面粗糙；‎ ‎(2)有弹力；‎ ‎(3)有相对运动或相对运动趋势．‎ ‎2．摩擦力的方向：总跟接触面相切，并且跟物体的相对运动方向或相对运动趋势方向相反．摩擦力与物体的运动方向可相同、相反、垂直、成任意角度．摩擦力可能起动力作用，也可能起阻力作用．‎ 相对运动趋势方向的判断：对运动趋势方向的判断，一般是采用化“静”为“动”的方法，即假设研究对象与被接触物体之间光滑，若它们之间发生相对滑动，则其相对滑动方向便是原先的相对运动趋势方向；若它们之间不发生相对滑动，则说明它们之间原先并无相对运动趋势．‎ ‎3．摩擦力的大小：滑动摩擦力跟压力成正比，也就是跟一个物体对另一个物体表面的垂直作用力成正比．公式：Ff＝μFN.‎ Ff表示滑动摩擦力大小，FN表示压力的大小，μ叫动摩擦因数．FN表示两物体表面间的压力，性质上属于弹力，不是重力，更多的情况需结合运动情况与平衡条件加以确定．μ 与接触面的材料有关，与接触面的大小无关，无单位．滑动摩擦力大小，与相对运动的速度大小无关．‎ 静摩擦力的大小随着运动趋势强弱变化而在0～最大静摩擦力Ffm之间变化．跟相对运动趋势强弱程度有关，但跟接触面相互挤压力FN无直接关系．‎ 最大静摩擦力一般要大于滑动摩擦力，在中学阶段讨论问题时，如无特殊说明，可认为它们数值相等．‎ ‎4．静摩擦力有无及方向的常用判断方法 ‎(1)假设法 利用假设法判断的思维程序如下：‎ 假设物体间接触面光滑 与相对运动趋势的方向相反 ‎(2)反推法：从研究物体的运动状态反推它必须具有的条件，分析组成条件的相关因素中摩擦力所起的作用，从而判断静摩擦力的有无及方向．‎ ‎(3)状态法：此法关键是先判明物体的运动状态(即加速度的方向)，再利用牛顿第二定律(F＝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．‎ ‎(4)牛顿第三定律法 此法的关键是抓住“力是成对出现的”，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．‎ ‎【典型例题3】　(多选)如图所示，一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下拉出，鱼缸最终没有滑出桌面．若鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等，则在上述过程中(　　)‎ ‎ A．桌布对鱼缸摩擦力的方向向左 ‎ B．鱼缸在桌布上的滑动时间和在桌面上的相等 ‎ C．若猫增大拉力，鱼缸受到的摩擦力将增大 ‎ D．若猫减小拉力，鱼缸有可能滑出桌面 ‎【典型例题4】　如图，A、B两物体重力都等于10 N，各接触面动摩擦因数都等于0.3，F1＝1 N和F2＝2 N的两个水平力分别作用在A和B上，A、B均静止，则A受的摩擦力和地面对B的摩擦力大小分别为(　　)‎ ‎ A．3 N，6 N B．1 N，2 N ‎ C．1 N，1 N D．0 N，1 N ‎　2.如图，在水平桌面上放置一斜面体P，两长方体物块a和b叠放在P的斜面上，整个系统处于静止状态．若将a和b、b与P、P与桌面之间摩擦力的大小分别用f1、f2和f3表示．则(　　)‎ ‎ A．f1＝0，f2≠0，f3≠0 B．f1≠0，f2＝0，f3＝0‎ ‎ C．f1≠0，f2≠0，f3＝0 D．f1≠0，f2≠0，f3≠0‎ 当堂检测　　1.如图所示，一个球形物体静止于光滑水平面上，并与竖直光滑墙壁接触，A、B两点是球跟墙和地面的接触点，则下列说法中正确的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 第1题图 ‎ A．物体受重力、B点的支持力、A点的弹力作用 ‎ B．物体受重力、B点的支持力作用 ‎ C．物体受重力、B点的支持力、地面的弹力作用 ‎ D．物体受重力、B点的支持力、物体对地面的压力作用 ‎2．如图所示，质量均为m的物体A、B通过一劲度系数k的弹簧相连，开始时B放在地面上，A、B均处于静止状态，现通过细绳将A向上拉起，当B刚要离开地面时，A上升距离为L，假设弹簧一直在弹性限度内，则(　　)‎ 第2题图 ‎ A．L＝ B．L＜ ‎ C．L＝ D．L＞ ‎3．如图，滑块A置于水平地面上，滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直)，此时A恰好不滑动，B刚好不下滑．已知A与B间的动摩擦因数为μ1，A与地面间的动摩擦因数为μ2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．A与B的质量之比为(　　)‎ 第3题图 ‎ A. B. ‎ C. D. ‎4．(17年南通阶段检测)(多选)如图所示，倾角为θ的斜面C置于水平地面上，小物块B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连接，连接B的一段细绳与斜面平行，已知A，B，C都处于静止状态，则(　　)‎ 第4题图 ‎ A．B受到C的摩擦力一定不为零 ‎ B．C受到地面的摩擦力一定为零 ‎ C．C有沿地面向右滑动的趋势，一定受到地面向左的摩擦力 ‎ D．将细绳剪断，若B依然静止在斜面上，此时地面对C的摩擦力为0‎ ‎5．(多选)如图所示，水平传送带以速度v1匀速运动，小物体P、Q由通过定滑轮且不可伸长的轻绳相连，t＝0时刻P在传送带左端具有速度v2，P与定滑轮间的绳水平，t＝t0时刻P离开传送带．不计定滑轮质量和摩擦，绳足够长．正确描述小物体P速度随时间变化的图象可能是(　　)‎ 第5题图 第5讲　重力　弹力　摩擦力 知识整合 基础自测 一、1.作用 ‎2．(1)施力物体　受力　(3)矢量　平行四边形定则 ‎3．形变　运动状态 ‎4．(1)性质　(2)效果 ‎5．大小　方向 ‎6．大小　方向 ‎7．牛顿(N)‎ 二、1.由于地球的吸引而使物体受到的力 ‎2．G＝mg ‎3．总是竖直向下的 ‎4. (1)为了研究方便认为各部分受到的重力集中作用的点 ‎(2) ①几何中心　②悬挂法、支撑法 三、1.发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，会对跟它接触的物体产生力的作用，这种力叫弹力 ‎(1)物体形状和体积的改变(施力物体发生形变！)‎ ‎(2)拉伸或压缩形变、弯曲形变、扭转形变等 ‎2. (1)两物体相互接触　(2)有弹性形变 ‎3．弹力的方向与物体形变的方向相反 ‎4. (1) 正比　 (2) F＝kx　①劲度系数　牛顿每米　N/m　自身性质　②变化量 四、相互接触　相对运动的趋势　相对运动趋势　静摩擦力　滑动摩擦力 方法技巧 ‎·典型例题1·B　【解析】　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．‎ ‎·典型例题2·BD　【解析】　两个劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧a，b串接在一起，两弹簧中的弹力相等，k1L＝k2x，解得b弹簧的伸长量为x＝，选项A错误，B正确；P端向右移动的距离为L＋x＝L，选项C错误，D正确．‎ ‎·变式训练1·BC　【解析】　弹簧可能是压缩或拉伸．‎ ‎·典型例题3·BD　【解析】　由题图知在拉动桌布的过程中鱼缸相对桌布向左运动，故鱼缸受到桌布对其向右的摩擦力作用，所以A错误；因鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等，鱼缸在桌布上与在桌面上运动时所受摩擦力大小相等，加速度大小相等，鱼缸先在桌布上加速，然后在桌面上减速到停止，所以根据 v＝at知鱼缸在桌布上的滑动时间和在桌面上的相等，所以B正确；若猫增大拉力，鱼缸受到的摩擦力将不变，所以C错误；若猫减小拉力，桌布的加速度减小，鱼缸与桌布可能相对滑动也可能相对静止，鱼缸在桌面运动的时间都会变长，所以鱼缸可能滑出桌面，所以D正确．‎ ‎·典型例题4·C　【解析】　以A为研究对象，受到四个力作用，竖直方向有重力GA、B给A的支持力FN1，水平方向有向右的拉力F1，由于A静止不动，则B必定给A一向右的静摩擦力，且与F1是平衡力，Ff1＝F1＝‎ ‎1 N，以AB整体为研究对象，受到五个力作用，竖直方向有重力GAB，地面给B 的支持力FN2，水平方向有向右的拉力F1，向左的拉力F2，由于A、B静止不动，F1＜F2，则地面必定给B一向右的静摩擦力，且满足F1＋Ff2＝F2，Ff2＝1 N，则C正确．‎ ‎·变式训练2·C　【解析】　对整体受力分析可知，整体相对地面没有相对运动趋势，故f3＝0；再将a和b看成一个整体，a、b整体有相对斜面向下运动的趋势，故b与p之间有摩擦力，即f2≠0；再对a受力分析可知，a相对于b有向下的运动趋势，a和b之间存在摩擦力作用，即f1≠0.选项C正确．‎ 当堂检测 ‎1．B　【解析】　假设没有光滑墙壁，物体也不会左右滚动，可见物体并未受到A点的弹力，A错误；B点对物体的支持力和地面对物体的弹力实为一个力，所以C错误；物体对地面的压力作用在地面上，并不是物体受到的力，受力分析时一定要明确研究对象，D错误；综上，B正确．‎ ‎2．A　【解析】　拉A之前，A静止时，mg＝kx1，弹簧的压缩量为x1，当B刚要离开地面时，弹簧的伸长量为x2，mg＝kx2，所以A上升的距离为L＝x1＋x2＝，故A正确．‎ ‎3．B　【解析】　对A、B整体和B物体分别受力分析，然后根据平衡条件列式后联立求解即可．对A、B分析，受重力、支持力、推力和最大静摩擦力，根据平衡条件，有：F＝μ2(m1＋m2)g，①再对物体B分析，受推力、重力、向左的支持力和向上的最大静摩擦力，根据平衡条件，有：水平方向：F＝N，竖直方向：m2g＝f其中：f＝μ1N联立有：m2g＝μ1F②，联立①②解得：＝.故选B.‎ ‎4．CD　【解析】　若绳对B的拉力恰好与B的重力沿斜面向下的分力平衡，则B与C间的摩擦力为零，A项错误；将B和C看成一个整体，则B和C受到细绳向右上方的拉力作用，故C有向右滑动的趋势，一定受到地面向左的摩擦力，B项错误，C项正确；将细绳剪断，若B依然静止在斜面上，利用整体法判断，B，C整体在水平方向不受其他外力作用，处于平衡状态，则地面对C的摩擦力为0，D项正确．‎ ‎5．BC　【解析】　整体来看，可能的情况有第一种v2＜v1(含两种情况即f＞GQ和f＜GQ)，第二种v2>v1(含两种情况即f＞GQ和f＜GQ)，下面对这两种情况及分态进行分析．若v2＜v1，则P受摩擦力f向右，若f＞GQ，则向右匀加速到速度为v1后做匀速运动到离开，B选项可能；若f＜GQ，则向右做匀减速到速度为0后再向左匀加速到离开，无此选项；若v2＞v1：则P受摩擦力f向左，若f＞GQ，则减速到v1后匀速向右运动离开，无此选项；若f＜GQ，则减速到小于v1后f变为向右，加速度变小，此后加速度不变，继续减速到0后向左加速到离开，总位移为0，则C图可能．故A、D项错误，B、C项正确．‎