第1講 重力彈力摩擦力講議

1、.第1講重力彈力摩擦力一、力1.定義：力是物體與物體間的互相作用.2.作用效果：使物體發(fā)生形變或改變物體的運動狀態(tài)即產(chǎn)生加速度.3.性質(zhì)：力具有物質(zhì)性、互相性、共存性、矢量性、獨立性等特征.4.四種根本互相作用：引力互相作用、電磁互相作用、強互相作用和弱互相作用.二、重力1.產(chǎn)生：由于地球吸引而使物體受到的力.注意：重力不是萬有引力，而是萬有引力豎直向下的一個分力.2.大?。篏mg，可用彈簧測力計測量.注意：1物體的質(zhì)量不會變；2G的變化是由在地球上不同位置處g的變化引起的.3.方向：總是豎直向下.注意：豎直向下是和程度面垂直，不一定和接觸面垂直，也不一定指向地心.4.重心：物體的每一部分都受

2、重力作用，可認(rèn)為重力集中作用于一點即物體的重心.1影響重心位置的因素：物體的幾何形狀；物體的質(zhì)量分布.2不規(guī)那么薄板形物體重心確實定方法：懸掛法.注意：重心的位置不一定在物體上.自測1多項選擇關(guān)于地球上的物體，以下說法中正確的選項是A.物體只有靜止時才受重力作用B.地面上的物體受到的重力垂直于程度面C.重心是物體受到重力的等效作用點，故重心一定在物體上D.物體所受重力的大小與物體運動狀態(tài)無關(guān)答案BD三、彈力1.彈力：1定義：發(fā)生形變的物體由于要恢復(fù)原狀而對與它接觸的物體產(chǎn)生的作用力.2產(chǎn)生條件：物體間直接接觸；接觸處發(fā)生形變.3方向：總是與施力物體形變的方向相反.2.胡克定律：1內(nèi)容：在彈性限

3、度內(nèi)，彈力和彈簧形變大小伸長或縮短的量成正比.2表達(dá)式：Fkx.k是彈簧的勁度系數(shù)，單位是牛頓每米，用符號N/m表示；k的大小由彈簧自身性質(zhì)決定.x是彈簧長度的變化量，不是彈簧形變以后的長度.自測2如圖1所示，一重為10 N的球固定在支撐桿AB的上端，今用一段繩子程度拉球，使桿發(fā)生彎曲，繩的拉力為7.5 N，那么AB桿對球的作用力方向及大小為多少？由此說明桿彈力的方向有什么特點？圖1答案AB桿對球的作用力與程度方向夾角為53°指向左上方，大小為12.5 N桿彈力的方向不一定沿桿方向解析對小球進展受力分析可得，AB桿對球的作用力F和繩的拉力的合力與小球的重力等大、反向，可得F方向斜向左

4、上方，設(shè)AB桿對小球的作用力與程度方向夾角為，可得：tan ，53°，F(xiàn)12.5 N.這種情況說明桿彈力的方向不一定沿桿方向.四、摩擦力1.靜摩擦力與滑動摩擦力名稱工程靜摩擦力滑動摩擦力定義兩相對靜止的物體間的摩擦力兩相對運動的物體間的摩擦力產(chǎn)生條件接觸面粗糙接觸處有壓力兩物體間有相對運動趨勢接觸面粗糙接觸處有壓力兩物體間有相對運動大小0<FfFfmFfFN方向與受力物體相對運動趨勢的方向相反與受力物體相對運動的方向相反作用效果總是阻礙物體間的相對運動趨勢總是阻礙物體間的相對運動2.動摩擦因數(shù)1定義：彼此接觸的物體發(fā)生相對運動時，摩擦力和正壓力的比值.2決定因素：接觸面的材料和

5、粗糙程度.自測3多項選擇關(guān)于摩擦力，有人總結(jié)了四條“不一定，其中說法正確的選項是A.摩擦力的方向不一定與物體的運動方向一樣B.靜摩擦力的方向不一定與運動方向共線C.受靜摩擦力或滑動摩擦力的物體不一定靜止或運動D.靜摩擦力一定是阻力，滑動摩擦力不一定是阻力答案ABC命題點一彈力分析的“四類模型問題1.彈力方向12計算彈力大小的三種方法根據(jù)胡克定律進展求解.根據(jù)力的平衡條件進展求解.根據(jù)牛頓第二定律進展求解.2.彈力有無的判斷“三法假設(shè)法思路假設(shè)將與研究對象接觸的物體解除接觸，判斷研究對象的運動狀態(tài)是否發(fā)生改變.假設(shè)運動狀態(tài)不變，那么此處不存在彈力；假設(shè)運動狀態(tài)改變，那么此處一定存在彈力例證圖中細(xì)

6、線豎直、斜面光滑，因去掉斜面體，小球的狀態(tài)不變，故小球只受細(xì)線的拉力，不受斜面的支持力替換法思路用細(xì)繩交換裝置中的輕桿，看能不能維持原來的力學(xué)狀態(tài).假如能維持，那么說明這個桿提供的是拉力；否那么，提供的是支持力例證圖中輕桿AB、AC，用繩交換桿AB，原裝置狀態(tài)不變，說明桿AB對A施加的是拉力；用繩交換桿AC，原狀態(tài)不能維持，說明桿AC對A施加的是支持力狀態(tài)法思路由運動狀態(tài)分析彈力，即物體的受力必須與物體的運動狀態(tài)相符合，根據(jù)物體的運動狀態(tài)，由二力平衡或牛頓第二定律列方程，求解物體間的彈力例證升降機以ag加速下降或減速上升時物體不受底板的彈力作用模型1物體與物體間彈力例1多項選擇如圖2所示，一傾

7、角為45°的斜面固定于豎直墻上，為使一光滑的鐵球靜止，需加一程度力F，且F通過球心，以下說法正確的選項是圖2A.球一定受墻的彈力且程度向左B.球可能受墻的彈力且程度向左C.球一定受斜面的彈力且垂直斜面向上D.球可能受斜面的彈力且垂直斜面向上答案BC解析鐵球處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)F較小時，球的受力情況如圖甲所示，當(dāng)F較大時，球的受力情況如圖乙所示，故B、C正確.模型2繩的彈力例2如圖3所示，質(zhì)量為m的小球套在豎直固定的光滑圓環(huán)上，輕繩一端固定在圓環(huán)的最高點A，另一端與小球相連.小球靜止時位于環(huán)上的B點，此時輕繩與豎直方向的夾角為60°，那么輕繩對小球的拉力大小為圖3A.2mg B.

8、mgC.mg D.mg答案C解析對B點處的小球受力分析，如下圖，那么有FT sin 60°FN sin 60°FT cos 60°FN cos 60°mg解得FTFNmg，故C正確.模型3桿的彈力例3多項選擇如圖4所示為位于程度面上的小車，固定在小車上的支架的斜桿與豎直桿的夾角為，在斜桿的下端固定有質(zhì)量為m的小球.以下關(guān)于桿對球的作用力F的判斷中，正確的選項是圖4A.小車靜止時，F(xiàn)mgsin ，方向沿桿向上B.小車靜止時，F(xiàn)mgcos ，方向垂直于桿向上C.小車向右勻速運動時，一定有Fmg，方向豎直向上D.小車向右勻加速運動時，一定有Fmg，方向可能沿桿

9、向上答案CD解析小球受重力和桿的作用力F處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)時，由力的平衡條件知，二力必等大反向，那么Fmg，方向豎直向上.小車向右勻加速運動時，小球有向右的恒定加速度，根據(jù)牛頓第二定律知，mg和F的合力應(yīng)程度向右，如下圖.由圖可知，F(xiàn)mg，方向可能沿桿向上，選項C、D正確.模型4彈簧的彈力例4如圖5所示，質(zhì)量均為m的A、B兩球，由一根勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接靜止于半徑為R的光滑半球形碗中，彈簧程度，兩球間距為R且球半徑遠(yuǎn)小于碗的半徑.那么彈簧的原長為圖5A.R B.RC.R D.R答案D解析以A球為研究對象，小球受三個力：重力、彈簧的彈力和碗的支持力，如下圖.由平衡條件，得：tan

10、 解得：x根據(jù)幾何關(guān)系得：cos ，那么tan ，所以x故彈簧原長x0R，故D正確.命題點二“動桿和“定桿與“活結(jié)和“死結(jié)問題1.“動桿和“定桿問題1動桿：假設(shè)輕桿用光滑的轉(zhuǎn)軸或鉸鏈連接，當(dāng)桿處于平衡時桿所受到的彈力方向一定沿著桿，否那么會引起桿的轉(zhuǎn)動.如圖6甲所示，假設(shè)C為轉(zhuǎn)軸，那么輕桿在緩慢轉(zhuǎn)動中，彈力方向始終沿桿的方向.圖62定桿：假設(shè)輕桿被固定不發(fā)生轉(zhuǎn)動，那么桿所受到的彈力方向不一定沿桿的方向.如圖乙所示.2.“活結(jié)和“死結(jié)問題1活結(jié)：當(dāng)繩繞過光滑的滑輪或掛鉤時，由于滑輪或掛鉤對繩無約束，因此繩上的力是相等的，即滑輪只改變力的方向不改變力的大小，例如圖乙中，兩段繩中的拉力大小都等于重物

11、的重力.2死結(jié)：假設(shè)結(jié)點不是滑輪，是固定點時，稱為“死結(jié)結(jié)點，那么兩側(cè)繩上的彈力不一定相等.例52019·全國卷·17如圖7所示，兩個輕環(huán)a和b套在位于豎直面內(nèi)的一段固定圓弧上；一細(xì)線穿過兩輕環(huán)，其兩端各系一質(zhì)量為m的小球.在a和b之間的細(xì)線上懸掛一小物塊.平衡時，a、b間的間隔 恰好等于圓弧的半徑.不計所有摩擦.小物塊的質(zhì)量為圖7A. B.mC.m D.2m答案C解析如下圖，圓弧的圓心為O，懸掛小物塊的點為c，由于abR，那么aOb為等邊三角形，同一條細(xì)線上的拉力相等，F(xiàn)Tmg，合力沿Oc方向，那么Oc為角平分線，由幾何關(guān)系知，acb120°，故線的拉力的合力與

12、物塊的重力大小相等，即每條線上的拉力FTGmg，所以小物塊質(zhì)量為m，故C對.變式12019·湖南懷化博覽聯(lián)考如圖8所示，與豎直墻壁成53°角的輕桿一端斜插入墻中并固定，另一端固定一個質(zhì)量為m的小球，程度輕質(zhì)彈簧處于壓縮狀態(tài)，彈簧彈力大小為mgg表示重力加速度，那么輕桿對小球的彈力大小為圖8A.mg B.mg C.mg D.mg答案D變式2多項選擇如圖9所示，質(zhì)量均可忽略的輕繩與輕桿，A端用鉸鏈固定，滑輪在A點正上方滑輪大小及摩擦均可不計，B端吊一重物.現(xiàn)將繩的一端拴在桿的B端，用拉力F將B端緩慢上拉，在AB桿到達(dá)豎直前圖9A.繩子拉力不變 B.繩子拉力減小C.AB桿受力增大

13、 D.AB桿受力不變答案BD解析以B點為研究對象，分析受力情況：重物的拉力FT1等于重物的重力G、輕桿的支持力FN和繩子的拉力FT2，作出受力圖如下圖：由平衡條件得，F(xiàn)N和FT2的合力與FT1大小相等、方向相反，根據(jù)三角形相似可得：又FFT2解得：FN·G，F(xiàn)·GBAO緩慢變小時，AB、AO保持不變，BO變小，那么FN保持不變，F(xiàn)變小.應(yīng)選項B、D正確.命題點三摩擦力的分析與計算1.靜摩擦力的分析1物體處于平衡狀態(tài)靜止或勻速直線運動，利用力的平衡條件來判斷靜摩擦力的大小.2物體有加速度時，假設(shè)只受靜摩擦力，那么Ffma.假設(shè)除受靜摩擦力外，物體還受其他力，那么F合ma，先求

14、合力再求靜摩擦力.2.滑動摩擦力的分析滑動摩擦力的大小用公式FfFN來計算，應(yīng)用此公式時要注意以下幾點：1為動摩擦因數(shù)，其大小與接觸面的材料、外表的粗糙程度有關(guān)；FN為兩接觸面間的正壓力，其大小不一定等于物體的重力.2滑動摩擦力的大小與物體的運動速度和接觸面的大小均無關(guān).3.靜摩擦力的有無和方向的判斷方法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：先判斷物體的狀態(tài)即加速度的方向，再利用牛頓第二定律F合ma確定合力，然后通過受力分析確定靜摩擦力的大小及方向.3牛頓第三定律法：先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向，再根據(jù)“力的互相性確定另一物體受到的靜摩擦力方向.例6如圖10所示，物體A

15、、B在力F作用下一起以大小相等的速度沿F方向勻速運動，關(guān)于物體A所受的摩擦力，以下說法正確的選項是圖10A.甲、乙兩圖中物體A均受摩擦力，且方向均與F一樣B.甲、乙兩圖中物體A均受摩擦力，且方向均與F相反C.甲、乙兩圖中物體A均不受摩擦力D.甲圖中物體A不受摩擦力，乙圖中物體A受摩擦力，方向和F一樣答案D解析用假設(shè)法分析：甲圖中，假設(shè)A受摩擦力，與A做勻速運動在程度方向所受合力為零不符合，所以A不受摩擦力；乙圖中，假設(shè)A不受摩擦力，A將相對B沿斜面向下運動，那么知A受沿F方向的摩擦力.正確選項是D.例72019·全國卷·16如圖11，一物塊在程度拉力F的作用下沿程度桌面做勻

16、速直線運動.假設(shè)保持F的大小不變，而方向與程度面成60°角，物塊也恰好做勻速直線運動.那么物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為圖11A.2 B. C. D.答案C解析當(dāng)F程度時，根據(jù)平衡條件得Fmg；當(dāng)保持F的大小不變，而方向與程度面成60°角時，由平衡條件得Fcos 60°mgFsin 60°，聯(lián)立解得，應(yīng)選項C正確.變式3多項選擇以下關(guān)于摩擦力的說法中正確的選項是A.靜止的物體可以受到滑動摩擦力，運動的物體也可以受到靜摩擦力B.物體所受的滑動摩擦力或靜摩擦力既可以充當(dāng)動力也可以充當(dāng)阻力C.互相接觸的物體之間，壓力增大，摩擦力也增大D.兩物體間有彈力但不一定有摩

17、擦力，而兩物體間有摩擦力那么一定有彈力答案ABD解析靜摩擦力只是阻礙相對運動趨勢，受靜摩擦力的物體可以靜止也可以運動，A正確；滑動摩擦力或靜摩擦力不一定阻礙物體的運動，物體所受的滑動摩擦力或靜摩擦力既可以充當(dāng)動力也可以充當(dāng)阻力，B正確；滑動摩擦力與正壓力有關(guān)，靜摩擦力與壓力無關(guān)，C錯誤；兩物體之間有摩擦力時，兩物體一定接觸，且互相擠壓，即存在彈力作用，反之那么不一定成立，D正確.變式4如圖12所示，質(zhì)量為mB24 kg的木板B放在程度地面上，質(zhì)量為mA22 kg的木箱A放在木板B上.一根輕繩一端拴在木箱上，另一端拴在天花板上，輕繩與程度方向的夾角為37°.木箱A與木板B之間的動摩擦因

18、數(shù)10.5.現(xiàn)用程度向右、大小為200 N的力F將木板B從木箱A下面勻速抽出sin 37°0.6，cos 37°0.8，重力加速度g取10 m/s2，那么木板B與地面之間的動摩擦因數(shù)2的大小為圖12A.0.3 B.0.4 C.0.5 D.0.6答案A解析對A受力分析如圖甲所示，由題意得FTcos Ff1FN1FTsin mAgFf11FN1由得：FT100 N對A、B整體受力分析如圖乙所示，由題意得FTcos Ff2FFN2FTsin mAmBgFf22FN2由得：20.3，故A正確.命題點四摩擦力和三類突變類型1“靜靜突變物體在摩擦力和其他力的共同作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)作

19、用在物體上的其他力的合力發(fā)生變化時，物體雖然仍保持相對靜止，但物體所受的靜摩擦力發(fā)生突變.例8如圖13所示，質(zhì)量為10 kg的物體A拴在一個被程度拉伸的彈簧一端，彈簧的拉力為5 N時，物體A處于靜止?fàn)顟B(tài).假設(shè)小車以1 m/s2的加速度向右運動，那么g10 m/s2圖13A.物體A相對小車向右運動B.物體A受到的摩擦力減小C.物體A受到的摩擦力大小不變D.物體A受到的彈簧的拉力增大答案C解析由題意得，物體A與小車的上外表間的最大靜摩擦力Ffm5 N，小車加速運動時，假設(shè)物體A與小車仍然相對靜止，那么物體A所受合力F合ma10 N，可知此時小車對物體A的摩擦力為5 N，方向向右，且為靜摩擦力，所以

20、假設(shè)成立，物體A受到的摩擦力大小不變，應(yīng)選項A、B錯誤，C正確；同理可知，物體A受到的彈簧的拉力大小不變，故D錯誤.類型2“靜動突變物體在摩擦力和其他力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)其他力變化時，假如物體不能保持靜止?fàn)顟B(tài)，那么物體受到的靜摩擦力將“突變成滑動摩擦力.例9多項選擇在探究靜摩擦力變化的規(guī)律及滑動摩擦力變化規(guī)律的實驗中，設(shè)計了如圖14甲所示的演示裝置，力傳感器A與計算機連接，可獲得力隨時間變化的規(guī)律，將力傳感器固定在光滑程度桌面上，測力端通過細(xì)繩與一滑塊相連調(diào)節(jié)力傳感器高度可使細(xì)繩程度，滑塊放在較長的小車上，小車一端連接一根輕繩并跨過光滑的輕定滑輪系一只空沙桶調(diào)節(jié)滑輪可使桌面上部輕繩程度，整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài).實驗開場時翻開力傳感器同時緩慢向沙桶里倒入沙子，小車一旦運動起來，立即停頓倒沙子，假設(shè)力傳感器采集的圖象如圖乙，那么結(jié)合該圖象，以下說法正確的選項是圖14A.可求出空沙桶的重力B.可求出滑塊與小車之間的滑動摩擦力的大小C.可求出滑塊與小車之間的最大靜摩擦力的大小D.可判斷第50 s后小車做勻速直線運動滑塊仍在車上答案ABC解析t0時刻，力傳感器顯示拉力為2 N，那么滑塊受到的摩