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2019-2020年高考物理總復習講義 第2章 第1講 重力 彈力 摩擦力 考　綱　點　擊 備　考　指　南 1.形變、彈性、胡克定律Ⅰ 　高考著重考查的知識點有：力的合成與分解、彈力、摩擦力概念及其在各種形態(tài)下的表現(xiàn)形式．對受力分析的考查涵蓋了高中物理的所有考試熱點問題．此外，基礎概念與實際聯(lián)系也是當前高考命題的一個趨勢． 考試命題特點：這部分知識單獨考查一個知識點的試題非常少，大多數情況都是同時涉及到幾個知識點，而且都是牛頓運動定律、功和能、電磁學的內容結合起來考查，考查時注重物理思維與物理能力的考核. 2.滑動摩擦力、動摩擦因數、靜摩擦力Ⅰ 3.矢量和標量Ⅰ 4.力的合成和分解Ⅱ 5.共點力的平衡Ⅱ 實驗二：探究彈力和彈簧伸長的關系 實驗三：驗證力的平行四邊形定則 第1講　重力　彈力　摩擦力 知識一　重力 1．產生：由于地球的吸引而使物體受到的力． 2．大?。号c物體的質量成正比，即G＝mg.可用彈簧秤測量重力． 3．方向：總是豎直向下． 4．重心：其位置與其質量分布和形狀有關． 　(1)重力的方向總是指向地心．() (2)地面上的物體在赤道上受到的重力最?。?√) (3)物體掛在彈簧秤下，彈簧秤的示數一定等于物體的重力．() 知識二　彈力 1．產生條件 (1)兩物體相互接觸． (2)兩物體發(fā)生彈性形變． 2．方向 彈力的方向總是與施力物體形變的方向相反．幾種典型的彈力的方向如下： (1)壓力：垂直于接觸面而指向被壓的物體． (2)支持力：垂直于接觸面而指向被支持的物體． (3)細繩的拉力：沿繩指向繩收縮的方向． (4)輕桿的彈力：不一定沿桿，要根據運動狀態(tài)具體分析． 3．大小 (1)彈簧類彈力在彈性限度內遵從胡克定律：F＝kx. (2)非彈簧類彈力大小應根據平衡條件或動力學規(guī)律求解． 　 如圖所示的甲、乙、丙三個小球均處于靜止狀態(tài)，各接觸面均光滑，請思考三個小球各受幾個彈力作用？并指出彈力的具體方向． [提示]　甲、乙球只受水平面的支持力，方向向上，丙球受兩個彈力，一個來自球底接觸面，指向球中心，另一個是右側小球的擠壓力，垂直接觸面向左． 知識三　摩擦力 名稱 項目　　 靜摩擦力 滑動摩擦力 產生條件 接觸面粗糙接觸處有彈力兩物體間有相對運動趨勢 接觸面粗糙 接觸處有彈力兩物體間有相對運動 大小、方向 大?。?＜Ff≤Ffm 大?。篎f＝μFN 方向：與受力物體相對運動趨勢的方向相反 方向：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 　(1)摩擦力的方向一定與物體運動方向相反．() (2)運動的物體不可能受到靜摩擦力的作用．() (3)正壓力越大，摩擦力可能越大，也可能不變．(√) 1．關于力的概念，下列說法正確的是(　　) A．一個受力物體可能受到兩個施力物體的作用力 B．力可以從一個物體傳給另一個物體 C．只有相互接觸的物體之間才可能存在力的作用 D．一個受力物體可以不對其他物體施力 【解析】　由于一個受力物體可能同時受到兩個力的作用，所以一個受力物體可能找到兩個施力物體，A正確；因為力是物體之間的相互作用，所以力不能通過一個物體傳給另一個物體，B錯誤；力可以分為接觸力和非接觸力兩大類，不接觸的物體之間也可能存在相互作用，C錯誤；根據力的定義可知，受力物體同時也是施力物體，D錯誤． 【答案】　A 2．下列關于重力和重心的說法正確的是(　　) A．物體所受的重力就是地球對物體產生的吸引力 B．物體靜止時，對水平支持物的壓力就是物體的重力 C．用細線將物體懸掛起來，靜止時物體的重心一定在懸線所在的直線上 D．重心就是物體所受重力的等效作用點，故重心一定在物體上 【解析】　重力是由地球吸引產生的，是所受引力的一個分力，兩者一般不等，A錯．壓力和重力是兩種性質不同的力，B錯．由平衡條件知，細線拉力和重力平衡，重心在重力作用線上，C對．重心跟物體的形狀、質量分布有關，是重力的等效作用點，但不一定在物體上，如折彎成直角的均勻直桿，D錯． 【答案】　C 3．一根輕質彈簧，當它上端固定、下端懸掛重為G的物體時，長度為L1；當它下端固定在水平地面上，上端壓一重為G的物體時，其長度為L2，則它的勁度系數是(　　) A.　　　　　　　 B. C. D. 【解析】　設彈簧原長為L0，由胡克定律知，G＝k(L1－L0)，G＝k(L0－L2)，聯(lián)立可得k＝，D對． 【答案】　D 圖2－1－1 4．(xx上海高考)如圖2－1－1，質量mA>mB的兩物體A、B疊放在一起，靠著豎直墻面．讓它們由靜止釋放，在沿粗糙墻面下落過程中，物體B的受力示意圖是(　　) 【解析】　A、B在豎直下落過程中與墻面沒有彈力，所以也沒有摩擦力，A、B均做自由落體運動，都處于完全失重狀態(tài)，均只受重力，故A正確． 【答案】　A 5．(多選)(xx山東基本能力)力是物體間的相互作用．下列有關力的圖示及表述正確的是(　　) 【解析】　由于在不同緯度處重力加速度g不同，旅客所受重力不同，故對飛機的壓力不同，A錯誤．充足氣的籃球平衡時，內部氣體對籃球殼的壓力等于外部氣體對籃球殼的壓力與球殼彈力之和，故B正確．書對桌子的壓力作用在桌子上，箭尾應位于桌面上，故C錯誤．平地上勻速行駛的汽車，其主動輪受到地面的靜摩擦力是其前進的動力，地面對其從動輪的摩擦力是阻力，汽車受到的動力與阻力平衡時才能勻速前進，故D正確． 【答案】　BD 考點一 [08]　彈力的分析與計算 一、彈力有無的判斷 1．“條件法”：根據彈力產生的兩個條件——接觸和形變直接判斷． 圖2－1－2 2．“假設法”或“撤離法”：在一些微小形變難以直接判斷的情況下，可以先假設有彈力存在，然后判斷是否與研究對象所處狀態(tài)的實際情況相符合．還可以設想將與研究對象接觸的物體“撤離”，看研究對象能否保持原來的狀態(tài)．圖2－1－2中繩“1”對小球必無彈力，否則小球不能靜止在此位置． 圖2－1－3 3．“狀態(tài)法”：根據研究對象的運動狀態(tài)受力分析，判斷是否需要彈力，物體才能保持現(xiàn)在的運動狀態(tài)．如圖2－1－3中車勻加速向右運動，A必然受車廂臂的彈力才能隨車向右加速運動． 二、彈力方向的判斷 彈力方向除幾種典型情況(壓力、支持力、繩力等)外，一般應由其運動狀態(tài)結合動力學規(guī)律確定． 三、彈力大小的計算 彈力大小除彈簧類彈力由胡克定律計算外，一般也要結合運動狀態(tài)，根據平衡條件或牛頓第二定律求解． ——————[1個示范例]—————— 　畫出圖2－1－4中物體A受力的示意圖． 圖2－1－4 【答案】　 ——————[1個預測例]—————— 　 圖2－1－5 如圖2－1－5所示，質量為m的物體A放在地面上的豎直輕彈簧B上，現(xiàn)用細繩跨過定滑輪將物體A與另一輕彈簧C連接，當彈簧C處在水平位置且右端位于a點時它剛好沒有發(fā)生形變．已知彈簧B和彈簧C的勁度系數分別為k1和k2，不計定滑輪、細繩的質量和摩擦．將彈簧C的右端由a點沿水平方向拉到b點時，彈簧B剛好沒有形變，求a、b兩點間的距離． 【審題指導】　(1)根據平衡條件求彈簧彈力的大?。? (2)根據胡克定律求彈簧的伸長量． 【解析】　開始時，彈簧B的壓縮量為x1＝；當彈簧B無形變時，彈簧C伸長量為x2＝，所以a、b間的距離為： x1＋x2＝mg(＋)． 【答案】　mg(＋) 考點二 [9]　靜摩擦力的有無及方向判斷 一、假設法 二、狀態(tài)法：先判斷物體的運動狀態(tài)，再利用二力平衡或牛頓第二定律分析判定靜摩擦力的有無和方向． 三、用牛頓第三定律判斷：“摩擦力總是成對出現(xiàn)的”，先確定受力較少的物體受到的摩擦力方向，再確定另一物體受到的摩擦力方向． ——————[1個示范例]—————— 　 圖2－1－6 如圖2－1－6，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物塊正在沿斜面以速度v0勻速下滑，斜劈保持靜止，則地面對斜劈的摩擦力(　　) A．等于零 B．不為零，方向向右 C．不為零，方向向左 D．不為零，v0較大時方向向左，v0較小時方向向右 【解析】　因為物塊勻速下滑而斜劈靜止，可知兩者受力都是平衡的，因此把它們當做一個整體，可知水平方向上不受摩擦力，A項對． 【答案】　A ——————[1個預測例]—————— 　 圖2－1－7 (多選)如圖2－1－7所示，傾角為θ的斜面C置于水平地面上，小物塊B置于斜面上，通過細繩跨過光滑的定滑輪與物體A相連接，連接B的一段細繩與斜面平行，已知A、B、C都處于靜止狀態(tài)．則(　　) A．B受到C的摩擦力一定不為零 B．C受到地面的摩擦力一定為零 C．C有沿地面向右滑動的趨勢，一定受到地面向左的摩擦力 D．將細繩剪斷，若B依然靜止在斜面上，此時地面對C的摩擦力為0 【審題指導】　(1)繩對B的拉力與B的重力沿斜面向下的分力大小關系未知，所以物塊B與斜面C間的摩擦力情況有多種可能． (2)分析斜面C與地面之間的摩擦力用整體法易得出答案． 【解析】　若繩對B的拉力恰好與B的重力沿斜面向下的分力平衡，則B與C間的摩擦力為零，A項錯誤；將B和C看成一個整體，則B和C受到細繩向右上方的拉力作用，故C有向右滑動的趨勢，一定受到地面向左的摩擦力，B項錯誤，C項正確；將細繩剪斷，若B依然靜止在斜面上，利用整體法判斷，B、C整體在水平方向不受其他外力作用，處于平衡狀態(tài)，則地面對C的摩擦力為0，D項正確． 【答案】　CD 考點三 [10]　摩擦力大小的計算 一、滑動摩擦力的計算 滑動摩擦力用公式F＝μFN或力的平衡條件進行分析計算，切記，F(xiàn)N表示正壓力，不一定等于重力G. 二、靜摩擦力的計算 1．靜摩擦力大小不能用F＝μFN計算，只有當靜摩擦力達到最大值時，其最大值一般可認為等于滑動摩擦力，即Fm＝μFN. 2．靜摩擦力的大小要根據物體的受力情況和運動情況共同確定，其可能的取值范圍是：0＜Ff≤Fm. ——————[1個示范例]—————— 　(多選)(xx南京模擬)在探究靜摩擦力變化的規(guī)律及滑動摩擦力規(guī)律的實驗中，特設計了如圖2－1－8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水平桌面上，測力端通過細繩與一滑塊相連(調節(jié)傳感器高度可使細繩水平)，滑塊放在較長的小車上，小車一端連接一根細繩并跨過光滑的輕定滑輪系一只空沙桶(調節(jié)滑輪可使桌面上部細繩水平)，整個裝置處于靜止狀態(tài)．實驗開始時打開傳感器同時緩慢向沙桶里倒入沙子，小車一旦運動起來，立即停止倒沙子，若力傳感器采集的圖象如圖2－1－8乙所示，則結合該圖象，下列說法中正確的是 圖2－1－8 A．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秒后小車做勻速直線運動(滑塊仍在車上) 【解析】　t＝0時刻，傳感器顯示拉力為2 N，則滑塊受到的摩擦力為靜摩擦力，大小為2 N，由車與空沙桶受力平衡可知空沙桶的重力也等于2 N，A對；t＝50 s時刻靜摩擦力達到最大值，最大靜摩擦力為3.5 N，同時小車啟動，說明帶有沙的沙桶重力等于3.5 N，此時靜摩擦力立即變?yōu)榛瑒幽Σ亮?，最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力，故靜摩擦力突變?yōu)? N的滑動摩擦力，B、C正確；此后由于沙桶重力3.5 N大于滑動摩擦力3 N，故50 s后小車將加速運動，D錯． 【答案】　ABC ——————[1個預測例]—————— 　 圖2－1－9 如圖2－1－9所示，質量為mB＝24 kg的木板B放在水平地面上，質量為mA＝22 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，輕繩與水平方向的夾角為θ＝37.已知木箱A與木板B之間的動摩擦因數μ1＝0.5.現(xiàn)用水平向右、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)，則木板B與地面之間的動摩擦因數μ2的大小為(　　) A．0.3　　　B．0.4　　　C．0.5　　　D．0.6 【審題指導】　(1)勻速抽出木板B，A、B均處于平衡狀態(tài)． (2)整體隔離相結合受力分析，列平衡方程． 【解析】　對A受力分析如圖甲所示，由題意得 FTcos θ＝Ff1① FN1＋FTsin θ＝mAg② Ff1＝μ1FN1③ 由①②③得：FT＝100 N 甲　　　　　　乙　　　 對A、B整體受力分析如圖乙所示，由題意得 FTcos θ＋Ff2＝F④ FN2＋FTsin θ＝(mA＋mB)g⑤ Ff2＝μ2FN2⑥ 由④⑤⑥得：μ2＝0.3，故A答案正確． 【答案】　A (1)在分析兩個或兩個以上物體間的相互作用時，一般采用整體法與隔離法進行分析． (2)受靜摩擦力作用的物體不一定是靜止的，受滑動摩擦力作用的物體不一定是運動的． (3)摩擦力阻礙的是物體間的相對運動或相對運動趨勢，但摩擦力不一定阻礙物體的運動，即摩擦力不一定是阻力. 有關摩擦力的判斷誤區(qū) ——————[1個易錯例]—————— 　 圖2－1－10 如圖2－1－10所示，質量分別為m和M的兩物體P和Q疊放在傾角為θ的斜面上，P、Q之間的動摩擦因數為μ1，Q與斜面間的動摩擦因數為μ2.當它們從靜止開始沿斜面下滑時，兩物體始終保持相對靜止，則物體P受到的摩擦力大小為多少？ 【規(guī)范解答】　先取PQ為一整體，受力分析如圖所示．由牛頓第二定律得： (M＋m)gsin θ－FfQ ＝(M＋m)a FfQ＝μ2FN FN＝(m＋M)gcos θ 以上三式聯(lián)立可得a＝gsin θ－μ2gcos θ 再隔離P物體，設P受到的靜摩擦力為FfP，方向沿斜面向上，對P再應用牛頓第二定律得： mgsin θ－FfP＝ma 可得出FfP＝μ2mgcos θ. 【答案】　μ2mgcos θ, 1．審題方面 (1)P、Q相對靜止，二者之間的摩擦力為靜摩擦力，不能用動摩擦因數μ1計算． (2)P、Q相對靜止，未必是平衡狀態(tài)，不能認為Ff＝mgsin θ. 2．方法應用方面 不能靈活應用整體法和隔離法對研究對象進行受力分析而造成錯解 　 圖2－1－11 (多選)如圖2－1－11所示，質量為m的木塊在質量為M的長木板上受到向右的拉力F的作用向右滑行，長木板處于靜止狀態(tài)．已知木塊與木板間的動摩擦因數為μ1，木板與地面間的動摩擦因數為μ2.下列說法正確的是(　　) A．木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1mg B．木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2(m＋M)g C．當F>μ2(m＋M)g時，木板便會開始運動 D．無論怎樣改變F的大小，木板都不可能運動 【解析】　木塊在力F的作用下向右滑動，木塊與木板之間為滑動摩擦力，F(xiàn)f1＝μ1mg.木板處于靜止狀態(tài)，其與地面間為靜摩擦力，根據物體的平衡條件可知Ff2＝Ff1＝μ1mg，并保持不變． 【答案】　AD ⊙對力的概念的理解 1．(xx南昌二中質檢)關于力的概念，下列說法中正確的是(　　) A．因為力是物體對物體的作用，所以力與物體是相互依存的 B．對于受多個力的物體，可以同時找到幾個施力物體 C．放在桌面上的書本受到桌面對它向上的彈力，這是由書本發(fā)生微小形變而產生的 D．壓縮彈簧時，手先給彈簧一個壓力，等彈簧被壓縮一段距離后才反過來給手一個彈力 【解析】　力依存于物體，而物體不依存于力，選項A錯誤；一個物體同時受到多個力的作用時，該物體是受力物體，而每個力對應一個施力物體，選項B正確；彈力是施力物體發(fā)生彈性形變而對受力物體的作用力，選項C中書本受到的彈力是由桌面發(fā)生微小形變而對書本產生的力，選項C錯誤；壓縮彈簧時，手給彈簧的壓力與彈簧給手的彈力是一對作用力和反作用力，它們同時產生，選項D錯誤． 【答案】　B ⊙受力分析 2. 圖2－1－12 如圖2－1－12，光滑斜面固定于水平面，滑塊A、B疊放后一起沖上斜面，且始終保持相對靜止，A上表面水平．則在斜面上運動時，B受力的示意圖為(　　) 【解析】　對于A、B整體，根據牛頓第二定律可知A、B共同加速度為a＝gsin θ，沿斜面向下．隔離滑塊B，由于摩擦力只能與接觸面相切，所以C、D錯；由于B有水平向左的加速度分量，所以A對B的摩擦力必須水平向左，即A正確． 【答案】　A ⊙彈力的判斷 3. 圖2－1－13 如圖2－1－13所示，一重為10 N的球固定在支桿AB的上端，今用一段繩子水平拉球，使桿發(fā)生彎曲，已知繩的拉力為7.5 N，則AB桿對球的作用力(　　) A．大小為7.5 N B．大小為10 N C．方向與水平方向成53角斜向右下方 D．方向與水平方向成53角斜向左上方 【解析】　對小球進行受力分析可得，AB桿對球的作用力FN與繩的拉力的合力與小球重力等值反向，可得FN方向斜向左上方，令AB桿對小球的作用力與水平方向夾角為α，可得：tan α＝＝，α＝53，F(xiàn)N＝＝12.5 N．故只有D項正確． 【答案】　D ⊙彈力、摩擦力的綜合應用 圖2－1－14 4．(xx西安五校聯(lián)考)如圖2－1－14所示，A、B兩物體疊放在水平地面上，A物體質量m＝20 kg，B物體質量M＝30 kg.處于水平位置的輕彈簧一端固定于墻壁，另一端與A物體相連，彈簧處于自然狀態(tài)，其勁度系數為250 N/m，A與B之間、B與地面之間的動摩擦因數均為μ＝0.5.現(xiàn)有一水平推力F作用于物體B上緩慢地向墻壁移動，當移動0.2 m時，水平推力F的大小為(已知A、B之間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10 m/s)(　　) A．350 N　　　B．300 N　　　C．250 N　　　D．200 N 【解析】　設A、B間沒有相對滑動，則彈簧的壓縮量為x＝0.2 m，此時彈簧的彈力大小為F＝kx＝50 N，而A與B間的最大靜摩擦力為fA＝μmg＝100 N，所以A、B之間沒有相對滑動，它們之間的摩擦力為靜摩擦力，其大小為f1＝50 N，B與地面間的摩擦力為滑動摩擦力，其大小為f2＝μ(m＋M)g＝250 N，所以推力的大小為F＝f1＋f2＝300 N．即B選項正確． 【答案】　B 5．如圖2－1－15所示，位于水平桌面上的物塊P，由跨過定滑輪的輕繩與物塊Q相連，從滑輪到P和到Q的兩段繩都是水平的．已知Q與P之間以及P與桌面之間的動摩擦因數都是μ，兩物塊的質量都是m，滑輪的質量、滑輪軸 上的摩擦都不計．若用一水平向右的力F拉P使它做勻速運動，則F的大小為(　　) 圖2－1－15 A．4μmg B．3μmg C．2μmg D．μmg 【解析】　對Q的受力分析如圖①所示，對P的受力分析如圖②所示，由平衡條件可得：T＝f，F(xiàn)＝f地→P＋fQ→P＋T，且根據f＝μFN得F＝4 μmg，故只有A正確． 【答案】　A