2020年高考物理一轮复习第2章相互作用第5讲重力弹力摩擦力学案(含解析).doc
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1、1第 5 讲 重力 弹力 摩擦力研读考纲明方向重读教材定方法(对应人教版必修 1 的页码及相关问题)1P 51“重力 ”一段,为什么不说 “地球对物体的吸引力就是重力”?重力指向地心吗?提示:重力是吸引力的一个分力,不总是相等;重力的方向竖直向下,并不一定指向地心。2P 52 图 3.13、图 3.1 4 说明什么问题?提示:说明了质量分布均匀物体的重心在它的几何中心上,而质量分布不均匀的物体,重心的位置除了跟物体的形状有关外,还跟物体内质量的分布有关。3P 55“几种弹力 ”一段,归纳弹力的方向。提示:物体与面接触,弹力一定垂直于接触面,绳的弹力沿绳子指向绳收缩的方向,杆的弹力不一定沿杆。4
2、P 57“静摩擦力 ”一段,只有静止的物体才受静摩擦力吗?静摩擦力的大小有何特点?提示:不是,运动的物体也可能受到静摩擦力;可以变化,大于零小于等于最大摩擦力。5P 58说一说可以用 fF N 计算静摩擦力吗?列举静摩擦力作为动力、阻力的例子。提示:不能。比如手握紧杯子上下运动,向上运 动时静摩擦力是动力,向下运动时是阻力。6P 58“滑动摩擦力 ”一段,滑动摩擦力公式可以写成 fmg 吗?提示:不能,滑动摩擦力的公式为 fF N,压力 FN的大小不一定等于物体2的重力 mg。7P 60科学漫步若流体的阻力 fkv,猜想 k 可能与哪些因素有关?提示:可能与介质、物体的横截面积、物体的形状有关
3、。8P 61问题与练习T 3。提示:35 N;30 N;0.3;20 N。9P 62实验O 点的位置有什么特点?图 3.43 中什么线是虚线?什么线是实线?提示:O 点位置不变。分力、合力是实线,其他辅助线是虚线。10P 64问题与练习T 1、T 4。提示:T 1:合力可能等于 10 N,不可能等于 5 N、15 N,合力最大值为 12 N,最小值为 8 N。T4:(1);(2) ;(3)。11P 66说一说怎样由 v1 和 v2 找出变化量 v?提示:如图所示。第 5 讲 重力 弹力 摩擦力考点一 重力一、力1定义:力是 物体与物体间的相互作用。01 2作用效果:使物体发生形变或改变物体的
4、运动状态(即产生加速度)。02 3性质:力具有物质性、相互性、共存性、矢量性、独立性等特征。4四种基本相互作用:万有引力、 电磁相互作用、强相互作用和弱相03 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,04 3而是万有引力竖直向下的一个分力。2大小:Gmg,可用 弹簧测力计测量。注意:(1)物体的质量不会变;05 (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。注意:竖直向下是和水平面垂直,不一定和06 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,这一点叫做物体的重心。(1)
5、影响重心位置的因素:物体的几何形状;物体的 质量分布。07 (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08 一定在物体上。(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物体所受重力的大小与物体运动状态无关答案 BD解析 重力始终存在,与运动状态无关, A 错误,D 正确;重力的方向竖直向下,是与当地水平面垂直,B 正确;物体的重心不一定在物体上,C 错误。考点二 弹力一、基础知识1弹力(1)定义:发生 弹性形变的物体由于要恢复原状而对与它接触的物体产
6、01 生的作用力。(2)产生条件物体间直接接触;接触处发生 形变。02 4(3)方向:总是与施力物体形变的方向 相反。03 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04 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05 由弹簧 自身性质决定。06 x 是弹簧长度的 形变量 ,不是弹簧形变以后的长度。07 二、弹力有无的判断“三法”5三、弹力方向的判定61.小车上固定一根弹性直杆 A,杆顶固定一个小球 B(如图所示),现让小车从固定的光滑斜面上自由下滑,在下图的情况中杆发生了不同的形变,其中正确的是(
7、)7答案 C解析 小车在光滑斜面上自由下滑,则加速度 agsin ( 为斜面的倾角),由牛顿第二定律可知小球所受重力和杆的弹力的合力沿斜面向下,且小球的加速度等于 gsin,则杆的弹力方向垂直于斜面向上,杆不会 发生弯曲,C 正确。2.如图所示,小车内一根轻质弹簧沿竖直方向和一条与竖直方向成 角的细绳拴接一小球。当小车和小球相对静止,一起在水平面上运动时,下列说法正确的是( )A细绳一定对小球有拉力的作用B轻弹簧一定对小球有弹力的作用C细绳不一定对小球有拉力的作用,但是轻弹簧对小球一定有弹力D细绳不一定对小球有拉力的作用,轻弹簧对小球也不一定有弹力答案 D解析 若小球与小车一起做匀速运动,则细
8、绳对小球无拉力;若小球与小车有向右的加速度 agtan, 则轻弹簧对小球无弹力, D 正确。3如图所示的装置中,弹簧的原长和劲度系数都相等,小球的质量均相同,弹簧和细线的质量均不计,一切摩擦忽略不计。平衡时各弹簧的长度分别为L1、L 2、L 3,其大小关系是( )AL 1L 2L 3 BL 1L 2L2 DL 3L1L2答案 A解析 根据胡克定律和平衡条件分析可得:平衡时各弹簧的弹力都等于小球的重力,即 kxG 球 ,所以各 弹簧的伸长量 x相同,所以弹簧的长度 LL 原 x8也相等,A 正确。4.如图所示,一重为 10 N 的球固定在支杆 AB 的上端,用一段绳子水平拉球,使杆发生弯曲,已知
9、绳的拉力为 7.5 N,则 AB 杆对球的作用力( )A大小为 7.5 NB大小为 10 NC方向与水平方向成 53角斜向右下方D方向与水平方向成 53角斜向左上方答案 D解析 对球进行受力分析如图所示,AB 杆对球的作用力与绳子对球的拉力的合力,与球的重力等值反向,则 AB杆对球的作用力大小 F 12.5 G2 F2拉N,A、B 错误 ;设 AB杆对 球的作用力与水平方向夹 角为 ,可得tan ,53, D 正确, C 错误。GF拉 435如图所示,固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆间的夹角为 ,在斜杆的下端固定有质量为 m 的小球,下列关于杆对球的作用力 F 的判断正确的是( )9A小车静止
10、时,Fmgsin,方向沿杆向上B小车静止时,Fmgcos,方向垂直于杆向上C小车以向右的加速度 a 运动时,一定有 FmasinD小车以向左的加速度 a 运动时,F ,方向斜向左上方,ma2 mg2与竖直方向的夹角 1 满足 tan1ag答案 D解析 小车静止时,Fmg,方向 竖直向上, A、B 错误;小车以向右的加速度 a运动时,小球的受力分析如图所示,可得 F ,C 错误;mg2 ma2masin1同理可知 D 正确。考点三 摩擦力一、摩擦力的产生与方向1两种摩擦力的对比静摩擦力 滑动摩擦力产生条件(1)接触面粗糙(2)接触处有弹力(3)两物体间有相对运动趋势(仍保持相对静止)(1)接触面
11、粗糙(2)接触处有弹力(3)两物体间有相对运动大小(1)静摩擦力,与正压力无关,大小范围为 02(mM )g 时,木板便会开始运动D无论怎样改变 F 的大小,木板都不可能运动答案 AD解析 由于木块在木板上运动,所以木块受到木板的滑动摩擦力的作用,其大小为 1mg,根据牛 顿第三定律可得木 块对木板的滑 动摩擦力也为 1mg,又由于木板处于静止状态,木板在水平方向上受到木块的摩擦力 1mg和地面的静摩擦力的作用,二力平衡,A 正确,B 错误;若增大 F的大小,只能使木块加速度增大,但木块对木板的滑动摩擦力大小不变,因而也就不可能使木板运动起来, C错误,D 正确。2教材母题 (人教版必修 1
12、P61T3)重量为 100 N 的木箱放在水平地板上,至少要用 35 N 的水平推力,才能使它从原地开始运动。木箱从原地移动以后,用 30 N 的水平推力,就可以使木箱继续做匀速运动。由此可知:木箱与地板间的最大静摩擦力 Fmax_;木箱所受的滑动摩擦力 F_,木箱与地板间的动摩擦因数 _。如果用 20 N 的水平推力推木箱,木箱所受的摩擦力是_。变式子题 (多选)重量为 100 N 的木箱放在水平地板上,至少要用 35 N的水平推力,才能使它从原地开始运动。木箱从原地移动以后,用 30 N 的水平推力,就可以使木箱继续做匀速运动。由此可知 ( )A木箱与地板间的最大静摩擦力为 35 NB木箱
13、所受的滑动摩擦力为 30 NC木箱与地板间的动摩擦因数为 0.35D木箱与地板间的动摩擦因数为 0.314答案 ABD解析 至少用 35 N 的水平推力才能使木箱运动,说明最大静摩擦力为 35 N;用 30 N 的水平推力就可以使木箱继续做匀速运动,说明滑动摩擦力为 30 N; 0.3 ,所以 A、B、D 正确, C 错误。fFN三、摩擦力的突变1用临界法分析摩擦力突变问题(1)题目中出现“最大” “最小”和“刚好”等关键词时,一般隐藏着临界问题。有时,有些临界问题中并不含上述常见的“临界术语” ,但审题时发现某个物理量在变化过程中会发生突变,则该物理量突变时物体所处的状态即为临界状态。(2)
14、静摩擦力是被动力,其存在及大小、方向取决于物体间的相对运动趋势,而且静摩擦力存在最大值。存在静摩擦的连接系统,相对滑动与相对静止的临界条件是静摩擦力达到最大值。(3)研究传送带问题时,物体和传送带的速度相等的时刻往往是摩擦力的大小、方向和运动性质的分界点。2分析摩擦力突变问题的两点注意(1)如题干中无特殊说明,一般认为最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。(2)此类问题涉及的过程较为复杂,一般采用过程分析法,有时也可用特殊位置分析法解题。3常见分类15如图所示,把一重为 G 的物体用一水平方向的推力 Fkt(k 为恒量,t 为时间)压在竖直的足够高的平整墙上,从 t0 开始物体所受的摩擦力 f 随 t
15、 变化的16关系是下图中的( )解析 当墙壁对物体的摩擦力 f小于重力 G 时,物体加速下滑;当 f增大到等于 G 时( 即加速度为零,速度达到最大 ),物体继续 下滑;当 fG 时,物体减速下滑。在上述过程中,物体受到的摩擦力都是滑 动摩擦力,其大小为 fFkt,即 ft 图象是一条过原点的斜向上的线段(不含上端点)。当物体减速到速度为零后,物体静止,物体受到的滑动摩擦力突变为静摩擦力,由平衡条件知 fG ,此时图象为一条水平线,B 正确。答案 B方法感悟解决摩擦力突变问题,首先要掌握好静摩擦力、滑动摩擦力的产生条件,大小、方向的计算或判断方法;其次要熟悉常 见的突 变情形、特点以及分析要点
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