人教版高三物理教案-第2章第1节重力弹力摩擦力
高考物理总复习人教版配套课件:第2章第1节重力、弹力、摩擦力

• 热门考点研析
考 点 弹力的分析
1
• 1.弹力有无的判断
• (1)条件法:产生弹力的条件是接触、形变, 对于形变较明显的现象,可以根据物体是否 直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹 力.
• (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.
高三一轮总复习
物 理
必修一
第二章 相互作用
考纲要求
近三年命题分析 2013 2014 2015
备考策略
形变、弹
备考过程中
力、胡克 Ⅰ
没有单独命题
要重视对概
定律
念的理解,
滑动摩擦
力、动摩
擦因数、 静摩擦力
新课标卷
Ⅰ Ⅱ:第15 题6分
新课标 掌握受力分
卷Ⅰ: 析的方法,
第20题6 掌握关于弹
分
力、摩擦力
• 特别提醒
• 1.对胡克定律的理解
(1)弹簧发生形变必须在弹性限度内.
(2)x是弹簧的形变量,不是原长,也不是形变 后的总长度.
• 2.摩擦力大小的计算
(1)只有滑动摩擦力才能使用公式Ff=μFN,计 算时,FN表示正压力,不一定等于重力G.
(2)静摩擦力大小不能用Ff=μFN计算,只有达 到最大静摩擦力时,才认为最大静摩擦力等 于滑动摩擦力,即F =μF .
•8、教育技巧的全部诀窍就在于抓住儿童的这种上进心,这种道德上的自勉。要是儿童自己不求上进,不知自勉,任何教育者就都不 能在他的身上培养出好的品质。可是只有在集体和教师首先看到儿童优点的那些地方,儿童才会产生上进心。 2021/11/232021/11/232021/11/232021/11/23
2022版新教材高考物理一轮复习第二章相互作用第1讲重力弹力摩擦力课件新人教版

B.mk2g2 11
D.m2g(k1 +k2 )
【解析】选 C。最初 m1、m2 两木块处于平衡时,上面弹簧的压缩量 x1=mk1g1 ,
下面弹簧的压缩量 x2=(m1+k2m2)g ;当 m1 刚要离开弹簧 k1 时,弹簧 k1 恢复原
长,下面弹簧的压缩量 x2′=mk22g ,则在此过程中 m1 上升的距离 h=x1+x2-
【加固训练】 (能力拔高题)如图所示,一轻绳跨过固定在竖直杆下端的光滑定滑轮 O,轻绳 两端点 A、B 分别连接质量为 m1 和 m2 的两物体。现用两个方向相反的作用力缓 慢拉动物体,两个力方向与 AB 连线在同一直线上。当∠AOB=90°时,∠OAB =30°,则两物体的质量比 m1∶m2 为( )
【备选例题】 如图所示,两木块的质量分别为 m1 和 m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为 k1 和 k2,上面木块压在上面的弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态。现缓慢 向上提上面的木块,直到它刚离开上面弹簧。在这个过程中上面木块上升的 高度为( )
A.mk1g1 11
C.m1g(k1 +k2 )
【解析】选 B、D。以 B 点为研究对象,受力分析如图所示,B 点受重物的拉 力 FT1(等于重物的重力 G)、轻杆的支持力 FN 和绳子的拉力 FT2
由平衡条件得,FN 和 FT2 的合力与 FT1 大小相等、方向相反, 根据三角形相似可得:AFBN =BFOT2 =FAOT1
又 F=FT2,FT1=G
A.0.8 N C.3.2 N
B.1.6 N D.6.4 N
【解析】选 C。根据题意将一弹性绳对折,相当于将此弹性绳剪成相同长度的 两段绳,每段绳在相同的外力作用下,伸长量变为原来的一半,根据胡克定 律 F=kx 可知劲度系数变为原来的两倍。根据图像可知弹性细绳的劲度系数 k =ΔΔxF =140 N/cm=0.4 N/cm 则对折后,劲度系数变为 2k=0.8 N/cm 所以物体的重力为 G=2kx+2kx=0.8×2 N+0.8×2 N=3.2 N, A、B、D 错误,C 正确。
高三物理公开课教案重力、弹力、摩擦力

第二章 力 重力、弹力、摩擦力授课时间:2011年9月15号授课班级:高三(1)班授课老师:泰兴市第1高级中学【一】教学目标(一)知识与技能1、知道力的定义,力的性质,力的三要素,会画力的图示和力的示意图2、知道重力的产生,重力的大小,知道重心的含义及其分布与哪些因素有关3、理解弹力的产生条件,掌握弹力有无的判断方法和弹力方向的判断,掌握胡克定律,会用胡克定 律解决问题4、知道摩擦力的产生条件,掌握静摩擦力的有无的判断和静摩擦力的方向的判断,会计算滑动摩擦力的大小和方向的判断(二)过程与方法1、培养学生利用物理语言分析思考描述物理概念和规律的能力2、让学生自主学习,培养学生的探究能力,提高学生独立思考的能力(三)情感态度和价值观1、通过分析实际问题,激发学生的学习兴趣2、通过组织讨论,培养学生的合作精神,是学生体会到在交流中可以提高自己的能力【二】教学重点1、弹力的产生,弹力有无的判断和弹力方向的判断2、摩擦力的产生,静摩擦力有无的判断和静摩擦力的方向的判断,滑动摩擦力的大小和方向的判断, 正确理解最大静摩擦力的概念【三】教学难点1、弹力有无的判断和弹力方向的判断2、静摩擦力有无的判断和静摩擦力的方向的判断【四】教具实物投影仪【五】教学过程阅读课本理解和完善下列知识要点一、力1.力的概念(1)力是物体对物体的作用,物体之间的力是相互的.(2)力的作用效果:改变物体的________或使物体发生________.(3)力的三要素:________、________、________.2.力的性质(1)物质性:力不能脱离________而独立存在.(2)相互性:物体间力的作用是________的,只要有作用力,就一定有对应的________.(3)独立性:一个力作用于某个物体上产生的效果,与这个物体是否受到其他力的作用________.(4)矢量性:力既有大小,又有方向,力的运算遵循________定则,或________法则.(5)同时性:物体间的相互作用总是________产生,________变化,________消失的.泰兴市高三物理学科公开课教案3.力的图示和示意图(1)力的图示:力可以用带________的线段来表示.线段按一定比例(标度)画出,它的长短表示力的________,它的箭头指向表示力的________,箭尾(或箭头)表示力的________.(2)力的示意图:只在图中画出力的方向(无标度).粗略地表示力的方向、作用点和大小.4.力的分类按性质分,可以分为重力、弹力、摩擦力、分子力等,按力的作用效果分,可以分为_______________________________________等。
2019届高三人教版物理一轮复习课件:第二章第1节重力、弹力、摩擦力

[探究 1]
弹力有无的判断
(2018· 武汉调研)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 α 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
[解题关键]
关键词理解与情景构建
缓慢移至同一点说明可按动态平衡处理.始终处于弹性限度内 说明劲度系数 k 不变.原长 80 cm,固定点相距 80 cm,说明水平时 弹力恰好为“0”.钩码挂在绳的中点,相当于两根绳共同承担钩码重 力.
[解析]
B
[设总长度为 100 cm 时与水平方向夹角为 θ,则 cos
(3)放在水平桌面上的玻璃杯与桌面相互挤压,玻璃杯对桌面产 生压力和桌面对玻璃杯产生的支持力,分别是由哪一个物体发生形 变产生的?
答案:(1)手捏玻璃瓶,管中水面上升.说明受压时玻璃发生形 变,体积变小了. (2)橡皮泥、泥土受力后发生的形变,在撤去外力后不能恢复原 状(非弹性形变), 玻璃瓶的形变在撤去外力后能恢复原状(弹性形变). (3)玻璃杯对桌面产生的压力是玻璃杯发生形变产生的,桌面对 玻璃杯的支持力是桌面发生形变产生的.
高 考 总 复 习
人教物理
考点内容 形变、弹性、胡克定律
要求 Ⅰ
备考策略 1.特别注意弹力、摩擦力的大 小和方向的判断,尤其重视 “弹簧模型”. 2.注意解决共点力平衡的常用 方法,如正交分解法、力的三 角形法等. 3.注意与牛顿运动定律、功和 能、电磁学等知识的结合. 4.注意与社会生产、生活和现 代科技的结合.
3.1重力和弹力(第2课时)— 【新教材】人教版(2019)高中物理必修第一册教案

3.1 重力与弹力(第1课时)〖详细教材分析〗本节内容通过接触力和非接触力来对重力和弹力的划分来引入弹力的知识。
通过放大法让学生观察到有机玻璃和桌面的的微小形变。
拓宽学生的认识,在课中加入许多的动态图更加激发学习兴趣。
本节的概念比较多,实验也多,所以整体的内容比较多,需要精细化安排。
学生对弹力有一定的认识的,但是不知道拉力、压力和支持力与弹力之间的内在联系,也不清楚弹力的产生原因,无法理解弹力的方向是与物体形变方向相反的专业术语。
因此这节课要利用动图增加课题趣味的同时,让学生更加容易的理解好弹力的大小方向,产生条件等知识。
〖教学目标与核心素养〗物理观念:理解弹力产生的原因和条件;知道胡克律。
科学思维:通过体验微小形变的存在,培养学用“放大”的实验方法观察微小形变的实验思想。
科学探究:通过实验探究,解物体的形变,从而认识弹力产生的条件。
科学态度与责任:养成用科学的质疑的态度去学习知识的习惯,善于在学习的过程中提出问题。
〖教学重点与难点〗重点:1、弹力有无的判断和弹力方向的判断。
2、弹力大小的计算。
3、实验设计与操作。
难点:弹力有无的判断和弹力方向的判断〖教学方法〗教师启发引导与实验探究相结合,并辅以问题法、演示法、归纳法、假设法等多种教学方法。
〖教学准备〗弹簧、多媒体课件。
〖教学过程〗一、新课引入课件展示推、拉、提、举的生活场景。
日常生活中的很多相互作用无论是对物体推、拉、提、举。
它们都是在物体接触时产生的力。
还有就是列车的牵引,锻打工件、击球、弯弓射箭等,它们都是在物体接触时产生的力。
通过多媒体课件动图展示:列车的牵引,锻打工件、击球、弯弓射箭。
接触力:物体与物体接触时发生的力。
教学设计说明:从自身实际出发,懂得相互联系,延伸到物体上,创设问题情境,激发探究动机,引导学生发现问题。
借机进行感恩教育。
结合前面学习的重力,发现重力是不需要和地球接触的,还有磁力也是,也就是说力可以分为接触力和非接触力。
高三第一轮复习第2章第1节重力 弹力 摩擦力

[知识点一]__力、重力 [诊断练习 1]判断正误并举出实例说明: (1)力能够使物体产生形变但不能改变物体的运动状 态。( × ) (2)每一个力,都有一个施力物体和一个受力物体。 ( √) (3)物体只有静止时才受重力作用。( × ) (4)重力的方向总是指向地心。( × ) (5)地面上的物体在赤道上受的重力最小。( √ ) (6)物体挂在弹簧测力计下,弹簧测力计的示数一定等 于物体的重力。( × )
[解析] 由于物体放在水中时,受到向上的浮力,从而 减小了弹簧的拉伸形变,弹簧测力计的示数减小了,但物 体的重力并不改变,选项 A 错误;当两物体所处的地理位 置相同时,g 值相同,质量大的物体的重力必定大,但当 两物体所处的地理位置不同时,g 值不同,导致质量大的 物体的重力不一定大,选项 B 错误;重力的方向是竖直向 下的,选项 C 错误;物体的重心位置由物体的形状和质量 分布情况共同决定,物体的形状改变后,其重心位置往往 发生改变,选项 D 正确。
(2)表达式:F=kx ①k 叫作弹簧的__劲度系数__,单位是牛顿每米,符号 是 N/m;k 的大小由弹簧_自_ 身性质__决定。 ②x 是弹簧长度的__变化量__,不是弹簧形变以后的长
度。
[针对训练] 2.一轻质弹簧原长为 8 cm,在 4 N 的拉力作用下伸 长了 2 cm,弹簧未超出弹性限度。则该弹簧的劲度系数为 ( D) A.40 m/N B.40 N/m C.200 m/N D.200 N/m
②不规则薄板形物体重心的确定方法:__ 悬挂__法。 注意,下列说法中正确的是( D ) A.一个物体放在水中称量时弹簧测力计的示数小于 物体在空气中称量时弹簧测力计的示数,因此物体在水中 受到的重力小于在空气中受到的重力 B.据 G=mg 可知,两个物体相比较,质量较大的物 体的重力一定较大 C.物体放在水平面上时,重力方向垂直于水平面向 下,当物体静止于斜面上时,其重力方向垂直于斜面向下 D.物体的形状改变后,其重心位置往往改变
2019届高三物理人教版一轮课件:第二章 第1讲 重力 弹力 摩擦力
4.胡克定律 (1)内容:弹簧发生 弹性形 时,弹力的大小 F 跟弹簧伸长(或 缩短)的长度 x 成 正比. (2)表达式:F= kx . ①k 是弹簧的 劲度系数,单位为 N/m;k 的大小由弹 簧 自身性质决定. ②x 是形变量,但不是弹簧形变以后的长度.
三、滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力 1.静摩擦力与滑动摩擦力对比
答案:如图有无及方向的判断“三法” (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. (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.
2.弹力方向的确定
3.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.
题组突破训练
1.[胡克定律的应用]
(2016· 高考江苏卷)一轻质弹簧原长为
8 cm, 在 4 N 的拉力作用下伸长了 2 cm, 弹簧未超出弹性限度, 则该弹簧的劲度系数为( A.40 m/N C.200 m/N ) B.40 N/m D.200 N/m
解析:F 的大小合适时,球可以静止在无墙的斜面上,F 增大 时墙才会对球有弹力,所以选项 A 错误,B 正确;斜面对球必 须有斜向上的弹力才能使球不下落,该弹力方向垂直于斜面, 即过球的圆心,但不一定通过球的重心,所以选项 C、D 错误.
答案:B
3.[由产生条件确定弹力的方向]
画出下列图(1)~(4)中静止的
二、形变、弹性、胡克定律 1.形变 物体在力的作用下形状或体积的变化叫形变. 2.弹性 (1)弹性形变:有些物体在形变后撤去作用力能够恢复原状 的形 变. (2)弹性限度:当形变超过一定限度时,撤去作用力后,物体不 能完全恢复原来的 形状,这个限度叫弹性限度.
高三物理一轮复习课件--第2章第一节《重力 弹力 摩擦力》
2.弹力的方向的判断方法 (1)弹力的方向与物体形变的方向相反,作用在迫使
物体发生形变的那个物体上.具体情况有以下几种
:
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弹力 弹簧两端的 弹力 轻绳的弹力 面与面接触 的弹力 点与面接触 的弹力 球与面接触 的弹力 球与球接触 的弹力 杆的弹力
弹力的方向 与弹簧测力计中心轴线相重合,指向弹簧 恢复原状的方向 沿绳指向绳收缩的方向 垂直于接触面指向受力物体
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应用指导:(1)绳对物体只能产生拉力,不能产生推 力,且绳子弹力的方向一定沿着绳子并指向绳子收 缩的方向,这是由绳子本身的特点决定的. (2)杆既可以产生拉力,也可以产生推力,弹力的方 向可以沿杆,也可以不沿杆,这是杆和绳两种模型 的最大区别.
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即时应用(即时突破,小试牛刀) 1.(2011年成都模拟)如图2-1-1所示,小车内有 一固定光滑斜面,一个小球通过细绳与车顶相连, 细绳始终保持竖直.关于小球的受力情况,下列说 法正确的是( )
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课堂互动讲练
一、弹力的有无及方向的判断方法 1.弹力有无的判断方法 (1)根据弹力产生的条件直接判断 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.
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(2)利用假设法判断 对形变不明显的情况,可假设两个物体间弹力不存 在,即把与我们所研究的物体相接触的其他物体去 掉,看物体还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 一定存在弹力. (3)根据“物体的运动状态”分析 由状态分析弹力,使物体的受力必须与物体的运动 状态符合, 依据物体的运动状态,由物体受力平衡 (或牛顿第二定律)列方程来判断物体间的弹力是否 存在.
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3.力的作用效果
第1讲 重力、弹力、摩擦力
例1 画出下图中物体A受力的示意图(各接触面均光滑)。
[答案]
答案
[关键能力升华] 轻杆和轻绳上弹力的分析 (1)“动杆”和“定杆”上的弹力 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,轻杆只能起到“拉”或“推”的作用,否则会引 起杆的转动。如图甲所示,若C处为转轴,则轻杆在缓慢转动中,杆上弹 力方向始终沿杆的方向。
物理观念 形变、弹力、胡克定律 1.形变 物体在力的作用下 01 _形__状___或 02 _体__积___的变化叫作形变。 2.弹性 (1)弹性形变:物体发生形变后,如果撤去作用力能够 03 ___恢__复__原__状___, 这种形变叫作弹性形变。 (2)弹性限度:如果形变过大,超过一定的限度,撤去作用力后物体不 能完全恢复原来的 04 ___形__状____,这个限度叫作弹性限度。
解析
考点 2 摩擦力的分析与计算
[科学思维梳理] 1.静摩擦力的有无及方向的判断方法 (1)假设法
(2)状态法:根据平衡条件、牛顿第二定律,判断静摩擦力的有无及方 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。
2.求解摩擦力的技巧
例2 (多选)如图所示,甲物体在沿斜面的推力F的作用下静止于乙物 体上,乙物体静止在水平面上,现增大外力F,两物体仍然静止,则下列 说法正确的是( )
A.乙对甲的摩擦力一定增大 B.乙对甲的摩擦力可能减小 C.乙对地面的摩擦力一定增大 D.乙对地面的摩擦力可能减小
答案
[解析] 设甲的质量为 m,斜面倾角为 θ,若 F=mgsinθ,乙对甲的摩 擦力为零,F 增大,Ff 增大,方向沿斜面向下;若 F>mgsinθ,乙对甲的摩 擦力沿斜面向下,Ff=F-mgsinθ,F 增大,Ff 增大;若 F<mgsinθ,乙对 甲的摩擦力沿斜面向上,Ff=mgsinθ-F,F 增大,Ff 可能减小,也可能反 向增大,故 A 错误,B 正确。以甲、乙整体为研究对象,知地面对乙的摩 擦力水平向左,大小为 Fcosθ,由牛顿第三定律知,乙对地面的摩擦力水平 向右,大小也为 Fcosθ,则 F 增大,f 增大,C 正确,D 错误。
2019高三物理人教版一轮教师用书:第2章 第1节 重力 弹力 摩擦力 Word版含解析
第章相互作用[全国卷三年考点考情]:运动方向的情况.第一节 重力 弹力 摩擦力(对应学生用书第20页) [教材知识速填]:知识点1 重力 弹力 1.重力(1)产生由于地球的吸引而使物体受到的力. (2)大小与物体的质量成正比,即G =mg .可用弹簧秤测量重力.(3)方向总是竖直向下.(4)重心其位置与物体的质量分布和形状有关.2.弹力(1)产生条件①两物体相互接触.②两物体发生弹性形变.(2)方向弹力的方向总是与施力物体形变的方向相反.几种典型的弹力的方向如下:①压力:垂直于支持面而指向被压的物体.②支持力:垂直于支持面而指向被支持的物体.③细绳的拉力:沿绳指向绳收缩的方向.④轻杆的弹力:不一定沿杆,要根据运动状态具体分析.(3)大小①弹簧类弹力在弹性限度内遵从胡克定律:F=kx.②非弹簧类弹力大小应根据平衡条件或动力学规律求解.易错判断(1)只要物体发生形变就会产生弹力作用.(×)(2)物体所受弹力方向与自身形变的方向相同.(√)(3)重力的方向一定指向地心.(×)知识点2 摩擦力1.静摩擦力与滑动摩擦力(1)定义:彼此接触的物体发生相对运动时,滑动摩擦力和正压力的比值,μ=F fF N .(2)决定因素:接触面的材料和粗糙程度. 易错判断(1)滑动摩擦力的方向一定与物体运动方向相反.(×) (2)运动的物体可能受到静摩擦力的作用.(√)(3)静摩擦力一定是阻力,滑动摩擦力不一定是阻力.(×) (4)物体间的摩擦力越大,动摩擦因数越大.(×)[教材习题回访]:考查点:重力、重心的理解1.(鲁科必修1P 62T 2改编)关于重力和重心,下列说法正确的是( )A .物体受到的重力是由于地球吸引而产生的B .物体的重心一定在物体上C .自由下落的石块速度越来越大,说明它受到的重力越来越大D .质量为m 的物体受到的重力大小为mg ,只要m 一定,它受到的重力大小就保持不变[答案]:A考查点:摩擦力的理解2.(粤教版必修1P74T9改编)(多选)关于摩擦力,有人总结了四条“不一定”,其中说法正确的是( )A.摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相同B.静摩擦力的方向不一定与运动方向共线C.受静摩擦力或滑动摩擦力的物体不一定静止或运动D.静摩擦力一定是阻力,滑动摩擦力不一定是阻力[答案]:ABC考查点:静摩擦力的分析3. (鲁科必修1P76T3)如图211所示,用水平力F将一物体压在竖直墙壁上静止不动.设物体受墙的压力为N,摩擦力为F f.那么,当F 增大时,下列说法正确的是( )图211A.N增大,F f增大B.N增大,F f不变C.N增大,F f减小D.条件不足,不能确定[答案]: B考查点:摩擦力的计算4.(粤教必修1P 58T 2)一个重600 N 的物体放在水平地面上,要使它从原地移动,最小要用190 N 的水平推力,若移动后只需180 N 的水平推力即可维持物体匀速运动,那么: (1)物体与地面间的最大静摩擦力有多大? (2)物体与地面间的滑动摩擦力有多大?(3)当用250 N 的水平推力使物体运动后,物体受到的摩擦力有多大?【导学号:84370043】[答案]:(1)190 N (2)180 N(3)180 N(对应学生用书第21页)1.弹力有无的判断“三法”用细绳替换装置中的杆件,看能不能维持原来的力学状[题组通关]:1.(2018·西宁模拟)图中各物体均处于静止状态.图中画出了小球A 所受弹力的情况,其中正确的是( )A B C DC [一般来讲轻质杆对物体的弹力不一定沿着杆的方向,选项A 中小球只受重力和杆的弹力且处于静止状态,由二力平衡可得小球受到的弹力应竖直向上,所以A 错.选项B 中因为绳竖直向上,如果左边的绳有拉力的话,竖直向上的那根绳就会发生倾斜,所以左边的绳没有拉力,故B错.对于球与面接触的弹力方向,过接触点垂直于接触面(即在接触点与球心的连线上),即D中大半圆对小球的支持力F N2应是沿着过小球与圆弧接触点的半径,且指向圆心的弹力,所以D错.球与球相接触的弹力方向,垂直于过接触点的公切面(即在两球心的连线上),而指向受力物体,由上可知C正确.]:2.(2018·聊城模拟)小车上固定一根弹性直杆A,杆顶固定一个小球B(如图212所示),现让小车从光滑斜面上自由下滑,在下列图所示的情况中杆发生了不同的形变,其中正确的是( )图212C[小车在光滑斜面上自由下滑,则加速度a=g sin θ(θ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g sin θ,则杆的弹力方向垂直于斜面向上,杆不会发生弯曲或倾斜,C正确.]:利用假设法判断的思维程序如下:2.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.3.牛顿第三定律法此法的关键是抓住“力是物体间的相互作用”,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的方向.[题组通关]:3.如图213所示,物体A、B在力F作用下一起以大小相等的速度沿F方向匀速运动,关于物体A所受的摩擦力,下列说法正确的是( )【导学号:84370044】甲乙图213A.甲、乙两图中物体A均受摩擦力,且方向均与F相同B.甲、乙两图中物体A均受摩擦力,且方向均与F相反C.甲、乙两图中物体A均不受摩擦力D.甲图中物体A不受摩擦力,乙图中物体A受摩擦力,方向和F相同D[用假设法分析:甲图中,假设A受摩擦力,与A做匀速运动在水平方向所受合力为零不符,所以A不受摩擦力;乙图中,假设A不受摩擦力,A将相对B沿斜面向下运动,则知A受沿F方向的摩擦力.正确选项是D.]:4.(多选)(2018·南京模拟)如图214所示,A、B、C三个物体质量相等,它们与传送带间的动摩擦因数也相同.三个物体随传送带一起匀速运动,运动方向如图中箭头所示.则下列说法正确的是( )图214A.A物体受到的摩擦力方向向右B.三个物体中只有A物体受到的摩擦力是零C.B、C受到的摩擦力方向相同D.B、C受到的摩擦力方向相反BC[A物体与传送带一起匀速运动,它们之间无相对运动或相对运动趋势,即无摩擦力作用,A错误;B、C两物体虽运动方向不同,但都处于平衡状态,由沿传送带方向所受合力为零可知,B、C两物体均受沿传送带方向向上的摩擦力作用,故B、C 正确,D错误.]:5.将一物体分成相等的A、B两部分靠在一起,下端放置在地面上,上端用绳子拴在天花板上,绳子处于竖直伸直状态,整个装置静止,则( )【导学号:84370045】图215A.绳子上拉力可能为零B.地面受的压力可能为零C.地面与物体间可能存在摩擦力D.A、B之间不可能存在摩擦力A[假设绳子上的拉力为零,则A、B受力如图所示,整个装置可以静止,A正确,D错误.由于A无法对B提供向上的力,地面对B的支持力不能为零,根据牛顿第三定律,地面受的压力不能为零,B错误.对A、B整体分析,系统不受水平方向的其他力,故地面与物体间不可能存在摩擦力,C错误.选A.]:1静摩擦力的方向与物体的运动方向没有必然关系,可能相同,也可能相反,还可能成一定的夹角2分析摩擦力方向时,要注意静摩擦力方向的“可变性”和滑动摩擦力方向的“相对性”3受静摩擦力的物体不一定是静止的,受滑动摩擦力作用物体也不一定是运动的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求解其大小.(2)物体有加速度时,若只有摩擦力,则F f=ma.若除摩擦力外,物体还受其他力,则F合=ma,先求合力再求摩擦力.(3)为了处理问题的方便,最大静摩擦力常常按等于滑动摩擦力处理.2.滑动摩擦力大小的计算(1)滑动摩擦力的大小可以用公式F f =μF N 计算.(2)结合研究对象的运动状态(静止、匀速运动或变速运动),利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解.[多维探究]:考向1 静摩擦力大小的计算1.如图216所示,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 的质量的比值为( )【导学号:84370046】图216A.1μ1μ2B.1-μ1μ2μ1μ2C.1+μ1μ2μ1μ2 D.2+μ1μ2μ1μ2[题眼点拨]: ①“A 恰好不滑动”说明A 受地面最大静摩擦力;②“B 刚好不下滑”说明B 在竖直方向上重力与最大静摩擦力相平衡.B [B 恰好不下滑时,μ1F =m B g ,A 恰好不滑动,则F =μ2(m A g+m B g ),所以m A m B =1-μ1μ2μ1μ2,选项B 正确.]:2.(多选)如图217甲所示,放在固定斜面上的物体,受到一个沿斜面向上的力F 作用,始终处于静止状态,F 的大小随时间变化的规律如图乙所示.则在0~t 0时间内物体所受的摩擦力F f 随时间t的变化规律可能为下列选项中的(取沿斜面向上为摩擦力F f 的正方向)( )甲乙图217BCD[物体在斜面上始终处于平衡状态,沿斜面方向受力平衡方程为F-mg sin θ+F f=0,解得F f=mg sin θ-F,若初态mg sin θ=F,则选项B正确;若初态mg sin θ>F,则选项C 正确;若初态mg sin θ<F,则选项D正确.]:如图所示,质量为m的木块P在质量为M的长木板ab上滑行,长木板放在水平地面上一直处于静止状态.若ab与地面间的动摩擦因数为μ1,木块P与长木板ab间的动摩擦因数为μ2,则长木板ab受到地面的摩擦力大小为( )A.μ1Mg B.μ1(m+M)gC.μ2mg D.μ1Mg+μ2mgC[木块P相对长木板ab向右滑动,受到向左的滑动摩擦力,大小为F f1=μ2N=μ2mg;力的作用是相互的,故木块P对长木板ab有向右的滑动摩擦力,故长木板ab有向右滑动的趋势,受到地面对其向左的静摩擦力;根据共点力平衡条件有F f2=F f1,因而F f2=μ2mg,故选C.]:考向2 滑动摩擦力大小的计算3.(2017·全国Ⅱ卷)如图218所示,一物块在水平拉力F 的作用下沿水平桌面做匀速直线运动.若保持F 的大小不变,而方向与水平面成60°角,物块也恰好做匀速直线运动.物块与桌面间的动摩擦因数为( )图218A .2- 3 B.36 C.33 D.32C [设物块的质量为m .据平衡条件及摩擦力公式有拉力F 水平时,F =μmg拉力F 与水平面成60°角时,F cos 60°=μ(mg -F sin 60°)联立解得μ=33.故选C.]:4.如图219所示,物块A 放在倾斜的木板上,木板的倾角α分别为30°和45°时物块所受摩擦力的大小恰好相等,则物块和木板间的动摩擦因数为( )图219 A.12 B.32C.22 D.52[题眼点拨]: “倾角α…摩擦力大小恰好相等”说明两种情况下一种是静摩擦力,一种是滑动摩擦力.C [当木板倾角为30°时,物块受到的是静摩擦力,其大小等于mg sin θ.当木板倾角是45°时,物块受到的是滑动摩擦力,其大小等于μmg cos 45°.由题意可得μmg cos 45°=mg sin30°.解得μ=22.故选C.]:一长方形木板放置在水平地面上,在木板的上方有一条状竖直挡板,挡板的两端固定于水平地面上,挡板跟木板之间并不接触.现在有一个方形物块在木板上沿挡板以某一速度运动,同时方形木板以相同大小的速度向左运动,木板的运动方向与竖直挡板垂直,已知物块跟竖直挡板和水平木板间的动摩擦因数分别为μ1和μ2,物块的质量为m ,则竖直挡板对物块的摩擦力大小为( )A .0 B.22μ1μ2mg C.12μ1μ2mg D.2μ1μ2mgB [因为v 1和v 2数值大小相等,以木板为参考系,物块相对于木板的运动方向如图中v 物,则tan θ=1,得θ=45°.则木板对物块的摩擦力方向与v 物方向相反,如图.木板对物块的摩擦力大小F f =μ2mg ,物块对挡板的压力F N=F f ·cos 45°=22μ2mg ,物块对挡板的摩擦力F f ′=μ1F N=22μ1μ2mg,故B项正确.]:1在确定摩擦力的大小之前,静摩擦力还是滑动摩擦力2滑动摩擦力有具体的计算公式,牛顿第二定律求解3“F[母题]:(2018·洛阳模拟)如图2110所示,粗糙长木板l的一端固定在铰链上,木块放在木板上,开始木板处于水平位置.当木板向下转动,θ角逐渐增大的过程中,摩擦力F f的大小随θ角变化最有可能的是( )图2110[题眼点拨]:①“水平位置”说明初始时刻摩擦力为零;②“向下转动,θ角逐渐增大”说明前一阶段为静摩擦,后一个阶段为滑动摩擦.B[当F f为静摩擦力时F f=mg sin θ,即F f按正弦规律变化;当木块滑动后F f为滑动摩擦力,F f=μF N=μmg cos θ,即F f按余弦规律变化,故选项B正确.]:[母题迁移]:迁移1 “静—静”突变1.一木块放在水平桌面上,在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力的作用,木块处于静止状态,如图2111所示,其中F1=10 N,F2=2 N,若撤去F1,则木块受到的摩擦力为( )【导学号:84370047】图2111A.10 N,方向向左B.6 N,方向向右C.2 N,方向向右D.0[题眼点拨]:“木块处于静止…F1=10 N,F2=2 N”说明木块受最大静摩擦大于等于8 N.C[当物体受F1、F2及摩擦力的作用而处于平衡状态时,由平衡条件可知物体所受的摩擦力的大小为8 N,方向向左.可知最大静摩擦力F fmax≥8 N.当撤去力F1后,F2=2 N<F fmax,物体仍处于静止状态,由平衡条件可知物体所受的静摩擦力大小和方向发生突变,且与作用在物体上的F2等大反向.选项C正确.]:迁移2 “动—静”突变2.(2018·湛江模拟)如图2112所示,质量为1 kg的物体与地面间的动摩擦因数μ=0.2,从t=0开始以初速度v0沿水平地面向右滑行,同时受到一个水平向左的恒力F=1 N的作用,g取10m/s2,向右为正方向,该物体受到的摩擦力F f随时间变化的图象是(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )图2112A[物体向右减速过程中,受滑动摩擦力作用,方向水平向左,F f1=μmg=2 N,物体速度减为零后,因F<μmg,物体将保持静止,此时F f2=F=1 N,方向水平向右,故A正确.]:如图所示,把一重为G的物体,用一水平方向的推力F=kt(k为恒量,t为时间)压在竖直的足够高的平整墙上,从t=0开始物体所受的摩擦力F f随t的变化关系是选项图中的( )A B C DB[开始时物体加速下滑,加速度为g,受到推力后,物体受滑动摩擦力,F f=μF N=μF=μkt,mg-μkt=ma,则物体做加速度逐渐减小的加速运动,当mg=μkt时物体有最大速度,之后mg<μkt,物体做加速度逐渐增大的减速运动,减速到0后静止在竖直墙面,此时摩擦力突变为静摩擦力,且等于G.故B正确.]:迁移3 “静—动”突变3.如图2113甲所示,质量为m的半球体静止在倾角为θ的平板上,当θ从0缓慢增大到90°的过程中,半球体所受摩擦力F f 与θ的关系如图乙所示,已知半球体始终没有脱离平板,半球体与平板间的动摩擦因数为33,最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,重力加速度为g ,则( )【导学号:84370048】甲 乙图2113A .O ~q 段图象可能是直线B .q ~π2段图象可能是直线C .q =π4D .p =mg2D [半球体在平板上恰好开始滑动的临界条件是:mg sin θ=μmg cos θ,故有:μ=tan θ,解得:θ=π6,即q =π6,故C 错误;θ在0~π6之间时,F f 是静摩擦力,大小为mg sin θ;θ在π6~π2之间时,F f 是滑动摩擦力,大小为μmg cos θ;综合以上分析得其F f 与θ关系如图中实线所示,故A 、B 错误;当θ=π6时,F f =mg sinπ6=mg2,即p=mg2,故D正确.]:迁移4 “动—动”突变4.如图2114所示,斜面固定在地面上,倾角为37°(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8).质量为1 kg的滑块以初速度v0从斜面底端沿斜面向上滑行(斜面足够长,该滑块与斜面间的动摩擦因数为0.7),则该滑块所受摩擦力F随时间变化的图象是下图中的(取初速度v0的方向为正方向,g=10 m/s2)( )图2114C[滑块上升过程中受到滑动摩擦力作用,由F=μF N和F N=mg cos θ联立得F=5.6 N,方向为沿斜面向下.当滑块的速度减为零后,由于重力的分力mg sin θ>μmg cos θ,滑块下滑,滑块受的摩擦力方向为沿斜面向上,故选项C正确.]: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2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的趋势,而且静摩擦力存在最大值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。
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第1节 重力 弹力 摩擦力一、力1.力的概念:物体与物体之间的相互作用.2.力的作用效果两类效果⎩⎨⎧ 使物体发生形变.改变物体的运动状态.二、重力1.产生:由于地球的吸引而使物体受到的力.2.大小:G =mg .3.方向:总是竖直向下.4.重心:因为物体各部分都受重力的作用,从效果上看,可以认为各部分受到的重力作用集中于一点,这一点叫做物体的重心.◆特别提醒:(1)重力的方向不一定指向地心.(2)并不是只有重心处才受到重力的作用.三、弹力(1)定义:发生弹性形变的物体由于要恢复原状,对与它接触的物体产生力的作用.(2)产生的条件①两物体相互接触;②发生弹性形变.(3)方向:与物体形变方向相反.◆特别提醒:有弹力作用的两物体一定相接触,相接触的两物体间不一定有弹力.2.胡克定律(1)内容:弹簧的弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比.(2)表达式:F=kx.①k是弹簧的劲度系数,单位为N/m;k的大小由弹簧自身性质决定.②x是弹簧长度的变化量,不是弹簧形变以后的长度.四、摩擦力1.产生:相互接触且发生形变的粗糙物体间,有相对运动或相对运动趋势时,在接触面上所受的阻碍相对运动或相对运动趋势的力.2.产生条件:接触面粗糙;接触面间有弹力;物体间有相对运动或相对运动趋势.3.大小:滑动摩擦力F f=μF N,静摩擦力:0<F f≤F fmax.4.方向:与相对运动或相对运动趋势方向相反.5.作用效果:阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势.◆特别提醒:(1)摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势,但不一定阻碍物体的运动.(2)受静摩擦力作用的物体不一定静止,受滑动摩擦力作用的物体不一定运动.(3)接触面处有摩擦力时一定有弹力,且弹力与摩擦力方向总垂直,反之不一定成立.1.判断正误(1)只要物体发生形变就会产生弹力作用.(×)(2)物体所受弹力的方向与自身形变的方向相同.(√)(3)轻绳、轻杆的弹力方向一定沿绳、杆的方向.(×)(4)滑动摩擦力的方向一定与物体运动方向相反.(×)(5)滑动摩擦力的方向与物体的运动方向不相同就相反.(×)(6)运动的物体不可能受到静摩擦力的作用.(×)(7)根据μ=F fF N可知动摩擦因数μ与F f成正比,与F N成反比.(×)2.(多选)关于弹力的方向,下列说法中正确的是()A.放在水平桌面上的物体所受弹力的方向是竖直向上的B.放在斜面上的物体所受斜面的弹力的方向是竖直向上的C.将物体用绳吊在天花板上,绳所受物体的弹力方向是竖直向上的D.物体间相互挤压时,弹力的方向垂直接触面指向受力物体解析:选AD.放在水平桌面上的物体所受弹力为支持力,其方向为垂直于桌面向上,故A正确;放在斜面上的物体所受斜面的支持力方向垂直于斜面向上,故B错误,D正确;绳子对物体的拉力总是沿绳子收缩的方向,而物体对绳子的弹力方向指向绳子伸长的方向,故C错误.3.(多选)关于胡克定律,下列说法正确的是()A.由F=kx可知,在弹性限度内弹力F的大小与弹簧形变量x成正比B.由k=Fx可知,劲度系数k与弹力F成正比,与弹簧的长度改变量成反比C.弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的性质决定的,与弹力F的大小和弹簧形变量x的大小无关D.弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的大小解析:选ACD.在弹性限度内,弹簧的弹力与形变量遵守胡克定律F=kx,故A正确;弹簧的劲度系数是由弹簧本身的性质决定的,与弹力F及x无关,故C正确,B错误;由胡克定律得k=Fx,可理解为弹簧每伸长(或缩短)单位长度时受到的弹力的值与k相等,故D正确.4.(2017·中山模拟)如图所示,放在粗糙水平面上的物体A上叠放着物体B,A和B之间有一根处于压缩状态的弹簧,A、B均处于静止状态,下列说法中正确的是()A.B受到向左的摩擦力B.B对A的摩擦力向右C.地面对A的摩擦力向右D.地面对A没有摩擦力解析:选D.压缩的弹簧对B有向左的弹力,B有向左运动的趋势,受到向右的摩擦力,选项A错误;A对B的摩擦力向右,由牛顿第三定律可知,B对A 的摩擦力向左,选项B错误;对整体研究,根据平衡条件分析可知,地面对A 没有摩擦力,选项C错误,D正确.考点一弹力的分析和计算1.弹力有无的判断方法(1)条件法:根据产生弹力的两个条件——接触和发生弹性形变直接判断.(2)假设法或撤离法:可以先假设有弹力存在,然后判断是否与研究对象所处状态的实际情况相符合.还可以设想将与研究对象接触的物体“撤离”,看研究对象能否保持原来的状态.2.弹力方向的判断方法(1)根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断.(2)根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向.3.弹力大小的确定方法(1)弹簧类弹力:由胡克定律知弹力F=kx,其中x为弹簧的形变量,而不是伸长或压缩后弹簧的总长度.(2)非弹簧类弹力:根据运动状态和其他受力情况,利用平衡条件或牛顿第二定律来综合确定.1.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α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解析:选 D.若小球与小车一起匀速运动,则细绳对小球无拉力;若小球与小车有向右的加速度a=g tan α,则轻弹簧对小球无弹力,D正确.2.(2016·高考江苏卷)一轻质弹簧原长为8 cm,在4 N的拉力作用下伸长了2 cm,弹簧未超出弹性限度.则该弹簧的劲度系数为()A.40 m/N B.40 N/mC.200 m/N D.200 N/m解析:选D.根据胡克定律有F=kx,则k=Fx=42×10-2N/m=200 N/m,故D 正确.3.(2017·安庆质检)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θ,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( )A .小车静止时,F =mg sin θ,方向沿杆向上B .小车静止时,F =mg cos θ,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F =ma sin θD .小车以向左的加速度a 运动时,F =(ma )2+(mg )2,方向斜向左上方,与竖直方向的夹角θ1满足tan θ1=a g解析:选 D.小车静止时,由物体的平衡条件知此时杆对球的作用力方向竖直向上,大小等于球的重力mg ,A 、B 错误;小车以向右的加速度a 运动,设小球受杆的作用力的方向与竖直方向的夹角为θ1,如图甲所示.根据牛顿第二定律,有F sin θ1=ma ,F cos θ1=mg ,两式相除可得tan θ1=a g ,只有当球的加速度a =g tan θ时,杆对球的作用力才沿杆的方向,此时才有F =ma sin θ,C 错误;小车以加速度a 向左加速运动时,由牛顿第二定律,可知小球所受到的重力mg 与杆对球的作用力的合力大小为ma ,方向水平向左,如图乙所示.所以杆对球的作用力的大小F =(ma )2+(mg )2,方向斜向左上方,tan θ1=a g ,D 正确.几种典型弹力的方向考点二静摩擦力的有无及方向的判断1.假设法:利用假设法判断的思维程序如下:2.状态法根据物体的运动状态来确定,思路如下.3.转换法利用牛顿第三定律(作用力与反作用力的关系)来判定.先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的大小和方向,再确定另一物体受到的反作用力——静摩擦力的大小和方向.1.如图,质量m A>m B的两物体A、B叠放在一起,靠着竖直墙面.让它们由静止释放,在沿粗糙墙面下落过程中,物体B的受力示意图是()解析:选A.两物体A、B叠放在一起,在沿粗糙墙面下落过程中,由于物体与竖直墙面之间没有压力,所以没有摩擦力,二者一起做自由落体运动,A、B 之间没有弹力作用,物体B的受力示意图是图A.2.(2017·东北三校二联)(多选)如图所示是主动轮P通过皮带带动从动轮Q 的示意图,A与B、C与D分别是皮带上与轮缘上相互接触的点,则下列判断正确的是()A.B点相对于A点运动趋势方向与B点运动方向相反B.D点相对于C点运动趋势方向与C点运动方向相反C.D点所受静摩擦力方向与D点运动方向相同D.主动轮受到的摩擦力是阻力,从动轮受到的摩擦力是动力解析:选BCD.P为主动轮,假设接触面光滑,B点相对于A点的运动方向一定与B点的运动方向相同,A错误;Q为从动轮,D点相对于C点的运动趋势方向与C点的运动方向相反,Q轮通过静摩擦力带动,因此,D点所受的静摩擦力方向与D点的运动方向相同,B、C均正确;主动轮靠摩擦带动皮带,从动轮靠摩擦被皮带带动,故D也正确.3.(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()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解析:选CD.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.考点三摩擦力的计算1.静摩擦力大小的计算(1)物体处于平衡状态(静止或匀速运动),利用力的平衡条件来判断其大小.(2)物体有加速度时,若只有静摩擦力,则F f=ma.若除静摩擦力外,物体还受其他力,则F合=ma,先求合力再求静摩擦力.2.滑动摩擦力的计算滑动摩擦力的大小用公式F f=μF N来计算,应用此公式时要注意以下几点:(1)μ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;F N为两接触面间的正压力,其大小不一定等于物体的重力.(2)滑动摩擦力的大小与物体的运动速度和接触面的大小均无关.考向1:静摩擦力的计算[典例1](2017·黄冈模拟) 如图所示,质量分别为m和M的两物体P和Q 叠放在倾角为θ的斜面上,P、Q间的动摩擦因数为μ1,Q与斜面间的动摩擦因数为μ2.当它们从静止开始沿斜面滑下时,两物体始终保持相对静止,则物体P 受到的摩擦力大小为()A.μ1mg cos θ,方向平行于斜面向上B.μ1mg cos θ,方向平行于斜面向下C.μ2mg cos θ,方向平行于斜面向上D.μ2mg cos θ,方向平行于斜面向下解析当物体P和Q一起沿斜面加速下滑时,其加速度为a=g sin θ-μ2g cos θ<g sin θ,因为P和Q相对静止,所以P和Q之间的摩擦力为静摩擦力,且方向平行于斜面向上,B、D错误;不能用公式F f=μF N求解,对物体P运用牛顿第二定律得mg sin θ-F静=ma,求得F静=μ2mg cos θ,C正确.答案 C判断摩擦力方向时应注意的两个问题(1)静摩擦力的方向与物体的运动方向没有必然关系,可能相同,也可能相反,还可能成一定的夹角.(2)分析摩擦力方向时,要注意静摩擦力方向的“可变性”和滑动摩擦力的“相对性”.考向2:滑动摩擦力的计算[典例2]如图所示,质量为m B=24 kg的木板B放在水平地面上,质量为m A=22 kg的木箱A放在木板B上,另一端拴在天花板上,轻绳与水平方向的夹角为θ=37°.已知木箱A与木板B之间的动摩擦因数μ1=0.5.现用水平向右、大小为200 N的力F将木板B从木箱A下面匀速抽出(sin 37°≈0.6,cos 37°≈0.8,重力加速度g取10 m/s2),则木板B与地面之间的动摩擦因数μ2的大小为() A.0.3B.0.4C.0.5 D.0.6解析对A受力分析如图甲所示,由题意得F T cos θ=F f1①F N1+F T sin θ=m A g②F f1=μ1F N1③由①②③得:F T=100 N对A、B整体受力分析如图乙所示,由题意得F T cos θ+F f2=F④F N2+F T sin θ=(m A+m B)g⑤F f2=μ2F N2⑥由④⑤⑥得:μ2=0.3,故A选项正确.答案 A计算摩擦力时的三点注意(1)首先分清摩擦力的性质,因为只有滑动摩擦力才有公式,静摩擦力通常只能用平衡条件或牛顿运动定律来求解.(2)公式F f=μF N中F N为两接触面间的正压力,与物体的重力没有必然联系,不一定等于物体的重力.(3)滑动摩擦力的大小与物体速度的大小无关,与接触面积的大小也无关.1.如图所示,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()A.1μ1μ2B.1-μ1μ2μ1μ2C.1+μ1μ2μ1μ2 D.2+μ1μ2μ1μ2解析:选B.对A、B整体受力分析,F=F f1=μ2(m A+m B)g.对B受力分析,F f2=μ1F=m B g.联立解得m Am B=1-μ1μ2μ1μ2,B正确.2.(多选)如图所示,小车的质量为m0,人的质量为m,人用恒力F拉绳,若人和小车保持相对静止,不计绳和滑轮质量及小车与地面间的摩擦,则小车对人的摩擦力可能是()A.0 B.m-m0m+m0F,方向向右C.m-m0m+m0F,方向向左 D.m0-mm+m0F,方向向右解析:选ACD.假设小车对人的静摩擦力方向向右,先对整体分析受力有2F=(m0+m)a,再隔离出人,对人分析受力有F-F f=ma,解得F f=m0-mm0+mF,若m0>m,则和假设的情况相同,D正确;若m0=m,则静摩擦力为零,A正确;若m0<m,则静摩擦力方向向左,C正确.考点四轻杆、轻绳、轻弹簧模型[典例3]如图所示,水平轻杆的一端固定在墙上,轻绳与竖直方向的夹角为37°,小球的重力为12 N,轻绳的拉力为10 N,水平轻弹簧的拉力为9 N,求轻杆对小球的作用力.解析 以小球为研究对象,受力如图所示,小球受四个力的作用:重力、轻绳的拉力、轻弹簧的拉力、轻杆的作用力,其中轻杆的作用力的方向和大小不能确定,重力与弹簧拉力的合力大小为F =G 2+F 21=15 N .设F 与竖直方向夹角为α,sin α=F 1F =35,则α=37°即方向与竖直方向成37°角斜向下,这个力与轻绳的拉力恰好在同一条直线上.根据物体平衡的条件可知,轻杆对小球的作用力大小为5 N ,方向与竖直方向成37°角斜向右上方.答案 5 N 方向与竖直方向成37°角斜向右上方1.如图所示,小车内有一固定光滑斜面,一个小球通过细绳与车顶相连,细绳始终保持竖直.关于小球的受力情况,下列说法正确的是( )A .若小车静止,则绳对小球的拉力可能为零B .若小车静止,则斜面对小球的支持力一定为零C .若小车向右运动,则小球一定受两个力的作用D .若小车向右运动,则小球一定受三个力的作用解析:选 B.小车向右运动可能有三种运动形式:向右匀速运动、向右加速运动和向右减速运动.当小车向右匀速运动时,小球受力平衡,只受重力和绳子拉力两个力的作用.当小车向右加速运动时,小球需有向右的合力,但由细绳保持竖直状态和斜面形状可知,该运动形式不可能有.当小车向右减速运动时,小球需有向左的合力,则一定受重力和斜面的支持力,可能受绳子的拉力,也可能不受绳子的拉力,故B 正确.2.如图所示,滑轮本身的质量可忽略不计,滑轮轴O 安在一根轻木杆B 上,一根轻绳AC 绕过滑轮,A 端固定在墙上,且绳保持水平,C 端挂一重物,BO 与竖直方向的夹角θ=45°,系统保持平衡.若保持滑轮的位置不变,改变夹角θ的大小,则滑轮受到木杆作用力大小变化情况是( )A .只有角θ变小,作用力才变大B .只有角θ变大,作用力才变大C .不论角θ变大或变小,作用力都是变大D .不论角θ变大或变小,作用力都不变解析:选 D.由于两侧细绳中拉力不变,若保持滑轮的位置不变,则滑轮受到木杆作用力大小不变,与夹角θ没有关系,选项D 正确,A 、B 、C 错误.3.(多选)两个中间有孔的质量为M 的小球用一轻弹簧相连,套在一水平光滑横杆上.两个小球下面分别连一轻弹簧.两轻弹簧下端系在同一质量为m 的小球上,如图所示.已知三根轻弹簧的劲度系数都为k ,三根轻弹簧刚好构成一等边三角形.则下列判断正确的是( )A .水平横杆对质量为M 的小球的支持力为Mg +mgB .连接质量为m 小球的轻弹簧的弹力为mg 3C .连接质量为m 小球的轻弹簧的伸长量为33k mgD.套在水平光滑横杆上轻弹簧的形变量为36k mg解析:选CD.水平横杆对质量为M的小球的支持力为Mg+mg2,选项A错误;设下面两个弹簧的弹力均为F,则2F sin 60°=mg,解得F=33mg,结合胡克定律得kx=33mg,则x=33k mg,选项B错误,选项C正确;下面的一根弹簧对M的水平分力为F cos 60°=36mg,再结合胡克定律得kx′=36mg,解得x′=36k mg,选项D正确.课时规范训练[基础巩固题组]1.下列说法正确的是()A.有力作用在物体上,其运动状态一定改变B.单个孤立物体有时也能产生力的作用C.作用在同一物体上的力,只要大小相同,作用的效果就相同D.找不到施力物体的力是不存在的解析:选 D.由于力的作用效果有二:其一是改变物体运动状态,其二是使物体发生形变,A错误;力是物体对物体的作用,B错误;力的作用效果是由大小、方向、作用点共同决定的,C错误;力是物体与物体之间的相互作用,只要有力就一定会有施力物体和受力物体,D正确.2.(多选)下列关于摩擦力的说法,正确的是()A.作用在物体上的滑动摩擦力只能使物体减速,不可能使物体加速B.作用在物体上的静摩擦力只能使物体加速,不可能使物体减速C .作用在物体上的滑动摩擦力既可能使物体减速,也可能使物体加速D .作用在物体上的静摩擦力既可能使物体加速,也可能使物体减速解析:选CD.滑动摩擦力既能提供动力,也能提供阻力,如把物体无初速度放在传送带上,滑动摩擦力对物体做正功,使物体加速,选项A 错误,C 正确;静摩擦力既能提供动力,也能提供阻力,汽车启动过程中,车厢里的货物跟随汽车一起加速,静摩擦力使货物加速.汽车刹车时,汽车车厢里的货物跟汽车一起停下来的过程,静摩擦力使货物减速,选项B 错误,D 正确.3.如图所示,完全相同、质量均为m 的A 、B 两球,用两根等长的细线悬挂在O 点,两球之间夹着一根劲度系数为k 的轻弹簧,系统处于静止状态时,弹簧处于水平方向,两根细线之间的夹角为θ,则弹簧的长度被压缩( )A.mg tan θkB .2mg tan θk C.mg tan θ2k D.2mg tan θ2k解析:选C.以A 球为对象,其受力如图所示,所以F弹=mg tan θ2,则Δx=F 弹k =mg k tan θ2,C 正确.4.如图所示,将两相同的木块a 、b 置于粗糙的水平地面上,中间用一轻弹簧连接,两侧用细绳系于墙壁.开始时a 、b 均静止,弹簧处于伸长状态,两细绳均有拉力,a 所受摩擦力F f a ≠0,b 所受摩擦力F f b =0,现将右侧细绳剪断,则剪断瞬间()A.F f a大小不变B.F f a方向改变C.F f b仍然为零D.F f b方向向左解析:选A.右侧细绳剪断的瞬间,弹簧弹力来不及发生变化,故a的受力情况不变,a左侧细绳的拉力、静摩擦力的大小方向均不变,A正确,B错误;而在剪断细绳的瞬间,b右侧细绳的拉力立即消失,静摩擦力向右,C、D错误.5.如图所示,一质量为m的木板置于水平地面上,其上叠放一质量为m0的砖块,用水平力F将木板从砖下抽出,则该过程中木板受到地面的摩擦力为(已知m与地面间的动摩擦因数为μ1,m0与m间的动摩擦因数为μ2)()A.μ1mg B.μ1(m0+m)gC.μ2mg D.μ2(m0+m)g解析:选B.滑动摩擦力的计算公式F=μF N,题中水平地面所受压力的大小为(m0+m)g,木板与地面间的动摩擦因数为μ1,所以木板受滑动摩擦力大小为μ1(m0+m)g,B正确.6.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°角斜向左上方解析:选D.对小球进行受力分析可得,AB杆对球的作用力与绳的拉力的合力与小球重力等值反向,AB杆对球的作用力大小F=G2+F2拉=12.5 N,A、B错误;令AB杆对小球的作用力与水平方向夹角为α,可得tan α=GF拉=43,α=53°,D正确.7.(多选)如图所示,物块M在静止的传送带上以速度v匀速下滑时,传送带突然启动,方向如图中箭头所示,若传送带的速度大小也为v,则传送带启动后()A.M静止在传送带上B.M可能沿斜面向上运动C.M受到的摩擦力不变D.M下滑的速度不变解析:选CD.由M匀速下滑可知其处于平衡状态,受重力、摩擦力和支持力作用,传送带启动以后对M受力没有影响,自然也不会影响其运动状态,C、D正确.[综合应用题组]8.如右图所示,把一重为G的物体,用一水平方向的推力F=kt(k为恒量,t为时间)压在竖直的足够高的平整墙上,从t=0开始物体所受的摩擦力F f随t 的变化关系是下图中的()解析:选B.物体在竖直方向上只受重力G和摩擦力F f的作用.由于F f从零开始均匀增大,开始一段时间F f<G,物体加速下滑;当F f=G时,物体的速度达到最大值;之后F f>G,物体向下做减速运动,直至减速为零.在整个运动过程中,摩擦力为滑动摩擦力,其大小为F f=μF N=μF=μkt,即F f与t成正比,是一条过原点的倾斜直线.当物体速度减为零后,滑动摩擦力突变为静摩擦力,其大小F f=G,所以物体静止后的图线为平行于t轴的线段,正确答案为B.9.如图所示,质量为m的物体用细绳拴住放在水平粗糙传送带上,物体与传送带间的动摩擦因数为μ,当传送带分别以v1、v2的速度做逆时针运动时(v1<v2),绳中的拉力分别为F1、F2,物体受到的摩擦力分别为F f1、F f2则下列说法正确的是()A.F f1<F f2B.物体所受摩擦力方向向右C.F1=F2D.F f1=μmg解析:选 C.物体的受力分析如图所示,滑动摩擦力与绳的拉力的水平分量平衡,因此方向向左,B错误;设绳与水平方向成θ角,则F cos θ-μF N=0,F N+F sin θ-mg=0,解得F=μmgcos θ+μsin θ,F大小与传送带速度大小无关,C正确;物体所受摩擦力F f=F cos θ恒定不变,A、D错误.10.(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LB .b 弹簧的伸长量为k 1L k 2C .P 端向右移动的距离为2LD .P 端向右移动的距离为⎝ ⎛⎭⎪⎫1+k 1k 2L 解析:选BD.两个劲度系数分别为k 1和k 2的轻质弹簧a 、b 串接在一起,两弹簧中的弹力大小相等,k 1L =k 2x ,解得b 弹簧的伸长量为x =k 1L k 2,选项A 错误,B 正确;P 端向右移动的距离为L +x =⎝ ⎛⎭⎪⎫1+k 1k 2L ,选项C 错误,D 正确. 11.如图所示,水平桌面上平放有一堆卡片,每一张卡片的质量均为m .用手指以竖直向下的力压第1张卡片,并以一定速度向右移动手指,确保第1张卡片与第2张卡片之间有相对滑动.设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,手指与第1张卡片之间的动摩擦因数为μ1,卡片之间、卡片与桌面之间的动摩擦因数均为μ2,且有μ1>μ2,则下列说法正确的是( )A .任意两张卡片之间均可能发生相对滑动B .上一张卡片受到下一张卡片的摩擦力一定向左C .第1张卡片受到手指的摩擦力向左D .最下面那张卡片受到水平桌面的摩擦力向右解析:选B.对第2张卡片分析,它对第3张卡片的压力等于上面两张卡片的重力及手指的压力的和,最大静摩擦力F fm =μ2(2mg +F ),而其受到第1张卡片的滑动摩擦力为F f =μ2(mg +F )<F fm ,则第2张卡片与第3张卡片之间不发生相对滑动,同理,第3张到第54张卡片也不发生相对滑动,故A 错误;根据题。