2019-2020年高考物理一輪復(fù)習專題2.1三種基本作用力精講深剖.doc

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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習專題2.1三種基本作用力精講深剖1.（xx全國卷16）如圖，一物塊在水平拉力F的作用下沿水平桌面做勻速直線運動若保持F的大小不變，而方向與水平面成60角，物塊也恰好做勻速直線運動，物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為()圖1A2 B.C. D.【答案】C2.(xx江蘇單科，1，3分)一輕質(zhì)彈簧原長為8 cm，在4 N的拉力作用下伸長了2 cm，彈簧未超出彈性限度，則該彈簧的勁度系數(shù)為()A40 m/N B40 N/m C200 m/N D200 N/m【答案】D【解析】由胡克定律得勁度系數(shù)k200 N/m，D項對。3(xx上海單科，9，3分)如圖，光滑的四分之一圓弧軌道AB固定在豎直平面內(nèi)，A端與水平面相切穿在軌道上的小球在拉力F作用下，緩慢地由A向B運動，F(xiàn)始終沿軌道的切線方向，軌道對球的彈力為N.在運動過程中()AF增大，N減小 BF減小，N減小CF增大，N增大 DF減小，N增大【答案】A【解析】由題意知，小球在由A運動到B過程中始終處于平衡狀態(tài)設(shè)某一時刻小球運動至如圖所示位置，則對球由平衡條件得：Fmgsin ，F(xiàn)Nmgcos ，在運動過程中，增大，故F增大，F(xiàn)N減小，A正確 4.(xx全國卷T15)如圖，在固定斜面上的一物塊受到一外力F的作用，F(xiàn)平行于斜面向上。若要物塊在斜面上保持靜止，F(xiàn)的取值應(yīng)有一定范圍，已知其最大值和最小值分別為F1和F2（F20）.由此可求出()A物塊的質(zhì)量 B.斜面的傾角C.物塊與斜面間的最大靜摩擦力 C.物塊對斜面的正壓力【答案】C（二）考綱解讀主題 內(nèi)容 要求 說明 相互作用 滑動摩擦力、動摩擦因數(shù)、靜摩擦力形變、彈性、胡克定律矢量和標量 處理物體在粗糙面上的問題，只限于已知相對運動或已知運動方向的情況 本講共涉及三個一級考點，考試中單獨考查本講知識多以摩擦力為主要考察點，對于摩擦力問題要區(qū)分好滑動摩擦力、靜摩擦力、最大靜摩擦力的關(guān)系，相對難度還是不小的。大多數(shù)考題往往還是會結(jié)合后面的力的合成和分解進行綜合分析分析求解。（三）考點精講考向一重力、彈力的分析與計算1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?nèi)暨\動狀態(tài)不變，則此處不存在彈力；若運動狀態(tài)改變，則此處一定存在彈力例證圖中細線豎直、斜面光滑，因去掉斜面體，小球的狀態(tài)不變，故小球只受細線的拉力，不受斜面的支持力替換法思路用細繩替換裝置中的桿件，看能不能維持原來的力學狀態(tài)如果能維持，則說明這個桿提供的是拉力；否則，提供的是支持力例證圖中輕桿AB、AC，用繩替換桿AB，原裝置狀態(tài)不變，說明桿AB對A施加的是拉力；用繩替換桿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，依據(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加速下降時物體不受底板的彈力作用2彈力方向的判斷(1)根據(jù)物體所受彈力方向與施力物體形變的方向相反判斷(2)根據(jù)共點力的平衡條件或牛頓第二定律確定彈力的方向3計算彈力大小的三種方法(1)根據(jù)胡克定律進行求解(2)根據(jù)力的平衡條件進行求解(3)根據(jù)牛頓第二定律進行求解【例1】 (多選)如圖2所示為位于水平面上的小車，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的小球下列關(guān)于桿對球的作用力F的判斷中，正確的是()圖2A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，方向可能沿桿向上關(guān)鍵詞“斜桿與豎直桿”；小車靜止、勻速、向右勻加速運動【答案】CD【例2】如圖3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，彈簧水平，兩球間距為R且球半徑遠小于碗的半徑則彈簧的原長為()圖3A.R B.RC.R D.R關(guān)鍵詞輕彈簧；靜止于半徑為R的光滑半球形碗中；球半徑遠小于碗的半徑【答案】D彈力方向的判定技巧1彈力方向2技巧點撥利用替代法判斷輕桿提供的是拉力還是支持力：輕繩和有固定轉(zhuǎn)軸輕桿的相同點是彈力的方向是沿繩和沿桿的，但輕繩只能提供拉力，輕桿既可以提供拉力也可以提供支持力跟蹤練習1如圖4所示，小車內(nèi)一根輕質(zhì)彈簧沿豎直方向和一條與豎直方向成角的細繩拴接一小球當小車和小球相對靜止，一起在水平面上運動時，下列說法正確的是()圖4A細繩一定對小球有拉力的作用B輕彈簧一定對小球有彈力的作用C細繩不一定對小球有拉力的作用，但是輕彈簧對小球一定有彈力D細繩不一定對小球有拉力的作用，輕彈簧對小球也不一定有彈力【答案】D【解析】接觸不一定會有力的作用。2.如圖5所示，在一個正方體的盒子中放有一個質(zhì)量分布均勻的小球，小球的直徑恰好和盒子內(nèi)表面正方體的邊長相等，盒子沿傾角為的固定斜面滑動，不計一切摩擦，下列說法中正確的是()圖5A無論盒子沿斜面上滑還是下滑，球都僅對盒子的下底面有壓力B盒子沿斜面下滑時，球?qū)凶拥南碌酌婧陀覀?cè)面有壓力C盒子沿斜面下滑時，球?qū)凶拥南碌酌婧妥髠?cè)面有壓力D盒子沿斜面上滑時，球?qū)凶拥南碌酌婧妥髠?cè)面有壓力【答案】A考點二“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：若輕桿用轉(zhuǎn)軸或鉸鏈連接，當桿處于平衡時桿所受到的彈力方向一定沿著桿，否則會引起桿的轉(zhuǎn)動如圖6甲所示，若C為轉(zhuǎn)軸，則輕桿在緩慢轉(zhuǎn)動中，彈力方向始終沿桿的方向圖6(2)定桿：若輕桿被固定不發(fā)生轉(zhuǎn)動，則桿所受到的彈力方向不一定沿桿的方向如圖乙所示，水平橫梁的一端A插在墻壁內(nèi)，另一端裝有一個小滑輪B，一輕繩的一端C固定于墻壁上，另一端跨過滑輪后懸掛一質(zhì)量m10 kg的重物，CBA30.滑輪受到繩子的作用力應(yīng)為圖丙中兩段繩中拉力F1和F2的合力，因為同一根繩子張力處處相等，都等于重物的重力，即F1F2Gmg100 N用平行四邊形定則作圖，可知合力F100 N，所以滑輪受繩的作用力為100 N，方向與水平方向成30角斜向下，彈力的方向不沿桿2“活結(jié)”和“死結(jié)”問題(1)活結(jié)：當繩繞過滑輪或掛鉤時，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的重力(2)死結(jié)：若結(jié)點不是滑輪時，是固定點，稱為“死結(jié)”結(jié)點，則兩側(cè)繩上的彈力不一定相等圖7【例3】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之間的細線上懸掛一小物塊平衡時，a、b間的距離恰好等于圓弧的半徑不計所有摩擦小物塊的質(zhì)量為()A. B.m Cm D2m關(guān)鍵詞輕環(huán)，不計所有摩擦；a、b間的距離恰好等于圓弧的半徑【答案】C跟蹤練習3如圖8所示，滑輪本身的質(zhì)量可忽略不計，滑輪軸O安在一根輕木桿B上，一根輕繩AC繞過滑輪，A端固定在墻上，且繩保持水平，C端掛一重物，BO與豎直方向的夾角45，系統(tǒng)保持平衡若保持滑輪的位置不變，改變夾角的大小，則滑輪受到木桿作用力大小變化情況的是()圖8A只有角變小，作用力才變大B只有角變大，作用力才變大C不論角變大或變小，作用力都是變大D不論角變大或變小，作用力都不變【答案】D【解析】桿的力比較特殊，本題中衛(wèi)兩端繩子的合力4(多選)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桿達到豎直前()圖9A繩子拉力不變B繩子拉力減小CAB桿受力增大DAB桿受力不變【答案】BD考點三摩擦力的分析與計算1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(Fma)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)“力的相互性”確定另一物體受到的靜摩擦力方向2靜摩擦力大小的計算(1)物體處于平衡狀態(tài)(靜止或勻速運動)，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，若只有靜摩擦力，則Ffma.若除靜摩擦力外，物體還受其他力，則F合ma，先求合力再求靜摩擦力3滑動摩擦力大小的計算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、表面的粗糙程度有關(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)【例4】 (多選)如圖10所示，斜面體A靜置于水平地面上，其傾角為45，上表面水平的物塊B在A上恰能勻速下滑現(xiàn)對B施加一個沿斜面向上的力F，使B能緩慢地向上勻速運動，某時刻在B上輕輕地放上一個質(zhì)量為m的小物體C(圖中未畫出)，A始終靜止，B保持運動狀態(tài)不變，關(guān)于放上C之后的情況，下列說法正確的是()圖10AB受到的摩擦力增加了mgB推力F增大了mgC推力F增大了mgDA受到地面的摩擦力增加了mg關(guān)鍵詞恰能勻速下滑；使B能緩慢地向上勻速運動【答案】ACD摩擦力方向的分析技巧和計算1分析技巧(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)要注意靈活應(yīng)用相對運動趨勢法、假設(shè)法、狀態(tài)法和轉(zhuǎn)換法判斷靜摩擦力的方向2摩擦力的計算(1)在確定摩擦力的大小之前，首先分析物體所處的狀態(tài)，分清是靜摩擦力還是滑動摩擦力(2)滑動摩擦力有具體的計算公式，而靜摩擦力要借助其他公式，如：利用平衡條件列方程或牛頓第二定律列方程等(3)“FfFN”中FN并不總是等于物體的重力跟蹤練習5.如圖11所示，滑塊A置于水平地面上，滑塊B在一水平力作用下緊靠滑塊A(A、B接觸面豎直)，此時A恰好不滑動，B剛好不下滑已知A與B間的動摩擦因數(shù)為1，A與地面間的動摩擦因數(shù)為2，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力A與B的質(zhì)量之比為()圖11A. B.C. D.【答案】B6如圖12所示，傾角為的斜面體C置于水平地面上，小物體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()圖12AB受C的摩擦力一定不為零BC受地面的摩擦力一定為零CC有沿地面向右滑的趨勢，一定受到地面向左的摩擦力D將細繩剪斷而B依然靜止在斜面上，此時地面對C的摩擦力水平向左 【答案】C【解析】根據(jù)靜摩擦力的特點知C正確考點四摩擦力的突變問題1靜摩擦力的突變問題靜摩擦力是被動力，其存在及大小、方向取決于物體間的相對運動趨勢，而且靜摩擦力存在最大值靜摩擦力為零的狀態(tài)是方向變化的臨界狀態(tài)；靜摩擦力達到最大值是物體恰好保持相對靜止的臨界狀態(tài)2滑動摩擦力的突變問題滑動摩擦力的大小與接觸面的動摩擦因數(shù)和接觸面受到的正壓力均成正比，發(fā)生相對運動的物體，如果接觸面發(fā)生變化或接觸面受到的正壓力發(fā)生變化，則滑動摩擦力就會發(fā)生變化例5傳送帶以恒定的速率v10 m/s運動，已知它與水平面成37，如圖13所示，PQ16 m，將一個小物體無初速度地放在P點，小物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.5，問當傳送帶逆時針轉(zhuǎn)動時，小物體運動到Q點的時間為多少？(g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)圖13關(guān)鍵詞傳送帶逆時針轉(zhuǎn)動；小物體無初速度地放在P點【答案】4.3 s用臨界法分析摩擦力突變問題的三點注意1題目中出現(xiàn)“最大”“最小”和“剛好”等關(guān)鍵詞時，一般隱藏著臨界問題有時，有些臨界問題中并不含上述常見的“臨界術(shù)語”，但審題時發(fā)現(xiàn)某個物理量在變化過程中會發(fā)生突變，則該物理量突變時物體所處的狀態(tài)即為臨界狀態(tài)2靜摩擦力是被動力，其存在及大小、方向取決于物體間的相對運動的趨勢，而且靜摩擦力存在最大值存在靜摩擦的連接系統(tǒng)，相對滑動與相對靜止的臨界條件是靜摩擦力達到最大值3研究傳送帶問題時，物體和傳送帶的速度相等的時刻往往是摩擦力的大小、方向和運動性質(zhì)的分界點跟蹤練習7如圖14所示，質(zhì)量為1 kg的物體與地面間的動摩擦因數(shù)0.2，從t0開始以初速度v0沿水平地面向右滑行，同時受到一個水平向左的恒力F1 N的作用，取g10 m/s2，向右為正方向，該物體受到的摩擦力Ff隨時間t變化的圖象是(最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)()圖14【答案】A【解析】靜止后就變成靜摩擦力了8表面粗糙的長直木板的上表面的一端放有一個木塊，如圖15所示，木板由水平位置緩慢向上轉(zhuǎn)動(即木板與地面的夾角變大，最大靜摩擦力大于滑動摩擦力)，另一端不動，則木塊受到的摩擦力Ff隨角度變化的圖象是下列圖中的()圖15【答案】C解法二：特殊位置法本題選兩個特殊位置也可方便地求解，具體分析見下表：特殊位置分析過程木板剛開始運動時此時木塊與木板無摩擦，即Ff靜0，故A選項錯誤木塊相對于木板剛好要滑動而沒滑動時木塊此時所受的靜摩擦力為最大靜摩擦力，且大于剛開始運動時所受的滑動摩擦力，即FfmFf滑，故B、D選項錯誤.由以上分析知，選項C正確.掃描滑動摩擦力和靜摩擦力的關(guān)系【例1】(多選)在探究靜摩擦力變化的規(guī)律及滑動摩擦力變化的規(guī)律的實驗中，特設(shè)計了如圖16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(diào)節(jié)力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水平)，整個裝置處于靜止狀態(tài)實驗開始時打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，立即停止倒沙子，若力傳感器采集的圖象如圖乙，則結(jié)合該圖象，下列說法正確的是()圖16A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點評上面的實驗案例考查了靜摩擦力與滑動摩擦力的區(qū)分本題的難點分為：(1)對摩擦力分類的判斷，考慮到最大靜摩擦力大于滑動摩擦力，故在t50 s時刻為最大靜摩擦力突變?yōu)榛瑒幽Σ亮Φ呐R界點，最大靜摩擦力為3.5 N(2)在50 s以后，沙和沙桶的重力一定大于滑動摩擦力，故小車加速運動，不可視為平衡狀態(tài)來處理【思維拓展】如圖17所示，為什么不能固定木板，用彈簧測力計拉著木塊運動來測定木塊和木板之間的動摩擦因數(shù)呢？【答案】如果固定木板，用彈簧測力計拉著木塊運動，要保證木塊勻速運動非常困難，且彈簧測力計的示數(shù)不穩(wěn)定，不能根據(jù)二力平衡求木塊與木板間的滑動摩擦力（四）知識還原基礎(chǔ)知識梳理一、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；(2)G的變化是由在地球上不同位置處g的變化引起的3方向：總是豎直向下的注意：豎直向下是和水平面垂直，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重力作用，可認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)則薄板形物體重心的確定方法：懸掛法注意：重心的位置不一定在物體上二、彈力1彈性形變撤去外力作用后能夠恢復(fù)原狀的形變2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3胡克定律(1)內(nèi)容：在彈性限度內(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【深度思考】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桿對球的作用力與水平方向夾角為53，大小為12.5 N桿彈力的方向不一定沿桿方向三、摩擦力1靜摩擦力與滑動摩擦力 名稱項目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0FfFfmFfFN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：接觸面的材料和粗糙程度深度思考1摩擦力一定與接觸面上的壓力成正比嗎？摩擦力的方向一定與正壓力的方向垂直嗎？答案(1)滑動摩擦力與接觸面上的壓力成正比，而靜摩擦力的大小與正壓力無關(guān)，通常由受力平衡或牛頓第二定律求解(2)由于正壓力方向與接觸面垂直，而摩擦力沿接觸面的切線方向，因此二者一定垂直2判斷下列說法是否正確(1)靜止的物體不可能受滑動摩擦力，運動的物體不可能受靜摩擦力()(2)滑動摩擦力一定是阻力，靜摩擦力可以是動力，比如放在傾斜傳送帶上與傳送帶相對靜止向上運動的物體()(3)運動物體受到的摩擦力不一定等于FN.()基礎(chǔ)知識自測1(多選)關(guān)于胡克定律，下列說法正確的是()A由Fkx可知，在彈性限度內(nèi)彈力F的大小與彈簧形變量x成正比B由k可知，勁度系數(shù)k與彈力F成正比，與彈簧的長度改變量成反比C彈簧的勁度系數(shù)k是由彈簧本身的性質(zhì)決定的，與彈力F的大小和彈簧形變量x的大小無關(guān)D彈簧的勁度系數(shù)在數(shù)值上等于彈簧伸長(或縮短)單位長度時彈力的大小【答案】ACD【解析】彈簧本身決定勁度系數(shù)。2(xx江蘇單科1)一輕質(zhì)彈簧原長為8 cm，在4 N的拉力作用下伸長了2 cm，彈簧未超出彈性限度，則該彈簧的勁度系數(shù)為()A40 m/N B40 N/m C200 m/N D200 N/m【答案】D【解析】由胡克定律得勁度系數(shù)k200 N/m，D項對3在圖中，a、b(a、b均處于靜止狀態(tài))間一定有彈力的是()【答案】C【解析】接觸不一定有彈力4 (多選)關(guān)于摩擦力，有人總結(jié)了四條“不一定”，其中說法正確的是()A摩擦力的方向不一定與物體的運動方向相同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【解析】摩擦力可能為動力5(人教版必修1P61第3題)重量為100 N的木箱放在水平地板上，至少要用35 N的水平推力，才能使它從原地開始運動木箱從原地移動以后，用30 N的水平推力，就可以使木箱繼續(xù)做勻速運動由此可知：木箱與地板間的最大靜摩擦力Fmax_；木箱所受的滑動摩擦力F_，木箱與地板間的動摩擦因數(shù)_.如果用20 N的水平推力推木箱，木箱所受的摩擦力是_【答案】35 N30 N0.3靜摩擦力為20 N6(人教版必修1P61第2題)一只玻璃瓶，在下列情況下是否受到摩擦力？如果受到摩擦力，摩擦力朝什么方向？(1)瓶子靜止在粗糙水平桌面上(2)瓶子靜止在傾斜的桌面上(3)瓶子被握在手中，瓶口朝上(4)瓶子壓著一張紙條，扶住瓶子把紙條抽出