2019版高考物理總復習 第二章 相互作用 基礎課1 重力 彈力 摩擦力課件.ppt

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高考導航 基礎課1重力彈力摩擦力 重力 1 產生 由于的吸引而使物體受到的力 2 大小 與物體的質量成 即G 可用測量重力 3 方向 總是的 4 重心 其位置與物體的分布和有關 知識排查 地球 正比 mg 彈簧測力計 豎直向下 質量 形狀 形變 彈性 胡克定律 1 形變物體在力的作用下或的變化叫形變 2 彈性 1 彈性形變 有些物體在形變后撤去作用力能夠的形變 2 彈性限度 當形變超過一定限度時 撤去作用力后 物體不能完全恢復原來的 這個限度叫彈性限度 形狀 體積 恢復原狀 形狀 3 彈力 1 定義 發(fā)生彈性形變的物體 由于要 對與它接觸的物體會產生力的作用 這種力叫做彈力 2 產生條件 物體相互且發(fā)生 3 方向 彈力的方向總是與作用在物體上使物體發(fā)生形變的外力方向 4 胡克定律 1 內容 彈簧發(fā)生時 彈力的大小F跟彈簧伸長 或縮短 的長度x成 2 表達式 F k是彈簧的 單位為N m k的大小由彈簧決定 x是 但不是彈簧形變以后的長度 恢復原狀 接觸 彈性形變 相反 彈性形變 正比 kx 勁度系數(shù) 自身性質 形變量 1 摩擦力 滑動摩擦力 動摩擦因數(shù) 靜摩擦力 粗糙 彈力 運動 趨勢 相切 相反 相切 相反 FN 相對運動 材料 粗糙程度 1 思考判斷 1 只要物體發(fā)生形變就會產生彈力作用 2 物體所受彈力方向與施力物體形變的方向相反 3 滑動摩擦力的方向不可能與物體運動方向相同 4 滑動摩擦力的大小與物體的運動速度無關 與接觸面的面積大小也無關 5 運動的物體也可能受到靜摩擦力的作用 答案 1 2 3 4 5 小題速練 2 在下列各圖中 a b均處于靜止狀態(tài) 且接觸面均光滑 a b間一定有彈力的是 答案B 3 2016 江蘇卷 一輕質彈簧原長為8cm 在4N的拉力作用下伸長了2cm 彈簧未超出彈性限度 則該彈簧的勁度系數(shù)為 A 40m NB 40N mC 200m ND 200N m 答案D 4 人教版必修1 P61 T3改編 多選 重量為100N的木箱放在水平地板上 至少要用35N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30N的水平推力 就可以使木箱繼續(xù)做勻速運動 由此可知 A 木箱與地板間的最大靜摩擦力為35NB 木箱所受的滑動摩擦力為30NC 木箱與地板間的動摩擦因數(shù)為0 35D 木箱與地板間的動摩擦因數(shù)為0 3答案ABD 彈力的分析與計算 1 三法 研判彈力的有無 2 彈力方向的判斷 1 常見模型中彈力的方向 2 根據(jù)共點力的平衡條件或牛頓第二定律判斷 3 計算彈力大小的方法 1 彈簧 橡皮條等物體的彈力可以由胡克定律F kx計算 2 其他彈力可以根據(jù)物體的受力情況和運動情況 利用平衡條件或牛頓第二定律來確定大小 1 勻速前進的車廂頂部用細線豎直懸掛一小球 如圖1所示 小球下方與一光滑斜面接觸 關于小球的受力 下列說法正確的是 A 重力和細線對它的拉力B 重力 細線對它的拉力和斜面對它的支持力C 重力和斜面對它的支持力D 細線對它的拉力和斜面對它的支持力解析小球勻速運動 處于平衡狀態(tài) 合力為零 則水平方向不能有力的作用 否則細線不可能處于豎直狀態(tài) 故選項A正確 答案A 圖1 2 2017 河北遵化一中月考 多選 如圖2所示 為一輕質彈簧的彈力大小和長度的關系 根據(jù)圖象判斷 正確的結論是 A 彈簧的勁度系數(shù)為1N mB 彈簧的勁度系數(shù)為100N mC 彈簧的原長為6cmD 彈簧伸長0 02m時 彈力的大小為4N 圖2 答案BC 3 多選 如圖3所示 一重為10N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 5N 則AB桿對球的作用力 A 大小為7 5NB 大小為12 5NC 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 圖3 答案BD 摩擦力的分析和計算 1 明晰 三個方向 2 靜摩擦力的有無及方向的判斷方法 1 假設法 2 狀態(tài)法根據(jù)平衡條件 牛頓第二定律 判斷靜摩擦力的方向 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 3 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 而靜摩擦力要利用平衡條件列方程或牛頓第二定律列方程等計算 1 如圖4所示 物體A B在力F作用下一起以相同速度沿F方向勻速運動 關于物體A所受的摩擦力 下列說法正確的是 A 甲 乙兩圖中物體A均受摩擦力 且方向均與F相同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相同 圖4 解析用假設法分析 甲圖中 假設A受摩擦力 與A做勻速運動在水平方向合力為零不符 所以A不受摩擦力 乙圖中 假設A不受摩擦力 A將相對B沿斜面向下運動 則知A受沿F方向的摩擦力 選項D正確 答案D 2 如圖5所示 質量為m的木塊P在質量為M的長木板ab上滑行 長木板放在水平面上一直處于靜止狀態(tài) 若ab與地面間的動摩擦因數(shù)為 1 木塊P與長木板ab間的動摩擦因數(shù)為 2 則長木板ab受到地面的摩擦力大小為 A 1MgB 1 m M gC 2mgD 1Mg 2mg 圖5 解析木塊P對長木板的滑動摩擦力大小為F 2mg 長木板始終靜止 則地面對長木板的靜摩擦力大小為F F 2mg 故選項C正確 答案C 3 多選 如圖6甲所示 A B兩個物體疊放在水平面上 B的上下表面均水平 A物體與一拉力傳感器相連接 連接拉力傳感器和物體A的細繩保持水平 從t 0時刻起 用一水平向右的力F kt k為常數(shù) 作用在B物體上 拉力傳感器的示數(shù)隨時間變化的圖線如圖乙所示 已知k t1 t2 且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力 據(jù)此可求 圖6 A A B之間的最大靜摩擦力B 水平面與B之間的滑動摩擦力C A B之間的動摩擦因數(shù) ABD B與水平面間的動摩擦因數(shù) 解析當B被拉動后 拉力傳感器才有示數(shù) 地面對B的最大靜摩擦力為Ffm kt1 A B相對滑動后 拉力傳感器的示數(shù)保持不變 則FfAB kt2 Ffm k t2 t1 選項A B正確 由于A B的質量未知 則 AB和 不能求出 選項C D錯誤 答案AB 計算摩擦力時的三點注意 1 首先分清摩擦力的性質 因為只有滑動摩擦力才能利用公式計算 靜摩擦力通常只能根據(jù)物體的運動狀態(tài)求解 2 公式F FN中 FN為兩接觸面間的正壓力 與物體的重力沒有必然聯(lián)系 不一定等于物體的重力 3 滑動摩擦力的大小與物體速度的大小無關 與接觸面積的大小也無關 1 靜 靜 突變物體在摩擦力和其他力的作用下處于靜止狀態(tài) 當作用在物體上的其他力的合力發(fā)生變化時 如果物體仍然保持靜止狀態(tài) 則物體受到的靜摩擦力的大小和方向將發(fā)生突變 摩擦力的突變問題 2 靜 動 突變或 動 靜 突變物體在摩擦力和其他力作用下處于靜止狀態(tài) 當其他力變化時 如果物體不能保持靜止狀態(tài) 則物體受到的靜摩擦力將 突變 成滑動摩擦力 3 動 動 突變某物體相對于另一物體滑動的過程中 若突然相對運動方向變了 則滑動摩擦力方向發(fā)生 突變 典例 2017 玉林模擬 如圖7所示 物體A靜止在粗糙水平面上 左邊用一輕質彈簧和豎直墻相連 彈簧的長度大于原長 現(xiàn)用從零開始逐漸增大的水平力F向右拉A 直到A被拉動 在A被拉動之前的過程中 彈簧對A的彈力F1的大小和地面對A的摩擦力Ff大小的變化情況是 A F1減小B F1增大C Ff先減小后增大D Ff始終減小 圖7 審題關鍵點 A靜止在粗糙水平面上 彈簧的長度大于原長 從零開始逐漸增大的水平力F向右拉A 直到A被拉動 解析在A被拉動之前的過程中 彈簧仍處于原狀 因此彈力F1不變 靜止時彈簧的長度大于原長 則彈簧對A的拉力向左 由于水平面粗糙 因此物體受到水平向右的靜摩擦力Ff 當再用一個從零開始逐漸增大的水平力F向右拉A 直到把A拉動前過程中 物體A受到的靜摩擦力Ff從向右變?yōu)樗较蜃?所以Ff大小先減小后增大 故選項C正確 A B D錯誤 答案C 1 一木塊放在水平桌面上 在水平方向共受到三個力即F1 F2和摩擦力的作用 木塊處于靜止狀態(tài) 如圖8所示 其中F1 10N F2 2N 若撤去F1 則木塊受到的摩擦力為 A 10N 方向向左B 6N 方向向右C 2N 方向向右D 0 圖8 解析當物體受F1 F2及摩擦力的作用而處于平衡狀態(tài)時 由平衡條件可知物體所受的摩擦力的大小為8N 方向向左 可知最大靜摩擦力Ffmax 8N 當撤去力F1后 F2 2N Ffmax 物體仍處于靜止狀態(tài) 由平衡條件可知物體所受的靜摩擦力大小和方向發(fā)生突變 且與作用在物體上的F2等大反向 選項C正確 答案C 2 如圖9所示 斜面固定在地面上 傾角為37 sin37 0 6 cos37 0 8 質量為1kg的滑塊以初速度v0從斜面底端沿斜面向上滑行 斜面足夠長 該滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為0 8 則該滑塊所受摩擦力F隨時間變化的圖象是下圖中的 取初速度v0的方向為正方向 g 10m s2 圖9 解析滑塊上升過程中受到滑動摩擦力作用 由F FN和FN mgcos 聯(lián)立得F 6 4N 方向為沿斜面向下 當滑塊的速度減為零后 由于重力的分力mgsin mgcos 滑塊不動 滑塊受的摩擦力為靜摩擦力 由平衡條件得F mgsin 代入可得F 6N 方向為沿斜面向上 故選項B正確 答案B 易錯問題 摩擦力方向的判定 縝密思維能力的培養(yǎng) 摩擦力方向與運動方向的三類關系摩擦力的方向與物體間的相對運動或相對運動趨勢方向相反 但與物體的實際運動方向可能相同 可能相反 也可能不共線 第一類 摩擦力方向與運動方向相同 例1 多選 如圖10所示 皮帶運輸機將物體勻速地送往高處 下列結論正確的是 A 物體受到與運動方向相同的摩擦力作用B 傳送的速度越大 物體受到的摩擦力越大C 物體所受的摩擦力與傳送的速度無關D 物體受到的靜摩擦力為物體隨皮帶運輸機上升的動力 圖10 解析物體隨皮帶運輸機一起上升的過程中 物體具有相對于皮帶下滑的趨勢 受到沿皮帶向上的摩擦力作用 是使物體向上運動的動力 其大小等于物體重力沿皮帶向下的分力 與傳送帶的速度大小無關 故選項A C D正確 B錯誤 答案ACD 第二類 摩擦力方向與運動方向相反 例2 2017 全國卷 16 如圖11所示 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11 答案C 第三類 摩擦力方向與運動方向不共線 例3 如圖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 圖12 解析滑塊A B一起沖上光滑斜面 以A B為整體研究對象 加速度沿斜面向下 大小為a gsin 整體向上做勻減速直線運動 加速度方向沿斜面向下 由于B的加速度方向沿斜面向下 根據(jù)牛頓第二定律知 B受到合力沿斜面向下 則B一定受到水平向左的摩擦力以及重力和支持力 故選項A正確 B C D錯誤 答案A