2020高考物理一轮复习第二章第1讲重力弹力摩擦力学案（含解析）.doc

1、1第 1 讲 重力 弹力 摩擦力主干梳理 对点激活知识点 力、重力 1力(1)定义：力是 物体与物体之间的相互作用。01 (2)作用效果：使物体发生形变或改变物体的 运动状态(即产生加速度)。02 (3)标矢性：力是矢量，既有大小，也有 方向。03 (4)四种基本相互作用：引力相互作用、 电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。04 2重力(1)产生：由于 地球的吸引而使物体受到的力。05 (2)大小：与物体的质量成 正比，即 G mg。可用 弹簧测力计测量重力。06 07 08 (3)方向：总是 竖直向下的。09 (4)重心：其位置与物体的 质量分布和 形状有关。10 11 知识点 形变、弹性

2、、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。01 02 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。03 (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04 状，这个限度叫弹性限度。3弹力(1)定义：发生 形变的物体由于要恢复原状而对与它接触的物体产生的作用力。05 (2)产生的条件物体间直接 接触；接触处发生 弹性形变。06 07 (3)方向：总是与物体弹性形变的方向 相反。08 4胡克定律(1)内容：在 弹性限度内，弹力的大小 F 跟弹簧伸长(或缩短)的长度 x 成 正比。09 10 (2)表达式： F kx。 k

3、 是弹簧的 劲度系数，由弹簧自身的性质决定，单位是 牛11 12 13 顿每米，用符号 N/m 表示。 x 是弹簧长度的 变化量，不是弹簧形变以后的长度。只知14 15 2弹簧弹力大小时，弹簧可能处于拉伸状态，也可能处于 压缩状态，两种情况都要考虑。16 知识点 滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力 滑动摩擦力和静摩擦力的对比滑动摩擦力大小的计算公式 F F N中 为比例常数，称为动摩擦因数，其大小与两个物体的材料和接触面的粗糙程度有关。3一 思维辨析1自由下落的物体所受重力为零。( )2相互接触的物体间一定有弹力。( )3轻绳、轻杆的弹力方向一定沿绳、杆。( )4运动的物体也可以受静摩擦力。(

4、)5接触处的摩擦力一定与弹力方向垂直。( )6两物体接触处的弹力增大时，接触面间的摩擦力大小可能不变。( )答案 1. 2. 3. 4. 5. 6.二 对点激活1下列关于重力和重心的说法正确的是( )A物体所受的重力就是地球对物体产生的吸引力B物体静止时，对水平支持物的压力就是物体的重力C用细线将物体悬挂起来，静止时物体的重心一定在悬线所在的直线上D重心就是物体所受重力的等效作用点，故重心一定在物体上答案 C解析 重力是由于地球吸引产生的，是所受引力的一个分力，两者一般不相等，A 错误。压力和重力是两种性质不同的力，B 错误。由平衡条件知，细线拉力和重力平衡，重心在重力作用线上，C 正确。重心

5、跟物体的形状、质量分布有关，是重力的等效作用点，但不一定在物体上，如折弯成直角的均匀直杆，D 错误。2.玩具汽车停在模型桥面中间，如图所示，则下列说法正确的是( )A桥面受向下的弹力，是因为桥面发生了弹性形变B玩具汽车没有发生形变，所以玩具汽车不受弹力C玩具汽车受向上的弹力，是因为桥面发生了弹性形变D玩具汽车受向上的弹力，是因为玩具汽车发生了形变答案 C解析 玩具汽车与桥面相互挤压都发生了形变，B 错误；由于桥面发生弹性形变，所以对玩具汽车有向上的弹力(支持力)，C 正确，D 错误；由于玩具汽车发生了弹性形变，所以对桥面产生向下的弹力(压力)，A 错误。3(人教版必修 1P61T3改编)(多选

6、)一重为 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直线运动。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 0.34答案 ABD解析 由题意知，木箱与地板间的最大静摩擦力为 35 N，滑动摩擦力为 30 N，由Ff F N， FN mg，联立得 0.3，故 A、B、D 正确，C 错误。Ffmg 30 N100 N考点细研 悟法培优考点 1 弹力的分析与计算1弹力有无的判断

7、“四法”(1)条件法：根据物体是否直接接触并发生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。(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运动状态，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。(3)状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在。(4)替换法：可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换，看能否发生形态的变化，若发生形变，则此处一定有弹力。2弹力方向的确定3弹力大小的计算方法(1)对有明显形变的弹簧、橡皮条等物体，弹力的大小可以由胡克定律 F kx 计算

8、。(2)对于难以观察的微小形变，可以根据物体的受力情况和运动情况，运用物体平衡条5件或牛顿第二定律来确定弹力大小。例 1 画出下图中物体 A 受力的示意图(各接触面均光滑)。解题探究 (1)杆上的力的方向一定沿杆吗？提示：不一定，杆上的弹力的方向要根据牛顿第二定律或平衡条件来判断。(2)相互接触的物体间弹力的有无可以用什么方法判断？提示：假设法、条件法、状态法、替换法。尝试解答 总结升华轻杆和轻绳上弹力的分析(1)“动杆”和“定杆”上的弹力动杆：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为转

9、轴，则轻杆在缓慢转动中，弹力方向始终沿杆的方向。定杆：若轻杆被固定不发生转动，则杆所受到的弹力方向不一定沿杆的方向。如图乙所示。定杆的弹力方向应根据物体的运动状态，由平衡条件或牛顿第二定律分析判断，6如例 1 中(4)。(2)轻绳上的弹力同一条轻绳没有弯折时，绳上的拉力处处相等。例如图甲中 AB 段绳上的拉力处处相等。当轻绳绕过光滑的滑轮或挂钩时，由于滑轮或挂钩对绳无约束，因此绳上的力是处处相等的，即滑轮只改变力的方向不改变力的大小，例如图乙中， BC、 BD 两段绳中的拉力大小都等于重物的重力。当轻绳某处打有死结时，由于结点对绳有约束，因此绳上的力可能不是处处相等，例如图丙中，绳 AOB 中

10、， AO 和 OB 两段绳中拉力大小不相等。变式 11 (多选)如图所示，一重为 10 N 的球固定在支杆 AB 的上端，今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 12.5 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 BD解析 对球进行受力分析可得， AB 杆对球的作用力 F 和绳的拉力的合力与球的重力等大反向，可得 F 方向斜向左上方，其大小 F N12.5 N，故 B 正确；设 AB 杆102 7.52对球的作用力与水平方向的夹角为 ，可得 tan ， 53，故 D 正确。

11、GF拉 43变式 12 一个长度为 L 的轻弹簧，将其上端固定，下端挂一个质量为 m 的小球时，弹簧的总长度变为 2L。现将两个这样的弹簧按如图所示方式连接， A、 B 两小球的质量均为m，则两小球平衡时， B 小球距悬点 O 的距离为(不考虑小球的大小，且弹簧都在弹性限度范围内)( )A3 L B4 L C5 L D6 L答案 C解析 由题意可知， kL mg，当用两个相同的弹簧按题图所示悬挂时，下面弹簧弹力7大小为 mg，伸长量为 L，而上面弹簧的弹力为 2mg，由 kx2 mg 可知，上面弹簧的伸长量为 x2 L，故 B 球到悬点 O 的距离为 L L L2 L5 L，C 正确。考点 2

12、 摩擦力的分析与计算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增大解题探究 (1)乙对甲原来一定有摩擦力吗？提示：不一定，要看甲的重力沿斜面的分力

13、与 F 的大小关系。(2)乙对地面一定有摩擦力吗？提示：一定有，以甲、乙整体为研究对象，可判断整体相对地面有向右的运动趋势，则地面对乙的静摩擦力水平向左，则由牛顿第三定律知，乙对地面的摩擦力水平向右。8尝试解答 选 BC。设甲的质量为 m，斜面倾角为 ，若 F mgsin ，乙对甲的摩擦力为零， F 增大， f变大，方向沿斜面向下；若 Fmgsin ，乙对甲的摩擦力沿斜面向下， f F mgsin ， F增大， f 增大；若 Ftan ，所以滑块减速下滑。(2)滑块最终状态如何？提示：静止。尝试解答 选 A。由于 mgsin37mB，有 x1x2答案 D解析 由于 kx2 mBg， kx1(

14、mA mB)g，故 x1x2，所以 D 正确。4.(2018玉林模拟)如图所示，物体 A 静止在粗糙水平面上，左边用一轻质弹簧和竖直墙相连，弹簧的长度大于原长。现用从零开始逐渐增大的水平力 F 向右拉 A，直到 A 被拉动，在 A 被拉动之前的过程中，弹簧对 A 的弹力 F1的大小和地面对 A 的摩擦力 Ff大小的变化情况是( )A F1减小 B F1增大C Ff先减小后增大 D Ff始终减小答案 C解析 在 A 被拉动之前的过程中，弹簧仍处于原状，因此弹力 F1不变，静止时弹簧的长度大于原长，则弹簧对 A 的拉力向左，由于水平面粗糙，因此物体受到水平向右的静摩擦力 Ff。当再用一个从零开始逐

15、渐增大的水平力 F 向右拉 A，直到把 A 拉动前的过程中，物体 A 受到的静摩擦力 Ff从向右变为水平向左，所以 Ff大小先减小后增大，故 C 正确，A、B、D 错误。5.(2015山东高考)如图，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 1， A 与地面间的动摩擦因数为 2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 A 与 B 的质量之比为( )A. B.1 1 2 1 1 2 1 214C. D.1 1 2 1 2 2 1 2 1 2答案 B解析 B 恰好不下滑时，设作用在 B

16、 上的水平力为 F，则有 1F mBg； A 恰好不滑动，由 A、 B 整体，得 F 2(mAg mBg)，所以 ，选项 B 正确。mAmB 1 1 2 1 26(2019百师联盟七调)质量均为 m 的两物块 A 和 B 之间连接着一个轻质弹簧，其劲度系数为 k，现将物块 A、 B 放在水平地面上一斜面的等高处，如图所示，弹簧处于压缩状态，且物体与斜面均能保持静止，已知斜面的倾角为 ，两物块和斜面间的动摩擦因数均为 ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是( )A斜面和水平地面间一定有静摩擦力B斜面对 A、 B 组成的系统的静摩擦力大于 2mgsinC若将弹簧拿掉，物块有可能发生滑动

17、D弹簧的最大压缩量为mg 2cos2 sin2k答案 D解析 对整体分析，整体处于平衡状态，对地面没有相对运动或相对运动趋势，故斜面与水平地面间没有摩擦力作用，故 A 错误；对 A 和 B 整体分析， A、 B 整体的重力沿斜面向下的分力大小等于摩擦力，即 f2 mgsin ，即使拿掉弹簧后，由于 A、 B 整体受力不变，故不会发生滑动，故 B、C 错误；对 A 或 B，弹簧弹力沿水平方向，大小为 kx，且与重力沿斜面向下的分力 mgsin 、静摩擦力 f0的合力为零，当静摩擦力最大时，弹力最大，此时：kx ，故 x ，故 D 正确。f2m mgsin 2mg cos 2 sin2k配套课时作

18、业时间：45 分钟 满分：100 分一、选择题(本题共 12 小题，每小题 7 分，共 84 分。其中 19 为单选，1012 为多选)1.如图所示，小车内沿竖直方向的一根轻质弹簧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15B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 当小车匀速时，弹簧弹力大小等于小球重力大小，绳的拉力 T0，当小车和小球向右做匀加速直线运动时，绳的拉力不能为零，弹簧弹力

19、有可能为零，故 D 正确。2.如图，两个弹簧的质量不计，劲度系数分别为 k1、 k2，它们一端固定在质量为 m 的物体上，另一端分别固定在 Q、 P 处，当物体平衡时上面的弹簧处于原长状态，若把固定的物体换为质量为 2m 的物体(物体的大小不变，且弹簧均在弹性限度内)，当物体再次平衡时，物体比第一次平衡时的位置下降了 x，则 x 为(已知重力加速度为 g)( )A. B.mgk1 k2 k1k2mg k1 k2C. D.2mgk1 k2 k1k22mg k1 k2答案 A解析 当物体的质量为 m 时，设下面的弹簧的压缩量为 x1，则 mg k1x1；当物体的质量为 2m 时，2 mg k1(x

20、1 x) k2x，联立可得 x ，A 正确。mgk1 k23.装修工人在搬运材料时施加一个水平拉力将其从水平台面上拖出，如图所示，则在匀加速拖出的过程中( )A材料与平台之间的接触面积逐渐减小，摩擦力逐渐减小B材料与平台之间的相对速度逐渐增大，摩擦力逐渐增大C平台对材料的支持力逐渐减小，摩擦力逐渐减小D材料与平台之间的动摩擦因数不变，支持力也不变，因而工人的拉力也不变答案 D解析 匀加速拖出材料的过程，只能持续到材料的重心离开台面的瞬间，在匀加速拉动过程中，材料的重心在台面上时，材料对台面的压力不变，材料受到的支持力不变，故16C 错误；而在拉动过程中动摩擦因数不变，由 Ff F N可知摩擦力

21、不变，故 A、B 错误；因为摩擦力不变，材料做匀加速直线运动，由牛顿第二定律可知 F Ff ma，所以工人的拉力不变，故 D 正确。4.一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，如图所示，其中 F110 N， F22 N，若撤去 F1，则木块受到的摩擦力为( )A10 N，方向向左 B6 N，方向向右C2 N，方向向右 D0答案 C解析 当物体受 F1、 F2及摩擦力的作用而处于静止状态时，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 Ffmax8 N。当撤去力 F1后， F22 Nmg，则b 被拉长；若 Fam

22、g，则 b 被压缩；若 Fa mg，则 b 处于自然状态，A 错误。若 a 被压缩，则 b 对物体施加的一定是向上的弹力，即 b 一定被压缩，B 正确。若 b 被拉长，则 a 对物体施加的一定是向上的弹力，即 a 一定被拉长，C 正确。若 b 被压缩，根据平衡条件， a 可能被压缩、可能伸长，还可能处于原长状态，D 错误。11以下的四个图中， AB、 BC 均为轻质杆，各图中杆的 A、 C 端都通过铰链与墙连接，两杆都在 B 处由铰链连接，且系统均处于静止状态。关于能否用等长的轻绳来代替轻杆以保持系统的平衡，下列说法正确的是( )A图中的 AB 杆可以用轻绳代替的有甲、乙、丙B图中的 AB 杆

23、可以用轻绳代替的有甲、丙、丁C图中的 BC 杆可以用轻绳代替的有乙、丙、丁D图中的 BC 杆不可以用轻绳代替的有甲、乙、丁答案 BD解析 图中的杆均有固定转轴，那么杆上的力均沿杆，如果杆端受拉力作用，可以用与之等长的轻绳代替，如果杆端受压力作用，则不可用等长的轻绳代替，如图中甲、丙、丁中的 AB 杆均受拉力作用，而甲、乙、丁中的 BC 杆均受沿杆的压力作用，故 A、C 错误，B、D 正确。12如图甲所示，斜面体固定在水平面上，斜面上有一物块在拉力 F 的作用下始终处于静止状态，拉力 F 在如图乙所示的范围内变化，取沿斜面向上为正方向。则物块所受的摩擦力 Ff与时间 t 的关系正确的是( )20

24、答案 BD解析 若 t0 时，静摩擦力沿斜面向上，随 F 减小， Ff增大，当 F 反向后， Ff在原来基础上继续增大，D 正确；若 t0 时，静摩擦力沿斜面向下，随 F 减小， Ff减小，在F0 前， Ff变为沿斜面向上，B 正确，A、C 错误。二、非选择题(共 16 分)13.如图所示，质量为 m 的物体与 A、 B 两个弹簧相连，其劲度系数分别为 k1和 k2， B弹簧下端与地相连，现用手拉 A 的上端，使 A 缓慢上移，当 B 弹簧的弹力为原来的 时， A23上端移动的距离是多少？答案 mg 或 mg13 (1k1 1k2) 53 (1k1 1k2)解析 B 原来处于压缩状态，其压缩量

25、为 x0 ，当向上缓慢拉 A 使 B 中弹力减为原mgk2来的 时，有两种可能：23(1)B 仍处于被压缩的状态，则此时 A 弹簧的弹力和伸长量分别为F1 mg F2 mg， x1 13 F1k1 mg3k1这时 B 上端移动的位移 x2 F2k2 13mgk2 mg3k2所以 A 上端移动的距离21sA x1 x2 mg 。13 (1k1 1k2)(2)B 处于拉伸状态，则此时 A 的弹力和伸长量分别为F1 mg F2 mg， x1 mg53 F1k1 53k1这时 B 上端移动的位移 x2 mg F2k2 53k2所以 A 上端移动的距离为sA x1 x2 mg 。53 (1k1 1k2)22