1、第1讲 重力 弹力 摩擦力考点1弹力的分析与计算(c)【典例1】(2019宁波模拟)足球运动是目前最具影响力的运动项目之一,深受青少年喜爱。如图所示为几种与足球有关的情境,则下列说法正确的是()A.图甲中,静止在草地上的足球受到的弹力就是它的重力B.图甲中,静止在草地上的足球受到的弹力是由于足球形变而产生的C.图乙中,静止在光滑水平地面上的两个足球由于接触而受到相互作用的弹力D.图丙中,踩在脚下且静止在水平草地上的足球可能受到3个力的作用【解题思路】解答本题应注意以下几点:【解析】选D。静止在草地上的足球受到弹力的施力物体是地面,而重力的施力物体是地球,所以弹力不是重力,A错误;静止在地面上的
2、足球受到弹力是因为地面发生了形变而对足球的作用力,B错误;静止在光滑水平地面上的两个足球虽然接触,但由于没有弹性形变,所以没有受到相互作用的弹力,C错误;踩在脚下的足球受到地球对它的重力、脚对它的压力以及地面对它的支持力,共三个力作用,D正确。故选D。【典例2】如图所示,弹簧测力计、绳子的质量都不计,摩擦也不计。物体A重40 N,物体B重10 N,滑轮重2 N,两物体均处于静止状态,则弹簧测力计示数和物体A对水平地面的压力大小分别是()A.22 N和30 NB.20 N和32 NC.52 N和10 ND.50 N和40 N【解题思路】可按以下思路分析【解析】选A。绳子上的拉力等于B的重力,对滑
3、轮受力分析,其受弹簧测力计向上的拉力、自身的重力及两绳对它的拉力,则弹簧测力计的示数为两倍绳子上的拉力和滑轮的重力之和,即10 N+10 N+2 N=22 N;物体A对地面的压力等于A的重力减去绳子的拉力,即40 N-10 N=30 N,选项A正确。1.(2016浙江10月学考真题)中国女排在2016年奥运会比赛中再度夺冠。图为比赛中精彩瞬间的照片,此时排球受到的力有()A.推力B.重力、推力C.重力、空气对球的作用力D.重力、推力、空气对球的作用力【解析】选C。此刻人手与球并没有接触,所以没有推力,排球受到的力是重力、空气对球的作用力,所以C正确,A、B、D错误。2.如图所示,球A在斜面上,
4、被竖直挡板挡住而处于静止状态,关于球A所受的弹力,以下说法正确的是()A.球A仅受一个弹力作用,弹力的方向垂直斜面向上B.球A受两个弹力作用,一个水平向左,一个垂直斜面向下C.球A受两个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上D.球A受三个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上,一个竖直向下【解析】选C。球A受重力竖直向下,与竖直挡板和斜面都有挤压。斜面给它一个支持力,垂直斜面向上;挡板给它一个压力,水平向右,故选项C正确。 弹力方向的判断方法(1)常见模型中弹力的方向:(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。【加固训练】如图所示的四个图中,AB、BC均为轻质杆,各图中杆的A
5、、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。现用等长的轻绳来代替轻杆,能保持平衡的是()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杆可以用轻绳代替的有甲、乙、丁【解析】选B。因为各图中杆的A、C端都通过铰链与墙连接,故轻杆是“活动杆”,杆中的力一定沿杆。若能用轻绳代替,则杆对B点要产生拉力,四个图中AB杆、BC杆对B点的作用力如图所示,AB杆产生拉力的是图甲、丙、丁,BC杆产生拉力的只有图丙,因为绳对作用点只能产生拉力,故只有选项B正确。考点2摩擦力的分析与判断(
6、c)【典例3】(2019宁波模拟)如图所示,用一枚小磁铁将一张纸压在竖直的磁性黑板上,一同学向下拉白纸使白纸和磁铁一起向下匀速运动且保持相对静止,下列说法正确的是()A.白纸受到磁铁向上的摩擦力B.白纸没有受到磁铁的摩擦力C.磁铁只受到2个作用力D.磁铁受到4个作用力【解题思路】解答本题应注意以下两点:(1)注意摩擦力与弹力有无的判断方法;(2)要结合物体所处的运动状态及力的相互性进行受力分析。【解析】选D。白纸和磁铁一起向下匀速运动且保持相对静止,对磁铁进行受力分析可知磁铁受重力、磁性黑板的吸引力、白纸的向外弹力、白纸的竖直向上的静摩擦力四个力的作用,C错误,D正确;根据力的相互性,磁铁对白
7、纸有竖直向下的静摩擦力,A、B均错误。故选D。1.(2019杭州模拟)如图所示,一物体在粗糙水平地面上受斜向上的恒定拉力F作用而做匀速直线运动,则下列说法正确的是()A.物体可能只受两个力作用B.物体可能受三个力作用C.物体可能不受摩擦力作用D.物体一定受四个力作用【解析】选D。因物体做匀速直线运动,对物体进行受力分析可知物体受到拉力、重力、支持力和摩擦力作用,A、B、C均错误,D正确。故选D。2.(2019绍兴模拟)滑索:也称“速滑”“速降”“空中飞人”等,最早用于高山自救和军事突击行动,后演化为游乐项目,是一项具有挑战性、刺激性和娱乐性的现代化体育游乐项目,可跨越草地、湖泊、河流、峡谷,借
8、助高度差从高处以较高的速度向下滑行,使游客在有惊无险的快乐中感受刺激和满足。若忽略空气阻力,最后一段人缓慢下滑的过程中,下列有关人的受力图正确的是()【解析】选D。由题意可知人缓慢下滑的过程中做匀速运动,处于平衡状态,对人受力分析可知有竖直向下的重力mg、垂直绳索向上的弹力FT、与人的滑行方向相反的摩擦力F,且三者合力为零,A、B、C错误,D正确。故选D。3.(2019嘉兴模拟)如图,小明喜欢将彩纸用磁石压在冰箱的竖直面上写字,当她用水彩笔在纸上写阿拉伯数字“1”时,纸、冰箱、磁石三者仍保持相对静止,则()A.磁石与彩纸间的摩擦力变大B.彩纸与冰箱面间的摩擦力保持不变C.此时彩纸受到5个力的作
9、用D.彩纸受到的合外力保持不变【解析】选D。以磁石为研究对象,磁石受到的摩擦力与重力相等,所以磁石与彩纸间的摩擦力不变,A错误;用水彩笔在纸上写阿拉伯数字“1”时,水彩笔对彩纸的摩擦力方向向下,则彩纸与冰箱面间的摩擦力增大,B错误;此时彩纸受到重力、磁石对它的压力和摩擦力、冰箱对它的支持力和摩擦力,水彩笔对它的压力和摩擦力7个力的作用,C错误;彩纸始终处于静止状态,合力为零,所以彩纸受到的合外力保持不变,D正确。故选D。静摩擦力有无及方向的判断“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
10、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。【加固训练】如图所示,A、B两物块叠放在一起,在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动,运动过程中B受到的摩擦力() A.方向向左,大小不变B.方向向左,逐渐减小C.方向向右,大小不变D.方向向右,逐渐减小【解析】选A。对A、B整体受力分析如图所示,滑动摩擦力Ff使整体产生加速度a,大小不变,对B受力分析知,B所受静摩擦力Ff=mBa,大小不变,方向向左,A正确,B、C、D错误。考点3摩擦力的计算(c)【典例4】(2019丽水模拟)如图所示
11、,A、B、C三个物体的质量相等,各有F=1 N的两个水平力分别作用于A、B两个物体上,A、B、C都静止,则地面对A物体、A物体对B物体、B物体对C物体的摩擦力分别为()A.0、1 N、0B.1 N、0、1 NC.1 N、2 N、1 ND.1 N、1 N、0【解题思路】解答本题应注意以下两点:(1)对物体受力分析时要灵活、恰当的选取研究对象;(2)能根据物体的运动状态进行静摩擦力的有无及方向的判断,必要时可以用假设法。【解析】选A。以A、B、C三个物体为整体进行受力分析,整体在水平方向受到水平向左和水平向右的大小相等的拉力,则二力的合力为零,相当于整体在水平方向上不受力的作用,故地面对A的摩擦力
12、为零;以物体B和C两个物体为整体进行受力分析,水平方向受向右的拉力,要使物体B和C静止,则A对B一定有向左的摩擦力,大小等于F=1 N;对物体C进行受力分析,物体C水平方向不受外力,相对物体B没有相对运动的趋势,物体C不受物体B的摩擦力。综上所述,A正确,B、C、D均错误。故选A。1.(2015浙江10月选考真题)将质量为1.0 kg的木块放在水平长木板上,用力沿水平方向拉木块,拉力从0开始逐渐增大,木块先静止后相对木板运动。用力传感器采集木块受到的拉力和摩擦力的大小,并用计算机绘制出摩擦力大小Ff随拉力大小F变化的图象,如图所示。木块与长木板间的动摩擦因数为()A.0.3B.0.5C.0.6
13、D.1.0【解析】选A。由图看出,拉力大于5 N后物体相对木板滑动,滑动摩擦力为3 N,支持力与木块的重力等大,=0.3,A对。2.(易错专练:摩擦力的计算)(2019丽水模拟)如图所示,质量为m的木块受到与水平面夹角为的力F的作用,在水平地面上做匀速直线运动,则木块与地面之间的动摩擦因数为()A.B.C.D.tan 【解析】选A。将F分解为水平和竖直两个方向上的力,则有水平方向:Fcos =f,竖直方向:mg+Fsin =FN,由摩擦力公式可知f=FN=(mg+Fsin );联立解得=,A正确,B、C、D均错误。故选A。3.(2019绍兴模拟)如图所示,攀岩者仅凭借鞋底和背部的摩擦停留在竖直
14、的岩壁间,鞋子、背部与岩壁间的动摩擦因数分别为0.80和0.60。为了节省体力,他尽可能减小身体与岩壁间的正压力,使自己刚好不下滑。假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列判断正确的是()A.攀岩者受到三个力的作用B.鞋子受到的静摩擦力方向竖直向下C.岩壁对鞋子的支持力大于岩壁对背部的支持力D.攀岩者背部受到的静摩擦力支撑了体重的【解析】选D。对攀岩者受力分析如图,攀岩者受到重力、两个支持力和两个摩擦力共五个力的作用,A错误;鞋子受到的静摩擦力方向竖直向上,B错误;水平方向受力平衡,所以岩壁对鞋子的支持力等于岩壁对背部的支持力,C错误;鞋子、背部与岩壁间的动摩擦因数分别为0.80和0.60,刚好不
15、下滑时摩擦力都达到最大,根据f=FN可知,=,而f1+f2=mg,解得f1=mg,故攀岩者背部受到的静摩擦力支撑了体重的,D正确。故选D。计算摩擦力大小的三点注意(1)分清摩擦力的性质:静摩擦力或滑动摩擦力。(2)应用滑动摩擦力的计算公式Ff=FN时,注意动摩擦因数,其大小与接触面的材料及其粗糙程度有关,FN为两接触面间的正压力,不一定等于物体的重力。(3)滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关,与接触面积的大小无关。【资源平台】备选角度:摩擦力的突变问题【典例】长直木板的上表面的一端放有一铁块,木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与水平面的夹角变大),另一端不动,如图所示,则铁块受到的摩擦力Ff随角度的变化图象可能正确的是(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()【规范解答】选C。设木板与水平面间的夹角增大到时,铁块开始滑动,显然当时,铁块与木板相对静止,由力的平衡条件可知,铁块受到的静摩擦力的大小为Ff=mgsin;当时铁块与木板间的摩擦力为滑动摩擦力,设动摩擦因数为,由滑动摩擦力公式得铁块受到的摩擦力为Ff=mgcos。通过上述分析知道:时,静摩擦力随角增大按正弦函数增加;当时,滑动摩擦力随角增大按余弦规律减小,故C正确。