1、第二章相互作用(必修1)【p22】内容要求说明滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力形变、弹性、胡克定律矢量和标量力的合成和分解共点力的平衡处理物体在粗糙面上的问题，只限于已知相对运动趋势或已知运动方向的情况实验：探究弹力和弹簧伸长的关系实验：验证力的平行四边形定则2017、2018命题情况【p22】年份考题题型分值主要考点2017全国卷第21题选择题6分动态平衡、受力分析全国卷第14题选择题6分弹力分析年份考题题型分值主要考点2017全国卷第16题选择题6分求动摩擦因数全国卷 第17题选择题6分胡克定律、共点力平衡全国卷 第22题实验题6分力的合成天津卷第8题选择题6分动态平衡江苏卷第14题计算题
2、16分摩擦力、共点力平衡2018全国卷第15题选择题6分胡克定律全国卷第22题实验题5分游标卡尺、胡克定律全国卷第23题实验题9分弹簧测力计读数、测动摩擦因数第1节力重力弹力【p22】夯实基础1对力的认识(1)力的概念：力是_物体对物体_的作用力是不能离开物体而独立存在的，有力存在，必然同时存在施力物体和受力物体(2)力的基本特征：物质性：力不能_脱离物体_而独立存在相互性：力的作用是相互的物体间的相互作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一直线上矢量性：既有大小，又有方向，其运算法则为_平行四边形定则_独立性：一个力作用在某一物体上产生的效果与这个物体是否同时受到其他力的作用_无关_同时性：
3、物体间的相互作用总是_同时_产生，_同时_变化，_同时_消失(3)力的效果使物体发生_形变_或使物体的运动状态发生改变(即产生_加速度_)(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(5)力的分类按_性质_分：重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等按_效果_分：动力、阻力、压力、支持力、向心力、回复力等按研究对象分：内力、外力2重力(1)重力的产生：由于_地球_对物体的吸引而使物体受到的力(2)方向：总是_竖直向下_(3)大小：G_mg_(4)重心：物体各个部分受到重力的合力的作用点重心可能在物体上也可能不在物体上质量分布均匀且有规则形状的物体，重心位置在
4、几何中心质量分布不均匀的物体，重心位置跟物体形状有关，跟物体内质量的分布有关用悬挂法测重心(只适合薄片状物体)(5)重力的反作用力是物体对地球的作用力，作用在_地球_上3弹力、胡克定律(1)定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状而对跟它接触的物体产生力的作用，这种力叫弹力(2)产生条件：两物体_接触_，发生_弹性形变_；两者缺一不可，并且弹力和形变同时_产生_，同时_消失_(3)弹力的方向：与施力物体形变方向相反，与受力物体形变方向相同例如A对B的弹力FAB与A形变方向相反，与B形变方向相同(4)胡克定律：在_弹性限度_内，弹力和弹簧的_形变_大小(_伸长_或_缩短_的量)成正比，即F_kx
5、_，k叫弹簧的_劲度系数_，单位是_N/m_，它取决于弹簧本身的结构(材料、匝数、直径等)(5)几种常见模型中弹力方向的确定弹力弹力的方向弹簧的弹力与弹簧中心轴线重合，指向弹簧恢复原状的方向轻绳的弹力沿绳指向绳收缩的方向面与面接触的弹力垂直于接触面指向受力的物体点与面接触的弹力过接触点垂直于接触面(或过接触点的切面)而指向受力物体球与面接触的弹力在接触点与球心连线上，指向受力物体球与球接触的弹力垂直于过接触点的公切面，而指向受力物体杆的弹力可能沿杆，也可能不沿杆，应具体情况具体分析(6)计算弹力大小的方法根据胡克定律，依Fkx求解；根据力的平衡列式求解；根据牛顿第二定律列式求解考点突破例1下列
6、关于重力、重心的说法，正确的是()A重力是由于地面附近的物体受到地球的吸引而产生的B物体的重心一定与它的几何中心重合C用一绳子将物体悬挂起来，物体处于静止状态时，该物体的重心不一定在绳子的延长线上D任何物体的重心都在物体内，不可能在物体外【解析】重力是地球附近的物体由于受到地球的万有引力而产生的，是万有引力的一个分力，故A正确只有质量分布均匀，且有规则形状的物体，它的重心才与它的几何中心重合，故B错误因为绳对板的拉力与板受的重力为一对平衡力，必在一条直线上，所以重心一定在细线的延长线上，故C错误重心可以在物体上，也可以在物体之外，如质量分布均匀的空心球体的重心在球心上，不在物体上，故D错误【答
7、案】A【小结】1.如图所示为地面上物体所受重力的示意图：万有引力F引指向地心，它的分量F向垂直于地轴，给物体提供随地球自转的向心力，F引的另一个分量是物体的重力G.若不计自转效应，则近似地认为mgG.2重力是由于地球的吸引而产生，但不能说重力就是地球的吸引力3在赤道上时，重力等于万有引力减去向心力，即GF引F向4在两极点重力等于物体所受到的万有引力，在地球上其他位置时，重力不等于万有引力例2如下图所示，将一个钢球分别放在量杯、口大底小的普通茶杯和口小底大的三个烧杯中，钢球与各容器的底部和侧壁相接触，处于静止状态若钢球和各容器的接触面都是光滑的，各容器的底面均水平，则以下说法中正确的是()A各容
8、器的侧壁对钢球均无弹力作用B各容器的侧壁对钢球均有弹力作用C量杯的侧壁对钢球无弹力作用，其余两种容器的侧壁对钢球均有弹力作用D口大底小的普通茶杯的侧壁对钢球有弹力作用，其余两种容器的侧壁对钢球均无弹力作用【解析】如果将各容器的侧壁搬离，我们可以知道钢球还能处于静止状态，所以各容器的侧壁对钢球均无弹力作用，故A正确，BCD错误【答案】A【小结】弹力有无的分析和判断1“直接判定法”： 对于形变较明显的情况，由形变情况直接判断2“假设法”：先假设物体间的弹力不存在，即把与研究对象接触的物体去掉再判断所研究物体的运动状态是否改变若不变则说明无弹力；若改变则说明有弹力3“状态分析法”：分析除弹力以外其他
9、力的合力，看该合力是否满足给定的运动状态，若不满足，则存在弹力，若满足则不存在弹力并可以依据物体所受的合外力和物体的运动状态，由力的平衡或牛顿第二定律求解物体间弹力的大小例3如图甲所示，一个弹簧一端固定在传感器上，传感器与电脑相连当对弹簧施加变化的作用力(拉力或压力)时，在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹力的关系图象如图乙所示则下列判断正确的是()A弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比B弹力增加量与对应的弹簧长度的增加量成正比C该弹簧的劲度系数是200 N/mD该弹簧受到压力时，劲度系数不变【解析】由图知，Fx是一条过原点的直线，k N/m200 N/m，可知A错，B、C、D正确【答案】BCD
10、【小结】正确理解公式Fkx，F为弹力大小，k为劲度系数，x为相对于原长的形变量，拉长x和压缩x弹力大小相等，但方向相反针对训练1如图所示，“马踏飞燕”是我国古代雕塑艺术的稀世之宝，它呈现了“飞奔的骏马的一只蹄踏在飞燕上的情景”，这座雕塑能稳稳地立着是因为(D)A马所受重力很大B马蹄大C马的重心在飞燕上D马的重心位置和飞燕在一条竖直线上【解析】飞奔的骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞翔的燕子上，和马的重力大小没关系，和马蹄的大小没关系，而是因为马处于平衡状态，飞燕对马的支持力和马的重力在一条竖直线上，故A、B均错误，D正确根据马的形态，马的重心不会在飞燕上，C错误2如图所示为一轻质弹簧的弹力大小和
11、弹簧长度的关系图象，根据图象判断，正确的结论是(B)A弹簧的劲度系数为1 N/mB弹簧的劲度系数为100 N/mC无法判断弹簧的原长D弹簧伸长0.2 m时，弹力的大小为4 N【解析】由图读出，弹簧的弹力F0时，弹簧的长度为L06 cm，即弹簧的原长为6 cm，故C错误；由图读出弹力为F12 N，弹簧的长度为L14 cm，弹簧压缩的长度x1L0L16 cm4 cm2 cm0.02 m，由胡克定律得弹簧的劲度系数为：k N/m100 N/m，故A错误，B正确；弹簧伸长0.2 m时，弹力的大小为Fkx1000.2 N20 N，故D错误3一根轻质弹簧一端固定，用大小为F1的力压弹簧的另一端，平衡时长度
12、为l1；改用大小为F2的力拉弹簧，平衡时长度为l2，弹簧的拉伸和压缩都在弹性限度内，该弹簧的劲度系数为(C)A. B.C. D.【解析】由胡克定律得Fkx，式中x为形变量，设弹簧原长为l0，则有F1k(l0l1)，F2k(l2l0)，联立方程组可以解得k，故选项C正确【p24】夯实基础1三种模型对比轻杆轻绳轻弹簧模型图示模型特点形变特点只能发生微小形变柔软，只能发生微小形变，各处张力大小相等既可伸长，也可压缩，各处弹力大小相等方向特点不一定沿杆，可以是任意方向只能沿绳，指向绳收缩的方向沿弹簧轴线，与形变方向相反作用效果特点可以提供拉力、支持力只能提供拉力可以提供拉力、支持力大小突变特点可以发生
13、突变可以发生突变一般不能发 生突变2.“动杆”和“定杆”与“活结”和“死结”问题(1)“动杆”与“定杆”关于杆，常见的有铰链连接(动杆)和固定连接(定杆)两种连接方式“动杆”多是“二力杆”，轻杆两端所受弹力方向一定沿杆的方向“定杆”不能转动，轻杆两端所受弹力方向不一定沿着杆的方向(2)“活结”与“死结”轻绳两段分界处受力点不能移动(死结)，相当于两根独立的绳子，“死结”两侧的绳子弹力不一定等大当轻绳跨过滑轮或光滑的钩子时，绳子的着力点可以移动(活结)，“活结”两侧绳子的弹力一定等大其合力一定沿着两段绳的夹角的角平分线考点突破例4如图所示，两个质量均为m的物体分别挂在支架上的B点(如图甲所示)和
14、跨过滑轮的轻绳BC上(如图乙所示)，图甲中轻杆AB可绕A点转动，图乙中水平轻杆一端A插在墙壁内，已知30，则图甲中轻杆AB受到绳子的作用力F1和图乙中滑轮受到绳子的作用力F2分别为()AF1mg、F2mg BF1mg、F2mgCF1mg、F2mg DF1mg、F2mg【解析】甲图中，结点B受BC绳子的拉力FT、竖直绳的拉力FT和AB杆的支持力F1，而FTmg，根据平衡条件，有：F1mg；乙图中，绳子对滑轮的作用力应是两股绳的合力F2，如图所示：其中FTmg故F2mg，故D正确，A、B、C错误【答案】D例5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
15、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Ffa 0，b所受摩擦力Ffb 0.现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间()AFfa大小不变 BFfa方向改变CFfb仍然为零 DFfb方向向右【解析】剪断右侧绳的瞬间，右侧绳上拉力突变为零，而弹簧对两木块的拉力没有发生突变，与原来一样，所以b相对地面有向左的运动趋势，受到静摩擦力Ffb方向向右，选项C错误，D正确剪断右侧绳的瞬间，木块a受到的各力都没有发生变化，选项A正确，B错误【答案】AD例6如图，一个轻型衣柜放在水平地面上，一条光滑轻绳两端分别固定在两侧顶端A、B上，再挂上带有衣服的衣架，若保持绳长和左端位置点不变，将绳右端移动到
16、C点固定，衣柜一直静止，下列说法正确的是()A绳的张力大小不变 B衣柜对地面的压力将会变小C绳的张力变小 D衣柜对地面的压力将会增大【解析】设绳子与竖直方向的夹角为，绳子张力为T，衣服的质量为m，挂钩处的交点受力如图所示，根据共点力的平衡条件可得：2Tcos mg，若改在C点，绳子与竖直方向的夹角变小，绳的张力变小，A错误，C正确若绳右端固定在C点，衣柜对地面的压力仍等于整体的重力，保持不变，则B、D均错误【答案】C针对训练4(多选)下列关于弹力的说法，正确的是(AD)A挂在电线下的电灯受到向上的拉力，是因为电线发生微小形变产生的B绳对物体的拉力方向总是沿绳方向的，但可以不指向绳收缩的方向C木
17、块放到桌面上受向上的弹力，是由于木块发生微小形变产生的D弹簧的弹力方向总是沿弹簧方向，但可以沿弹簧向外【解析】电灯受到向上的拉力，施力物体是电线，所以是电线发生微小形变而产生的，A正确；绳子对物体的拉力，总是沿着绳子收缩的方向，B错误；木块受到桌面向上的弹力，是因为桌面向下微小形变后，有向上恢复原状的趋势引起的，C错误；弹簧的弹力总是沿着弹簧，与弹簧形变的方向相反，可以沿着弹簧向外，也可以沿弹簧向里，D正确5如图所示，杆BC的B端固定在竖直墙上，另一端C为一滑轮重物G上系一绳经过滑轮固定于墙上A点处，杆恰好平衡若将绳的A端沿墙缓慢向下移(BC杆、滑轮、绳的质量及摩擦均不计)，则(B)A绳的拉力
18、增大，滑轮受绳的压力增大B绳的拉力不变，滑轮受绳的压力增大C绳的拉力不变，滑轮受绳的压力减小D绳的拉力不变，滑轮受绳的压力不变【解析】绳中的弹力大小相等，即FT1FT2 G，C点处于三力平衡状态，将三个力的示意图平移可以组成三角形，如图中虚线所示，设AC段绳子与竖直墙壁间的夹角为，则根据几何知识可知F2Gsin ，当绳的A端沿墙缓慢向下移时，绳的拉力不变，增大，F也增大，根据牛顿第三定律知，滑轮受绳的压力增大，B正确6如图所示，两个弹簧质量不计，两个小球的重力均为4 N，则A、B两弹簧在静止时的受力分别是(D)A4 N，4 N B8 N，8 NC4 N，8 N D8 N，4 N【解析】将两个小
19、球看成整体，根据平衡条件可知A弹簧的弹力等于二者重力之和，即FA2mg8 N；单独对下面的小球分析，根据平衡条件可知：FBmg4 N，故选项D正确，A、B、C错误考 点 集 训【p266】A组1(多选)拥有我国自己知识产权的大飞机是几代航天人的梦想，这一梦想已经变成了现实，如下图所示，具有完全知识产权的C919国产客机2014年试航，2016年陆续交付使用下列关于C919客机的说法正确的是(BC)AC919客机受到的重力指向地心BC919客机受重力的同时，它也对地球产生引力CC919客机受到的重力总是垂直水平面向下DC919客机匀速飞行，它不受重力作用【解析】重力的方向总是竖直向下(也可以说成
20、垂直水平面向下)，而不一定指向地心，选项A错误，C正确；C919客机受重力的同时，它也对地球产生引力，选项B正确；C919客机匀速飞行，它仍受重力作用，选项D错误2(多选)关于弹力，下列说法正确的是(ABD)A弹力的方向总是与施力物体形变的方向相反B轻绳中的弹力方向一定沿着绳并指向绳收缩的方向C轻杆中的弹力方向一定沿着轻杆D在弹性限度内，弹簧的弹力大小与弹簧的形变量成正比3A的质量为m，置于光滑水平地面上，其上表面固定一根轻弹簧，弹簧原长为L0，劲度系数为k，如图所示现将弹簧上端B缓慢地竖直向上提起一段距离L，使物块A离开地面，若以地面为势能零点，则这时物块A上升的高度为(D)ALL0 BLL
21、0CLL0 DL【解析】物块A刚离开地面时，弹簧所受的弹力等于物块的重力，根据胡克定律得弹簧伸长的长度x，由弹簧上端B缓慢的竖直向上提起的距离L，则物块上升的高度为hLx，故A、B、C错误，D正确4某同学在实验室中找到一根弹簧，经测量发现其弹力F与伸长量x的关系如图甲所示(图中F0、F1、x1已知)现将这根弹簧上端固定，下端接一质量为m的小球(如图乙所示)，待小球静止后，将小球向下拉一小段距离(在弹簧的弹性限度内)，此时弹簧的伸长量为x2，然后由静止释放小球，小球在竖直方向运动弹簧质量可忽略不计，重力加速度为g.当小球速度达到最大时弹簧的伸长量为(C)A. B.C. D.【解析】题中所述弹簧是
22、一种特殊的弹簧，自然状态下，弹簧的各圈是紧密挨在一起的，并且相互是挤压的，如果弹簧的一端固定，另一端用一个从零逐渐增大的力拉弹簧，弹簧并不会马上就伸长，而是要大于某一值时才会发生形变，也就是题中的F0，这个力叫这个弹簧的初始张力实际上F0是一个临界状态，当作用力为F0时， 我们认为弹簧没有伸长，此时弹簧各圈间还接触，但已经没有挤压作用了对于这样的弹簧我们要注意，Fkx(k为劲度系数，x为形变量)已经不适用了，题中所述弹簧的弹力可表示为F F0kx(F0为初始张力，k为劲度系数，x为形变量)，由题图甲可知k.当小球在竖直方向运动的时候，当弹簧的弹力Fmg时小球的速度最大，设此时弹簧的形变量为x，
23、则有F0kxmg，代入上面k的表达式，化简可得x，故选项C正确5在如图所示的四幅图中，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处由铰链相连接下列说法正确的是(B)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】轻质杆与轻绳的区别在于轻质杆不但能被压，还能被拉，而轻绳只能被拉，根据这一点再取B点为研究对象并进行受力分析可得到图乙中AB不能用轻绳代替，B点受力不能平衡，所以正确的选项应该是B.6用一大小为10 N的力压一轻弹簧，其长度为10
24、cm，改为大小为20 N的力拉弹簧，其长度变为16 cm，若用10 N的力拉弹簧，其长度为(B)A12 cm B14 cmC13 cm D15 cm【解析】根据胡克定律得：第一次用10 N的力压弹簧时，有：F1k(l0l1)，代入得：10k(l00.1)第二次用20 N的力拉弹簧时，有：F2k(l2l0)，代入得：20k(0.16l0)联立解得：k500 N/m，l00.12 m则第三次用10 N的力拉弹簧，其长度为l3l0 m0.14 m14 cm，故选项B正确B组7如图所示，一个光滑小球置于光滑半球面的最底端，一块长度与半球半径相同且竖直放置的光滑挡板一端固定在球心O，另一端在球面上绕球心
25、O逆时针方向缓慢转动，沿球面向上推动小球，则在小球运动的过程中(该过程中小球可视为质点，并一直未脱离半球面)，木板对小球的推力F1、半球面对小球的支持力F2的变化情况正确的是(B)AF1增大、F2增大 BF1增大、F2减小CF1减小、F2减小 DF1减小、F2增大【解析】F1总是与木板垂直，F2的方向总是指向球面的球心，设木板转到与竖直方向夹角为，画出小球受力的矢量三角形图，由正弦定理，有：，转动中，F1，F2，B对8如图，天花板上相距120 cm的A、B两点分别悬挂着两根轻质弹簧，两弹簧的另一端在O点相连现在O点悬挂一质量为m5 kg的重物，待稳定后量得两弹簧长度均为65 cm；将重物换为质
26、量为M16 kg的另一重物，稳定后经测量知弹簧OA与弹簧OB垂直，且弹簧OA与水平面夹角为53(sin 530.8，cos 530.6)试求两根弹簧的劲度系数(g10 m/s2)【解析】挂重物m时，由几何关系可知，弹簧OA、OB与水平方向夹角相等，且sin ，cos ，此时两弹簧长度lA1lB165 cm对结点O受力分析如图，其平衡条件为：FA1cos FB1cos ；FA1sin FB1sin T1根据m平衡，此时挂线张力：T1mg代入数据得：FA165 N，FB165 N；挂上重物M时，设OA与水平方向夹角为，由几何关系可知，此时两弹簧长度为lA2lABcos 72 cm；lB2lABsin 96 cm对结点O受力分析如图，其平衡条件为：FA2T2sin ；FB2T2cos 根据M平衡，此时挂线张力：T2Mg，代入数据得：FA2128 N，FB296 N设A弹簧原长为lA，由胡克定律Fkx可知：FA1kA(lA1lA)；FA2kA(lA2lA)将上述两式相减得：FA2FA1kA(lA2lA1)代入数据可得：kA900 N/m；同理可得：kB100 N/m
