1、考什么 1.滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力 2.形变、弹性、胡克定律 3.矢量和标量 4.力的合成与分解 5.共点力的平衡 6.探究弹力和弹簧伸长的关系 7.验证力的平行四边形定则 怎么考 对本章知识的考查主要有两个方面,一方面是对常见的三种力的考查,另一方面是对力的合成与分解及共点力平衡的考查。题型有选择题和实验题,难度中等,属每年高考的必考内容 怎么办 复习时,对“弹力”“摩擦力”要引起足够重视,抓住物体的受力分析这个关键,掌握力的合成与分解的方法,掌握解决平衡问题的基本方法,同时注意本章知识与牛顿运动定律、功和能、电磁学知识的结合,与社会生产生活的结合 第1讲 重力弹力摩擦力 高考成功
2、方案 第1步 高考成功方案第2步 高考成功方案第3步 每课一得 每课一测 第二章 回扣一 力 重力1下面说法中正确的是()A被踢出去的足球能在空中飞行,除受重力和空气阻力外,还受到踢球的脚对它施加的力B由一定距离的磁极间有相互作用力可知,力可以离开物体而独立存在C力的大小可以用天平测量D在力的示意图中,长的线段所对应的力不一定比短的线段所对应的力大解析:被踢出的球,在空中飞行时,脚对球已无作用力,A错误;力不可能离开物体而存在,B错误;力的大小可用测力计测量,天平测物体的质量,C错误;在力的示意图中,线段的长短不严格表示力的大小,D正确。答案:D2判断正误。(1)物体所受的重力就是地球对物体产
3、生的吸引力()(2)物体静止时,对水平支持物的压力就是物体的重力()(3)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()(4)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()解析:(1)重力是由地球吸引产生的,是所受引力的一个分力,两者一般不等。(2)压力和重力是两种性质不同的力。(3)由平衡条件知,细线拉力和重力平衡,重心在重力作用线上。(4)重心跟物体的形状、质量分布有关,是重力的等效作用点,不一定在物体上。如折弯成直角的均匀直杆。答案:(1)(2)(3)(4)回扣二 弹力3关于弹力,下列说法中正确的是()A发生形变的物体才能有弹力,也一定有弹力B物体的形变越大,
4、弹力也越大C弹力的方向一定与施力物体发生形变的方向相反D弹力的大小与物体大小有关,体积越大的物体产生的弹力也越大解析:弹力产生于相互接触的发生弹性形变的物体之间,A错误;其方向与施力物体形变的方向相反,C正确;弹力的大小不仅与形变量的大小有关,还与产生形变的物体本身有关,B、D错误。答案:C4在弹性限度内,弹簧挂0.5 N的重物时,弹簧伸长2 cm,挂0.75 N的重物时弹簧长度是10 cm,则弹簧原长是_cm。解析:挂0.5 N物时:0.5 N2102 mk得:k25 N/m挂0.75 N物时:0.75 N(10l0)102 m25 N/m得:l07 cm。答案:7回扣三 摩擦力5下面关于摩
5、擦力的说法中,正确的是()A只要物体相互接触,物体间就会产生摩擦力B与滑动摩擦力大小有关的因素有两个:一是物体间的动摩擦因数,二是物体重力的大小C如果物体受摩擦力作用,则物体一定受弹力作用D摩擦力总是阻碍物体的运动解析:由摩擦力的产生条件可知,A错。滑动摩擦力与压力有关,B错。摩擦力阻碍物体间的相对运动,D错。答案:C6质量为2 kg的物体,静止在水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.5,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等。给物体一水平拉力。(1)当拉力大小为5 N时,地面对物体的摩擦力是多大?(2)当拉力大小变为12 N时,地面对物体的摩擦力是多大?解析:最大静摩擦力Fmax(滑动摩擦
6、力)大小为FmaxFNmg0.5210 N10 N。(1)当拉力F5 N时,FFmax,物体没有滑动,地面对物体的摩擦力为静摩擦力。F静F5 N。(2)当拉力F12 N时,FFmax,物体滑动起来,地面对物体的摩擦力为滑动摩擦力。F滑FNmg0.5210 N10 N。答案:(1)5 N(2)10 N知识必会1弹力有无的判断方法(1)根据弹力产生的条件直接判断:根据物体是否直接接触并发生弹性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)利用假设法判断: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
7、处一定有弹力。(3)根据物体的运动状态分析: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。例如,如图211所示,小球A在车厢内随车厢一起向右运动,可根据小球的运动状态分析车厢后壁对球A的弹力的情况。图211 若车厢和小球做匀速直线运动,则小球A受力平衡,所以车厢后壁对小球无弹力。若车厢和小球向右做加速运动,则由牛顿第二定律可知,车厢后壁对小球的弹力水平向右。2弹力方向的判断方法(1)根据物体产生形变的方向判断。(2)根据物体的运动情况,利用平衡条件或牛顿第二定律判断,此法关键是先判明物体的运动状态(即加速度的方向),再根据牛顿第二定律确定合力的方向,然后根据受力分析确定
8、弹力的方向。3弹力大小的计算方法(1)一般物体之间的弹力,要利用平衡条件或牛顿第二定律来计算。(2)弹簧的弹力,由胡克定律(Fkx)计算。名师点睛(1)绳对物体只能产生拉力,不能产生推力,且绳子弹力的方向一定沿着绳子并指向绳子收缩的方向,这是由绳子本身的特点决定的。(2)杆既可以产生拉力,也可以产生推力,弹力的方向可以沿杆,也可以不沿杆,这是杆和绳两种模型的最大区别。(3)弹力是被动力,其大小与物体所受的其他力的作用以及物体的运动状态有关。典例必研例1 双选如图212所示为位于水平面上的小车,固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为,在斜杆的下端固定图212有质量为m的小球。下列关于杆对球的作
9、用力F的判断中,正确的是()A小车静止时,Fmgsin,方向沿杆向上B小车静止时,Fmgcos,方向垂直于杆向上C小车向右匀速运动时,一定有Fmg,方向竖直向上D小车向右匀加速运动时,一定有Fmg,方向可能沿杆向上思路点拨 由小球的运动状态确定小球受到的合力大小,进而确定弹力的大小和方向。解析 小球受重力和杆的作用力F处于静止或匀速运动,由力的平衡条件知,二力必等大反向,有:Fmg,方向竖直向上。小车向右匀加速运动时,小球有向右的恒定加速度,根据牛顿第二定律知,mg和F的合力应水平向右,如图所示。由图可知,Fmg,方向可能沿杆向上。答案 CD冲关必试1.如图213所示,一倾角为45的斜面固定于
10、墙角,为使一光滑且质量分布均匀的铁球静止,需加一水平力F,且F通过球心,下列说法正确的是()A球一定受墙水平向左的弹力图213B球可能受墙水平向左的弹力C球一定受斜面竖直向上的弹力D球不一定受斜面的弹力作用解析:F的大小合适时,球可以不受墙的作用力,F增大时墙才会对球有弹力,所以选项A错误、B正确;斜面对球必须有斜向上的弹力才能使小球不下落,该弹力方向垂直于斜面,C、D错。答案:B2画出图214中物体A和B所受重力、弹力的示意图。(各接触面均光滑,各物体均静止)图214答案:物体A和B所受重力、弹力的示意图,如图所示。知识必会1摩擦力(1)定义:相互接触且发生形变的粗糙物体间,有相对运动或相对
11、运动趋势时,在接触面上所受的阻碍相对运动或相对运动趋势的力。(2)产生条件:接触面粗糙;接触面处有弹力;物体间有相对运动或相对运动趋势。(3)大小:滑动摩擦力FFN,静摩擦力:0FFm。(4)方向:与相对运动或相对运动趋势方向相反。(5)作用效果:阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势。2摩擦力的判断(1)假设法:利用假设法判断摩擦力的有无及方向的思路如下:(2)反推法:从研究物体表现出的运动状态这个结果反推出它必须具有的条件,分析组成条件的相关因素中摩擦力所起的作用,就容易判断摩擦力的有无及方向了。(3)利用牛顿第三定律来判断:此法的关键是抓住“力是成对出现的”,先确定受力较少的物体受到的静摩擦
12、力的方向,再根据“反向”确定另一物体受到的静摩擦力方向。名师点睛(1)受静摩擦力作用的物体不一定是静止的,受滑动摩擦力作用的物体不一定是运动的。(2)摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势,但摩擦力不一定阻碍物体的运动,即摩擦力不一定是阻力。(3)摩擦力的方向与物体的运动方向可能相同,也可能相反。典例必研 例2 如图215所示,倾角为的斜面体C置于水平面上,B置于斜面上,通过细绳跨过光滑的定滑轮与A相连接,连接B的一段细绳与斜面平行,图215A、B、C都处于静止状态,则()AB受到C的摩擦力一定不为零BC受到水平面的摩擦力一定为零C不论B、C间摩擦力大小、方向如何,水平面对C的摩擦力方向
13、一定向左D水平面对C的支持力与B、C的总重力大小相等审题指导 A、B的质量关系及斜面的倾角大小都是不确定的,因此,B的运动趋势不能确定。解析 由于B受到的重力沿斜面向下的分力与绳对它的拉力关系未知,所以B受到C的摩擦力情况不确定,A错;对B、C整体,受力如图所示,C受到水平面的摩擦力与拉力的水平分力相等,水平面对C的支持力等于B、C的总重力大小与拉力的竖直分力的差值,故C对。答案 C冲关必试3.(2012曲靖模拟)把一个重为G的物体,用一水平推力Fkt(k为常量,t为时间)压在竖直的足够高的平整墙面上,如图216所示,图216从t0开始物体所受的摩擦力f随时间t的变化关系是图2 17中的哪一个
14、()图217解析:当fktG时,物体开始减速。在物体停止运动前,所受摩擦力为滑动摩擦力,大小为fkt;当物体停止运动时,摩擦力立即变为静摩擦力,大小为G,故本题正确选项为B。答案:B4.如图218所示,物体A置于倾斜的传送带上,它能随传送带一起向上或向下做匀速运动,下列关于物体A 在上述两种情况下的受力描述,正确的图218是()A物体A随传送带一起向上运动时,A所受的摩擦力沿斜面向下B物体A随传送带一起向下运动时,A所受的摩擦力沿斜面向下C物体A随传送带一起向下运动时,A不受摩擦力作用D无论A随传送带一起向上还是向下运动,传送带对物体A的作用力均相同解析:无论传送带向上还是向下运动,物体A随传
15、送带匀速运动处于平衡状态,在重力作用下有相对于传送带沿斜面向下的运动趋势,传送带对物体有沿斜面向上的静摩擦力,根据平衡条件可得Ffmgsin,所以D正确。答案:D知识必会1滑动摩擦力大小的计算(1)滑动摩擦力的大小用公式FFN来计算,但应注意:为动摩擦因数,其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关,FN为两接触面间正压力,其大小不一定等于物体的重力。滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关,与接触面的面积大小也无关。(2)根据物体的运动状态求解:若物体处于平衡状态,利用平衡条件求解。若物体有加速度,利用牛顿第二定律和受力分析结合起来求解。2静摩擦力的计算(1)其大小、方向都跟产生相对运动趋势的外力
16、密切相关,但跟接触面相互挤压力FN无直接关系,因而静摩擦力具有大小、方向的可变性,其大小只能依据物体的运动状态进行计算,若为平衡状态,静摩擦力将由平衡条件建立方程求解;若为非平衡状态,可由动力学规律建立方程求解。(2)最大静摩擦力Fm是物体将要发生相对滑动这一临界状态时的摩擦力,它的数值与FN成正比,在FN不变的情况下,滑动摩擦力略小于Fm,而静摩擦力可在0Fm间变化。名师点睛(1)最大静摩擦力略大于滑动摩擦力,但在特别指明的情况下可以认为最大静摩擦力Fm等于滑动摩擦力F。(2)解题时首先要判定物体之间的摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力,静摩擦力的大小不能用滑动摩擦力的公式进行计算。典例必研例3
17、 如图219所示,斜面固定在地面上,倾角为37(sin370.6,cos370.8)。质量为1 kg的滑块以初速度v0从斜面图219底端沿斜面向上滑行(斜面足够长,该滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8),则该滑块所受摩擦力F随时间变化的图像是图2110中的(取初速度方向为正方向)(g10 m/s2)()图2110审题指导 当物体的速度减到0时,摩擦力的性质可能会发生转变。解析 物体上升过程中受滑动摩擦力,由FFN和FNmgcos联立得F6.4 N,方向向下,当物体的速度减为零后,由于重力的分力mgsinmgcos,物体不动,物体受的摩擦力为静摩擦力,由平衡条件得Fmgsin,代入可得F6 N,方
18、向向上,故B项正确。答案 B冲关必试5.如图 2111 所示,物块 A 放在倾斜的木板上,已知木板的倾角 分别为 30和 45时物块所受摩擦力的大小恰好相同,则物块和木板间的动摩擦因数为()图 2111A.12 B.32C.22D.52解析:由题意可以判断出,当倾角 30时,物块受到的摩擦力是静摩擦力,大小为 F1mgsin30,当 45时,物块受到的摩擦力为滑动摩擦力,大小为 F2FNmgcos45,由 F1F2 得 22。答案:C6.如图 2112 所示,人重 600 N,木块 A重 400 N,人与木块、木块与水平面间的动摩擦因数均为 0.2,现人用水平力拉绳,使他与木块一起向右做匀速直
19、线运动,滑图 2112轮摩擦不计,求:(1)人对绳的拉力;(2)人脚对木块 A 的摩擦力的大小和方向。解析:设绳子的拉力为 FT,木块与地面间的摩擦力为 FA。(1)取人和木块为整体,并对其进行受力分析,如图甲所示,由题意可知FA(mAm 人)g200 N。由于系统处于平衡状态,故2FTFA所以 FT100 N。(2)取人为研究对象,对其进行受力分析,如图乙所示。由于人处于平衡状态,故FTF人100 N。由于人与木块A处于相对静止状态,故人与木块A之间的摩擦力为静摩擦力。由牛顿第三定律可知人脚对木块的摩擦力方向向右,大小为100 N。答案:(1)100 N(2)100 N 方向向右每课一得弹簧
20、发生弹性形变时,弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比,即Fkx,这就是胡克定律。注意在弹性限度内该定律才成立。解答含有弹簧的力学问题时,要深刻理解胡克定律中弹簧长度变化量x的物理意义,切不可与弹簧的实际长度相混淆。另外要特别注意区分弹簧是处于压缩状态还拉伸状态。示例如图2113所示,质量为m的物体A压在置于水平面上的劲度系数为k1的竖直轻弹簧B上。用细绳跨过定滑轮将物体A与另一根劲度系数为k2的轻弹簧C连接。当弹簧C处在水平位置且未发生形变图2113时,其右端点位于a位置。将弹簧C的右端点沿水平方向缓慢拉到b位置时,弹簧B对物体A的拉力大小恰好等于A的重力。求:(1)当弹簧C处在水平
21、位置且未发生形变时,弹簧B的形变大小。(2)该过程中物体A上升的高度为多少?ab间的距离为多大?方法导入(1)问中的研究对象是轻弹簧B,在题中条件下,弹簧C上的弹力为零,弹簧B上的压力大小等于物体A的重力大小;(2)问中的题给条件下,弹簧B处于伸长状态,物体A上升的高度为原来弹簧B的压缩量与后来伸长量的和,此状态下,弹簧C处于伸长状态,故ab间距离应为A物体上升的高度与弹簧C伸长量的和。解析(1)当弹簧 C 未发生形变时弹簧 B 处于压缩状态,设压缩量为 x0,根据平衡条件和胡克定律有 k1x0mg,解得 x0mgk1(2)当弹簧 C 的右端点沿水平缓慢拉到 b 位置时,因弹簧 B对物体 A 的拉力大小恰好等于 A 的重力,说明弹簧 B 处于伸长状态,且伸长量 x1x0mgk1所以物体 A 上升的高度为h2x02mgk1绳中张力 FT2mg弹簧 C 的伸长量 x2FTk22mgk2ab 间的距离为xabhx22mg(1k1 1k2)答案(1)mgk1 (2)2mgk1 2mg(1k1 1k2)点击此图片进入“每课一测”