1、专题二 相互作用与物体平衡 考点内容要求热点1.滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力1.力学部分三种不同性质的力一直是高考常考内容2.本专题的高考热点主要有两个：一是与摩擦力的大小和方向有关的问题；二是共点力的平衡问题3.本专题的知识点常常与牛顿运动定律、功能关系等内容综合考查，单独考查本专题内容时常以选择题为主，难度不大，而且命题多与体育运动、娱乐活动、生活、生产等相联系4.本专题备考策略：受力分析是物理学的基础，复习时要强化对受力分析的训练；摩擦力是高考的热点和难点，要知道如何判断它的产生条件、方向；力的合成与分解是解决动力学问题的基础，应熟练掌握力的平行四边形定则和正交分解法.2.形变、弹性
2、、胡克定律3.矢量和标量4.力的合成与分解5.共点力的平衡实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系实验三：验证力的平行四边形定则第1讲 重力 弹力 摩擦力一、重力吸引mg1定义：由于地球的_而使物体受到的力2大小：G_.水平面向下3方向：_，即垂直于_4重心：重力的作用点(1)物体的重心与它的_以及_有关重心不一定在物体上质量分布(2)质量分布均匀且有规则几何外形的物体，其重心在物体的_几何中心5重力与万有引力的关系：重力是万有引力的_，粗略计算时可认为两者大小相等分力竖直向下形状 1弹性形变：撤去外力后物体能够_的形变2弹力：物体由于发生_而对跟它接触的物体产生力的作用完全恢复原状弹性形变3弹力产生
3、的条件(1)两物体_直接接触(2)接触处发生_弹性形变二、形变和弹力4弹力方向的判断绳收缩受力受力(1)细绳的拉力方向一定沿绳指向_的方向(2)接触平面上的弹力，其方向垂直于接触平面指向_物体(3)两球面接触处的弹力，其方向垂直于两球面的公切面指向_物体(4)杆的弹力可沿杆，也可不沿杆，应具体问题具体分析5弹簧的弹力：在弹性限度内，弹簧弹力的大小遵循胡克定律，公式为 F_，式中的 k 为弹簧的劲度系数，x 为弹簧的形变量(并非原长或总长)kx【基础检测】1如图 2-1-1 所示，一个球形物体静止于光滑水平面上，并与竖直光滑墙壁接触，A、B 两点是球跟墙和地面的接触点，则下列说法中正确的是()图
4、 2-1-1A物体受重力、B 点的支持力、A 点的弹力作用B物体受重力、B 点的支持力作用C物体受重力、B 点的支持力、地面的弹力作用D物体受重力、B 点的支持力、物体对地面的压力作用答案：B 1滑动摩擦力(1)定义：两个相互接触的物体有_时，在物体之间产生的阻碍相对滑动的作用力相对滑动相对滑动(2)产生条件(缺一不可)：两物体相互接触并挤压(有弹力)；接触面粗糙；两物体间有_材料(3)大小：与正压力成正比，即 f_.叫动摩擦因数，与接触面的_和_有关粗糙程度(4)方向：与物体_的方向相反，与物体运动的方向无关相对滑动三、滑动摩擦力和静摩擦力FN2静摩擦力相对滑动趋势相对滑动趋势(1)定义：两
5、个相互接触的物体间有_时，在接触面上产生的阻碍相对滑动趋势的力(2)产生条件(缺一不可)：两物体相互接触并挤压(有弹力)；接触面粗糙；两物体间有_(3)大小：物体间的静摩擦力大小可以改变(两物体间接触面的粗糙程度和弹力不变的情况下)，随着其他外力的变化而变化(4)方向：跟物体_的方向相反，并且摩擦力的方向总跟接触面平行(或相切)相对滑动趋势(5)最大静摩擦力 fmax：静摩擦力有一个_，在数值上等于物体刚要滑动时所需要的沿相对滑动趋势方向的外力静摩擦力的大小取值范围为：_.实际中，最大静摩擦力略大于滑动摩擦力一般情况下，可近似认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力最大值0ffmax【基础检测】2(多选
6、，2016 年福建福州格致中学期中)如图 2-1-2 所示，质量为 m 的物体在与斜面平行向上的拉力 F 作用下，沿着水平地面上质量为 M 的粗糙斜面匀速上滑，在此过程中斜面保持静止，则地面对斜面()图 2-1-2A无摩擦力B支持力等于(mM)gC支持力为(Mm)gFsin D有水平向左的摩擦力，大小为 Fcos 答案：CD考点 1 对重力的理解 重点归纳 同一物体在两极处，所受重力最大，大小等于万有引力；在赤道上，所受的重力最小【考点练透】1(多选)以下说法正确的是()A自由下落的物体所受重力为零B物体所受重力的方向总是垂直水平面向下C悬挂在竖直绳子上的静止物体，对绳的拉力就是其重力D把物体
7、由赤道移到北极，若用天平称量，则示数在两地相同；若用弹簧测力计称量，则示数在北极略微增大答案：BD2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重力的方向总是指向地心C用细线将重物悬挂起来，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考点 2 弹力的分析与计算 重点归纳 弹力有无的判断(1)根据物体是否直接接触并且发生明显弹性形变来判断是否存在弹力(2)假设法：当对一些微小形变难以直接判断时，可假设有弹力存在，看是否能改变物体的运动状态(3)撤物法：将与研究对象接触的某一物体撤离，看物体的运动状态是否能
8、保持原来的状态(4)状态法：依据物体的运动状态，由平衡条件或牛顿运动定律列方程求解，如由此方法计算出以加速度 ag 下降的升降机对底板上的物体无弹力作用典例剖析 例 1：如图 2-1-3 所示，在甲图中悬挂小球的细线处于竖直状态，在乙图中悬线与竖直方向成角，在丙图和丁图中都是一支持面水平，另一面倾斜，且各面都光滑各图中小球均处于)静止状态则小球与斜面之间存在弹力的是(图 2-1-3A甲B乙C丙D丁思维点拨：判断斜面对小球是否存在弹力，可用“撤物法”，若去掉斜面后物体仍能保持原来的状态，则斜面对小球无弹力作用，否则小球受斜面的弹力作用解析：在甲图中，若小球与斜面间有弹力，则其必沿垂直 斜面方向，
9、而小球所受重力竖直向下，悬线中拉力必竖直向上，此时小球所受 3 个力的合力不为零，与小球处于静止状态相悖，故此时球与斜面间无弹力作用乙图中，若球与斜面间无弹力作用，则小球仅受竖直向下的重力和沿线方向的拉力，而此两力不在一条直线上，小球不能处于静止状态，故小球与斜面间有弹力在丙、丁图中，小球受力如图 2-1-4 戊、己中的实线所示，若小球与斜面之间有弹力的作用(如戊、己中的虚线所示)，则小球无法保持平衡，故小球与斜面间无弹力作用图 2-1-4答案：B备考策略：判断有无弹力，主要看有没有发生弹性形变，但很多弹性形变是微小形变，无法直接观察到，所以很多情况要间接判断，如“假设法”“撤离法”“平衡法”
10、等，在物理学习中，常常用间接的方法处理物理问题【考点练透】3(2014 年河北衡水中学期中)如图 2-1-5 所示，图中所有的球都是相同的，且形状规则，质量分布均匀甲球放在光滑斜面和光滑水平面之间，乙球与其右侧的球相互接触并放在光滑的水平面上，丙球与其右侧的球放在另一个大的光滑球壳内部并相互接触，丁球是一足球，一学生将足球踢向斜台的示意图如图所示关于这四个球的受力情况，下列说法正确的是()图 2-1-5A甲球受到两个弹力的作用B乙球受到两个弹力的作用C丙球受到两个弹力的作用D丁球(足球)与斜台作用时斜台给足球的弹力方向先沿 v1的方向后沿 v2 的方向解析：对甲、乙、丙三球运用假设法和平衡法，
11、假设甲球 受斜面的弹力，则甲球就不能平衡了，假设乙球受右面球的弹 力，乙球将向左运动，假设丙球不受右侧球的弹力则丙球将向 右下方滚动，故 A、B 均错，C 正确；弹力的方向垂直于接触 面故 D 错答案：C4一轻弹簧两端分别连接物体甲、乙，在水平力作用下共同向右做匀加速运动，如图 2-1-6 所示，在水平面上时，力为F1，弹簧长为 L1，在斜面上时，力为 F2，弹簧长为 L2，已知甲、乙两物体与接触面间的动摩擦因数相同，则轻弹簧的原长为()图 2-1-6A.L1L22 B.F1L1F2L2F2F1 C.F2L1F1L2F2F1 D.F2L1F1L2F2F1解析：设物体甲、乙的质量分别为 m1、m
12、2，与接触面间的动摩擦因数为，弹簧原长为L0，在水平面上时，以整体为研究对象有F1(m1m2)g(m1m2)a隔离甲物体有k(L1L0)m1gm1a联立解得m1m1m2F1k(L1L0)同理可得F2L1F1L2F2F1，C 正确联立可得轻弹簧的原长为L0答案：Ck(L2L0)m1m1m2F2考点 3 摩擦力的分析和计算 重点归纳 1如何判断摩擦力的有无(1)由产生条件确定这种方法就是看产生摩擦力的三个条件是否满足有一个条件不满足，就没有摩擦力(2)根据运动状态确定由物体的运动状态，结合物体受其他外力的情况来进行判断2如何确定摩擦力的方向摩擦力的方向必定和接触面相切，由相对运动或相对运动趋势的方
13、向确定(1)假设法：假设接触面光滑，若物体发生相对运动，则说明物体受静摩擦力，且相对运动趋势的方向就是假设中的相对运动方向，从而确定静摩擦力的方向(2)反推法：从研究物体表现出的运动状态反推它必须具有的条件，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方向了3摩擦力大小的计算(1)物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)，利用力的平衡条件来判断其大小(2)物体有加速度时，若只有摩擦力，则 Ffma，例如匀速转动的圆盘上物块靠摩擦力提供向心力产生向心加速度若除摩擦力外，物体还受其他力，则 F 合ma，先求合力再求摩擦力(3)滑动摩擦力的大小用公式 fFN 来计算典例剖析 例 2：(
14、2014 年广东广州执信、广雅、六中三校联考)如图2-1-7所示，物体a、b 和 c 叠放在水平桌面上，水平力 Fb5 N，Fc10 N 分别作用于物体 b、c 上，a、b 和 c 仍保持静止，以f1、f2、f3 分别表示 a 与 b、b 与 c、c 与桌面间的静摩擦力的大小，则()Af15 N，f20，f35 NBf15 N，f25 N，f30 NCf10 N，f25 N，f35 NDf10 N，f210 N，f35 N图 2-1-7思维点拨：判断摩擦力方向和有无的方法：首先将物体进行隔离，然后判断是否有相对滑动或相对滑动的趋势，从而得到所求的摩擦力，必要时也可用假设法求解解析：将 a 进行
15、隔离分析可知，物体 a 相对物体 b 没有相 对滑动趋势，故 a、b 间的摩擦力为零隔离 b 进行受力分析，可得 b、c 间的摩擦力大小等于 Fb 的大小，将三个物体看作整 体进行受力分析可知，物体所受合力为零，相对地面有相对运 动的趋势，物体 c 与地面间的摩擦力大小 f3FcFb5 N，故C 正确 答案：C备考策略：计算摩擦力时的三点注意(1)首先分清摩擦力的性质，因为只有滑动摩擦力才有公 式，静摩擦力通常只能用平衡条件或牛顿定律来求解 (2)公式FfFN 中FN 为两接触面间的正压力，与物体的重力没有必然联系，不一定等于物体的重力(3)滑动摩擦力的大小与物体速度的大小无关，与接触面积的大
16、小也无关【考点练透】5(2015 年广东韶关十校联考)如图 2-1-8 所示，力 F 垂直作用在倾角为的三角滑块上，滑块没被推动，则滑块受到地面的静摩擦力大小为()图 2-1-8BFcos DFtan A0CFsin 答案：C6(2015 年陕西宝鸡模拟)如图 2-1-9 所示，倾角为的斜面体 C 置于水平地面上，小物体 B 置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体 A 相连接，连接 B 的一段细绳与斜面平行，)已知 A、B、C 都处于静止状态，则(AB 受 C 的摩擦力一定不为零BC 受地面的摩擦力一定为零CC 有沿地面向右滑的趋势，一定受到地面向左的摩擦力D将细绳剪断而 B 依然静止在斜
17、面上，此时地面对 C 的摩擦力水平向左图 2-1-9解析：若有 mAgmBgsin，则物体 B 不受斜面 C 对它的摩擦力，A 错误，当以 B、C 整体为研究对象，受力如图 D4 所示，由平衡条件可知，FfCFTcos，B 错误，C 正确；若将细绳剪断，B 静止在斜面上，则 FT0，FfC0，D 错误图 D4答案：C易错点 摩擦力方向的判断 例 3：(2015 年广东仲元中学等七校联考)如图 2-1-10 所示，激情爬竿在春晚受到观众的好评当杂技演员用双手握住固定在竖直方向的竿匀速攀上和匀速攀下时，他所受的摩擦力分别是 f1和 f2，那么()Af1 向下，f2 向上，且 f1f2Bf1 向下，
18、f2 向上，且 f1f2Cf1 向上，f2 向上，且 f1f2Df1 向上，f2 向下，且 f1f2图 2-1-10错解分析：认为摩擦力的方向与速度方向相反选择 A.正解分析：杂技演员在爬上与爬下的过程中，手与竿保持 相对静止，故受到的是静摩擦力的作用，根据重力与摩擦力平 衡，可得匀速攀上和匀速攀下时，摩擦力方向均沿竿向上，大 小与重力相等，故 C 正确答案：C指点迷津：静摩擦力的方向与物体的运动方向无关，与物体相对运动的趋势相反，可用平衡条件或牛顿第二定律求解【触类旁通】1(2015 年广东湛江第一中学月考)如图 2-1-11 所示，质量为 1 kg 的物体与地面间的动摩擦因数0.2，从 t
19、0 开始以初速度 v0 沿水平地面向右滑行，同时受到一个水平向左的恒力 F1 N 的作用，取 g10 m/s2，向右为正方向，该物体受到的摩擦力 f 随时间变化的图象是(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()图 2-1-11ACBD解析：从t0 开始以初速度v0 沿水平地面向右做匀减速运 动，受到的滑动摩擦力大小为fmg0.2110 N2 N，方 向向左，为负值当物体的速度减到零时，物体所受的最大静 摩擦力为 fmmg2 N，因为Ffm，所以物体不能被拉动而处 于静止状态，受到静摩擦力作用，其大小为 fF1 N，方向向右，为正值，根据数学知识得知，A 正确答案：A2(多选)如图 2-1-12 甲、乙
20、所示，倾角为的斜面上放置一滑块 M，在滑块 M 上放置一个质量为 m 的物块，M 和 m 相对静止，一起沿斜面匀速下滑，下列说法正确的是()甲乙图 2-1-12A图甲中物块 m 受到摩擦力B图乙中物块 m 受到摩擦力C图甲中物块 m 受到水平向左的摩擦力D图乙中物块 m 受到与斜面平行向上的摩擦力解析：对图甲：设m 受到摩擦力，则物块 m 受到重力、支 持力、摩擦力，而重力、支持力平衡，若受到摩擦力作用，其 方向与接触面相切，方向水平，则物体 m 受力将不平衡，与题中条件矛盾，故假设不成立，A、C 错误对图乙：设物块 m不受摩擦力，由于m 匀速下滑，m 必受力平衡，若m 只受重力、支持力作用，由于支持力与接触面垂直，故重力、支持力不可能平衡，则假设不成立，由受力分析知：m 受到与斜面平行向上的摩擦力，B、D 正确答案：BD