1、专题二 相互作用与物体平衡 考点内容要求热点考向1.滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力1.本专题着重考查的知识点有重力、弹力、摩擦力概念及其在各种形态下的表现形式，探究弹力与弹簧伸长量的关系、验证力的平行四边形定则实验及共点力作用下物体的平衡是高考考查的热点.2.本专题很多时候都是与牛顿运动定律、功和能、电磁学的内容结合起来考查，考查时注重物理思维与物理能力的考核，尤其是以生活中的实际问题为背景考查静力学的知识将会加强.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.实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系7.实验三：验证力的平行四边形定则第1讲 重力 弹力 摩擦力考点 1
2、力1.力的作用效果运动状态形变(1)改变物体的_；(2)使物体发生_.2.力的性质物体不存在相互(1)物质性：力不能脱离_而存在，没有“施力物体”或“受力物体”的力是_的.(2)相互性：力的作用是_的.施力(受力)物体同时也是受力(施力)物体.大小方向(3)矢量性：力是矢量，既有_，又有_.有刻度的有向线段3.力的图示及示意图(1)力的图示：从力的作用点沿力的方向画出的_(包括力的三要素).(2)力的示意图：受力分析时画出的表示物体受到某一力的_(包括力的三要素).注意：平时画的都是力的示意图.有向线段考点 2 重力吸引mg弹性形变1.定义：由于地球的_而使物体受到的力.2.大小：G_.考点
3、3 形变和弹力1.弹力发生_的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力.(1)产生的两个必要条件物体直接_；发生_.(2)弹力的方向接触弹性形变相反弹力的方向总是与施力物体形变的方向_.2.胡克定律弹性形变正比kx(1)内容：弹簧发生_时，弹力的大小 F 跟弹簧伸长(或缩短)的长度 x 成_.(2)表达式：F_.k 是弹簧的_，单位为 N/m；k 的大小由弹簧_决定.劲度系数自身变化量x 是弹簧长度的_，不是弹簧形变以后的长度.考点 4 滑动摩擦力和静摩擦力1.定义两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，在接触面上产生阻碍 _ 或_的力.2.产生
4、条件相对运动相对运动趋势(1)接触面_；(2)接触处有_；(3)两物体间有_或_.粗糙弹力相对运动相对运动趋势3.方向与受力物体相对运动或相对运动趋势的方向_.4.大小相反FN0F静max(1)滑动摩擦力：f_.(2)静摩擦力：_v2，则 A 受到了 B 所施加的向左的滑动摩擦力C.若 v1v2，则 B 受到了 A 所施加的向左的滑动摩擦力解析：v1v2 时，A、B 之间相对静止，则 A 与 B 间没有摩擦力，A 正确；v1v2 时，A 相对 B 向右滑动，所以 A 受到 B 对其施加的向左的滑动摩擦力，根据相互作用力的特点，B 受到 A施加的向右的滑动摩擦力，B 正确，D 错误；v1v2 时
5、，B 相对A 向右滑动，所以 B 受到 A 对其施加的向左的滑动摩擦力，C错误.答案：AB热点 3 摩擦力大小的计算热点归纳1.静摩擦力(1)由运动状态来求，若物体平衡则由共点力平衡求解.(2)物体有加速度时，若只有静摩擦力，则 Ff ma.若除静摩擦力外，物体还受其他力，则 F合 ma，先求合力再求静摩擦力.2.滑动摩擦力(1)滑动摩擦力的大小用公式 FfFN 来计算.(2)也可根据运动状态由共点力平衡和牛顿第二定律求解.【典题 5】如图 2-1-9 所示，质量为 m 的木块 P 在质量为M 的长木板 ab 上滑行，长木板放在水平面上一直处于静止状态.若 ab 与地面间的动摩擦因数为1，木块
6、 P 与长木板 ab 间的动)摩擦因数为2，则长木板 ab 受到地面的摩擦力大小为(图 2-1-9A.1MgC.2mgB.1(mM)gD.1Mg2mg解析：木块 P 对长木板的滑动摩擦力大小为 f2mg，长木板始终静止，则地面对长木板的静摩擦力大小为 f f 2mg.C 正确.答案：C方法技巧：关于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 FfFN 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.【迁移拓展】
7、(2015 年山东卷)如图 2-1-10 所示，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()图 2-1-10A.112 B.11212 C.11212 D.21212答案：B摩擦力突变模型当物体受力或运动发生变化时，摩擦力常发生突变.摩擦力的突变，又会导致物体的受力情况和运动性质的突变，其突变点(时刻或位置)往往具有很深的隐蔽性.对其突变点的分析与判断是物理问题的切入点.1.常见类型(1)静
8、摩擦力突变为滑动摩擦力.静摩擦力是被动力，其大小、方向取决于物体间的相对运动的趋势.静摩擦力为零的状态是方向变化的临界状态；静摩擦力达到最大值是物体恰好保持相对静止的临界状态.(2)滑动摩擦力突变为静摩擦力.滑动摩擦力存在于发生相对运动的物体之间，因此两物体的速度达到相同时，滑动摩擦力要发生突变(摩擦力变为零或变为静摩擦力).2.解题思路解决摩擦力的突变问题的关键是找出摩擦力发生突变的临界条件，这也就是突变前后摩擦力的分界点，再利用相应规律分别对突变前后进行分析求解.求解方法一般有两种：(1)以定理、定律(平衡条件或牛顿运动定律)为依据，首先求出所研究问题的一般规律和一般解，然后分析、讨论其特
9、殊规律和特殊解.(2)直接分析、讨论临界状态和相应的临界值，求解出研究问题的规律和解.【典题 6】(多选)在探究静摩擦力变化的规律及滑动摩擦力变化的规律的实验中，设计了如图 2-1-11 甲所示的演示装置，力传感器 A 与计算机连接，可获得力随时间变化的规律，将力传感器固定在光滑水平桌面上，测力端通过细绳与一滑块相连(调节传感器高度使细绳水平)，滑块放在较长的小车上，小车一端连接一根轻绳并跨过光滑的轻定滑轮系一只空沙桶(调节滑轮使桌面上部细绳水平)，整个装置处于静止状态，实验开始时打开传感器同时缓慢向沙桶里倒入沙子，小车一旦运动起来，立即停止倒沙子，若力传感器采集的图象如图乙所示，则结合该图象
10、，下列说法正确的是()甲乙图 2-1-11A.可求出空沙桶的重力B.可求出滑块与小车之间的滑动摩擦力的大小C.可求出滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小D.可判断第 50 秒后小车做匀速直线运动(滑块仍在车上)解析：t0 时刻，传感器显示拉力为 2 N，则滑块受到的摩擦力为静摩擦力，大小为 2 N，由车与空沙桶受力平衡可知空沙桶的重力也等于 2 N，A 正确；t50 s 时刻摩擦力达到最大值，即最大静摩擦力为 3.5 N，同时小车开始运动，说明带有沙的沙桶重力等于 3.5 N，此时摩擦力立即变为滑动摩擦力，最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，故摩擦力突变为 3 N 的滑动摩擦力，B、C 正确；此后由于
11、沙和沙桶重力 3.5 N 大于滑动摩擦力 3 N，故第 50 s 后小车将加速运动，D 错误.答案：ABC易错警示：用临界法分析摩擦力突变问题的三点注意事项 1.题目中出现“最大”“最小”和“刚好”等关键词时，一般隐藏着临界问题.有时，有些临界问题中并不含上述常见的“临界术语”，但审题时发现某个物理量在变化过程中会发生突变，则该物理量突变时物体所处的状态即为临界状态.2.静摩擦力是被动力，其存在及大小、方向取决于物体 间的相对运动的趋势，而且静摩擦力存在最大值.存在静摩擦的连接系统，相对滑动与相对静止的临界条件是静摩擦力达到最大值.3.研究传送带问题时，物体和传送带的速度相等的时刻往往是摩擦力
12、的大小、方向和运动性质的分界点.【迁移拓展】如图 2-1-12 所示，把一重为 G 的物体，用一水平方向的推力 Fkt(k 为恒量，t 为时间)压在竖直的足够高的平整墙上，从 t0 开始物体所受的摩擦力 f 随 t 的变化关系是下图中的()图 2-1-12ABCD解析：物体在竖直方向上只受重力 G 和摩擦力 f 的作用.由于 f 从零开始均匀增大，开始一段时间 fG，物体加速下滑；当 fG 时，物体的速度达到最大值；之后 fG，物体向下做减速运动，直至减速为零.在整个运动过程中，摩擦力为滑动摩擦力，其大小为 fNFkt，即 f 与 t 成正比，是一条过原点的倾斜直线.当物体速度减为零后，滑动摩擦力突变为静摩擦力，其大小 fG，所以物体静止后的图线为平行于 t 轴的线段，B 正确.答案：B