2011届高考物理第一轮考点复习教案7

第5讲重力弹力摩擦力

教学目标

知道重力、弹力、摩擦力产生的条件，认识其规律，会判断其方向.理解胡克定律和动摩擦因数.

重点﹕弹力和摩擦力的产生及判断，会计算弹力及摩擦力.

难点﹕摩擦力的“突变”.

知识梳理

一、力的概念：力是物体对物体的作用。

1. 力的基本特征

（1）力的物质性：力不能脱离物体而独立存在。

（2）力的相互性：力的作用是相互的。

（3）力的矢量性：力是矢量，既有大小，又有方向。

（4）力的独立性：力具有独立作用性。

特别需要指出的是：力是物体对物体的作用，它是不能离开物体而独立存在的，当一个物体受到力的作用时，则必定有另一个物体来产生这一作用力,不存在没有受力物体或施力物体的“力”。同时，被作用的物体也会产生一个大小相等、方向相反的反作用力去作用于另一物体。

2. 力的分类：根据产生力的原因即根据力的性质命名有重力、弹力、分子力、电场力、磁场力等；根据力的作用效果命名即效果力如拉力、压力、向心力、回复力等。(提问：效果相同，性质一定相同吗？性质相同效果一定相同吗？大小方向相同的两个力效果一定相同吗？)

3. 力的效果

（1）加速度或改变运动状态

（2）形变

二、重力

重力是由于地球的吸引而使物体受到的力。（注意：重力是万有引力的一个分力，另一个分力提供物体随地球自转所需的向心力，在两极处重力等于万有引力。由于重力远大于向心力，一般情况下近似认为重力等于万有引力。）

1. 重力的大小：重力大小等于mg，g是常数，通常等于10N/kg。

2. 重力的方向：竖直向下。

3. 重力的作用点——重心：重力总是作用在物体的各个点上，但为了研究问题简单，我们认为一个物体的重力集中作用在物体的一点上，这一点称为物体的重心．（重力的等效作用点）

注：物体重心的位置与物体的质量分布和形状有关：

①质量分布均匀的规则物体的重心在物体的几何中心。

②不规则物体的重心可用悬挂法求出重心位置。

三、弹力

发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力。（弹性形变是产生弹力的必要条件，如果物体只是接触而没有互相挤压，就不会产生弹力。反过来，如果已知两个物体之间没有弹力，则可以判断此两个物体之间没有发生挤压。）

1. 弹力产生的条件：

（1）物体直接相互接触；

（2）物体发生弹性形变。

2. 弹力的方向：跟物体恢复原状的方向相同。

（1）压力、支持力的方向总是垂直于接触面指向被压或被支持的物体。

（2）绳对物体的拉力总是沿着绳收缩的方向。

（3）杆对物体的弹力不一定沿杆的方向。如果轻直杆只有两个端点受力而处于平衡状态，则轻杆两端对物体的弹力的方向一定沿杆的方向。

3. 弹力的大小：对有明显形变的弹簧，弹力的大小可以由胡克定律计算。对没有明显形变的物体，如桌面、绳子等物体，弹力大小由物体的受力情况和运动情况共同决定。

胡克定律可表示为（在弹性限度内）：F=kx，还可以表示成ΔF=kΔx，即弹簧弹力的改变量和弹簧形变量的改变量成正比。

4. 作用点：接触面或重心

四、滑动摩擦力

一个物体在另一个物体表面上存在相对滑动的时候，要受到另一个物体阻碍它们相对滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力。

1. 产生条件：

（1）接触面是粗糙；

（2）两物体接触面上有压力；

（3）两物体间有相对滑动。

2. 方向：总是沿着接触面的切线方向，且与相对运动方向相反。

3. 大小：与正压力成正比，即Fμ=μF N，其中的F N表示正压力，正压力不一定等于重力G.

注：只有滑动摩擦力才能用此公式.

五、静摩擦力

当一个物体在另一个物体表面上有相对运动趋势时，所受到的另一个物体对它的力，叫做静摩擦力。

1. 产生条件：

（1）接触面是粗糙的；

（2）两物体接触面上有压力；

（3）两物体有相对运动的趋势．

2. 方向：沿着接触面的切线方向，且与相对运动趋势方向相反。

3. 方向的判定：由静摩擦力方向跟接触面相切，跟相对运动趋势方向相反来判定；由物体的平衡条件来确定静摩擦力的方向；由动力学规律来确定静摩擦力的方向。

4. 大小：由受力物体所处的运动状态、根据平衡条件或牛顿第二定律来计算。其可能的取值范围是 0＜F f≤F m。

题型讲解

1. 概念理解

关于力的概念，下列哪些说法是正确的（）

A．力是使物体产生形变和速度的原因

B．一个力必定联系着两个物体，其中每个物体既是受力物体又是施力物体

C．只要两个力的大小相同，它们产生的效果一定相同

D．两个物体相互作用，其相互作用力可以是不同性质的力

【答案】B

2. 弹力

（1）一有固定斜面的小车在水平面上做直线运动，小球通过细绳与车顶相连。小球某时刻正处于图示状态。设斜面对小球的支持力为N，细绳对小球的拉力为T，关于此时刻小球的受力情况，下列说法正确的是

A.若小车向左运动，N可能为零

B.若小车向左运动，T可能为零

C.若小车向右运动，N不可能为零

D.若小车向右运动，T不可能为零

【解析】对小球受力分析，当F N俄日0时，小球的合外力水平向右，加速度向右，故小车可能向右加速运动或向左减速运动，A对C错.当F T为0时，小球的合外力水平向左，加速度向左，故小车可能向右减速运动或向左加速运动，B对D错.

【答案】AB

（2）S 1和S 2表示劲度系数分别为k 1和k 2的两根弹簧，k 1＞k 2；a 和b 表 示质量分别为m a 和m b 的两个小物块，m a ＞m b 。将两弹簧与物块按图方式悬 挂起来.现要求两根弹簧的总长度最大，则应使（ ） A ．S 1在上，a 在上 B ．S 1在上，b 在上 C ．S 2在上，a 在上 D ．S 2在上，b 在上

【解析】整体考虑，上面弹簧所受拉力始终为(m a +m b )g,当S 2在上时，由于k 2＜k 1,所以S 2长度最大。下面弹簧S 1所受的拉力最大为m a g ＞m b g ，因此，a 应在下。 【答案】D

3. 摩擦力

（1） 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α变大)，另一端不动， 如图示所示，写出木板转动过程中摩擦力与角α的关系式,并分 析随着角α的增大、摩擦力怎样变化？(设最大静摩擦力等于滑 动摩擦力)(α＜90°)

【解析】：本题的关键是明确是静摩擦还是动摩擦；根据平衡条件或牛顿运动定律来求静摩擦，根据滑动摩擦力公式求动摩擦.

物体受力分析如图所示

①转动较小角度时，压力F Ｎ=F N ′=mg cos α较大，最大静摩擦力较大，而

重力沿斜面向下的分力

mg sin α较小，因此，铁块受静摩擦力作用，由力的平衡条件知，静摩擦力F

静

=mg sin α,α增大，F 静

增大.

②随着α增大，压力F Ｎ=F N ′=mg cos α减小，最大静摩擦力减小，而重力沿斜面向下的分力mg sin α增大，因此，当角α超过某一值时，铁块受滑动摩擦力作用，由F 滑=μF N 知，F 滑=μmg cos α，α

增大，F 滑减小.

综合①②知，α增大时，摩擦力先增大后减小.

（2）两刚性球a 和b 的质量分别为a m 和b m 、直径分别为a d 个b d (a d >b d )。将a 、b 球依次放入一竖直放置、内径为的平底圆筒内，如图所示。设a 、b 两球静止时对圆筒侧面的压力大小分别为1f 和2f ，筒底所受的压力大小为F

．已知重力加速度大

小为g 。若所以接触都是光滑的，则

A ．()

a b 12 F m m g f f =+= B ．()a 12 b F m m g f f =+≠

C ．()a 12 a b m g F m m g f f <<+=

D ．()a a 12, b m g F m m g f f <<+≠

【解析】对两刚性球a 和b 整体分析，竖直方向平衡可知F ＝（a m ＋b m ）g 、水平方向平衡有

1f ＝2f 。

【答案】A

（3）如图所示，将质量为m 的滑块放在倾角为θ的固定斜面上。滑块与斜面之间的动摩擦因数为μ。若滑块与斜面之间的最