2020高考物理一轮复习第二章第1讲重力弹力摩擦力学案(含解析)

第1讲 重力 弹力 摩擦力主干梳理 对点激活知识点 力、重力1．力(1)定义：力是□01物体与物体之间的相互作用。

(2)作用效果：使物体发生形变或改变物体的□02运动状态(即产生加速度)。

(3)标矢性：力是矢量，既有大小，也有□03方向。

(4)四种基本相互作用：引力相互作用、□04电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。

2．重力(1)产生：由于□05地球的吸引而使物体受到的力。

(2)大小：与物体的质量成□06正比，即G ＝□07mg 。

可用□08弹簧测力计测量重力。

(3)方向：总是□09竖直向下的。

(4)重心：其位置与物体的□10质量分布和□11形状有关。

知识点 形变、弹性、胡克定律 Ⅰ 1．形变物体在力的作用下□01形状或□02体积的变化叫形变。

2．弹性(1)弹性形变：有些物体在形变后撤去作用力能够□03恢复原状的形变。

(2)弹性限度：当形变超过一定限度时，撤去作用力后，物体不能完全恢复原来的□04形状，这个限度叫弹性限度。

3．弹力(1)定义：发生□05形变的物体由于要恢复原状而对与它接触的物体产生的作用力。

(2)产生的条件①物体间直接□06接触；②接触处发生□07弹性形变。

(3)方向：总是与物体弹性形变的方向□08相反。

4．胡克定律(1)内容：在□09弹性限度内，弹力的大小F 跟弹簧伸长(或缩短)的长度x 成□10正比。

(2)表达式：F ＝□11kx 。

k 是弹簧的□12劲度系数，由弹簧自身的性质决定，单位是□13牛顿每米，用符号□14N/m 表示。

x 是弹簧长度的□15变化量，不是弹簧形变以后的长度。

只知弹簧弹力大小时，弹簧可能处于拉伸状态，也可能处于□16压缩状态，两种情况都要考虑。

知识点滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力 Ⅰ 滑动摩擦力和静摩擦力的对比滑动摩擦力大小的计算公式F＝μF N中μ为比例常数，称为动摩擦因数，其大小与两个物体的材料和接触面的粗糙程度有关。

一思维辨析1．自由下落的物体所受重力为零。

( )2．相互接触的物体间一定有弹力。

( )3．轻绳、轻杆的弹力方向一定沿绳、杆。

( )4．运动的物体也可以受静摩擦力。

( )5．接触处的摩擦力一定与弹力方向垂直。

( )6．两物体接触处的弹力增大时，接触面间的摩擦力大小可能不变。

( )答案 1.× 2.× 3.× 4.√ 5.√ 6.√二对点激活1．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．物体静止时，对水平支持物的压力就是物体的重力C．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解析重力是由于地球吸引产生的，是所受引力的一个分力，两者一般不相等，A错误。

压力和重力是两种性质不同的力，B错误。

由平衡条件知，细线拉力和重力平衡，重心在重力作用线上，C正确。

重心跟物体的形状、质量分布有关，是重力的等效作用点，但不一定在物体上，如折弯成直角的均匀直杆，D错误。

2.玩具汽车停在模型桥面中间，如图所示，则下列说法正确的是( )A．桥面受向下的弹力，是因为桥面发生了弹性形变B．玩具汽车没有发生形变，所以玩具汽车不受弹力C．玩具汽车受向上的弹力，是因为桥面发生了弹性形变D．玩具汽车受向上的弹力，是因为玩具汽车发生了形变答案 C解析玩具汽车与桥面相互挤压都发生了形变，B错误；由于桥面发生弹性形变，所以对玩具汽车有向上的弹力(支持力)，C正确，D错误；由于玩具汽车发生了弹性形变，所以对桥面产生向下的弹力(压力)，A错误。

3．(人教版必修1·P61·T3改编)(多选)一重为100 N的木箱放在水平地板上，至少要用35 N的水平推力，才能使它从原地开始运动。

木箱从原地移动以后，用30 N的水平推力，就可以使木箱继续做匀速直线运动。

由此可知( )A．木箱与地板间的最大静摩擦力为35 NB．木箱所受的滑动摩擦力为30 NC．木箱与地板间的动摩擦因数为0.35D．木箱与地板间的动摩擦因数为0.3答案ABD解析由题意知，木箱与地板间的最大静摩擦力为35 N，滑动摩擦力为30 N，由F f＝μF N，F N＝mg，联立得μ＝F fmg＝30 N100 N＝0.3，故A、B、D正确，C错误。

考点细研悟法培优考点1 弹力的分析与计算1．弹力有无的判断“四法”(1)条件法：根据物体是否直接接触并发生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)假设法：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运动状态，若运动状态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此处一定有弹力。

(3)状态法：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。

(4)替换法：可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换，看能否发生形态的变化，若发生形变，则此处一定有弹力。

2．弹力方向的确定3．弹力大小的计算方法(1)对有明显形变的弹簧、橡皮条等物体，弹力的大小可以由胡克定律F＝kx计算。

(2)对于难以观察的微小形变，可以根据物体的受力情况和运动情况，运用物体平衡条件或牛顿第二定律来确定弹力大小。

例1 画出下图中物体A受力的示意图(各接触面均光滑)。

解题探究(1)杆上的力的方向一定沿杆吗？提示：不一定，杆上的弹力的方向要根据牛顿第二定律或平衡条件来判断。

(2)相互接触的物体间弹力的有无可以用什么方法判断？提示：假设法、条件法、状态法、替换法。

尝试解答总结升华轻杆和轻绳上弹力的分析(1)“动杆”和“定杆”上的弹力①动杆：若轻杆用光滑的转轴或铰链连接，当杆处于平衡时杆所受到的弹力方向一定沿着杆，轻杆只能起到“拉”或“推”的作用，否则会引起杆的转动。

如图甲所示，若C为转轴，则轻杆在缓慢转动中，弹力方向始终沿杆的方向。

②定杆：若轻杆被固定不发生转动，则杆所受到的弹力方向不一定沿杆的方向。

如图乙所示。

定杆的弹力方向应根据物体的运动状态，由平衡条件或牛顿第二定律分析判断，如例1中(4)。

(2)轻绳上的弹力①同一条轻绳没有弯折时，绳上的拉力处处相等。

例如图甲中AB段绳上的拉力处处相等。

②当轻绳绕过光滑的滑轮或挂钩时，由于滑轮或挂钩对绳无约束，因此绳上的力是处处相等的，即滑轮只改变力的方向不改变力的大小，例如图乙中，BC、BD两段绳中的拉力大小都等于重物的重力。

③当轻绳某处打有死结时，由于结点对绳有约束，因此绳上的力可能不是处处相等，例如图丙中，绳AOB中，AO和OB两段绳中拉力大小不相等。

[变式1－1] (多选)如图所示，一重为10 N的球固定在支杆AB的上端，今用一段绳子水平拉球，使杆发生弯曲，已知绳的拉力为7.5 N，则AB杆对球的作用力( )A．大小为7.5 NB．大小为12.5 NC．方向与水平方向成53°角斜向右下方D．方向与水平方向成53°角斜向左上方答案BD解析对球进行受力分析可得，AB杆对球的作用力F和绳的拉力的合力与球的重力等大反向，可得F方向斜向左上方，其大小F＝102＋7.52 N＝12.5 N，故B正确；设AB杆对球的作用力与水平方向的夹角为α，可得tanα＝GF拉＝43，α＝53°，故D正确。

[变式1－2] 一个长度为L的轻弹簧，将其上端固定，下端挂一个质量为m的小球时，弹簧的总长度变为2L。

现将两个这样的弹簧按如图所示方式连接，A、B两小球的质量均为m，则两小球平衡时，B小球距悬点O的距离为(不考虑小球的大小，且弹簧都在弹性限度范围内)( )A．3L B．4L C．5L D．6L答案 C解析由题意可知，kL＝mg，当用两个相同的弹簧按题图所示悬挂时，下面弹簧弹力大小为mg，伸长量为L，而上面弹簧的弹力为2mg，由kx＝2mg可知，上面弹簧的伸长量为x ＝2L，故B球到悬点O的距离为L＋L＋L＋2L＝5L，C正确。

考点2 摩擦力的分析与计算1．静摩擦力的有无及方向的判断方法(1)假设法(2)状态法：根据平衡条件、牛顿第二定律，判断静摩擦力的有无及方向。

(3)牛顿第三定律法：先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力方向。

2．求解摩擦力的技巧例2 (多选)如图所示，甲物体在沿斜面的推力F的作用下静止于乙物体上，乙物体静止在水平面上，现增大外力F，两物体仍然静止，则下列说法正确的是( )A．乙对甲的摩擦力一定增大B．乙对甲的摩擦力可能减小C．乙对地面的摩擦力一定增大D．乙对地面的摩擦力可能增大解题探究(1)乙对甲原来一定有摩擦力吗？提示：不一定，要看甲的重力沿斜面的分力与F的大小关系。

(2)乙对地面一定有摩擦力吗？提示：一定有，以甲、乙整体为研究对象，可判断整体相对地面有向右的运动趋势，则地面对乙的静摩擦力水平向左，则由牛顿第三定律知，乙对地面的摩擦力水平向右。

尝试解答选BC。

设甲的质量为m，斜面倾角为θ，若F＝mg sinθ，乙对甲的摩擦力为零，F增大，f变大，方向沿斜面向下；若F>mg sinθ，乙对甲的摩擦力沿斜面向下，f＝F－mg sinθ，F增大，f增大；若F<mg sinθ，乙对甲的摩擦力沿斜面向上，f＝mg sinθ－F，F变大，f可能变小，也可能反向，故A错误，B正确。

以甲、乙整体为研究对象，知地面对乙的摩擦力水平向左，由牛顿第三定律知，乙对地面的摩擦力水平向右，且F变大，摩擦力变大，C正确，D错误。

总结升华求解摩擦力时的四点注意(1)首先分清摩擦力的性质，因为一般只有滑动摩擦力才能利用公式F＝μF N计算，静摩擦力通常只能根据物体的运动状态求解。

(2)公式F＝μF N中，F N为两接触面间的压力，与物体的重力没有必然关系，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，与接触面面积的大小也无关。

(4)摩擦力的方向与物体间的相对运动或相对运动趋势方向相反，但与物体的实际运动方向可能相同、可能相反、也可能不共线。

[变式2－1] (多选)如图所示，A、B、C三个物体质量相等，它们与传送带间的动摩擦因数也相同。

三个物体随传送带一起匀速运动，运动方向如图中箭头所示。

则下列说法正确的是( )A．A物体受到的摩擦力方向向右B．三个物体中只有A物体受到的摩擦力是零C．B、C受到的摩擦力方向相同D．B、C受到的摩擦力方向相反答案BC解析A物体做水平方向的匀速直线运动，合力为零，则水平方向不受摩擦力，故A错误；B、C物体有向下滑动的趋势，受到沿斜面向上的静摩擦力，根据平衡条件得f＝mg sinθ，故B、C正确，D错误。

[变式2－2] 如图所示，质量为m的物体放在水平放置的钢板C上，与钢板间的动摩擦因数为μ。