高考物理一轮 第2章 第一讲 重力 弹力 摩擦力课件 新人教版必修1

关于摩擦力的计算，应注意以下几点： (1)分清摩擦力的性质：静摩擦力或滑动摩擦力． (2)滑动摩擦力由公式F＝μFN计算．FN与被研究物体在垂直于接触面 方向的受力情况密切相关，也与被研究物体在该方向上的运动状态有 关．特别是后者，最易被忽略．
(3)静摩擦力 ①最大静摩擦力Fmax是物体将要发生相对运动这一临界状态时的静 摩擦力． ②静摩擦力Ff的大小、方向都跟产生相对运动趋势的外力密切相关， 但跟接触面相互挤压力FN无直接关系，因而Ff具有大小、方向的可变性 的特点．对具体问题要具体分析：被研究物体的运动状态若为平衡状态， 静摩擦力可根据平衡条件建立方程求解；若为非平衡状态，则根据动力 学规律建立方程求解．
(1)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，当弹簧拉长至12 cm时， 物体恰好匀速运动，弹簧的劲度系数多大？
(2)若将弹簧拉长至11 cm时，物体所受到的摩擦力大小为多少？ (3)若将弹簧拉长至13 cm时，物体所受的摩擦力大小为多少？(设最 大静摩擦力与滑动摩擦力相等)
【规范解答】 解：(1)物体匀速前进时，k(x－x0)＝μmg(2分)
3．几种常见模型中弹力方向的确定
弹力
弹力的方向
弹簧两端的弹力
与弹簧测力计中心轴线重合，指向弹簧恢复原状方 向
轻绳的弹力 沿绳指向绳收缩的方向
面与面接触的弹力 垂直于接触面指向受力的物体
点与面接触的弹力
过接触点垂直于接触面(或过接触点的切面)而指向 受力物体
球与面接触的弹力 在接触点与球心连线上，指向受力物体
2．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 的运动的状态分析车厢后壁对球A的弹力的情况．
①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．
②若车厢和小球向右做加速运动，则由牛顿第二定律可知，后车厢壁 对小球的弹力水平向右．
5．重心 (1)相关因素 ①物体的 几何形状 ． ②物体的 质量分布 规律． (2)位置确定 ①质量分布均匀的规则物体，重心在其 几何中心 ； ②对于形状不规则或者质量分布不均匀的薄板，重心可用 悬挂法 确 定．
三、弹力 1．定义：发生弹性形变的物体，由于要 恢复原状 ，会对与它接 触的物体产生力的作用． 2．产生条件 (1)物体相互 接触 ． (2)物体发生 弹性形变 ． 3．方向：弹力的方向总是与施力物体形变的方向 相反 ． 4．大小 (1)弹簧类弹力：在弹性限度内遵守胡克定律F＝ kx . (2)非弹簧类弹力的大小应由平衡条件或牛顿第二定律求解．
3－1：已知一些材料间的动摩擦因数如下表所示：
(3)矢量性：力是矢量，既有 大小 ，又有 方向 ， 力 的 运 算 遵 循 平行四边形 定则或 三角形 定则．
4．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
有向线段
(包括
力的三要素)．
(2)力的示意图：
受力分析时，作出的表示物体受到某一力的 有向线段 ．
二、重力 1．产生：由于地球对物体的 吸引 而使物体受到的力． 2．大小：G＝ mg . 3．g的特点 (1)在地球上同一地点g值是一个不变的常数． (2)g值随着 纬度 的增大而增大． (3)g值随着高度的增大而减小． (4)不同星球表面g值一般不同． 4．方向： 竖直 向下
2．对Ff＝μFN的理解 (1)将Ff/FN定义为动摩擦因数，即μ＝Ff/FN，μ只与接触面的粗糙程 度、接触面的材料有关，与接触面积和接触面上受力、运动状态无关． (2)“Ff＝μFN”中FN“并不总是等于物体的重力”，是易错点，例如： 质量为m的物块沿倾角为θ的斜面下滑，则压力大小FN＝mgcos θ，只有 物体置于水平接触面上且在竖直方向上处于平衡状态时，才有FN＝mg成 立．
球与球接触的弹力 垂直于过接触点的公切面，而指向受力物体
杆的弹力
可能沿杆，也可能不沿杆，应具体情况具体分析
二、对摩擦力的理解 1．对静摩擦力的理解 (1)其大小、方向都跟产生相对运动趋势的外力密切相关，但跟接触 面相互间压力FN无直接关系．因而静摩擦力具有大小、方向的可变性， 变化性强是它的特点，其大小只能依据物体的运动状态进行计算，若为 平衡态，静摩擦力将由平衡条件建立方程求解；若为非平衡态，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0～Fm间变化．
则应如何求AB杆对球弹力的大小？
解析： 可以对球应用共点力平衡条件的推论“若物体受三个力作 用而处于平衡状态，则其中任意两个力的合力与第三个力大小相等、方 向相反”求解．AB杆对球作用力的大小，等于mg和F合力的大小，答案 是10 N.
答案： 10 N
(1)杆对物体的弹力是由物体的运动状态(如静止、匀速运动或加速运 动)和受其他力的情况决定的．
答案： AD
如右图所示，位于斜面上的物块M在沿斜面向上的力F作用下， 处于静止状态，则斜面作用于物块的静摩擦力的( )
A．方向可能沿斜面向上 B．方向可能沿斜面向下 C．大小可能等于零 D．大小可能等于F
解析： 题中没有明确F的大小，当F＝mgsin θ时，物块M受到的摩 擦力为零．
当F<mgsin θ时，物体M有下滑趋势，所受摩擦力沿斜面向上． 当F>mgsin θ时，物块M有上滑趋势，所受摩擦力沿斜面向下． 当0≤F≤mgsin θ时，静摩擦力Ff的取值范围是：0≤Ff≤mgsin θ. 可见Ff>F、Ff<F、Ff＝F均有可能，故A、B、C、D选项均正确． 答案： ABCD
3．(2011·田家炳实验中学模拟)某同学在探究摩擦力的实验中采用了 如右图所示的操作，将一个长方体木块放在水平桌面上，然后用一个力 传感器对木块施加一个水平拉力F，并用另外一个传感器对木块的运动 状态进行监测，表中是她记录的实验数据．木块的重力为10.00 N，根据 表格中的数据回答下列问题(答案保留3位有效数字)：
2．台球以速度v0与球桌边框成θ角撞击O点，反弹后速度为v1，方向 与球桌边框夹角仍为θ，如右图所示．OB垂直于桌边，则下列关于桌边 对小球的弹力方向的判断中正确的是( )
A．可能沿OA方向 B．一定沿OB方向 C．可能沿OC方向 D．可能沿OD方向 解析： 台球与球桌边框碰撞时，受到边框的弹力作用，弹力的方 向应与边框垂直，即沿OB方向，故选B. 答案： B
(2)杆对物体产生的弹力方向不一定沿杆． (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(F＝kx)计算．
1－1：(2011·河南六市联考)如图所示，带有长方体盒子的斜劈A放 在固定的斜面体C的斜面上，在盒子内放有光滑球B，B恰与盒子前、后 壁P、Q点相接触．若使斜劈A在斜面体C上静止不动，则P、Q对球B无 压力．以下说法正确的是( )
A．若C的斜面光滑，斜劈A由静止释放， 则Q点对球B有压力 B．若C的斜面光滑，斜劈A以一定的初速度 沿斜面向上滑行，则 P、Q对球B均无压力 C．若C的斜面粗糙，斜劈A沿斜面匀速下滑，则P、Q对球B均有压 力 D．若C的斜面粗糙，斜劈A沿斜面加速下滑，则Q点对球B有压力
解析： 当C的斜面光滑时，无论斜劈A沿斜面下滑还是上滑都具有 沿斜面向下的加速度a＝gsin θ，具有水平向左的加速度分量，故B受Q的 作用力，A对，B错；同理，当斜面粗糙，A沿斜面加速下滑时，B受Q的 作用力，D对；当A匀速下滑时a＝0，故P、Q面对B均无作用力，C错．
1. 关于重力，下列说法正确的是( ) A．只有静止的物体才受重力 B．重力的大小等于地球对物体的万有引力的大小 C．绕地球运转的人造地球卫星不受重力作用 D．重力的方向一定竖直向下 解析： 由于一切物体都受重力作用，故A、C错；重力是由万有引 力而产生的，其大小不一定等于万有引力，所以B错；重力的方向一定 竖直向下，D对． 答案： D
(2)F1＝k(x1－x0)＝200×(0.11－0.10)＝2 N(2分) 最大静摩擦力可看做等于滑动摩擦力 Ffm＝0.2×2×10＝4 N(1分) 故物体没动，所受静摩擦力 Ff1＝F1＝2 N(2分) (3)弹簧弹力F2＝k(x2－x0)＝200×(0.13－0.10)＝6 N(3分) 物体将加速前进，此时所受到的滑动摩擦力为 Ff2＝μFN＝μmg＝ 0.2×2×10＝4 N(2分) 答案： (1)200 N/m (2)2 N (3)4 N
2－1：如右图所示，物块M在静止的传送带上以速度v匀速下滑时， 传送带突然启动，方向如图中箭头所示，若传送带的速度大小也为v， 则传送带启动后( )
A．M静止在传送带上 B．M可能沿斜面向上运动 C．M受到的摩擦力不变 D．M下滑的速度不变 答案： CD
(14分)如图所示，一质量不计的弹簧原长为10 cm，一端固定于 质量m＝2 kg的物体上，另一端施一水平拉力F.(g＝10 m/s2)
4．画出下图中A物体受弹力的方向(各接触面均光滑) 答案： 物体受弹力的方向如下图所示．
5．(2010·新课标全国卷)一根轻质弹簧一端固定，用大小为F1的力压
弹簧的另一端，平衡时长度为l1；改用大小为F2的力拉弹簧，平衡时长
度为l2.弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，该弹簧的劲度系数为( )
A.Fl22－ －Fl1 1
实验次数 1 2 3 4 5
运动状态 静止 静止 匀速
匀加速 匀加速
水平拉力F/N 3.62 4.00 4.01 5.01 5.49
(1)木块与桌面间的最大静摩擦力Fm>________N； (2)木块与桌面间的动摩擦因数μ＝________； (3)木块匀加速运动时受到的摩擦力Ff＝________N. 答案： (1)4.01 (2)0.401 (3)4.01