高中物理必修一——重力弹力摩擦力的初步讲解正式版

高中物理必修一——重力弹力摩擦力的初步讲解正式版
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弹力
定义：产生弹性形变的物体，由于要恢复原装而对与之接触的物体产生力的作用。

这种力叫做弹力。

产生条件：1、物体互相接触 2、物体发生弹性形变
方向：弹力的方向与物体形变的方向相反，作用在迫使其产生形变的物体上。

弹力有无的判断
1、直接判断：对于形变较明显的情况，由形变情况直接判断
2、利用“假设法”判断：对于形变不明显的情况，可假设将接触面去掉，判断研究对象的运动状态是否发生改变。

弹力大小的计算
1、非弹簧弹力：对物体的运动状态进行分析，结合力学规律求解
2、胡可定律（弹簧弹力）：在弹性限度内 F=Kdx
弹簧“串并联”后的进度系数
1、串联
弹簧串联后，每个弹簧所受的弹力是相等的，既F1=F2 =......从而得出1/K=1/K1+1/K2+......+1/K n
2、并联
弹簧并联后，每个弹簧上的弹力不等，但是伸长（或压缩）量相等，既X1=X2 =......从而得出
K=K1+K2+......+K n
场力
重力
摩擦力
对摩擦力方向的理解
1、区分两种摩擦力：静止的物体有可能受滑动摩擦力的作用，运动的物体也有可能受到静摩擦力作用;这里的“静”和“动”是针对接触面的相对运动而言的。

“运动”和“相对运动”、“相对运动趋势”不同。

2、摩擦力的方向有可能和运动方向相同——充当动力，做正功；可能和运动方向相反——充当阻力，做负功；也有可能和运动方向成某一夹角。

3、静摩擦力的方向判断：①假设法。

即假设接触面光滑。

若两物体发生相对滑动，则说明他们有相对运动趋势，并且原来相对运动趋势的方向和假设接触面光滑时相对运动的方向相同，然后根据静摩擦力方向跟物体相对运动趋势方向相反，便可以确定静摩擦力的方向。

②结合物体的运动状态判断，由运动情况确定受力情况。

4、摩擦力大小的计算：
（1）静摩擦力大小的计算
①物体处于平衡状态时，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F1=ma，例如匀速转动的圆盘上的物块靠摩擦力提供向心力产生向心加速度；若除摩擦力外，物体还受其它力，则F合=ma，先求合力再求摩擦力。

（2）滑动摩擦力的计算
①滑动摩擦力的大小用公式f=μF N来计算，但应注意：
a、μ是动摩擦因数，其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关，F N为两接触面间的正压力，其大小不一定等于物体的重力。

b、滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关，与接触面的大小也无关。

②根究物体的运动状态判断
a、若物体出于平衡状态，就利用平衡条件。

b、若物体有加速度，利用牛顿第二定律和受力分析相结合求解。

受力分析的方法
知识点一：找弹力
例题1 作出下列物理模块中物体A所受到的弹力。

变式1 作出下列物理模块中物体A所受到的弹力。

体会：1、可以采用假设法来判断物体是否受力。

2、弹力的方向总是垂直于接触面。

知识点二：找摩擦力
例题2 作出下列物理模块中物体A所受到的摩擦力。

变式2 作出下列物理模块中物体A所受到的摩擦力。

体会：
知识点二：根据运动状态判断受力
例题3做出下列物理模型中物块A和B的受力。

变式3 做出下列物理模型中物块A的受力。

体会：
隔离法
为了弄清系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况，一般可采用隔离法．
运用隔离法解题的基本步骤是：
○1明确研究对象或过程、状态；
○2将某个研究对象、某段运动过程或某个状态从全过程中隔离出来；
○3画出某状态下的受力图或运动过程示意图；
○4选用适当的物理规律列方程求解．
课堂练习
如图所示，斜面小车M静止在光滑水平面上，一边紧贴墙壁。

若再在斜面上加一物体m，且M、m相对静止，试分析小车受哪几个力的作用
一个底面粗糙，质量为m的劈放在粗糙水平面上，劈的斜面光滑且与水平面夹角为300，现用一端固定的轻绳系一质量为m的小球，小球与斜面的夹角为30。

，如图所示。

(1)当劈静止时绳子中拉力大小为多少?
(2)若地面对劈的最大静摩擦力等于地面对劈的支持力的μ倍，为使整个系统静止，μ值必须符合什么条件?
课后作业
物块静止在固定的斜面上，分别按图示的方向对物块施加大小相等的力F，A中F垂直于
斜面向上。

B中F垂直于斜面向下，C中F竖直向上，D中F竖直向下，施力后物块仍然
静止，则物块所受的静摩擦力增大的是
宇航员在探测某星球时，发现该星球均匀带电，且电性为负，电荷量为Q．在一次实验时，宇航员将一带负电q（q Q）的粉尘置于离该星球表面h高处，该粉尘恰好处于悬浮状态．宇航员又将此粉尘带至距该星球表面的2h高处，无初速释放，则此带电粉尘将（）
A．仍处于悬浮状态B．背向该星球球心方向飞向太空
C．向该星球球心方向下落D．沿该星球自转的线速度方向飞向太空
如图所示，空间有一垂直纸面的磁感应强度为0.5T的匀强磁场，一质量为0.21kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板左端无初速放置一质量为0.1kg、电荷量q=+0.2C的滑块，滑块与绝缘木板之间动摩擦因数为0.5，滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力。

现对木板施加方向水平向左，大小
为0.6N 恒力，g 取10m/s 2.则
A ．木板和滑块一直做加速度为2m/s 2的匀加速运动
B ．滑块开始做匀加速直线运动，然后做加速度减小的加速运动，最后做匀加速直线运动
C ．最终木板做加速度为2 m/s 2的匀加速运动，滑块做速度为10m/s 的匀速运动
D ．最终木板做加速度为3 m/s 2的匀加速运动，滑块做速度为10m/s 的匀速运动
如图17所示，一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心OO′转动，筒内壁粗糙，筒口半径和筒高分别为R 和H ，筒内壁A 点的高度为筒高的一半。

内壁上有一质量为m 的小物块。

求
①当筒不转动时，物块静止在筒壁A 点受到的摩擦力和支持力的大小； ②当物块在A 点随筒做匀速转动，且其受到的摩擦力为零时，筒转动的角速度。

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F
B
第二章《匀变速直线运动的研究》单元测试题
一、选择题：
1．一物体做匀变速直线运动，下列说法中正确的是（）
A．物体的末速度与时间成正比
B．物体的位移必与时间的平方成正比
C．物体速度在一段时间内的变化量与这段时间成正比
D．匀加速运动，位移和速度随时间增加；匀减速运动，位移和速度随时间减小
2．物体做直线运动时，有关物体加速度，速度的方向及它们的正负值说法正确的是(
A．在匀加速直线运动中，物体的加速度的方向与速度方向必定相同
B．在匀减速直线运动中，物体的速度必定为负值
C．在直线线运动中，物体的速度变大时，其加速度也可能为负值
D．只有在确定初速度方向为正方向的条件下，匀加速直线运动中的加速度才为正值
3．汽车关闭油门后做匀减速直线运动，最后停下来。

在此过程中，最后连续三段相等的时间间隔内的平均速度之比为：
A．1:1:1 B．5:3:1 C．9:4:1 D．3:2:1
4．原来作匀加速直线运动的物体，若其加速度逐渐减小到零，则物体的运动速度将(
A．逐渐减小B．保持不变C．逐渐增大D．先增大后减小
5．某人站在高楼上从窗户以20m/s的速度竖直向上抛出，位移大小等于5m的时间有几个（）
A．一个解B．两个解C．三个解D．四个解
6．关于自由落体运动，下面说法正确的是（）
A．它是竖直向下，v0=0，a=g的匀加速直线运动
B．在开始连续的三个1s内通过的位移之比是1∶3∶5
C．在开始连续的三个1s末的速度大小之比是1∶2∶3
D．从开始运动起依次下落4.9cm、9.8cm、14.7cm，所经历的时间之比为1∶∶
7．甲、乙两车某时刻由同一地点沿同一方向开始做直线运动，若以该时刻作为计时起点，得到两车的图象如图所示，则下列说法正确的是（）
A．时刻乙车从后面追上甲车
第7题图
B．时刻两车相距最远
C．时刻两车的速度刚好相等
D．0到时间内，乙车的平均速度小于甲车的平均速度
8．在同一地点，甲、乙两个物体沿同一方向作直线运动的速度一时间图象如下图所示，则( A．两物体相遇的时间是2S和6S
B．乙物体先在前运动2S，随后作向后运动
C．两个物体相距最远的时刻是4S末，
D．4S后甲在乙前面
9. 物体甲的x-t图象和物体乙的v-t图象分别如下图所示，则这两个物体的运动情
况是（）
A．甲在整个t=6s时间内有来回运动，它通过的总位移为零
B．甲在整个t=6s时间内运动方向一直不变，它通过的总位移大小为4 m
C．乙在整个t=6s时间内有来回运动，它通过的总位移为零
D．乙在整个t=6s时间内运动方向一直不变，它通过的总位移大小为4 m
10.一个以初速度沿直线运动的物体，t秒末速度为，如图2-2所示，则关于t秒内物体运动的平均速度和加速度说法中正确的是（）
A． B． C．恒定 D．随时间逐渐减小
二、填空题：
11.某市规定：卡车在市区内行驶速度不得超过40 km/h.一次一辆卡车在市区路面紧急刹车后，经1.5 s停止，量得刹车痕迹s=9 m.，问这车是否违章？
12.竖直悬挂一根长15m的杆，在杆的正下方5 m处有一观察点A.当杆自由下落时，杆全部通过A点需要______s.（g取10 m/s2）
13．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为50 Hz，记录小车运动的纸带如图所示，在纸带上选择0、1、2、3、4、5的6个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺，零点跟“0”计数点对齐，由图可以读出三个计数点1、3、5跟0点的距离填入下列表格中
.
距离d1 d2 d3
测量值／cm
计算小车通过计数点“2”的瞬时速度为v2 =______ m/s.小车的加速度是 a =______ m/s2.
三、计算题：
14．汽车在平直的公路上以30m/s的速度匀速行驶，开始刹车以后又以5m/s的加速度做匀减速直线运动，求：
（1）从开始刹车到停下来，汽车又前进了多少米？
（2）从开始刹车计时，第8S末汽车的瞬时速度多大？
15．一物体做匀加速直线运动，初速度为0.5 m/s，第7 s内的位移比第5 s内的位移多4 m，求：
（1）物体的加速度
（2）物体在5 s内的位移
16、火车正以速率v1向前行驶, 司机突然发现正前方同一轨道上距离为s处有另一火车, 正以较小的速率v2沿同方向做匀速运动, 于是司机立刻使火车做匀减速运动, 要使两列火车不相撞, 加速度a的大小至少应是多少?
17从离地500m的空中自由落下一个小球，取g= 10m/s2，求：
（1）经过多少时间落到地面；
（2）从开始落下的时刻起，在第1s内的位移、最后1s内的位移；
（3）落下一半时间的位移.
参考答案
一、选择题：
1．C 2．ACD 3．B 4．C 5．C 6．ABC 7. A8．AC 9、.BC 10.B
二、实验题：
11.违章
解析：由于做匀减速运动，则平均速度，又因为s=t所以9=×1.5解得v0=12 m/s=43.2 km/h＞40 km/h，此车违章.
12. 1
13. 1.20 5.40 12.00 0.21 0.60
三、计算题：
14．解析：
得知汽车6S就停下来了，所以8S末瞬时速度为零。

15. （1）a=2 m/s2 （2）x=27.5m
16、(v1- v22/2s.
17[分析]由h=500m和运动时间，根据位移公式可直接算出落地时间、第1s内位移和落下一半时间的位移.最后1s内的位移是下落总位移和前（n—1）s下落位移之差.
（2）第1s内的位移：
因为从开始运动起前9s内的位移为：
所以最后1s内的位移为：h10=h-h9=500m-405m=95m
（3）落下一半时间即t'=5s，其位移为
力重力
1. 力
(1).概念：力是物体对物体的作用
➢力是物体间的相互作用，物体指的是施力物体与受力物体。

作用是指一对作用，施力物体对受力物体的作用和受力物体对施力物体的作用，它们是通过作用力与反作用力来实现的。

➢力的单位是牛顿，符号式N，力的测量工具是弹簧测力计。

(2).力的基本性质
➢力的物质性：力不能离开物体而独立存在，有力就一定有施力物体与受力物体，二者缺一不可。

➢力的相互性：力的作用是相互的。

➢力的矢量性：力不仅有大小，而且还有方向，是矢量，力的运算遵循矢量运算法则——平行四边形定则。

➢力的独立性：一个力作用在某个物体上产生的效果，与这个物体是否同时还受到其它力的作用无关。

(3).力的作用效果：
➢静力学效果——是物体发生形变。

➢动力学效果——改变物体的运动状态。

（物体由静到动，由慢到快，由动到静，由快到慢）
(4).力的图示与力的示意图
➢力的三要素：大小、方向、作用点
➢力的图示：选好标度，严格按照力的三要素作图。

➢力的示意图：受力分析时，画出力的大小和方向，不需要画标度。

(5).力的分类：力按不同的标准划分有不同的分类。

➢按性质分：重力、弹力、摩擦力分子力、电场力、磁场力等。

➢按效果分：压力、支持力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力等。

➢按作用方式分：接触力（弹力、摩擦力等）和场力（万有引力、电场力、磁场力等非接触力）。

➢按研究对象分：内力和外力。

2. 重力
(1).
➢地球对物体的吸引力是产生的原因重力，但重力不是万
有引力，只是万有引力的一个分力。

➢(矢量运算)
➢在两极时物体的角速度，向心力，重力最大，，方向
指向地心。

➢在赤道上，向心力方向与万有引力方向相同，并且都是指向地心，重力最小，，方向指向地心。

➢由于地球的自传角度ω很小，一般情况下可以不考虑地球的自传效应，认为(2).重力的大小：G=mg
➢物体的质量不会变。

➢g的变化随纬度的升高而增加，随高度的增加而减小。

(3).重力的方向：总是竖直向下或垂直于水平面向下，但是不一定指向地心。

(4).重心：物体的各个部分都受到重力的作用，可认为重力作用是集中于一点看做物
体的重心。

➢重心的确定方法——悬挂法。

➢影响重心的因素：物体的形状；物体的质量分布。

➢形状规则，质量分布均匀的物体的重心在物体的几何中心上。

（但中心不一定在物体上，如匀质圆环、篮球等）。