高考物理复习专题知识点05-重力_弹力_摩擦力 3页

重力 弹力 摩擦力 ‎ 一．考点整理 三种基本力 ‎ ‎1．重力：由于地球对物体的 而使物体受到的力；大小：G = ；方向： ．‎ ‎⑴ g的特点：① 在地球上同一地点g值是 ；② g值随着纬度的增大而 ．③ g值随着高度的增大而 ．‎ ‎⑵ 重心：物体的重心与物体的 、物体的 有关；质量分布均匀的规则物体，重心在其 ；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．‎ ‎2．形变和弹力、胡克定律：‎ ‎⑴ 物体在力的作用下 或 的变化叫形变；在形变后撤去作用力时能够 的形变叫做弹簧形变；当形变超过一定限度时，撤去作用力后，物体不能完全 的形状，这个限度叫弹性限度．‎ ‎⑵ 弹力：发生弹性形变的物体，由于要 ，会对与它接触的物体产生力的作用，这个力叫做弹力．弹力的产生条件是物体相互 ；物体发生 ．弹力的方向向总是与施力物体形变的方向 ．‎ ‎⑶ 胡克定律：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比，表达式：F = （k是弹簧的劲度系数，单位为N/m；k的大小由弹簧 决定；x是弹簧长度的变化量，不是弹簧形变以后的长度）．‎ ‎3．静摩擦、滑动摩擦、摩擦力、动摩擦因数：‎ ‎ ⑴ 静摩擦力：两个有相对 的物体间在接触面上产生的阻碍相对 的力叫静摩擦力．‎ ‎ ⑵ 滑动摩擦力：两个有相对 的物体间在接触面上产生的阻碍相对 的力叫滑动摩擦力．‎ ‎⑶ 静摩擦力和滑动摩擦力的对比 摩擦力 静摩擦力 滑动摩擦力 产生条件 必要条件 接触面 ‎ 接触处有 ‎ 两物体有 （仍保持相对 ）‎ 接触面 ‎ 接触处有弹力 两物体有相对 ‎ 大小 静摩擦力F为被动力，与正压力无关，满足0 L1 B．L4 > L‎3 C．L1 > L3 D．L2 = L4‎ ‎5．下列关于摩擦力的说法，正确的是 （ ）‎ A．作用在物体上的滑动摩擦力只能使物体减速，不可能使物体加速 B．作用在物体上的静摩擦力只能使物体加速，不可能使物体减速 C．作用在物体上的滑动摩擦力既可能使物体减速，也可能使物体加速 D．作用在物体上的静摩擦力既可能使物体加速，也可能使物体减速 ‎6．如图所示，质量为M的楔形物A静置在水平地面上，其斜面的倾角为θ．斜面上有一质量为m的小物块B，B与斜面之间存在摩擦．用恒力F沿斜面向上拉B，使之匀速上滑．在B运动的过程中，楔形物块A始终保持静止．下列关于A、B物体相互间作用力的描述正确的有 （ ）‎ A．B给A的作用力大小为mg – F B．B给A摩擦力大小为F C．地面受到的摩擦力大小为Fcos θ D．地面受到的压力大小为Mg + mg - Fsinθ ‎7．一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力的作用，木块处于静止状态，如图所示，其中F1 = 10 N，F2 = 2 N，若撤去F1，则木块受到的摩擦力为 （ ）‎ A．10 N，方向向左 B．6 N，方向向右 C．2 N，方向向右 D．0‎ ‎8．如图所示，质量为‎1 kg的物体与地面间的动摩擦因数μ = 0.2，从t = 0开始以初速度v0沿水平地面向右滑行，同时受到一个水平向左的恒力F = 1 N的作用，取g = ‎10 m/s2，向右为正方向，该物体受到的摩擦力Ff随时间变化的图象是（最大静摩擦力等于滑动摩擦力） （ ）‎ 甲 乙 ‎9．将力传感器A固定在光滑水平桌面上，测力端通过轻质水平细绳与滑块相连，滑块放在较长的小车上．如图甲所示，传感器与计算机相连接，可获得力随时间变化的规律．一水平轻质细绳跨过光滑的定滑轮，一端连接小车，另一端系沙桶，整个装置开始处于静止状态．在物体与小车分离前缓慢向沙桶里倒入细沙，力传感器采集的F - t图象如乙图所示．则 （ ）‎ A．2.5s前小车做变加速运动 B．2.5s后小车做变加速运动 C．2.5s前小车所受摩擦力不变 D．2.5s后小车所受摩擦力不变 P O ‎10．一根弹性细绳劲度系数为k，将其一端固定，另一端穿过一光滑小孔O系住一质量为m的小滑块，滑块放在水平地面上．当细绳竖直时，小孔O到悬点的距离恰为弹性细绳原长，小孔O到正下方水平地面上 P点的距离为h（h < mg/k）滑块与水平地面间的动摩擦因数为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹性细绳始终在其弹性限度内．求：当滑块置于水平面能保持静止时，滑块到P点的最远距离．‎ 参考答案：‎ 一．考点整理 三种基本力 ‎ ‎1．吸引 mg 竖直向下 一个不变的常数 增大 减小 几何形状 质量分布 几何中心 ‎2．形状 体积 恢复原状 恢复原来 恢复原状 接触 弹性形变 相反 kx 自身性质 ‎3．运动趋势 运动趋势 滑动 运动 粗糙 粗糙 弹力 弹力 相对运动趋势 静止 运动 正压力 μFN 材料 粗糙程度 二．思考与练习 思维启动 ‎ ‎1．B ‎2．B；假设将与研究对象接触的物体逐一移走，如果研究对象的状态发生变化，则表示它们之间有弹力；如果状态无变化，则表示它们之间无弹力．四个选项中当B选项中的B物体移走后，A物体一定会摆动，所以B选项中A、B间一定有弹力．‎ ‎3．D；摩擦力的方向与物体的运动方向可以相同也可以相反，故A错；静摩擦力的方向总是与物体间相对运动趋势的方向相反，故D对；静摩擦力存在于相对静止的物体间，物体可以是静止的，也可以是运动的，故C错；滑动摩擦力大小与正压力成正比，静摩擦力与正压力无关，最大静摩擦力与正压力成正比，故B错．‎ 三．考点分类探讨 典型问题 ‎ 例1 D；对小球进行受力分析可得，AB杆对球的作用力和绳的拉力的合力与小球重力等值反向，令AB杆对小球的作用力与水平方向夹角为α，可得：tan α = G/F拉 = 4/3，α = 53°，故D项正确．‎ 变式1 C；小车在光滑斜面上自由下滑，则加速度a = gsin θ，由牛顿第二定律可知小球所受重力和杆的弹力的合力沿斜面向下，且小球的加速度等于gsin θ，则杆的弹力方向垂直于斜面向上，杆不会发生弯曲，C正确．‎ 例2 D；用假设法分析：甲图中，假设P受摩擦力，与P做匀速运动在水平方向合力为零不符，所以P不受摩擦力；乙图中，假设P不受摩擦力，P将相对Q沿斜面向下运动，从而P受沿F方向的摩擦力．正确选项是D．‎ 变式2 A；物体B具有水平向左的恒定加速度，由牛顿第二定律知，物体B受到的合外力水平向左且恒定，对物体B受力分析可知，物体B在水平方向的合外力就是物体A施加的静摩擦力，因此，物体B受到的摩擦力方向向左，且大小不变，故A正确．‎ 例3 答案：⑴ 0 ⑵ ma 方向水平向右 ⑶ μmg 方向水平向右 ⑷ μmg 方向水平向右 解析：⑴ 因A、B一起向右匀速运动，B物体受到的合力为零，所以B物体受到的摩擦力为零．‎ ‎⑵ 因A、B无相对滑动，所以B受到的摩擦力是静摩擦力，此时不能用Ff＝μFN来计算，对B物体受力分析，由牛顿第二定律得F合＝ma，所以Ff＝ma，方向水平向右．‎ ‎⑶ 因A、B发生相对滑动，所以B受到的摩擦力是滑动摩擦力，即Ff＝μFN＝μmg，方向水平向右．‎ ‎⑷ 因滑动摩擦力的大小与物体间的接触面积大小无关，所以Ff＝μmg.方向水平向右．‎ 变式3 C；由题意可以判断出，当倾角α＝30°时，物块受到的摩擦力是静摩擦力，大小为Ff1＝mgsin 30°，当α＝45°时，物块受到的摩擦力为滑动摩擦力，大小为Ff2＝μFN＝μmgcos 45°，由Ff1＝Ff2得μ＝．‎ 四．考题再练 高考试题 ‎ ‎1．A 预测1 AD；将A、B视为整体，可以看出A物体受到墙的摩擦力方向竖直向上．对B受力分析可知B受到的摩擦力方向向上，由牛顿第三定律可知B对A的摩擦力方向向下，A正确；由于A、B两物体受到的重力不变，根据平衡条件可知B错误；A和墙之间的摩擦力与A、B两物体重力平衡，故C错误、D正确．‎ ‎2．BD 预测2 C；设木板与水平面间的夹角增大到θ时，铁块开始滑动，显然当α < θ时，铁块与木板相对静止．由力的平衡条件可知，铁块受到的静摩擦力的大小为Ff = mgsin α；当α ≥ θ时铁块与木板间的摩擦力为滑动摩擦力，设动摩擦因数为μ，由滑动摩擦力公式得，铁块受到的滑动摩擦力为Ff＝μmgcos θ，通过上述分析知道：α < θ时，静摩擦力随α角增大按正弦函数增加；当α ≥ θ时，滑动摩擦力随α角增大按余弦规律减小，所以正确选项为C．‎ 五．课堂演练 自我提升 ‎ ‎1．A；力的作用不一定要直接接触．譬如地球与物体之间的万有引力，电荷与电荷之间的作用力，都不需要直接接触，所以B错误；力的作用离不开物体，用脚踢出去的足球，在向前飞行的过程中，球没有受到向前的力来维持它向前运动，C错误；两个物体之间的相互作用力没有先后之说，所以D错误．‎ ‎2．C；物体是否受重力作用与其运动状态无关，故A错．重力实际是万有引力的一个分力(另一个分力提供物体绕地球自转的向心力)，万有引力方向指向地心，重力方向不一定指向地心(只有在两极或赤道上的物体所受的重力方向才指向地心)，故B错．在赤道上，物体所受的重力等于万有引力与物体随地球运动的向心力之差，而在赤道上向心力最大，在地球各纬度物体所受万有引力大小相同，分析可知物体在赤道上受的重力最小，C正确．在弹簧秤和物体都静止或匀速运动时，测出的示数才等于物体的重力，若弹簧秤拉着物体加速上升或下降，则弹簧秤的示数不等于重力，故D错．‎ ‎3．AC；两物体接触并发生弹性形变才产生弹力，A正确、D错误．静止在水平面上的物体所受重力的施力物体是地球，而压力的施力物体是该物体，受力物体是水平面，两力不同，B错误、C正确．‎ ‎4．D；弹簧伸长量由弹簧的弹力（F弹）大小决定．由于弹簧质量不计，这四种情况下，F弹都等于弹簧右端拉力F，因而弹簧伸长量均相同，故选D项．‎ ‎5．CD；摩擦力总是阻碍物体的相对运动（或相对运动趋势），而物体间的相对运动与物体的实际运动无关．当摩擦力的方向与物体的运动方向一致时，摩擦力是动力，方向相反时为阻力，故C、D项正确．‎ ‎6．CD；因为A、B的加速度均为0，因此可将其看作一个整体．对整体进行受力分析并运用平衡条件可得，地面对A的摩擦力大小为Fcosθ，地面对A的支持力为Mg + mg – Fsinθ，根据牛顿第三定律可知，C、D正确；隔离B分析可知，A、B错误．‎ ‎7．C；当物体受F1、F2及摩擦力的作用而处于平衡状态时，由平衡条件可知物体所受的摩擦力的大小为8 N，可知最大静摩擦力Fmax ≥ 8 N．当撤去力F1后，F2 = 2 N < Fmax，物体仍处于静止状态，由平衡条件可知物体所受的静摩擦力大小和方向发生突变，且与作用在物体上的F2等大反向．C正确．‎ ‎8．A；运动阶段物体受到向左的滑动摩擦力Ff1 = μmg = 2N，物体减速运动，速度为零后静止；静止阶段Fmax = Ff1 = 2N，外力F = 1N < Fmax，二力要平衡，则物体受到向右的静摩擦力Ff2 = F = 1N，故A选项正确．‎ mg f FN F θ ‎9．BD；2.5s前小车静止，所受摩擦力为静摩擦力，逐渐增大，选项AC错误；2.5s后小车做变加速运动，所受摩擦力为滑动摩擦力，不变，选项BD正确．‎ ‎10．由受力分析可知，Fcosθ = μFN ① Fsinθ + FN = mg ②‎ ‎ 由胡克定律：F = kx ③ 几何关系：xsinθ = h ④ xcosθ = L ⑤‎ ‎ 由以上可得 L = μ(mg – kh)/k．‎