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  • 2021-05-25 发布

高考物理复习专题知识点05-重力_弹力_摩擦力

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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.‎

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