【物理】2020届一轮复习人教版第二章第1讲重力　弹力　摩擦力作业 24页

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运动状态(即产生加速度)。‎ ‎(3)标矢性：力是矢量，既有大小，也有方向。‎ ‎(4)四种基本相互作用：引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。‎ ‎2．重力 ‎(1)产生：由于地球的吸引而使物体受到的力。‎ ‎(2)大小：与物体的质量成正比，即G＝mg。可用弹簧测力计测量重力。‎ ‎(3)方向：总是竖直向下的。‎ ‎(4)重心：其位置与物体的质量分布和形状有关。‎ 知识点　　形变、弹性、胡克定律　Ⅰ ‎1．形变 物体在力的作用下形状或体积的变化叫形变。‎ ‎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形状，这个限度叫弹性限度。‎ ‎3．弹力 ‎(1)定义：发生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物体间直接接触；②接触处发生弹性形变。‎ ‎(3)方向：总是与物体弹性形变的方向相反。‎ ‎4．胡克定律 ‎(1)内容：在弹性限度内，弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。‎ ‎(2)表达式：F＝kx。k是弹簧的劲度系数，由弹簧自身的性质决定，单位是牛顿每米，用符号N/m表示。x是弹簧长度的变化量，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＝μFN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 N B．木箱所受的滑动摩擦力为30 N C．木箱与地板间的动摩擦因数为0.35‎ D．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Ff＝μFN，FN＝mg，联立得μ＝＝＝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 N B．大小为12.5 N C．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＝ 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＝＝，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＝mgsinθ，乙对甲的摩擦力为零，F增大，f变大，方向沿斜面向下；若F>mgsinθ，乙对甲的摩擦力沿斜面向下，f＝F－mgsinθ，F增大，f增大；若Ftanθ，所以滑块减速下滑。‎ ‎(2)滑块最终状态如何？‎ 提示：静止。‎ 尝试解答　选A。‎ 由于mgsin37°<μmgcos37°，滑块减速下滑，因斜面足够长，故滑块最终一定静止在斜面上。开始阶段Ff滑＝μmgcos37°＝6.4 N，方向沿斜面向上， 静止在斜面上时，Ff静＝mgsin37°＝6 N，方向沿斜面向上，由于取初速度方向为正方向，故图象A正确，B、C、D均错误。‎ 总结升华 用临界法分析摩擦力突变问题 ‎(1)题目中出现“最大”“最小”和“刚好”等关键词时，一般隐藏着临界问题。有时，有些临界问题中并不含上述常见的“临界术语”，但审题时发现某个物理量在变化过程中会发生突变，则该物理量突变时物体所处的状态即为临界状态。‎ ‎(2)静摩擦力是被动力，其存在及大小、方向取决于物体间的相对运动的趋势，而且静摩擦力存在最大值。存在静摩擦力的系统，相对滑动与相对静止的临界条件是静摩擦力达到最大值。‎ ‎(3)研究传送带问题时，物体和传送带的速度相同的时刻往往是摩擦力的大小、方向和运动性质的突变点。‎ ‎[变式3]　(2018·雅礼中学、河南实验中学联考)如图所示，一木块受到一水平力F作用静止于斜面上，此力F的方向与斜面平行，如果将力F撤除，下列对木块的描述正确的是(　　)‎ A．木块将沿斜面下滑 B．木块受到的摩擦力变小 C．木块立即获得加速度 D．木块受到的摩擦力变大 答案　B 解析　由平衡条件得，摩擦力Ff＝，Ff的方向与F和mgsinθ的合力的方向相反，木块与斜面间的最大静摩擦力Ffm≥，撤去F后，木块对斜面的压力没有变化，此时mgsinθmB，有x1x2‎ 答案　D 解析　由于kx2＝mBg，kx1＝(mA＋mB)g，故x1>x2，所以D正确。‎ ‎4.(2018·玉林模拟)如图所示，物体A静止在粗糙水平面上，左边用一轻质弹簧和竖直墙相连，弹簧的长度大于原长。现用从零开始逐渐增大的水平力F向右拉A，直到A被拉动，在A被拉动之前的过程中，弹簧对A的弹力F1的大小和地面对A的摩擦力Ff大小的变化情况是(　　)‎ A．F1减小 B．F1增大 C．Ff先减小后增大 D．Ff始终减小 答案　C 解析　在A被拉动之前的过程中，弹簧仍处于原状，因此弹力F1不变，静止时弹簧的长度大于原长，则弹簧对A的拉力向左，由于水平面粗糙，因此物体受到水平向右的静摩擦力Ff。当再用一个从零开始逐渐增大的水平力F向右拉A，直到把A拉动前的过程中，物体A受到的静摩擦力Ff从向右变为水平向左，所以Ff大小先减小后增大，故C正确，A、B、D错误。‎ ‎5.(2015·山东高考)如图，滑块A置于水平地面上，滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直)，此时A恰好不滑动，B刚好不下滑。已知A与B间的动摩擦因数为μ1，A与地面间的动摩擦因数为μ2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。A与B的质量之比为(　　)‎ A. B. C. D. 答案　B 解析　B恰好不下滑时，设作用在B上的水平力为F，则有μ1F＝mBg；A恰好不滑动，由A、B整体，得F＝μ2(mAg＋mBg)，所以＝，选项B正确。‎ ‎6．(2019·百师联盟七调)质量均为m的两物块A和B之间连接着一个轻质弹簧，其劲度系数为k，现将物块A、B放在水平地面上一斜面的等高处，如图所示，弹簧处于压缩状态，且物体与斜面均能保持静止，已知斜面的倾角为θ，两物块和斜面间的动摩擦因数均为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是(　　)‎ A．斜面和水平地面间一定有静摩擦力 B．斜面对A、B组成的系统的静摩擦力大于2mgsinθ C．若将弹簧拿掉，物块有可能发生滑动 D．弹簧的最大压缩量为 答案　D 解析　对整体分析，整体处于平衡状态，对地面没有相对运动或相对运动趋势，故斜面与水平地面间没有摩擦力作用，故A错误；对A和B整体分析，A、B整体的重力沿斜面向下的分力大小等于摩擦力，即f＝2mgsinθ，即使拿掉弹簧后，由于A、B整体受力不变，故不会发生滑动，故B、C错误；对A或B，弹簧弹力沿水平方向，大小为kx，且与重力沿斜面向下的分力mgsinθ、静摩擦力f0‎ 的合力为零，当静摩擦力最大时，弹力最大，此时：kx＝，故x＝，故D正确。‎ 配套课时作业 ‎　　时间：45分钟　满分：100分 一、选择题(本题共12小题，每小题7分，共84分。其中1～9为单选，10～12为多选)‎ ‎1.如图所示，小车内沿竖直方向的一根轻质弹簧和一条与竖直方向成α角的细绳拴接一小球。当小车和小球相对静止，一起在水平面上运动时，下列说法正确的是(　　)‎ A．细绳一定对小球有拉力的作用 B．轻弹簧一定对小球有弹力的作用 C．细绳不一定对小球有拉力的作用，但是轻弹簧对小球一定有弹力 D．细绳不一定对小球有拉力的作用，轻弹簧对小球也不一定有弹力 答案　D 解析　当小车匀速时，弹簧弹力大小等于小球重力大小，绳的拉力T＝0，当小车和小球向右做匀加速直线运动时，绳的拉力不能为零，弹簧弹力有可能为零，故D正确。‎ ‎2.如图，两个弹簧的质量不计，劲度系数分别为k1、k2，它们一端固定在质量为m的物体上，另一端分别固定在Q、P处，当物体平衡时上面的弹簧处于原长状态，若把固定的物体换为质量为2m的物体(物体的大小不变，且弹簧均在弹性限度内)，当物体再次平衡时，物体比第一次平衡时的位置下降了x，则x为(已知重力加速度为g)(　　)‎ A. B. C. D. 答案　A 解析　当物体的质量为m时，设下面的弹簧的压缩量为x1，则mg＝k1x1；当物体的质量为2m时，2mg＝k1(x1＋x)＋k2x，联立可得x＝，A正确。‎ ‎3.装修工人在搬运材料时施加一个水平拉力将其从水平台面上拖出，如图所示，则在匀加速拖出的过程中(　　)‎ A．材料与平台之间的接触面积逐渐减小，摩擦力逐渐减小 B．材料与平台之间的相对速度逐渐增大，摩擦力逐渐增大 C．平台对材料的支持力逐渐减小，摩擦力逐渐减小 D．材料与平台之间的动摩擦因数不变，支持力也不变，因而工人的拉力也不变 答案　D 解析　匀加速拖出材料的过程，只能持续到材料的重心离开台面的瞬间，在匀加速拉动过程中，材料的重心在台面上时，材料对台面的压力不变，材料受到的支持力不变，故C错误；而在拉动过程中动摩擦因数不变，由Ff＝μFN可知摩擦力不变，故A、B错误；因为摩擦力不变，材料做匀加速直线运动，由牛顿第二定律可知F－Ff＝ma，所以工人的拉力不变，故D正确。‎ ‎4.一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 答案　C 解析　当物体受F1、F2及摩擦力的作用而处于静止状态时，由平衡条件可知物体所受的摩擦力的大小为8 N，方向向左，可知最大静摩擦力Ffmax≥8 N。当撤去力F1后，F2＝2 Nmg，则b被拉长；若Fa