高考物理复习专题知识点05-重力_弹力_摩擦力
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．
