浙江省2021版高考物理一轮复习第二章相互作用第1节重力弹力摩擦力教案

浙江省2021版高考物理一轮复习第二章相互作用第1节重力弹力摩擦力教案

第1节　重力　弹力　摩擦力 ‎【基础梳理】‎ 提示：弹性形变　直接接触　弹性形变　相反　弹性限度　正比　接触面粗糙　接触处有弹力　相对运动趋势 ‎0　Ffm　相反　μFN　相反　粗糙程度 ‎【自我诊断】‎ ‎ 判一判 ‎(1)只要物体发生形变就会产生弹力作用．(　　)‎ ‎(2)物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反．(　　)‎ ‎(3)轻绳、轻杆的弹力方向一定沿绳、杆的方向．(　　)‎ ‎(4)滑动摩擦力的方向不可能与物体运动方向相同．(　　)‎ ‎(5)滑动摩擦力的大小与物体运动的速度无关，与接触面的面积大小也无关．(　　)‎ ‎(6)运动的物体也可能受到静摩擦力的作用．(　　)‎ 提示：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√‎ ‎ 做一做 如图所示，在一个正方体的盒子中放有一个质量分布均匀的小球，小球的直径恰好和盒子内表面正方体的棱长相等，盒子沿倾角为α的固定斜面滑动，不计一切摩擦，下列说法中正确的是(　　)‎ A．无论盒子沿斜面上滑还是下滑，球都仅对盒子的下底面有压力 15‎ B．盒子沿斜面下滑时，球对盒子的下底面和右侧面有压力 C．盒子沿斜面下滑时，球对盒子的下底面和左侧面有压力 D．盒子沿斜面上滑时，球对盒子的下底面和左侧面有压力 提示：选A.先以盒子和小球组成的系统为研究对象，无论上滑还是下滑，用牛顿第二定律均可求得系统的加速度大小为a＝gsin α，方向沿斜面向下，由于盒子和小球始终保持相对静止，所以小球的加速度大小也是a＝gsin α，方向沿斜面向下，小球重力沿斜面向下的分力大小恰好等于所需的合外力，因此不需要盒子的左、右侧面提供弹力，故选项A正确．‎ ‎　重力　基本相互作用 ‎【题组过关】‎ ‎1．关于物体的重力和重心，下列说法正确的是(　　)‎ A．物体所受的重力是由于受到地球的吸引而产生的，所以方向总是垂直于地面向下 B．同一物体在地球上的不同位置，当用不同的弹簧测力计测量时其所受重力大小是不同的，当用同一弹簧测力计测量时所受重力大小一定相同 C．物体的重心就是物体各部分所受重力的等效作用点 D．形状规则的物体(如正方体)，其重心一定在其几何中心处 解析：选C.重力的方向为竖直向下而不是垂直地面向下，选项A错误；同一物体在地球上不同位置所受重力不同，与弹簧测力计无关，选项B错误；重心为物体各部分所受重力的等效作用点，选项C正确；重心的位置与物体的形状与质量分布是否均匀有关，如果质量分布不均匀，仅有规则几何外形，其重心也不一定在几何中心上，选项D错误．‎ ‎2．(2020·金华调研)下列有关力的说法中正确的是(　　)‎ A．力的产生离不开施力物体，但可以没有受力物体，例如，一个人用很大的力挥动网球拍，却没击中球，有施力物体而没有受力物体 B．力的产生离不开受力物体，但可以没有施力物体，例如物体冲上光滑斜面，在沿斜面上升过程中受到沿斜面向上的冲力，这个力没有施力物体 C．力是物体对物体的作用，如果找不到施力物体或受力物体，说明这个力就不存在 D．不接触的物体间也可以产生力的作用，例如，磁铁吸引铁钉，可见力可以离开物体单独存在 解析：选C.力的产生离不开施力物体，也离不开受力物体．一个人用很大的力挥动网球拍，却没击中球，球拍对球并没有力的作用，故A错误；力的产生离不开受力物体和施力物体，物体冲上光滑斜面的过程中，并没有受到向上的冲力，故B错误；力是一个物体对另一个物体的作用，如果找不到施力物体或受力物体，说明这个力就不存在，故C 15‎ 正确；不接触的物体间也可以产生力的作用，磁铁吸引铁钉，是磁铁的磁场对铁钉产生的作用，不能说明力可以离开物体单独存在，故D错误．‎ ‎　弹　力 ‎【知识提炼】‎ ‎1．弹力的判断 ‎(1)弹力有无的判断 ‎(2)弹力方向的判断 ‎①五种常见模型中弹力的方向 ‎②根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向．‎ ‎2．弹力大小计算的三种方法 ‎(1)根据胡克定律进行求解．‎ ‎(2)根据力的平衡条件进行求解．‎ ‎(3)根据牛顿第二定律进行求解．‎ 15‎ ‎【题组过关】‎ ‎1.在半球形光滑碗内斜搁一根筷子，如图所示，筷子与碗的接触点分别为A、B，则碗对筷子A、B两点处的作用力方向分别为(　　)‎ A．均竖直向上 B．均指向球心O C．A点处指向球心O，B点处竖直向上 D．A点处指向球心O，B点处垂直于筷子向上 答案：D ‎2．(2020·宁波六校联考)如图所示，一个球形物体静止于光滑水平面上，并与竖直光滑墙壁接触，A、B两点是球跟墙和地面的接触点，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．物体受重力、B点的支持力、A点的弹力作用 B．物体受重力、B点的支持力作用 C．物体受重力、B点的支持力、地面的弹力作用 D．物体受重力、B点的支持力、物体对地面的压力作用 解析：选B.假设没有光滑墙壁，物体也不会左右滚动，可见物体并未受到A点的弹力，A错误；B点对物体的支持力和地面对物体的弹力实为一个力，所以C错误；物体对地面的压力作用在地面上，并不是物体受到的力，受力分析时一定要明确研究对象，D错误；综上，B正确．‎ ‎　摩擦力 ‎【知识提炼】‎ ‎1．判断静摩擦力的有无和方向的方法 ‎(1)假设法：利用假设法判断的思维程序如下：‎ ‎(2)状态法：先判断物体的状态(即加速度的方向)，再利用牛顿第二定律(F＝ma)确定合力，然后通过受力分析确定静摩擦力的大小及方向．‎ ‎(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．摩擦力大小的计算 15‎ ‎(1)滑动摩擦力的计算：滑动摩擦力的大小用公式F＝μFN计算．应用此公式时要注意以下两点：‎ ‎①μ为动摩擦因数，其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关；FN为两接触面间的正压力，其大小不一定等于物体的重力．‎ ‎②滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关，与接触面积的大小无关．‎ ‎(2)静摩擦力的计算 ‎①其大小、方向都跟产生相对运动趋势的外力密切相关，但跟接触面相互挤压力FN无直接关系，因而静摩擦力具有大小、方向的可变性，其大小只能依据物体的运动状态进行计算，若为平衡状态，静摩擦力可由平衡条件建立方程求解；若为非平衡状态，可由动力学规律建立方程求解．‎ ‎②最大静摩擦力Ffm是物体将要发生相对滑动这一临界状态时的摩擦力，它的数值与FN成正比，在FN不变的情况下，滑动摩擦力略小于Ffm，而静摩擦力可在0～Ffm间变化．‎ ‎【典题例析】‎ ‎　(2017·11月浙江选考)叠放在水平地面上的四个完全相同的排球如图所示，质量均为m，相互接触．球与地面间的动摩擦因数均为μ，则(　　)‎ A．上方球与下方三个球间均没有弹力 B．下方三个球与水平地面间均没有摩擦力 C．水平地面对下方三个球的支持力均为mg D．水平地面对下方三个球的摩擦力均为μmg ‎[答案]　C ‎【题组过关】‎ ‎ 考向1　静摩擦力有无及方向判断 ‎1.(2020·嘉兴质检)如图所示，某人用手握住一个保温杯，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．若保持保温杯始终静止，则手握得越紧，保温杯受到的摩擦力越大 B．握着保温杯匀速向上运动，保温杯所受的摩擦力向上 C．握着保温杯匀速向下运动，保温杯所受的摩擦力向下 D．握着保温杯水平匀速运动，保温杯不受摩擦力 解析：选B.保温杯无论是静止，还是匀速向上或向下，或水平匀速运动，合力都为0，竖直向下的重力总是与向上的摩擦力二力平衡，所以B正确．‎ ‎ 考向2　静摩擦力大小的计算 15‎ ‎2.如图所示，两个等大的水平力F分别作用在物体B和C上，物体A、B、C都处于静止状态．各接触面与水平地面平行，物体A、C间的摩擦力大小为Ff1，物体B、C间的摩擦力大小为Ff2，物体C与地面间的摩擦力大小为Ff3，则(　　)‎ A．Ff1＝0，Ff2＝0，Ff3＝0‎ B．Ff1＝0，Ff2＝F，Ff3＝0‎ C．Ff1＝F，Ff2＝0，Ff3＝0‎ D．Ff1＝0，Ff2＝F，Ff3＝F 解析：选B.首先从整体的角度考虑，由于是两个等大、反向的力分别作用在A、B、C组成的系统上，所以物体C与地面间的摩擦力大小Ff3＝0；其次分析物体A的受力情况，A物体静止于物体C上，所以物体A、C间的摩擦力大小Ff1也为零；最后分析物体B的受力情况，显而易见，物体B、C间的摩擦力大小Ff2＝F，B正确．‎ ‎ 考向3　滑动摩擦力 ‎3．(2020·绍兴质检)如图所示，一质量为m的物体A恰能在倾角为α的斜面体上匀速下滑．若用与水平方向成θ角、大小为F的力推A，使A加速下滑，斜面体始终静止．下列关于斜面体受地面的摩擦力的说法正确的是(　　)‎ A．方向水平向右，大小为mgcos αsin α B．方向水平向左，大小为mgcos αsin α C．方向水平向左，大小为Fcos θ D．大小为0‎ 解析：选D.方法一：据题意，不加外力F时，物体受到的支持力N＝mgcos α，摩擦力f＝μmgcos α＝mgsin α；施加外力F后，物体受到的支持力N′＝(mg＋Fsin θ)cos α，摩擦力f′＝μ(mg＋Fsin θ)cos α＝(mg＋Fsin θ)sin α；此时再对斜面体受力分析，由于斜面体始终处于静止状态，则 受到重力、压力、支持力、沿斜面向下的摩擦力，至于是否受到地面摩擦力，关键看压力和物体给的摩擦力在水平方向的合力是否为零，经过计算：f′＝μ(mg＋Fsin θ)cos α＝(mg＋Fsin θ)sin α和N′＝(mg＋Fsin θ)cos α，经过比较可知斜面体水平方向合力为零，则没有受到地面的摩擦力，故D项正确．‎ 方法二：物体A恰能匀速下滑，则支持力与摩擦力的合力与重力等值反向，竖直向上．其弹力与合力之间的夹角为定值tan α＝＝μ，等于斜面的倾角．由牛顿第三定律可知，斜面受到的压力与摩擦力的合力竖直向下，斜面在水平方向没有运动的趋势，故摩擦力等于零，当施加推力F后，物块A做加速运动，但所受的弹力与摩擦力的合力方向不变，‎ 15‎ 仍竖直向上，故斜面所受的压力与摩擦力的合力仍竖直向下，与地面之间不存在摩擦力．故D项正确．‎ ‎　摩擦力的突变 ‎【知识提炼】‎ ‎1．“静—静”突变：物体在摩擦力和其他力的作用下处于静止状态，当作用在物体上的其他力的合力发生变化时，如果物体仍然保持静止状态，则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变．‎ ‎2．“静—动”突变或“动—静”突变：物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态，当其他力变化时，如果物体不能保持静止状态，则物体受到的静摩擦力将突变成滑动摩擦力．‎ ‎3．“动—动”突变：某物体相对于另一物体滑动的过程中，若突然相对运动方向变了，则滑动摩擦力方向发生突变．‎ ‎【典题例析】‎ ‎　(多选)(2020·舟山调研)如图所示，将两相同的木块a、b置于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳系于墙壁．开始时a、b均静止，弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，a所受摩擦力Ffa≠0，b所受摩擦力Ffb＝0.现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间(　　)‎ A．Ffa大小不变　　　　　　 B．Ffa方向改变 C．Ffb仍然为零 D．Ffb方向向右 ‎[审题指导]　解答本题应注意两个条件：(1)粗糙水平面；(2)剪断瞬间．在瞬间变化时，轻绳的弹力可以发生突变，而弹簧的弹力不发生变化．‎ ‎[解析]　剪断右侧绳的瞬间，右侧绳上拉力突变为零，而弹簧对两木块的拉力没有发生突变，与原来一样，所以b相对地面有向左的运动趋势，受到静摩擦力Ffb方向向右，C错误，D正确．剪断右侧绳的瞬间，木块a受到的各力都没有发生变化，A正确，B错误．‎ ‎[答案]　AD ‎【题组过关】‎ ‎ 考向1　“静—静”突变 ‎1.一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 解析：选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，方向向左．可知最大静摩擦力Ffmax≥8 N．当撤去力F1后，F2＝2 N

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