内容正文:
第二章 力与物体的平衡
高考对本章内容着重考查的知识点有弹力和摩擦力的概念及其在各种状态下的表现形式、力的合成与分解等,对受力分析的考查涵盖了高中物理的所有热点问题。题型通常为选择题(规律分析)。 以生活中的实际问题为背景考查静力学的知识将会加强,在2023年高考复习中应特别关注建立物理模型能力的培养(热点锁定)。
第1讲 重力 弹力 摩擦力
【考试要求】 1.理解弹力、摩擦力产生的条件。2.掌握弹力、摩擦力有无的判断方法,并能熟练计算弹力、摩擦力的大小。3.理解摩擦力的突变问题,并掌握突变前后其大小的分析与计算。
备考第1步——梳理教材基础,落实必备知识
一、力
1.力的概念:力是物体对物体的作用[1]。
2.力的三要素:力的方向、大小、作用点。
3.力的表示方法:力的图示或力的示意图[2]。
注解[1] 力的作用是相互的(一个巴掌拍不响)。
注解[2] 力的图示VS示意图
力的图示是严格表示力的方法,需要把力的三要素全部表示出来,而力的示意图只表示力的作用点和方向。
二、重力[3]
1.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。
2.方向:总是竖直向下的。
3.重心:其位置与物体的质量分布和形状有关。
注解[3] 重力不是万有引力,而是万有引力竖直向下的一个分力。
三、弹力
1.定义:发生弹性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[4]。
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:总是与物体形变的方向相反。
注解[4] 施力物体是发生形变的物体,受力物体是阻碍恢复形变的物体。
四、胡克定律
(1)内容:弹簧发生弹性形变时,弹力的大小跟弹簧伸长(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N/m,x是弹簧长度的改变量,不是弹簧形变以后的长度。
五、摩擦力
类型
静摩擦力[5]
滑动摩擦力
产生条件
①接触面粗糙
②接触处有压力
③两物体间有相对运动趋势
①接触面粗糙
②接触处有压力
③两物体间有相对运动
大小
0<Ff≤F
Ff=μF
方向
与受力物体相对运动趋势的方向相反
与受力物体相对运动的方向相反
作用效果
总是阻碍物体间的相对运动趋势
总是阻碍物体间的相对运动
动摩擦因数是彼此接触的物体发生相对运动时,摩擦力和正压力的比值,即μ=,与接触面的材料和粗糙程度有关,与物体间的相对运动的速度大小无关。
注解[5] 物体受静摩擦力作用时不一定处于静止状态。受滑动摩擦力时不一定滑动。
注解[6] 实际最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。
注解[7] FN的大小不一定等于物体的重力,等于重力是特殊情况。μ的大小与物体间接触面积的大小、相对运动速度的大小都无关。
课前热身小题
1.把一个月牙状的薄板悬挂起来,静止时如图所示,则薄板的重心可能是图中的( )
A.A点 B.B点
C.C点 D.D点
解析:将物体悬挂起来,竖直方向上受重力和绳的拉力,由二力平衡条件分析可得,重心位置可能是D点。
答案:D
2.(多选)一个物体放在水平地面上,下列关于物体和地面受力情况的叙述中,因果关系正确的是( )
A.地面受到向下的弹力是因为地面发生了形变
B.地面受到向下的弹力是因为物体发生了形变
C.物体受到向上的弹力是因为地面发生了形变
D.物体受到向上的弹力是因为物体发生了形变
解析:弹力产生的直接原因是施力物体的形变。地面受到向下的弹力的施力物体是地面上的物体,A错误,B项正确;物体受到向上的弹力的施力物体是地面C项正确,D项错误。
答案:BC
3.一轻质弹簧原长为8 cm,在4 N的拉力作用下伸长了2 cm,弹簧未超出弹性限度。则该弹簧的劲度系数为( )
A.40 m/N B.40 N/m
C.200 m/N D.200 N/m
解析:由F=kx知,弹簧的劲度系数k== N/m=200 N/m,选项D正确。
答案:D
4.下列关于摩擦力的说法中错误的是( )
A.两物体间有摩擦力时,一定有弹力,且摩擦力的方向和它们间的弹力方向垂直
B.两物体间的摩擦力大小和它们间的压力一定成正比
C.在两个运动的物体之间可以存在静摩擦力,且静摩擦力的方向可以与运动方向成任意角度
D.滑动摩擦力的方向可以与物体的运动方向相同,也可以相反
解析:摩擦力方向沿接触面,弹力方向垂直于接触面,且有摩擦力时一定有弹力,A正确;静摩擦力的大小与压力无关,B错误;静摩擦力可以产生在运动的物体间,且静摩擦力的方向可以与运动方向成任意角度,例如,静摩擦力提供向心力,C正确;滑动摩擦力可以是动力,也可以是阻力,D正确。
答案:B
备考第2步——突破核心考点,提升关键能力
考点一 弹力的分析与计