第2章 第1讲 重力与弹力 摩擦力 牛顿第三定律（word教参）-【导学教程】2025年物理新编高考大一轮总复习（人教版）

新课标要求 命题预测 重力 命题热点 1．结合物体平衡条件考查弹力、摩擦力及受力分析。 2．力的合成与分解。 3．静态平衡和动态平衡问题。 4．涉及电磁学的平衡问题。 5．实验原理、方法及数据处理的考查。 命题形式 1．以选择题为主。 2．实验题。 形变、弹性形变、胡克定律 滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力 矢量和标量 力的合成和分解 共点力的平衡 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 实验：探究两个互成角度的力的合成规律 第1讲　重力与弹力　摩擦力　牛顿第三定律 [对应学生用书第16页] 1．图甲是人教版必修第一册教材图3.2­4研究摩擦力的变化规律的装置。 (1)把木块放在水平长木板上，在弹簧测力计的指针下轻放一个小纸团，它只能被指针向左推动，用弹簧测力计沿水平方向拉木块，使拉力由零缓慢增大，下列说法正确的是(　　) 甲 A．木块开始运动前，摩擦力可以用公式F＝μFN计算 B．该实验装置可以记录最大静摩擦力的大小 C．木块开始运动前，拉力小于摩擦力 D．当拉力达到某一数值时木块开始移动，运动过程中木块受到的摩擦力会越来越大 (2)若用力传感器代替弹簧测力计做这个实验，能够在计算机屏幕上直接得到如图乙所示拉力随时间变化的F­t图像，已知当地重力加速度g＝9.8 m/s2。下列说法正确的是(　　) 乙 A．物块与木板之间的滑动摩擦力大小约为2.6 N B．在1.0～1.2 s时间内，物块与木板之间相对静止 C．在2.4～3.0 s时间内，物块与木板之间的摩擦力是静摩擦力 D．以上说法都不对 答案　(1)B　(2)B 2．(多选)在人教版必修第一册教材图3.2­3中，人用由零逐渐增大的平行地面的力F推质量为10 kg的沙发，沙发所受的摩擦力Ff与F的关系如图所示，g取10 m/s2，下列说法正确的是(　　) A．沙发所受的滑动摩擦力为20 N B．沙发所受的最大静摩擦力Fmax＝20 N C．摩擦力总是阻碍物体间的相对运动 D．沙发与地面间的动摩擦因数μ＝0.2 答案　ACD 3．(多选)在人教版必修第一册教材“练习与应用”图3.3­10中，若油桶放在汽车上和汽车一起匀速运动，下面关于油桶和汽车受力描述正确的是(　　) A．油桶受到的重力和汽车对油桶的支持力是一对平衡力 B．车对地面的压力和地面对车的支持力是一对平衡力 C．地面对车前轮的摩擦力和车前轮对地面的摩擦力大小相等方向相反 D．车头对车身的拉力与车身受到的重力大小相等方向相反 答案　AC [对应学生用书第17页] 考点一　弹力的分析与计算 1．“三法”研判弹力的有无 2．弹力方向的确定 3．计算弹力大小的三种方法 (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。 　 如图所示，一轻弹簧上端固定在天花板上，现将一质量为m的物块悬挂在弹簧下端，平衡时弹簧的长度为l1，已知弹簧的原长为l0，重力加速度大小为g，则弹簧的劲度系数为(　　) A．　　　　　　　 B． C． D． [解析]　由题意可知，弹簧处于拉伸状态，物体处于平衡状态，根据平衡条件可得k(l1－l0)＝mg，解得k＝，故选D。 [答案]　D 　若在例题中把弹簧一端固定然后水平放置，用大小为F1的力拉弹簧的另一端，平衡时长度为l1，改用大小为F2的力拉弹簧，平衡时长度为l2，弹簧的拉伸均在弹性限度内，该弹簧的原长为(　　) A． B． C． D． 解析　设弹簧原长为l0，由胡克定律得F1＝k(l1－l0)，F2＝k，联立解得l0＝，故选项A正确，B、C、D错误。 答案　A 1．如图所示，某同学将一轻质弹簧一端固定在竖直挡板上，另一端与物块连接，物块置于水平面上，物块与水平面间的动摩擦因数为μ，弹簧与地面平行。改变物块在水平面上的位置，发现物块只能在A、B两点间保持静止，测得A、B两点到竖直挡板的距离分别为d1、d2，物块的质量为m，当地重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则该弹簧的劲度系数为(　　) A． B． C． D． 解析　根据题意，设弹簧的原长为d0，劲度系数为k，在A点时有k＝μmg 在B点时有k＝μmg，联立解得 k＝，故选A。 答案　A 2．某同学设计了一个测量弹性轻杆的形变量与其劲度系数的实验，下图中B为待测量的弹性轻杆，C为底部带有小孔且装满细沙的小桶，A为一长度为L的轻质刚性杆，一端与弹性杆B连接，另一端与轻质平面镜M的中心O′相连，且与平面镜M垂直，轻质平面镜竖直放在水平实验台上，PQ为一带有弧长刻度的透明圆弧，O为PQ的圆心，圆弧PQ的半径为r，不挂沙桶时，一束细光束经PQ的O点射到平面镜的O′点后原路返回，挂上沙桶后，使平面镜发生倾斜，入射光束在M上入射点可以近似认为仍在O′点，通过读取反射光在圆弧上的位置，测得光点在透明读数条上移动的弧长为s，可以测得弹性轻杆的形变量，根据胡克定律就可以确定弹性杆的劲度系数。已知r≫L，L远大于弹性杆的形变量，重力加速度为g。 (1)随着沙桶中细沙的不断流出，反射光线的光点在PQ圆弧上向哪个方向移动？ (2)求弹性杆的形变量x；(用光点移动的弧长s、r、L表示) (3)求弹性杆的劲度系数k。(沙桶的总质量用m表示) 解析　(1)(2)挂上沙桶后，弹性杆产生形变，连接平面镜的刚性杆A倾斜，平面镜绕O′点逆时针旋转角度θ，由于L远大于弹性杆的形变量，r≫L，所以θ角较小，满足tan θ＝θ，根据反射定律与几何关系可得tan θ＝＝θ，弧长s＝2θr，解得x＝ 沙桶中细沙不断流出，沙桶的总质量减小，所以反射光点沿PQ圆弧向下移动。 (3)根据胡克定律知kx＝mg，解得k＝。 答案　(1)向下　(2)　(3) 考点二　摩擦力的分析与计算 题型1　静摩擦力的有无及方向的判断 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。 　如图所示，打印机进纸槽里叠放有一叠白纸，进纸时滚轮以竖直向下的力F压在第一张白纸上，并沿逆时针方向匀速转动，滚轮与第一张纸不打滑，但第一张纸与第二张纸间发生相对滑动。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。滚轮与白纸之间的动摩擦因数为μ1，白纸之间、白纸与纸槽底座之间的动摩擦因数均为μ2，每张白纸的质量为m，不考虑静电力的影响，重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　) A．滚轮对第一张白纸的摩擦力大小为μ1F B．第二、三张白纸间的摩擦力大小为μ2 C．第三、四张白纸间的摩擦力大小为μ2 D．越靠近底座，白纸间的摩擦力越大 [解析]　μ1F为滚轮与第一张白纸间的滑动摩擦力，滚轮与第一张白纸间的摩擦力为静摩擦力，小于或等于最大静摩擦力，故选项A错误；第一、二张白纸间的摩擦力为滑动摩擦力，大小为Ff12＝μ2(F＋mg)；第二张白纸处于静止状态，第二、三张白纸间的摩擦力为静摩擦力，大小等于第一、二张白纸间的摩擦力Ff23＝μ2(F＋mg)，故选项B错误；第三张白纸处于静止状态，第三、四张白纸间的摩擦力为静摩擦力，大小等于第二、三张白纸间的摩擦力Ff34＝μ2(F＋mg)，故选项C正确；除第一张白纸外，所有白纸均处于静止状态，白纸间的摩擦力均为μ2(F＋mg)，大小相等，故选项D错误。 [答案]　C 题型2　摩擦力的突变问题 摩擦力突变的三种情况 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” 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 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” 　如图甲所示，质量为M的长木板P位于水平桌面上，质量为m的物块Q叠放在木板上，Q左侧通过水平细绳与固定的传感器相连。t＝0时刻起，用一水平向右且随时间逐渐增加的力作用在P上，传感器的示数F传随时间t变化的规律如图乙所示，t2时刻水平拉力大小为Fa，传感器示数为Fb。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力。重力加速度大小为g。下列说法正确的是(　　) A．0～t1时间内P与桌面间的摩擦力逐渐增加 B．0～t1时间内P与Q间的摩擦力逐渐增加 C．t1～t2时间内P与桌面间的摩擦力逐渐增加 D．P与Q间的动摩擦因数为 [解析]　由题知0 ～t1时间内F传为零，则PQ间的摩擦力为零，则在0 ～ t1时间内可将PQ看成一个整体，在水平方向有F＝f桌，则随着F的增大，P与桌面间的摩擦力逐渐增加，选项A正确，B错误；t1时刻传感器刚开始有示数，此时桌面与P之间的摩擦力达到最大值，t1 ～ t2时间内传感器的示数逐渐增大，即Q与P间的摩擦力逐渐增大，而桌面与P之间的摩擦力为最大静摩擦力，保持不变，选项C错误；由题知t2时刻开始F传不变，则说明PQ间的摩擦力为滑动摩擦力，且μmg＝Fb，则P与Q间的动摩擦因数为，故选项D错误。 [答案]　A 1．水平地面上堆放着相同的原木，如图甲所示，截面图如图乙所示，已知原木之间的动摩擦因数为μ，每根原木的重力为G，可将原木看成圆柱体，若要将最上面的那根原木沿轴线方向匀速拉出，水平拉力大小应为(　　) A．μG　　　　　　 B．μG C．μG D．2μG 解析　 对圆柱原木静止时受力分析如图所示，根据平衡条件可得 FN1＝FN2＝，每一个侧面所受的滑动摩擦力Ff＝μFN1，根据平衡条件可得F＝2Ff，F＝μG，故选C。 答案　C 2．(2023·重庆高三统考)试卷读卡器的原理可简化成如图所示的模型，搓纸轮与答题卡之间的动摩擦因数为μ1，答题卡与答题卡之间的动摩擦因数为μ2，答题卡与底部摩擦片之间的动摩擦因数为μ3，正常情况下，读卡器能做到“每次只进一张答题卡”。搓纸轮沿逆时针方向转动，带动第一张答题卡向左运动，下列说法正确的是(　　) A．第一张答题卡受到搓纸轮的摩擦力向右 B．后一张答题卡受到前一张答题卡的摩擦力向右 C．最后一张答题卡受到摩擦片的摩擦力向右 D．μ1>μ2>μ3 解析　搓纸轮转动带动第一张答题卡运动时，答题卡有相对搓纸轮向右运动的趋势，受到搓纸轮的摩擦力向左，故选项A错误；前一张答题卡有相对后一张答题卡向左运动或运动趋势，则后一张答题卡 受到前一张答题卡的摩擦力向左，故选项B错误；最后一张答题卡有相对摩擦片向左运动的趋势，受到摩擦片的摩擦力向右，故选项C正确；对第一张答题卡，能向左运动，有μ1>μ2，最后一张答题卡不能有相对滑动，有μ2≤μ3，故选项D错误。 答案　C 3.若用一水平方向的推力F＝kt(k为恒量，t为时间)将木块压在竖直的足够高的平整墙上，从t＝0开始木块所受的摩擦力Ff随t的变化关系是下图中的(　　) 解析　木块在竖直方向上只受重力G和摩擦力Ff的作用，由于Ff从零开始均匀增大，开始一段时间Ff＜G，木块加速下滑；当Ff＝G时，木块的速度达到最大值；之后Ff>G，木块向下做减速运动，直至减速为零。在整个运动过程中，摩擦力为滑动摩擦力，其大小为Ff＝μFN＝μF＝μkt，即Ff与t成正比，是一条过原点的倾斜直线。当木块速度减为零后，滑动摩擦力突变为静摩擦力，其大小Ff＝G，所以木块静止后的图线为平行于t轴的直线，故选项B正确。 答案　B 考点三　牛顿第三定律 1．作用力与反作用力的关系 2．平衡力与作用力、反作用力的比较 　　名称 项目　　 平衡力 作用力与反作用力 相同点 大小相等，方向相反，作用在同一条直线上 不同点 作用对象 同一个物体 两个相互作用的不同物体 作用时间 不一定同时产生、同时消失 一定同时产生、同时消失 力的性质 不一定相同 一定相同 作用效果 可相互抵消 不可抵消 1．如图所示，人站在船上撑竿使船离岸，在此过程中(　　) A．竿对岸的作用力大于岸对竿的作用力 B．人与船之间存在着相互作用的摩擦力 C．岸对竿的作用力使船的运动状态发生改变 D．人受到的重力和竿对人的作用力是一对平衡力 解析　竿对岸的作用力与岸对竿的作用力是一对作用力与反作用力，大小相等，选项A错误；人与船之间有相对运动的趋势，可知人与船之间存在着相互作用的摩擦力，选项B正确；竿对船的作用力使船的运动状态发生改变，选项C错误；人受到的重力与船对人的作用力以及竿对人的作用力，三力平衡，选项D错误。 答案　B 2．如图所示，在水平桌面上叠放着物体a、b、c，三个物体均处于静止状态。下列说法正确的是(　　) A．b对a的摩擦力可能水平向右 B．b对a的支持力与a受到的重力是一对作用力和反作用力 C．c一定受到水平桌面施加的摩擦力 D．c对b的作用力一定竖直向上 解析　因a、b的接触面不水平，则b对a的摩擦力不可能沿水平方向，选项A错误；b对a的支持力方向斜向上，不可能与向下的重力成为平衡力，选项B错误；对abc整体来说，水平方向不受力，则c不受水平桌面的摩擦力，选项C错误；对ab整体受到向下的重力作用，则c对b的作用力与重力等大反向，即竖直向上，选项D正确。 答案　D 3．如图所示，一个人站在水平地面上的长木板上用力F向右推箱子，长木板、人、箱子均处于静止状态，三者的质量均为m，重力加速度为g，则(　　) A．箱子受到的摩擦力方向向右 B．地面对长木板的摩擦力方向向左 C．长木板对地面的压力大小为3mg D．若人用斜向下的力推箱子，则长木板对地面的压力会大于3mg 解析　箱子水平方向受到人向右的推力和木板向左的摩擦力而处于静止状态，选项A错误；木板受到箱子向右的摩擦力和人给的向左的摩擦力，二力平衡，所以地面对木板没有摩擦力，选项B错误；木板、人、箱子三者看作一个整体，竖直方向受到重力和地面的支持力，所以支持力等于三者的重力3mg，根据牛顿第三定律，木板对地面的压力大小为3mg，选项C正确，D错误。 答案　C 学科网（北京）股份有限公司 $$