第2章 第1课时 重力、弹力和摩擦力（课件PPT）-【优化指导】2025年高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（人教多选版）

第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 弹簧测力计 竖直向下 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 形状 质量 悬挂 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 形变 直接 弹性形变 原状 垂直 收缩 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 弹性形变 正比 劲度系数 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 相对滑动 阻碍相对运动 接触面 相反 μF压 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 相对运动的趋势 相对运动 相反 0 Ffmax 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第二章　相互作用——力 谢谢观看！ 高考命题研究 四年考向分析 命题金线之 核心价值 1.社会责任：以我国的嫦娥五号、石桥、古代欹器、曲辕犁为素材，提升爱国主义情感，激发振兴中华的使命感和责任感 2．科学本质、科学态度：以餐厅暖盘车的储盘装置、足球入网、矫正牙齿的牵引线为素材，引导学生践行学科态度 1.重力、弹力、摩擦力： 浙江卷(2022)，重庆卷(2022)，北京卷(2020) 2．力的合成与分解： 重庆卷(2023、2021)，辽宁卷(2022)，广东卷(2021)，全国卷Ⅲ(2020) 高考命题研究 四年考向分析 命题银线之 能力引领 1.物理观念：重力、弹力、摩擦力，合力与分力，共点力，从牛顿第三定律及力的合成与分解中提升力的观念 2．科学思维：平行四边形定则，胡克定律，受力分析，整体、隔离法的应用，共点力平衡的条件及应用 3．共点力的平衡： 山东卷(2023、2020)，浙江卷(2023、2022、2021、2020)，广东卷(2023、2022)，江苏卷(2023)，河北卷(2022)，海南卷(2023、2022)，湖南卷(2022、2021) 高考命题研究 四年考向分析 命题银线之 能力引领 3．科学探究：图像法处理实验数据，实验原理、实验误差的简要说明等 4．探究弹簧弹力与形变量的关系实验： 湖南卷(2022)，广东卷(2021) 5．探究两个互成角度的力的合成规律实验： 全国乙卷(2023)，浙江卷(2022) 第1课时　重力、弹力和摩擦力 一、重力 1．大小：G＝mg，可用__________测量物体重力的大小。地球上不同位置处的重力加速度g不同。 2．方向：总是________的。 3．重心：一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫作物体的重心。 (1)决定物体重心位置的因素： ①物体的____；②物体内____的分布。 (2)不规则薄板重心位置的确定方法：____法。 二、弹力 1．定义：发生____的物体，要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力称为弹力。 2．产生条件 (1)物体间____接触；(2)接触处发生________。 3．方向：总是指向使形变的物体恢复____的方向。 (1)压力和支持力的方向跟接触面____； (2)绳子拉力的方向沿着绳子而指向绳子____的方向。 4．胡克定律 (1)内容：在弹性限度内，弹簧发生________时，弹力F的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成____。 (2)表达式：F＝kx。 ①k为弹簧的________，由弹簧自身的性质决定，单位是牛顿每米，符号是N/m。 ②x是弹簧长度的变化量，不是弹簧形变以后的长度。 三、滑动摩擦力 1．定义：两个相互接触的物体，当它们________时，在接触面上会产生一种____________的力，这种力叫作滑动摩擦力。 2．方向：总是沿着______，并且跟物体相对运动的方向____。 3．大小：Ff＝______。 4．动摩擦因数μ：跟接触面有关，接触面材料不同、粗糙程度不同，动摩擦因数也不同。 四、静摩擦力 1．定义：相互接触的两个物体之间只有______________，而没有________，这时的摩擦力叫作静摩擦力。 2．方向：总是跟物体相对运动趋势的方向____。 3．大小：__<F≤______________。 4．作用效果：总是阻碍物体间的相对运动趋势。 [链接1] 人教必修第一册P62T6： 6．某同学在竖直悬挂的弹簧下加挂钩码，做实验研究弹力与弹簧伸长量的关系。他将实验数据记录在表格中。 …… (经典高考题)一根轻质弹簧原长为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 D　解析：弹簧的弹力为4 N时，弹簧伸长2 cm，根据胡克定律F＝kx可得弹簧的劲度系数k＝200 N/m，D正确。 [链接2] 人教必修第一册P62T7： 7．小发明——设计一个自动冲水装置。 有一个排污沟，需要每隔十多分钟用水冲洗一次。为此，请你应用重心的知识设计一个自动冲水装置。 …… (2022·浙江1月选考)如图所示，公园里有一个仿制我国古代欹器的U形水桶，桶可绕水平轴转动，水管口持续有水流出，过一段时间桶会翻转一次，决定桶能否翻转的主要因素是(　　) A．水桶自身重力的大小 B．水管每秒出水量的大小 C．水流对桶撞击力的大小 D．水桶与水整体的重心高低 ) eq \a\vs4\al( D　解析：水持续流出一段时间后桶会翻转，主要原因是水桶与水整体的重心不断升高，水桶又能绕水平轴转动，故而发生翻转，D正确。 考点一　　弹力的分析与计算 1．“三法”研判弹力的有无 2．弹力方向的判断 (1)常见模型中弹力的方向： (2)确定物体的运动状态，根据平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向。 弹力的有无及方向的判断 [典例1] 如图所示，小车内一根沿竖直方向的轻质弹簧和一条与竖直方向成α角的细绳间拴接一个小球。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．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，但是弹簧对小球一定有弹力的作用 D．细绳不一定对小球有拉力的作用，弹簧对小球也不一定有弹力的作用 D　解析：若小球与小车一起匀速运动，根据平衡条件知细绳对小球无拉力；若小球与小车一起有向右的加速度a＝g tan α，由小球受力分析及牛顿第二定律可判断弹簧对小球无弹力，D正确。 弹力大小的计算 “三法”计算弹力的大小 (1)根据胡克定律F＝kx进行求解，注意弹簧长度的变化，如图所示。 (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。 [典例2] 如图所示的是位于水平面上的小车，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ，在斜杆下端固定有质量为m的小球，重力加速度为g。现使小车以加速度a向右做匀加速直线运动，下列说法正确的是(　　) A．杆对小球的弹力一定竖直向上 B．杆对小球的弹力一定沿杆向上 C．杆对小球的弹力大小为mg D．杆对小球的弹力大小为F＝ eq \r(（mg）2＋（ma）2) D　解析：如图所示，对小球进行受力分析，由图可知，当加速度a的大小变化时，杆上弹力的方向与竖直方向的夹角也变化，弹力的方向不一定沿杆，但一定斜向上，且F>mg，A、B、C错误；由几何关系可知，F＝ eq \r(（mg）2＋（ma）2) ，D正确。 1．(2024·河南南阳模拟)下列图中各物体均处于静止状态。图中画出了小球A所受弹力的情况，其中正确的是(　　) C　解析：选项A小球受到重力和杆的弹力处于静止状态，由二力平衡可得小球受到的弹力方向应竖直向上，A错误；选项B若左侧绳中存在弹力T2，则小球无法处于平衡状态，竖直向上，如果左边的绳有拉力，则竖直向上的那根绳就会倾斜，所以左侧绳中没有拉力，B错误；选项C球与球接触处的弹力方向垂直于过接触点的公切面，且指向受力物体，C正确；选项D球与面接触处的弹力方向，过接触点垂直于接触面(即在接触点与球心的连线上)，则半圆形容器对小球的支持力N应是沿着过小球与半圆形容器接触点的半径，且指向圆心，绳上的弹力T方向正确，D错误。 2．(多选)(2024·河北邢台二中模拟)口罩是一种卫生用品，一般戴在口鼻部位用于过滤进入口鼻的空气。为了佩戴舒适，口罩两边的弹性绳的劲度系数比较小，某同学将弹性绳拆下，当弹性绳下端悬挂一块橡皮擦时，弹性绳的长度为30 cm，悬挂两块相同的橡皮擦时，弹性绳的长度为40 cm，如图所示。当弹性绳下端悬挂一支笔时，弹性绳的长度为35 cm。若弹性绳满足胡克定律，且弹性绳始终在弹性限度内，不计弹性绳受到的重力。则下列说法正确的是(　　) A．弹性绳的原长为20 cm B．弹性绳的劲度系数为10 N/m C．一支笔受到的重力是一块橡皮擦受到的重力的1.5倍 D．将一块橡皮擦和一支笔一起挂在弹性绳下端时，弹性绳长45 cm ACD　解析：设弹性绳原长为L0，劲度系数为k，一块橡皮擦所受重力为G1，一支笔所受的重力为G2，由胡克定律可知G1＝k(30－L0)×10－2，2G1＝k(40－L0)×10－2，G2＝k(35－L0)×10－2，联立解得L0＝20 cm，G2＝1.5G1，根据已知条件无法计算k，A、C正确，B错误；将一块橡皮擦和一支笔一起挂在弹性绳下端时，由胡克定律可知G2＋G1＝k(x－L0)×10－2，解得x＝45 cm，D正确。 考点二　摩擦力的分析与计算 静摩擦力的有无及方向的判断 假设法 状态法 根据平衡条件、牛顿第二定律，通过受力分析确定静摩擦力的方向 转换 对象法 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”确定另一物体所受静摩擦力的方向 [典例3] (多选)如图甲、乙所示，倾角为θ的斜面上放置一个滑块b，在滑块b上放置一个质量为m的物块a，b和a相对静止，一起沿斜面匀速下滑，下列说法正确的是(　　) A．图甲中物块a受到摩擦力 B．图乙中物块a受到摩擦力 C．图甲中物块a受到水平向左的摩擦力 D．图乙中物块a受到与斜面平行向上的摩擦力 BD　解析：对题图甲：设物块a受到重力、支持力、摩擦力，而重力与支持力平衡，若受到摩擦力作用，其方向与接触面相切，方向水平，则物块a受力将不平衡，与题中条件矛盾，故假设不成立，A、C错误；对题图乙：设物块a不受摩擦力，由于a匀速下滑，a必受力平衡，若a只受重力、支持力作用，由于支持力与接触面垂直，故重力、支持力不可能平衡，则假设不成立，由受力分析可知，a受到与斜面平行向上的摩擦力，B、D正确。 摩擦力大小的计算 1.滑动摩擦力大小的计算 公式法 若μ已知，则F＝μFN 状态法 若μ未知，利用平衡条件或牛顿第二定律列方程求解 2．静摩擦力大小的计算 (1)物体处于静止或匀速直线运动状态时，用平衡条件求解； (2)物体有加速度时，应用牛顿第二定律F合＝ma求解； (3)最大静摩擦力与接触面间的压力成正比，其值略大于滑动摩擦力，但通常认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 [典例4] (多选)(2024·江西抚州测试)如图所示，水平地面上有一个质量为M的长木板，质量为m的小物块放在长木板的左端，现用水平恒力F向右拉小物块使它在木板上向右滑动，木板仍处于静止状态。已知小物块与木板间的动摩擦因数为μ1，木板与地面间的动摩擦因数为μ2，则以下说法正确的是(　　) A．小物块受到木板的摩擦力大小为μ1mg B．木板受到地面的摩擦力大小为μ1mg C．木板受到地面的摩擦力大小为μ2(M＋m)g D．如果增大恒力F，木板将会滑动 AB　解析：木板对小物块向左的滑动摩擦力f＝μ1mg，根据牛顿第三定律可知小物块对木板向右的滑动摩擦力大小f′＝f＝μ1mg，A正确；由于木板静止，根据平衡条件可知，地面对木板向左的滑动摩擦力大小f地＝f′＝μ1mg，B正确，C错误；增大恒力F，木板对小物块的滑动摩擦力不变，则小物块对木板的滑动摩擦力不变，木板仍然静止，D错误。 3．(多选)如图所示，A、B、C三个物体质量相等，它们与传送带间的动摩擦因数也相同。三个物体随传送带一起匀速运动，运动方向如图中箭头所示，则下列说法正确的是(　　) A．物体A受到的摩擦力方向向右 B．三个物体中只有物体A受到的摩擦力是零 C．物体B、C受到的摩擦力方向相同 D．物体B、C受到的摩擦力方向相反 BC　解析：物体A与传送带一起匀速运动，它们之间无相对运动或相对运动趋势，即无摩擦力作用，A错误；B、C两物体虽运动方向不同，但都处于平衡状态，由沿传送带方向所受合力为零可知，B、C两物体均受沿传送带方向向上的摩擦力作用，B、C正确，D错误。 4．如图所示，一个物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。若保持F的大小不变，而方向与水平面成60°角，物块也恰好做匀速直线运动。则物块与桌面间的动摩擦因数为(　　) A．2－ eq \r(3) B． eq \f(\r(3),6) C． eq \f(\r(3),3) D． eq \f(\r(3),2) C　解析：设物块的质量为m，根据平衡条件及摩擦力公式有：拉力F水平时，F＝μmg；拉力F与水平面成60°角时，F cos 60°＝μ(mg－F sin 60°)，解得μ＝ eq \f(\r(3),3) ，C正确。 考点三　摩擦力的“突变”问题 1．“静”与“动”的突变 (1)物体受力变化，若不能保持相对静止状态，静摩擦力将突变成滑动摩擦力。 (2)题目中出现“最大”“最小”和“刚好”等关键词或出现“最大静摩擦力”的临界状态时，一般隐藏着“静”与“动”的突变。 (3)相对静止与相对滑动的临界状态是静摩擦力达到最大值。 (4)研究传送带问题时，物体与传送带速度相等的时刻往往是摩擦力的大小、方向和性质发生变化的分界点。 2．“静”与“静”的突变 物体受力变化，若两物体间相对运动趋势的方向发生了变化，则静摩擦力的方向会发生突变(静摩擦力的大小一般不变)。 3．“动”与“动”的突变 若两物体相对运动的方向或压力突然变了，则滑动摩擦力的方向或大小会发生突变。 [典例5] 长木板上表面的一端放有一个质量为m的木块，木块与木板接触面上装有摩擦力传感器，如图甲所示，木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与地面间的夹角α变大)，另一端不动，摩擦力传感器记录了木块受到的摩擦力Ff随夹角α的变化图像，如图乙所示。下列判断正确的是(　　) INCLUDEPICTURE "2025版优化指导.高考总复习.第1轮.物理（配人教多选版）教用/ylwle501.tif" \* MERGEFORMAT 　　　 A．木块与木板间的动摩擦因数μ＝tan θ1 B．木块与木板间的动摩擦因数μ＝ eq \f(Ff2,mg cos θ1) C．木板与地面的夹角为θ1时，木块不能匀速下滑 D．木板与地面的夹角为θ2时，木块做自由落体运动 C　解析：当夹角为θ1时，最大静摩擦力Ff2＝mg sin θ1，滑动摩擦力Ff1＝μmg cos θ1，解得μ＝ eq \f(Ff1,mg cos θ1) ，B错误；由题图乙可知Ff2＞Ff1，则有mg sin θ1＞μmg cos θ1，解得μ<tan θ1，A错误；木板与地面的夹角为θ1时，若木块运动，则必是加速下滑的，C正确；当木板与地面的夹角为θ2时，Ff＝0，木块只受重力，但此时速度不为零，木块的运动不是自由落体运动，D错误。 5．(多选)如图所示，将两个相同的木块a、b置于粗糙的水平地面上，中间用一根轻质弹簧连接，两侧用细绳系于墙壁上。开始时木块a、b均静止，弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，木块a所受摩擦力Ffa≠0，木块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0 D．Ffb方向向右 AD　解析：剪断右侧细绳的瞬间，右侧细绳上的拉力突变为0，而弹簧对两木块的拉力没有发生突变，与原来一样，所以木块b相对地面有向左的运动趋势，受到的静摩擦力Ffb方向向右，C错误，D正确；剪断右侧细绳的瞬间，木块a受到的各力都没有发生变化，A正确，B错误。 6．(多选)如图所示，足够长的传送带与水平面的夹角为θ，以速度v0逆时针匀速转动。在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块，小木块与传送带间的动摩擦因数μ<tan θ，则下列选项中能客观地反映小木块的受力和运动情况的是(　　) BD　解析：在小木块速度小于传送带速度的阶段，小木块相对于传送带向上滑动，小木块受到的滑动摩擦力沿传送带向下，小木块沿传送带向下的加速度a1＝g sin θ＋μg cos θ，小木块加速下滑；当小木块加速到与传送带速度相同时，由于μ<tan θ，即μmg cos θ<mg sin θ，小木块与传送带不能相对静止，小木块会继续加速下滑，此时滑动摩擦力的方向突变为沿传送带向上，但大小不变，A错误，B正确；在小木块速度大于传送带速度的阶段，小木块沿斜面向下的加速度a2＝g sin θ－μg cos θ；可见a1＞a2，所以v-t图像的斜率先大后小，C错误，D正确。 1．(经典高考题)中国女排在里约奥运会比赛中夺得冠军。如图为比赛中某精彩的瞬间，此时排球受到的力有(　　) A．推力 B．重力、推力 C．重力、空气对球的作用力 D．重力、推力、空气对球的作用力 C　解析：排球受到重力、空气对球的作用力，此刻人手与球并没有接触，所以没有推力，C正确。 2．(经典高考题)如图所示，水平地面上堆放着原木，关于原木P在支撑点M、N处受力的方向，下列说法正确的是(　　) A．M处受到的支持力竖直向上 B．N处受到的支持力竖直向上 C．M处受到的静摩擦力沿MN方向 D．N处受到的静摩擦力沿水平方向 A　解析：M处受到的支持力的方向与地面垂直向上，即竖直向上，A正确；N处受到的支持力的方向与原木P垂直向上，不是竖直向上的，B错误；原木P相对于地面有向左运动的趋势，则M处受到的静摩擦力沿地面向右，C错误；因原木P有沿原木向下的运动趋势，所以N处受到的静摩擦力沿MN方向，D错误。 3．(2022·重庆卷)如图所示，吸附在竖直玻璃上质量为m的擦窗工具，在竖直平面内受重力、拉力和摩擦力(图中未画出摩擦力)的共同作用做匀速直线运动。若拉力大小与重力大小相等，方向水平向右，重力加速度为g，则擦窗工具所受摩擦力(　　) A．大小等于mg B．大小等于 eq \r(2) mg C．方向竖直向上 D．方向水平向左 B　解析：擦窗工具受力分析的正视图如图所示，由平衡条件可知，擦窗工具所受的滑动摩擦力大小Ff＝ eq \r(2) mg，方向与水平方向成45°角斜向左上方，B正确。 $$