第05讲 三大性质力（讲义）-【上好课】2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考）

第05讲 三大性质力 目录 01、考情透视，目标导航 02、知识导图，思维引航 2 03、考点突破，考法探究 4 考点一 重力 弹力 4 知识点1 重力和重心 4 知识点2 弹力 4 考向1 重力与重心 5 考向2 弹力的有无及方向判断 6 考向3 弹力的大小计算 7 考点二 摩擦力 10 知识点1.两种摩擦力的比较 10 知识点2．关于摩擦力的四个易错点 11 考向1 静摩擦力的有无及方向判断 11 考向2 静摩擦力大小的计算 13 考向3 滑动摩擦力大小的计算 14 考点三 摩擦力的四类突变 16 知识点1“静—静”突变 16 知识点2“静—动”突变 16 知识点3　“动—静”突变 16 知识点4“动—动”突变 16 考向1 “静—静”突变 17 考向2 “静—动”突变 17 考向3 “动—静”突变 18 考向4 “动—动”突变 19 04、真题练习，命题洞见 20 考情分析 2024·辽宁·高考物理试题 2023·重庆·高考物理试题 2023·山东·高考物理试题 2023·江苏·高考物理试题 2021·重庆·高考物理试题 2021·广东·高考物理试题 试题情境 生活实践类 生活中的重力、弹力、摩擦力的应用，牵引、欹器、犁、送餐车等工作原理 学习探究类 斜面以及各类接触面 复习目标 目标一：掌握重力的大小、方向及重心的概念。 目标二：掌握弹力的有无、方向的判断及弹力大小的计算方法，理解并掌握胡克定律。 目标三：会判断摩擦力的方向，会计算摩擦力的大小。 主题探究学习 主题导入：在情境迁移中厘清“物理观念” 【情境创设】 如图所示，健身拉力器是一种很简单且容易获得的健身器材。拉力器能够锻炼的部位有很多：可以练肩部，练手臂，练胸，练腿，练背等。 【快速判断】 (1)健身爱好者站在地面上所受重力的方向不一定指向地心。(√) (2)地面对健身爱好者的支持力是由于健身爱好者的脚发生了形变。(×) (3)弹簧拉伸时，健身爱好者的手与弹簧间一定有弹力。(√) (4)健身拉力器中的弹簧，其形变量越大，劲度系数越大。(×) (5)健身拉力器中的弹簧，其劲度系数是由弹簧自身性质决定的。(√) (6)F＝kx中“x”表示弹簧形变后的长度。(×) 考点一 重力 弹力 知识点1 重力和重心 1．力 (1)定义：力是一个物体对另一个物体的作用。 (2)作用效果：使物体发生形变或改变物体的运动状态(即产生加速度)。 (3)性质：力具有物质性、相互性、矢量性、独立性等特征。 2．重力 (1)产生：由于地球的吸引而使物体受到的力。 注意：重力不是万有引力，而是万有引力竖直向下的一个分力。 (2)大小：G＝mg，可用弹簧测力计测量。同一物体G的变化是由在地球上不同位置处g的变化引起的。 (3)方向：竖直向下。 (4)重心：物体的各部分都受到重力的作用，可认为重力集中作用于一点，这一点叫作物体的重心。 ①影响重心位置的因素：物体的几何形状；物体的质量分布。 ②不规则薄板形物体重心的确定方法：悬挂法。 注意：重心的位置不一定在物体上。 知识点2 弹力 1．弹力 (1)定义：发生形变的物体，要恢复原状，对与它接触的物体产生的力的作用。 (2)产生条件： ①物体间直接接触； ②接触处发生弹性形变。 (3)方向：总是与施力物体形变的方向相反。 2．弹力有无的判断方法 (1)条件法：根据弹力产生条件——物体是否直接接触并发生弹性形变。 (2)假设法：假设两个物体间不存在弹力，看物体能否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处没有弹力；若运动状态改变，则此处一定有弹力。 (3)状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在。 3．接触面上的弹力方向判断 面与面 点与平面 点与曲面 曲面与平面 垂直于接触面 垂直于接触面 垂直于切面 垂直于平面 4.弹力大小的计算 (1)应用胡克定律F＝kx计算弹簧的弹力。注意：x表示形变量。 (2)物体静止或做匀速直线运动时，用共点力平衡条件来计算弹力。 (3)物体不处于平衡状态时可应用牛顿第二定律计算弹力。 考向1 重力与重心 1.(2024·衡水高三联考)如图所示，歼-20战机是中国研制出的第五代隐身重型歼击机。它具有隐身性、高机动性以及先进的航电系统。关于歼-20战机的重力，下列说法正确的是(　 ) A．战机受到的重力指向地心 B．战机受重力作用，但它对地球没有引力 C．战机受到的重力的施力物体是地球 D．战机匀速飞行时，它不受重力作用 【答案】C 【解析】：　重力的方向竖直向下，但不一定指向地心，A错误；由于地球对战机的吸引而产生重力，同时战机对地球也产生引力，B错误；任何力都有施力物体，重力的施力物体是地球，C正确；地球附近的任何物体都受重力作用，与运动状态无关，D错误。 【题后感悟】 1．重心是重力的等效作用点，其位置与物体的形状和质量分布有关，但不一定在物体上。 2．对于形状不规则或质量不均匀分布的薄板，重心可用悬挂法确定。 3．重力的方向总是竖直向下，不一定指向地心，也不一定垂直向下。 4．重力的大小G＝mg，而g的大小与所处的地球位置有关。 考向2 弹力的有无及方向判断 2.如图所示，固定斜面上有一小球，由一竖直轻弹簧P与一平行于斜面的轻弹簧Q连接着，小球处于静止状态，则下列说法正确的是(　　) A．若小球光滑，轻弹簧P一定有弹力 B．若小球光滑，小球可能受到4个力 C．若斜面和小球都不光滑，轻弹簧Q不可能处于压缩状态 D．若斜面和小球都不光滑，小球与斜面之间一定有弹力 【答案】　B 【解析】　小球光滑时，若弹簧P无拉力，则弹簧Q一定有拉力，斜面对小球有支持力，小球可以平衡，A错误；小球光滑时，若弹簧P和Q都有拉力，斜面对小球一定有支持力，否则不会平衡，小球受4个力的作用，B正确；斜面和小球都不光滑时，若弹簧P无拉力且小球处于平衡状态，对小球受力分析，受到竖直向下的重力，斜面的支持力，受到的摩擦力可能沿斜面向下也可能沿斜面向上，还可能为零，弹簧Q可能伸长也可能压缩，还可能处于原长状态，C错误；斜面和小球都不光滑时，对小球受力分析，受到竖直向下的重力，若弹簧Q无拉力，小球受到弹簧P的拉力与重力平衡时，不受支持力，即小球与斜面间有可能无弹力，D错误。 【题后感悟】 判断弹力有无的三种方法 条件法 根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断，多用来判断形变较明显的情况 假设法 对形变不明显的情况，可假设两个物体间不存在弹力，看物体能否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此处一定存在弹力。 状态法 根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断是否存在弹力。 考向3 弹力的大小计算 3．两个劲度系数分别为和的轻质弹簧a、b串接在一起，a弹簧的一端固定在墙上，如图所示，开始时弹簧均处于原长状态，现用水平力作用在b弹簧的P端向右拉动弹簧，当a弹簧的伸长量为L时（　　） A．b弹簧的伸长量为 B．b弹簧的伸长量也为L C．P端向右移动的距离为 D．P端向右移动的距离为 【答案】D 【详解】AB．两根轻弹簧串联，弹力大小相等，根据胡克定律得x与k成反比，则得b弹簧的伸长量为，故A、B错误； CD．P端向右移动的距离等于两根弹簧伸长量之和，即为 故C错误，D正确。 故选D。 4．如图所示的装置中，三个相同的轻弹簧在未受力状态下的原长相等，小球的质量均相同，弹簧和细线的质量均不计，一切摩擦忽略不计。平衡时各弹簧的长度分别为、、，弹簧在弹性限度内，其大小关系是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】由于小球的质量相等，故三种情况下小球对弹簧产生的拉力相等.由胡克定律 可知，各弹簧的形变量相等，由于原长相等，故平衡时各弹簧的长度都相等。 故选A。 5．如图所示，水平直杆OP右端固定于竖直墙上的O点，长为L=2 m的轻绳一端固定于直杆P点，另一端固定于墙上O点正下方的Q点，OP长为d=1.2 m，重为8 N的钩码用质量不计的光滑挂钩挂在轻绳上且处于静止状态，则轻绳的弹力大小为（　　） A．10 N B．8 N C．6 N D．5 N 【答案】D 【详解】设挂钩所在处为N点，延长PN交墙于M点，如图所示 同一条绳子拉力相等，根据对称性可知两边的绳子与竖直方向的夹角相等，设为α，则根据几何关系可知NQ=MN，即PM等于绳长；根据几何关系可得 则α=37°，根据平衡条件可得 2Tcosα=mg 解得 T=5N 故D正确，ABC错误。 故选D。 6．如图所示为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，在斜杆下端固定有质量为m的小球。现使小车以加速度a向右做匀加速运动，下列说法正确的是（　　） A．杆对小球的弹力竖直向上 B．杆对小球的弹力沿杆向上 C．杆对小球的弹力大小可能为 D．杆对小球的弹力大小为 【答案】CD 【详解】D．设杆对小球的弹力在竖直方向的分力为，水平方向的分力为，竖直方向根据受力平衡可得 水平方向根据牛顿第二定律可得 杆对小球的弹力大小为 D正确； ABC．设小球的弹力与竖直方向的夹角为，则有 当 即 此时杆对球的弹力沿杆向上，竖直方向有 解得 综上分析可知，只有当加速度时，杆对球的弹力才沿杆向上，当加速度a=0时，杆对球的弹力竖直向上，则AB错误，C正确。 故选CD。 【题后感悟】 弹簧弹力的计算 1．弹簧的弹力可由胡克定律F＝kx计算，也可由物体的平衡条件计算。 2．弹簧串接在一起时，各弹簧的弹力大小相等，弹簧的形变量一般不同。 轻绳和轻杆弹力的计算 3．物体处于平衡状态时，固定物体的轻绳或轻杆的弹力可由物体的平衡条件借助于力的合成与分解知识求解。 4．轻绳中的弹力方向一定沿绳指向绳收缩的方向，而轻杆中的弹力方向不一定沿杆。 非平衡体所受弹力的计算 5．非平衡体所受弹力的大小和方向与物体加速度的大小和方向有关。 6．应用牛顿第二定律时，沿加速度的方向和垂直于加速度的方向列方程。 考点二 摩擦力 知识点1.两种摩擦力的比较 名称 项目　　 静摩擦力 滑动摩擦力 定义 两相互接触的物体之间只有相对运动的趋势，而没有相对运动，两物体间的摩擦力 两个相互接触的物体，当它们相对滑动时，在接触面上产生阻碍相对运动的力 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＜F≤Fmax Ff＝μF压，μ的大小由接触面的材料和粗糙程度共同决定 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 知识点2．关于摩擦力的四个易错点 (1)摩擦力的方向总是与物体间相对运动(或相对运动趋势)的方向相反，但不一定与物体的运动方向相反。 (2)摩擦力总是阻碍物体间的相对运动(或相对运动趋势)，但不一定阻碍物体的运动。即摩擦力可以作为阻力使物体减速，也可以作为动力使物体加速。 (3)受静摩擦力作用的物体不一定相对地面静止，但一定与静摩擦力的施力物体保持相对静止。 (4)静摩擦力的大小与正压力无关，仅与外力有关，最大静摩擦力的大小与正压力有关且成正比。 考向1 静摩擦力的有无及方向判断 1．如图所示为智能机器人协助派件员分拣快递的场景，派件员将包裹放在机器人的水平托盘上后，机器人通过扫码读取目的地信息，并生成最优路线，将不同目的地的包裹送至不同的位置，从而实现包裹的分拣功能。关于机器人和包裹，下列说法正确的是（　　） A．机器人加速前进则包裹对水平托盘的摩擦力方向向后 B．包裹受到向上的支持力是包裹发生形变产生的 C．包裹对机器人的压力和机器人对包裹的支持力是一对平衡力 D．包裹随着机器人一起做匀速直线运动时，包裹受到向前的摩擦力 【答案】A 【详解】A．机器人加速前进时，相对包裹机器人有向前运动的趋势，故此时包裹对水平托盘的摩擦力方向向后，A正确； B．包裹受到向上的支持力是托盘发生形变产生的，B错误； C．包裹对机器人的压力和机器人对包裹的支持力是一对相互作用力，C错误； D．包裹随着机器人一起做匀速直线运动时，包裹加速度为零，故此时不受到摩擦力，D错误。 故选A。 2．大型商场或者大型超市为了方便顾客上下楼，都会安装自动扶梯．小王同学经过调查研究发现，不同商场或超市中的自动扶梯是不一样的，可以分为两大类，一种有台阶，另一种无台阶，两种自动扶梯分别如图所示．此外，小王同学还发现，为了节约能源，在没有顾客乘行时，这两种自动扶梯都以较小的速度匀速运行，当有顾客乘行时自动扶梯经过先加速再匀速两个阶段运行．则电梯在运送顾客上楼的整个过程中 A．图甲所示的无台阶自动扶梯中，乘客始终受摩擦力作用 B．图乙所示的有台阶自动扶梯中，乘客始终受摩擦了作用 C．图甲所示的无台阶自动扶梯中，乘客对扶梯的作用力始终竖直向下 D．图乙所示的有台阶自动扶梯中，乘客对扶梯的作用力始终竖直向下 【答案】A 【详解】乘客在无台阶的电梯上运动时，在加速和匀速阶段，都到重力、支持力和静摩擦力．匀速阶段乘客对扶梯的作用力竖直向下，在加速阶段偏离竖直方向；乘客在有台阶的电梯上运动时，加速阶段受到重力、支持力和静摩擦力，乘客对扶梯的作用力偏离竖直方向；匀速阶段受到重力与支持力，乘客对扶梯的作用力竖直向下．综上分析，故A正确，BCD错误。 故选A． 【题后感悟】 摩擦力的有无及方向的三种判断方法 假设法 状态法 根据平衡条件、牛顿第二定律，判断静摩擦力的有无及方向 转换法 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 考向2 静摩擦力大小的计算 3．两只完全相同的蚂蚁在轮胎内外表面爬，当两只蚂蚁爬到图示位置时保持静止，角大于角。已知轮胎材料相同，轮胎与蚂蚁之间动摩擦因数为，蚂蚁质量，重力加速度取，下列说法正确的是（　　） A．处蚂蚁受到的支持力比处蚂蚁大 B．处蚂蚁受到的摩擦力比处蚂蚁大 C．处的蚂蚁受到的摩擦力大小为 D．处的蚂蚁受到的摩擦力大小为 【答案】D 【详解】根据题意，对蚂蚁受力分析，设蚂蚁所在位置和圆心连线与竖直方向夹角为，如图所示    由平衡条件可得 AB．由于，则处蚂蚁受到的支持力比处蚂蚁小，处蚂蚁受到的摩擦力比处蚂蚁小，故AB错误； C．蚂蚁与轮胎之间保持静止，则摩擦力不能按滑动摩擦力计算，则处的蚂蚁受到的摩擦力大小不一定为，故C错误； D．由题意可知，处蚂蚁所在位置和圆心连线与竖直方向夹角为，则处的蚂蚁受到的摩擦力大小为，故D正确。 故选D。 【题后感悟】 静摩擦力大小的计算方法 (1)物体处于静止状态，利用力的平衡条件求解静摩擦力的大小。 (2)物体有加速度时，若只受摩擦力，则Ff＝ma，如匀速转动的圆盘上与圆盘相对静止的物块靠静摩擦力提供向心力产生向心加速度。若除摩擦力外，物体还受其他力，则F合＝ma，需先求合力再求摩擦力。 考向3 滑动摩擦力大小的计算 4.(2024·西安高三联考)当今物流业相当发达，货车货运功不可没。如图所示，司机为方便卸货，在距水平地面的高度为的车厢底部与地面之间用长度为的木板搭建了一个斜面。若货物恰好能沿木板匀速下滑，则货物与木板间的动摩擦因数为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据题意，设货物的质量为，木板的倾角为，货物与木板间的动摩擦因数为，对货物，根据物体的平衡条件有 又有 解得 故选A。 5.在建筑装修中，工人用一质量为m、与墙面动摩擦因数为的磨石打磨竖直粗糙墙面，在与竖直面成角的推力F作用下，磨石以速度v向上匀速运动，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．磨石受到的摩擦力大小为 B．若撤掉F，磨石会立刻向下运动 C．若撤掉F，磨石受到的摩擦力大小变为0 D．若仅略微减小角，则磨石将做减速运动 【答案】C 【详解】 A．磨石受到的摩擦力大小为 故A错误； BC．若撤掉F，墙面对磨石的弹力为0，磨石受到的摩擦力大小变为0，磨石只受重力的作用，做竖直上抛运动，故磨石先向上运动再向下运动，故B错误，C正确； D．磨石向上匀速运动，根据平衡条件有 若仅略微减小角，增大，减小，则 可知若仅略微减小角，磨石将做加速运动，故D错误。 故选C。 【题后感悟】滑动摩擦力大小的计算方法 公式法 若μ已知，则Ff＝μF压，F压是两物体间的正压力 状态法 若μ未知，可结合物体的运动状态和其他受力情况，利用平衡条件或牛顿第二定律列方程求解 考点三 摩擦力的四类突变 摩擦力的突变问题，其实质就是静摩擦力和滑动摩擦力大小或方向的变化分析问题，解题时应注意以下三点。 (1)分析临界状态，物体由相对静止变为相对运动，或者由相对运动变为相对静止，或者受力情况发生突变，往往是摩擦力突变问题的临界状态。 (2)确定各阶段摩擦力的性质和受力情况，做好各阶段摩擦力的分析。 (3)研究传送带问题时，物体和传送带的速度相等的时刻往往是摩擦力的大小、方向和运动性质的分界点。 知识点1“静—静”突变 物体在摩擦力和其他力的共同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，物体虽然仍保持相对静止，但相对运动趋势的方向发生了变化，则物体所受的静摩擦力发生突变。 知识点2“静—动”突变 物体在静摩擦力和其他力作用下处于静止状态，当其他力变化时，如果物体不能保持相对静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力，突变点常常为静摩擦力达到最大值时。 知识点3　“动—静”突变 在滑动摩擦力和其他力作用下，做减速运动的物体突然停止相对滑行时，物体将不再受滑动摩擦力作用，滑动摩擦力“突变”为静摩擦力。 知识点4“动—动”突变 物体在滑动摩擦力作用下运动直到达到共同速度后，如果在静摩擦力作用下不能保持相对静止，则物体将受滑动摩擦力作用，且其方向发生反向。 考向1 “静—静”突变 1．如图所示，质量为10 kg的物体A拴在一个被水平拉伸的弹簧一端，弹簧的拉力为5 N时，物体A与小车均处于静止状态．若小车以1 m/s2的加速度向右运动，则（　　） A．物体A相对小车向右运动 B．物体A受到的摩擦力减小 C．物体A受到的摩擦力大小不变 D．物体A受到的弹簧的拉力增大 【答案】C 【详解】ABC．由题意得，物体A与小车的上表面间的最大静摩擦力Ffm≥5 N，当小车加速运动时，假设物体A与小车仍然相对静止，则物体A所受合力大小 F合＝ma＝10 N 可知此时小车对物体A的摩擦力大小为5 N，方向向右，且为静摩擦力，所以假设成立，物体A受到的摩擦力大小不变，故AB错误，C正确； D．弹簧长度不变，物体A受到的弹簧的拉力大小不变，故D错误。 故选C。 考向2 “静—动”突变 2．为研究木板与物块之间的摩擦力，某同学在粗糙的长木板上放置一物块，物块通过细线连接固定在试验台上的力传感器，如图力（a）。水平向左拉木板，传感器记录的F—t图像如图（b）。下列实验自长木板说法中不正确的是（   ） A．物块受到的摩擦力方向始终水平向左 B．1.0 ~ 1.3s时间内，物块与木板之间的摩擦力是静摩擦力 C．根据图（b）中数据可以得到木板与物块之间的动摩擦因数 D．2.4 ~ 3.0s时间内，木板可能做变速直线运动 【答案】C 【详解】A．木板始终向左运动或者有向左运动的趋势，可得物块对木板的摩擦力始终向右，所以物块受到木板对其的摩擦力方向始终水平向左，A正确，不符合题意； B．根据图像可得在1.0 ~ 1.3s时间内物块受到摩擦力在变化，所以可得此时为静摩擦力，B正确，不符合题意； C．根据图（b）中数据可以读出滑动摩擦力大小，但由于物块质量未知，则无法求出木板与物块之间的动摩擦因数，C错误，符合题意； D．2.4 ~ 3.0s时间内传感器示数不再变化说明此时摩擦力已经变为滑动摩擦力，此时木板只要运动就行，可能做变速直线运动，D正确，不符合题意。 故选C。 考向3 “动—静”突变 3．如图所示，一倾角为θ=37°的斜面固定在地面上，质量为1 kg的滑块以初速度v0从斜面底端沿斜面向上滑行，设斜面足够长，已知该滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，g取10 m/s2。取初速度v0的方向为正方向，则该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图像是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】滑块上升过程中受滑动摩擦力，有 Ff=μFN，FN=mgcos θ 联立，解得 Ff=6.4 N 方向沿斜面向下。当滑块的速度减为零后，由于重力的分力 mgsin θ=6N<Ff 所以滑块将静止，滑块受到的摩擦力为静摩擦力，由平衡条件得 Ff'=mgsin θ=6 N 方向沿斜面向上。 故选B。 考向4 “动—动”突变 4．如图所示，足够长的传送带与水平面夹角为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，规定沿传送带向下为正方向，则图中能较客观地反映小木块对传送带的摩擦力f随时间t变化关系的是（   ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】小木块刚放置在传送带上时，传送带相对于木块沿斜面向下运动，木块对传送带的摩擦力沿斜面向上，根据牛顿第三定律可知，传送带对木块的摩擦力沿斜面向下，大小为 且重力的分力沿斜面向下，木块做匀加速运动，加速度大小为 当小木块的速度与传送带速度相等时，由可知 木块继续沿传送带加速向下，木块相对于传送带沿斜面向下运动，传送带对木块的摩擦力的方向沿斜面向上，根据牛顿第三定律可知，木块对传送带的摩擦力沿斜面向下，故木块对传送带的摩擦力方向先为负值，再为正值，故D正确，ABC错误。 故选D。 【题后感悟】 摩擦力突变问题注意事项 1．静摩擦力是被动力，其大小、方向取决于物体间的相对运动的趋势，而且静摩擦力存在最大值。存在静摩擦力的连接系统，相对滑动与相对静止的临界状态是静摩擦力达到最大值。 2．滑动摩擦力的突变问题：滑动摩擦力的大小与接触面的动摩擦因数和接触面受到的正压力均成正比，发生相对运动的物体，如果接触面的动摩擦因数发生变化或接触面受到的正压力发生变化，则滑动摩擦力就会发生变化。 3．研究传送带问题时，物体和传送带的速度相等的时刻往往是摩擦力的大小、方向和运动性质发生变化的分界点。 1．（2024·辽宁·高考真题）利用砚台将墨条研磨成墨汁时讲究“圆、缓、匀”，如图，在研磨过程中，砚台始终静止在水平桌面上。当墨条的速度方向水平向左时，（　　） A．砚台对墨条的摩擦力方向水平向左 B．桌面对砚台的摩擦力方向水平向左 C．桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力 D．桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力是一对平衡力 【答案】C 【详解】A．当墨条速度方向水平向左时，墨条相对于砚台向左运动，故砚台对墨条的摩擦力方向水平向右，故A错误； B．根据牛顿第三定律，墨条对砚台的摩擦力方向水平向左，由于砚台处于静止状态，故桌面对砚台的摩擦力方向水平向右，故B错误； C．由于砚台处于静止状态，水平方向桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力，故C正确； D．桌面对砚台的支持力大小等于砚台的重力加上墨条对其的压力，故桌面对砚台的支持力大于墨条对砚台的压力，故D错误。 故选C。 2.（2023·山东·高考真题）餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示，三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上，下端连接托盘。托盘上叠放若干相同的盘子，取走一个盘子，稳定后余下的正好升高补平。已知单个盘子的质量为300g，相邻两盘间距1.0cm，重力加速度大小取10m/s2。弹簧始终在弹性限度内，每根弹簧的劲度系数为（   ）    A．10N/m B．100N/m C．200N/m D．300N/m 【答案】B 【详解】由题知，取走一个盘子，稳定后余下的正好升高补平，则说明一个盘子的重力可以使弹簧形变相邻两盘间距，则有 mg = 3∙kx 解得 k = 100N/m 故选B。 3．（2022·浙江·高考真题）如图所示，公园里有一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 【答案】D 【详解】水管口持续有水流出而过一段时间桶会翻转一次，说明主要原因是装的水到一定量之后，导致水桶与水整体的重心往上移动，竖直向下的重力作用线偏离中心转轴，导致水桶不能稳定平衡，发生翻转，故选D。 4．（2023·江苏·高考真题）滑块以一定的初速度沿粗糙斜面从底端上滑，到达最高点B后返回到底端。利用频闪仪分别对上滑和下滑过程进行拍摄，频闪照片示意图如图所示。与图乙中相比，图甲中滑块（　　）    A．受到的合力较小 B．经过A点的动能较小 C．在A、B之间的运动时间较短 D．在A、B之间克服摩擦力做的功较小 【答案】C 【详解】A．频闪照片时间间隔相同，图甲相邻相等时间间隔内发生的位移差大，根据匀变速直线运动的推论，可知图甲中滑块加速度大，根据牛顿第二定律可知图甲中滑块受到的合力较大，故A错误； B．设斜面倾角为，动摩擦因数为，上滑阶段根据牛顿第二定律有 下滑阶段根据牛顿第二定律有 可知上滑阶段阶段加速度大于下滑阶段加速度，图甲为上滑阶段，从图甲中的A点到图乙中的A点，先上升后下降，重力不做功，摩擦力做负功，根据动能定理可知图甲经过A点的动能较大，故B错误； C．由逆向思维，由于图甲中滑块加速度大，根据 可知图甲在A、B之间的运动时间较短，故C正确； D．由于无论上滑或下滑均受到滑动摩擦力大小相等，故图甲和图乙在A、B之间克服摩擦力做的功相等，故D错误。 故选C。 5.（2023·江苏·高考真题）如图所示，“嫦娥五号”探测器静止在月球平坦表面处。已知探测器质量为m，四条腿与竖直方向的夹角均为θ，月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的。每条腿对月球表面压力的大小为（   ）    A． B． C． D． 【答案】D 【详解】对“嫦娥五号”探测器受力分析有 FN = mg月 则对一条腿有 根据牛顿第三定律可知每条腿对月球表面的压力为。 故选D。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 11 / 11 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第05讲 三大性质力 目录 01、考情透视，目标导航 02、知识导图，思维引航 2 03、考点突破，考法探究 4 考点一 重力 弹力 4 知识点1 重力和重心 4 知识点2 弹力 4 考向1 重力与重心 5 考向2 弹力的有无及方向判断 6 考向3 弹力的大小计算 7 考点二 摩擦力 10 知识点1.两种摩擦力的比较 10 知识点2．关于摩擦力的四个易错点 11 考向1 静摩擦力的有无及方向判断 11 考向2 静摩擦力大小的计算 13 考向3 滑动摩擦力大小的计算 14 考点三 摩擦力的四类突变 16 知识点1“静—静”突变 16 知识点2“静—动”突变 16 知识点3　“动—静”突变 16 知识点4“动—动”突变 16 考向1 “静—静”突变 17 考向2 “静—动”突变 17 考向3 “动—静”突变 18 考向4 “动—动”突变 19 04、真题练习，命题洞见 20 考情分析 2024·辽宁·高考物理试题 2023·重庆·高考物理试题 2023·山东·高考物理试题 2023·江苏·高考物理试题 2021·重庆·高考物理试题 2021·广东·高考物理试题 试题情境 生活实践类 生活中的重力、弹力、摩擦力的应用，牵引、欹器、犁、送餐车等工作原理 学习探究类 斜面以及各类接触面 复习目标 目标一：掌握重力的大小、方向及重心的概念。 目标二：掌握弹力的有无、方向的判断及弹力大小的计算方法，理解并掌握胡克定律。 目标三：会判断摩擦力的方向，会计算摩擦力的大小。 主题导入：在情境迁移中厘清“物理观念” 【情境创设】 如图所示，健身拉力器是一种很简单且容易获得的健身器材。拉力器能够锻炼的部位有很多：可以练肩部，练手臂，练胸，练腿，练背等。 【快速判断】 (1)健身爱好者站在地面上所受重力的方向不一定指向地心。() (2)地面对健身爱好者的支持力是由于健身爱好者的脚发生了形变。() (3)弹簧拉伸时，健身爱好者的手与弹簧间一定有弹力。() (4)健身拉力器中的弹簧，其形变量越大，劲度系数越大。() (5)健身拉力器中的弹簧，其劲度系数是由弹簧自身性质决定的。() (6)F＝kx中“x”表示弹簧形变后的长度。() 考点一 重力 弹力 知识点1 重力和重心 1．力 (1)定义：力是一个物体对另一个物体的作用。 (2)作用效果：使物体发生形变或改变物体的(即产生加速度)。 (3)性质：力具有物质性、相互性、矢量性、独立性等特征。 2．重力 (1)产生：由于而使物体受到的力。 注意：重力不是万有引力，而是万有引力竖直向下的一个分力。 (2)大小：G＝mg，可用测量。同一物体G的变化是由在地球上不同位置处g的变化引起的。 (3)方向：。 (4)重心：物体的各部分都受到重力的作用，可认为重力集中作用于一点，这一点叫作物体的重心。 ①影响重心位置的因素：物体的几何形状；物体的分布。 ②不规则薄板形物体重心的确定方法：法。 注意：重心的位置不一定在物体上。 知识点2 弹力 1．弹力 (1)定义：发生的物体，要恢复原状，对与它接触的物体产生的力的作用。 (2)产生条件： ①物体间直接接触； ②接触处发生。 (3)方向：总是与施力物体形变的方向。 2．弹力有无的判断方法 (1)条件法：根据弹力产生条件——物体是否直接接触并发生弹性形变。 (2)假设法：假设两个物体间不存在弹力，看物体能否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处弹力；若运动状态改变，则此处有弹力。 (3)状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在。 3．接触面上的弹力方向判断 面与面 点与平面 点与曲面 曲面与平面 垂直于接触面 垂直于接触面 垂直于切面 垂直于平面 4.弹力大小的计算 (1)应用胡克定律F＝kx计算弹簧的弹力。注意：x表示。 (2)物体静止或做匀速直线运动时，用共点力平衡条件来计算弹力。 (3)物体不处于平衡状态时可应用牛顿第二定律计算弹力。 考向1 重力与重心 1.(2024·衡水高三联考)如图所示，歼-20战机是中国研制出的第五代隐身重型歼击机。它具有隐身性、高机动性以及先进的航电系统。关于歼-20战机的重力，下列说法正确的是(　 ) A．战机受到的重力指向地心 B．战机受重力作用，但它对地球没有引力 C．战机受到的重力的施力物体是地球 D．战机匀速飞行时，它不受重力作用 考向2 弹力的有无及方向判断1．重心是重力的等效作用点，其位置与物体的形状和质量分布有关，但不一定在物体上。 2．对于形状不规则或质量不均匀分布的薄板，重心可用悬挂法确定。 3．重力的方向总是竖直向下，不一定指向地心，也不一定垂直向下。 4．重力的大小G＝mg，而g的大小与所处的地球位置有关。 2.如图所示，固定斜面上有一小球，由一竖直轻弹簧P与一平行于斜面的轻弹簧Q连接着，小球处于静止状态，则下列说法正确的是(　　) A．若小球光滑，轻弹簧P一定有弹力 B．若小球光滑，小球可能受到4个力 C．若斜面和小球都不光滑，轻弹簧Q不可能处于压缩状态 D．若斜面和小球都不光滑，小球与斜面之间一定有弹力 考向3 弹力的大小计算判断弹力有无的三种方法 条件法 根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断，多用来判断形变较明显的情况 假设法 对形变不明显的情况，可假设两个物体间不存在弹力，看物体能否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此处一定存在弹力。 状态法 根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断是否存在弹力。 3．两个劲度系数分别为和的轻质弹簧a、b串接在一起，a弹簧的一端固定在墙上，如图所示，开始时弹簧均处于原长状态，现用水平力作用在b弹簧的P端向右拉动弹簧，当a弹簧的伸长量为L时（　　） A．b弹簧的伸长量为 B．b弹簧的伸长量也为L C．P端向右移动的距离为 D．P端向右移动的距离为 4．如图所示的装置中，三个相同的轻弹簧在未受力状态下的原长相等，小球的质量均相同，弹簧和细线的质量均不计，一切摩擦忽略不计。平衡时各弹簧的长度分别为、、，弹簧在弹性限度内，其大小关系是（　　） A． B． C． D． 5．如图所示，水平直杆OP右端固定于竖直墙上的O点，长为L=2 m的轻绳一端固定于直杆P点，另一端固定于墙上O点正下方的Q点，OP长为d=1.2 m，重为8 N的钩码用质量不计的光滑挂钩挂在轻绳上且处于静止状态，则轻绳的弹力大小为（　　） A．10 N B．8 N C．6 N D．5 N 6．如图所示为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，在斜杆下端固定有质量为m的小球。现使小车以加速度a向右做匀加速运动，下列说法正确的是（　　） A．杆对小球的弹力竖直向上 B．杆对小球的弹力沿杆向上 C．杆对小球的弹力大小可能为 D．杆对小球的弹力大小为 弹簧弹力的计算 1．弹簧的弹力可由胡克定律F＝kx计算，也可由物体的平衡条件计算。 2．弹簧串接在一起时，各弹簧的弹力大小相等，弹簧的形变量一般不同。 轻绳和轻杆弹力的计算 3．物体处于平衡状态时，固定物体的轻绳或轻杆的弹力可由物体的平衡条件借助于力的合成与分解知识求解。 4．轻绳中的弹力方向一定沿绳指向绳收缩的方向，而轻杆中的弹力方向不一定沿杆。 非平衡体所受弹力的计算 5．非平衡体所受弹力的大小和方向与物体加速度的大小和方向有关。 6．应用牛顿第二定律时，沿加速度的方向和垂直于加速度的方向列方程。 考点二 摩擦力 知识点1.两种摩擦力的比较 名称 项目　　 静摩擦力 滑动摩擦力 定义 两相互接触的物体之间只有相对运动的，而没有相对运动，两物体间的摩擦力 两个相互接触的物体，当它们时，在接触面上产生阻碍相对运动的力 产生条件 ①接触面②接触处有压力 ③两物体间有 ①接触面 ②接触处有压力 ③两物体间有 大小 0＜F≤Fmax Ff＝μF压，μ的大小由接触面的和粗糙程度共同决定 方向 与受力物体相对运动趋势的方向 与受力物体相对运动的方向 作用效果 总是阻碍物体间的 总是阻碍物体间的 知识点2．关于摩擦力的四个易错点 (1)摩擦力的方向总是与物体间相对运动(或相对运动趋势)的方向相反，但不一定与物体的运动方向相反。 (2)摩擦力总是阻碍物体间的相对运动(或相对运动趋势)，但不一定阻碍物体的运动。即摩擦力可以作为阻力使物体减速，也可以作为动力使物体加速。 (3)受静摩擦力作用的物体不一定相对地面静止，但一定与静摩擦力的施力物体保持相对静止。 (4)静摩擦力的大小与正压力无关，仅与外力有关，最大静摩擦力的大小与正压力有关且成正比。 考向1 静摩擦力的有无及方向判断 1．如图所示为智能机器人协助派件员分拣快递的场景，派件员将包裹放在机器人的水平托盘上后，机器人通过扫码读取目的地信息，并生成最优路线，将不同目的地的包裹送至不同的位置，从而实现包裹的分拣功能。关于机器人和包裹，下列说法正确的是（　　） A．机器人加速前进则包裹对水平托盘的摩擦力方向向后 B．包裹受到向上的支持力是包裹发生形变产生的 C．包裹对机器人的压力和机器人对包裹的支持力是一对平衡力 D．包裹随着机器人一起做匀速直线运动时，包裹受到向前的摩擦力 2．大型商场或者大型超市为了方便顾客上下楼，都会安装自动扶梯．小王同学经过调查研究发现，不同商场或超市中的自动扶梯是不一样的，可以分为两大类，一种有台阶，另一种无台阶，两种自动扶梯分别如图所示．此外，小王同学还发现，为了节约能源，在没有顾客乘行时，这两种自动扶梯都以较小的速度匀速运行，当有顾客乘行时自动扶梯经过先加速再匀速两个阶段运行．则电梯在运送顾客上楼的整个过程中 A．图甲所示的无台阶自动扶梯中，乘客始终受摩擦力作用 B．图乙所示的有台阶自动扶梯中，乘客始终受摩擦了作用 C．图甲所示的无台阶自动扶梯中，乘客对扶梯的作用力始终竖直向下 D．图乙所示的有台阶自动扶梯中，乘客对扶梯的作用力始终竖直向下 摩擦力的有无及方向的三种判断方法 假设法 状态法 根据平衡条件、牛顿第二定律，判断静摩擦力的有无及方向 转换法 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 考向2 静摩擦力大小的计算 3．两只完全相同的蚂蚁在轮胎内外表面爬，当两只蚂蚁爬到图示位置时保持静止，角大于角。已知轮胎材料相同，轮胎与蚂蚁之间动摩擦因数为，蚂蚁质量，重力加速度取，下列说法正确的是（　　） A．处蚂蚁受到的支持力比处蚂蚁大 B．处蚂蚁受到的摩擦力比处蚂蚁大 C．处的蚂蚁受到的摩擦力大小为 D．处的蚂蚁受到的摩擦力大小为 考向3 滑动摩擦力大小的计算静摩擦力大小的计算方法 (1)物体处于静止状态，利用力的平衡条件求解静摩擦力的大小。 (2)物体有加速度时，若只受摩擦力，则Ff＝ma，如匀速转动的圆盘上与圆盘相对静止的物块靠静摩擦力提供向心力产生向心加速度。若除摩擦力外，物体还受其他力，则F合＝ma，需先求合力再求摩擦力。 4.(2024·西安高三联考)当今物流业相当发达，货车货运功不可没。如图所示，司机为方便卸货，在距水平地面的高度为的车厢底部与地面之间用长度为的木板搭建了一个斜面。若货物恰好能沿木板匀速下滑，则货物与木板间的动摩擦因数为（　　） A． B． C． D． 5.在建筑装修中，工人用一质量为m、与墙面动摩擦因数为的磨石打磨竖直粗糙墙面，在与竖直面成角的推力F作用下，磨石以速度v向上匀速运动，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．磨石受到的摩擦力大小为 B．若撤掉F，磨石会立刻向下运动 C．若撤掉F，磨石受到的摩擦力大小变为0 D．若仅略微减小角，则磨石将做减速运动 考点三 摩擦力的四类突变滑动摩擦力大小的计算方法 公式法 若μ已知，则Ff＝μF压，F压是两物体间的正压力 状态法 若μ未知，可结合物体的运动状态和其他受力情况，利用平衡条件或牛顿第二定律列方程求解 摩擦力的突变问题，其实质就是静摩擦力和滑动摩擦力大小或方向的变化分析问题，解题时应注意以下三点。 (1)分析临界状态，物体由相对静止变为相对运动，或者由相对运动变为相对静止，或者受力情况发生突变，往往是摩擦力突变问题的临界状态。 (2)确定各阶段摩擦力的性质和受力情况，做好各阶段摩擦力的分析。 (3)研究传送带问题时，物体和传送带的速度相等的时刻往往是摩擦力的大小、方向和运动性质的分界点。 知识点1“静—静”突变 物体在摩擦力和其他力的共同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，物体虽然仍保持相对静止，但相对运动趋势的方向发生了变化，则物体所受的静摩擦力发生突变。 知识点2“静—动”突变 物体在静摩擦力和其他力作用下处于静止状态，当其他力变化时，如果物体不能保持相对静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力，突变点常常为静摩擦力达到最大值时。 知识点3　“动—静”突变 在滑动摩擦力和其他力作用下，做减速运动的物体突然停止相对滑行时，物体将不再受滑动摩擦力作用，滑动摩擦力“突变”为静摩擦力。 知识点4“动—动”突变 物体在滑动摩擦力作用下运动直到达到共同速度后，如果在静摩擦力作用下不能保持相对静止，则物体将受滑动摩擦力作用，且其方向发生反向。 考向1 “静—静”突变 1．如图所示，质量为10 kg的物体A拴在一个被水平拉伸的弹簧一端，弹簧的拉力为5 N时，物体A与小车均处于静止状态．若小车以1 m/s2的加速度向右运动，则（　　） A．物体A相对小车向右运动 B．物体A受到的摩擦力减小 C．物体A受到的摩擦力大小不变 D．物体A受到的弹簧的拉力增大 考向2 “静—动”突变 2．为研究木板与物块之间的摩擦力，某同学在粗糙的长木板上放置一物块，物块通过细线连接固定在试验台上的力传感器，如图力（a）。水平向左拉木板，传感器记录的F—t图像如图（b）。下列实验自长木板说法中不正确的是（   ） A．物块受到的摩擦力方向始终水平向左 B．1.0 ~ 1.3s时间内，物块与木板之间的摩擦力是静摩擦力 C．根据图（b）中数据可以得到木板与物块之间的动摩擦因数 D．2.4 ~ 3.0s时间内，木板可能做变速直线运动 考向3 “动—静”突变 3．如图所示，一倾角为θ=37°的斜面固定在地面上，质量为1 kg的滑块以初速度v0从斜面底端沿斜面向上滑行，设斜面足够长，已知该滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，g取10 m/s2。取初速度v0的方向为正方向，则该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图像是（　　） A． B． C． D． 考向4 “动—动”突变 4．如图所示，足够长的传送带与水平面夹角为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，规定沿传送带向下为正方向，则图中能较客观地反映小木块对传送带的摩擦力f随时间t变化关系的是（   ） A． B． C． D． 摩擦力突变问题注意事项 1．静摩擦力是被动力，其大小、方向取决于物体间的相对运动的趋势，而且静摩擦力存在最大值。存在静摩擦力的连接系统，相对滑动与相对静止的临界状态是静摩擦力达到最大值。 2．滑动摩擦力的突变问题：滑动摩擦力的大小与接触面的动摩擦因数和接触面受到的正压力均成正比，发生相对运动的物体，如果接触面的动摩擦因数发生变化或接触面受到的正压力发生变化，则滑动摩擦力就会发生变化。 3．研究传送带问题时，物体和传送带的速度相等的时刻往往是摩擦力的大小、方向和运动性质发生变化的分界点。 1．（2024·辽宁·高考真题）利用砚台将墨条研磨成墨汁时讲究“圆、缓、匀”，如图，在研磨过程中，砚台始终静止在水平桌面上。当墨条的速度方向水平向左时，（　　） A．砚台对墨条的摩擦力方向水平向左 B．桌面对砚台的摩擦力方向水平向左 C．桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力 D．桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力是一对平衡力 2.（2023·山东·高考真题）餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示，三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上，下端连接托盘。托盘上叠放若干相同的盘子，取走一个盘子，稳定后余下的正好升高补平。已知单个盘子的质量为300g，相邻两盘间距1.0cm，重力加速度大小取10m/s2。弹簧始终在弹性限度内，每根弹簧的劲度系数为（   ）    A．10N/m B．100N/m C．200N/m D．300N/m 3．（2022·浙江·高考真题）如图所示，公园里有一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 4．（2023·江苏·高考真题）滑块以一定的初速度沿粗糙斜面从底端上滑，到达最高点B后返回到底端。利用频闪仪分别对上滑和下滑过程进行拍摄，频闪照片示意图如图所示。与图乙中相比，图甲中滑块（　　）    A．受到的合力较小 B．经过A点的动能较小 C．在A、B之间的运动时间较短 D．在A、B之间克服摩擦力做的功较小 5.（2023·江苏·高考真题）如图所示，“嫦娥五号”探测器静止在月球平坦表面处。已知探测器质量为m，四条腿与竖直方向的夹角均为θ，月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的。每条腿对月球表面压力的大小为（   ）    A． B． C． D． 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 11 / 11 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$