2025届高考物理一轮复习课件：重力、弹力、摩擦力

第三章 相互作用——力 第一课时： 重力、弹力、摩擦力 人教版(2019)必修 第一册 目标要求 1.掌握重力的大小、方向及重心的概念。 2.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。 3.会判断摩擦力的方向，会计算摩擦力的大小。 力： 1、定义：两个物体之间的相互作用 2、两个物体：施力物体和受力物体 3、三要素：大小、方向、作用点 4、四性质：物质性、相互性、矢量性、独立性 5、两种画法：力的图示（大小、方向、作用点）；力的示意图（作用点、方向） 6、两种作用效果：发生形变；改变运动状态（速度的大小和方向） 7、两种分类：性质力（重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力）；效果力（动力、阻力、回复力、向心力、离心力、拉力、压力、支持力等） 受力分析分析的是有施力物体的力。 conclusion 重力 01 一、重力产生 1.重力：由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力。 2.产生原因：由于地球的吸引。 3.注意： (1)重力的施力物体是地球。 (2)物体所受的重力与它所处的运动状态无关。 (3)不能说重力就是地球对物体的吸引力（重力不是万有引力，而是万有引力竖直向下的分力）。 二、重力大小 1.物体所受重力G与物体的质量m的关系式：G = mg 2.单位：牛顿，简称牛，符号用N表示。 3.g值：自由落体加速度。g = 9.8 N/kg，粗略计算取10N/Kg。 g的单位可以是N/Kg，也可以是m/s2，而且1N/Kg=1m/s2 赤小极大 思考与讨论 (1)用何种仪器测量物体的重力呢？是用天平还是测力计？ (2)如何用测力计测量物体的重力？ (3)我们可以说测力计对物体的拉力大小等于物体的重力，能说成测力计对物体的拉力就是物体的重力吗？为什么？ 测力计 二力平衡 不是，大小相等 观察与思考 自由下落的物体下落的方向和静止悬挂物体绳子的方向有什么共同特点？ 三、重力的方向 1.方向：竖直向下 2.注意： (1)竖直向下不能说垂直向下； (2)竖直向下不能说指向地心，只有两极和赤道处指向地心。 观察与思考 你认为用什么物理知识可以解释这一现象呢？ 四、重心 1.定义: 一个物体的各部分都要受到重力的作用，从效果上看，我们可以认为各部分受到的重力集中作用于一点，这一点叫做物体的重心。 2.重心的位置： (1)形状规则、质量分布的物体的重心的位置在其几何中心； 四、重心 2.重心的位置： （2）质量分布不均匀的物体，重心的位置除了跟物体的形状有关外，还跟物体内质量分布有关； 四、重心 重心的位置与物体质量分布有关 四、重心 2.重心的位置： （3）重心的位置可以在物体上，也可以在物体外。 四、重心 3.悬挂法确定重心： 思考与讨论 你是否可以用刚才所学到的知识解释“锥体上滚”这一现象？ 1.重力就是地球对物体的吸引力。(　　) 2.形状规则的物体的重心一定在物体的几何中心。(　　) 3.重力加速度g的大小与在地球表面的位置有关。(　　) 4.重力的方向总是指向地心。(　　) 5.地面上的同一物体在赤道上所受重力最小。(　　) × × √ × √ 考点一 判断正误 重力和重心 例1　(2022·浙江1月选考·4)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.水流对桶冲击力的大小 D.水桶与水整体的重心高低 √ 重力和重心 考点一 conclusion 弹力 02 一、形变 物体在力的作用下的形状或体积会发生改变，这种变化叫做形变。 思考：是否任何物体受到力，都会发生形变呢？ 一、形变 通过平面镜观察桌面的微小形变 一、形变 体验微小形变实验 二、弹力 1.弹力：发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力。 2.弹力的产生条件： (2)发生弹性形变 (1)相互接触（互相挤压拉伸或扭曲） 二、弹力 3.弹力的施力物体 F F 思考：手受到弹簧的作用力中，谁是施力物体？ 弹簧的形变使得弹簧对手有弹力的作用。弹力都是由施力物体发生形变而产生的。 二、弹力 3.弹力的施力物体 (2)右图桌子受到的力F1这个的弹力，谁是施力物体，谁发生了形变？ (3)右图书受到的力F2这个的弹力，谁是施力物体，谁发生了形变？ 二、弹力 4.弹力的方向 F F 思考：手受到弹簧的弹力作用，弹力的方向与施力物体弹簧恢复形变的方向和形变的方向有什么关系？ 恢复形变方向 弹簧形变方向 恢复形变方向 弹簧形变方向 指向施力物体恢复形变的方向 与施力物体的形变方向相反 二、弹力 4.弹力的方向（绳的拉力） 未受到拉力时 绳子形变方向 拉力 由于绳被拉长而对所拉物体产生的弹力，通常称为拉力．拉力的方向总是沿绳而指向绳收缩的方向． 二、弹力 4.弹力的方向（杆的弹力） 杆弹力方向：不一定沿杆，要根据受力情况确定。 思考：杆给物体的弹力方向一定沿着杆的方向吗？ F F mg 二、弹力 4.弹力的方向（各类接触面） 书 板 N1 N2 A B 平面与平面间弹力方向：弹力垂直于平面 曲面与平面间弹力方向：过接触点垂直平面指向受力物体 点与平面间弹力方向：过接触点垂直平面指向受力物体 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 3.接触面上的弹力方向判断 弹力 考点二 二、弹力 5.弹力有无的判断 （1）根据弹力的产生条件直接判断法 二、弹力 5.弹力有无的判断 （2）假设法（常用于微小形变） 例如：斜面光滑，使分析左右两图中的小球与斜面之间是否存在弹力？ 1.只要物体发生形变就会产生弹力作用。(　　) 2.轻绳产生的弹力方向一定沿着绳并指向绳收缩的方向。(　　) 3.轻杆产生的弹力方向一定沿着杆的方向。(　　) × √ × 考点二 判断正误 弹力 conclusion 胡克定律 04 一、胡克定律 1.内容：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比。 2.公式：F＝kx 3.k为弹簧的劲度系数， 单位是N/m，只与弹簧本身有关，由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定，它反映了弹簧的软硬程度，k越大，弹簧越硬，其长度越难改变． 一、胡克定律 4.对胡克定律F＝kx的理解和应用 (1)弹簧发生形变时必须在弹性限度内。 (2)x是弹簧的形变量，不是弹簧形变后的总长度。 (3)如图所示，F－x图像为一条经过原点的倾斜直线，图像斜率表示弹簧的劲度系数，在弹性限度内同一根弹簧的劲度系数是不变的。 一、胡克定律 4.对胡克定律F＝kx的理解和应用 (4)由F1＝kx1、F2＝kx2，得ΔF＝kΔx，即弹力的变化量ΔF与形变量的变化量Δx也成正比关系。 (5)胡克定律F＝kx也适用于弹性绳、橡皮筋等产生的弹力的计算，只是它们只能产生拉伸形变，不能产生压缩形变。具体问题中要根据题意判断胡克定律是否适用。 二、一般弹力的计算 对于除弹簧外的其他弹性物体的弹力大小的计算，一般要借助物体的运动状态所遵循的物理规律求解，比如悬挂在竖直细线上的物体处于静止状态时，物体受细线竖直向上的拉力和竖直向下的重力作用，根据二力平衡，可知细线的拉力大小等于物体的重力大小。 思考　物理中的轻绳、轻杆、橡皮筋、轻弹簧四个物体中。 (1)受外力作用形变量较小的有 。 (2)产生弹力方向不一定沿物体本身的有 。 (3)既可产生拉伸形变，又可产生压缩形变的有 、轻弹簧。 轻绳、轻杆 轻杆 轻杆 弹力 考点二 例3　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 √ 弹力 考点二 例4　(2023·山东卷·2)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300 g，相邻两盘间距1.0 cm，重力加速度大小 取10 m/s2。弹簧始终在弹性限度内，每根弹簧的劲度系数为 A.10 N/m B.100 N/m C.200 N/m D.300 N/m √ 弹力 考点二 conclusion 摩擦力 04 滑动摩擦力的定义和产生条件 1.定义：两个互相接触挤压且发生相对运动的物体,在它们的接触面上会产生阻碍相对运动的力，此力即为滑动摩擦力。 接触面粗糙 2.产生条件 物体间相互接触且挤压 两物体间有相对运动 ① ② ③ 二、滑动摩擦力的方向 1.滑动摩擦力的方向：总是沿着接触面，并且跟物体相对运动方向相反。 2.“相对”于“谁”：相对于接触的物体，而不是一定相对于地面。 3.判断方向的步骤： 4.滑动摩擦力的作用效果是阻碍物体间的相对运动，而不是阻碍物体的运动，所以滑动摩擦力的方向可能与物体运动方向相同，也可能相反。 ①找接触的物体——②判断相对运动方向——③画出具体方向。 一、研究影响滑动摩擦力大小的因素 三、滑动摩擦力的大小 1. 大小：滑动摩擦力的大小跟压力成正比。 思考：两物体间的压力是否一定等于重力大小？ v v F v 三、滑动摩擦力的大小 2. 公式：Ff=μFN μ是动摩擦因数，它的数值只跟相互接触的两个物体的材料和接触面的粗糙程度有关；动摩擦因数无单位。 3. 几种材料不同的动摩擦因数： 二、静摩擦力 1.定义:两个 并保持 的物体,当它们之间存在相对运动的 时,在它们的接触面上会产生 物体间相对运动趋势的力,这种力叫作 。 2.产生的条件： （1）两物体间相互接触且接触面是 的； （2）两物体间有 的趋势； （3）两物体间有 力。 只有以上三个条件同时满足,才能产生静摩擦力。 指将要发生相对运动，但是又没有发生相对运动的一种状态 1.相对静止≠静止 2.“相对静止”有两种情况:一是两个物体都静止;二是两个物体都做速度相同的运动。 相互接触 相对静止 趋势 阻碍 静摩擦力 粗糙 相对运动 弹 说明了静摩擦力的作用效果。 二、静摩擦力 3.方向： 静摩擦力的方向总是与接触面 ，跟物体相对运动趋势的方向 。 静摩擦力与弹力的方向一定相互 。 静摩擦力既可与物体的运动方向相同成为 ，也可与物体的运动方向相反成为 。 与接触面相切的含义：当两个物体接触的面是平面时，就是沿着该平面；如果是平面跟一个曲面接触，则沿着该曲面的切面，如果两个物体接触的面都是曲面,则沿着两个曲面公共的切面。 相切 相反 垂直 动力 阻力 二、静摩擦力 二、静摩擦力 静摩擦力的增大有一个 。图3.2-5中木块所受静摩擦力的最大值Fmax在数值上等于物体即将开始运动时的 。两物体之间实际产生的静摩擦力F在0与最大静摩擦力Fmax之间，即 限度 拉力 0 < F ≤ Fmax 最大静摩擦力的大小与正压力成正比,即Fmax= 静摩擦因素 Fmax略大于滑动摩擦力如图所示，为方便起见，解题时如无特殊说明，可认为Fmax= 1.静摩擦力可能是动力，滑动摩擦力一定是阻力。(　　) 2.运动的物体不可能受到静摩擦力作用。(　　) 3.正压力增大，摩擦力可能增大，也可能不变。(　　) 4.滑动摩擦力与接触面积有关，相同材料的两物体接触面积越大，滑动摩擦力越大。(　　) × × √ × 考点三 判断正误 摩擦力 思考　摩擦力的方向是不是可以与物体运动方向相反，可以与物体运动方向相同，也可以与物体运动方向成任意角度？试举例说明。 答案　用手握住水杯，水杯所受静摩擦力竖直向上，当水杯向上运动、向下运动、水平运动、斜向上运动、斜向下运动时，静摩擦力可以与物体运动方向相反，可以与物体运动方向相同，也可以与物体运动方向成任意角度。 同理，当一个物体沿斜面体斜面下滑时，斜面体也可以向空间各个方向运动，物体所受滑动摩擦力可以与物体运动方向相反，可以与物体运动方向相同，也可以与物体运动方向成任意角度。 考点三 摩擦力 例5　(多选)(2024·山东泰安市新泰一中月考)激光打印机是自动进纸的，其进纸原理如图所示，进纸槽里叠放一叠白纸，每一张纸的质量均相等，进纸时滚轮以竖直向下的力压在第1张白纸上，并沿逆时针方向转动，确保第1张纸与第2张纸相对滑动，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，白纸与白纸之间、白纸与纸槽底座之间的动摩擦因数均为μ2，不考虑静电力的影响，则 A.第1张白纸受到滚轮的摩擦力向左 B.最后一张白纸受到纸槽底座的摩擦力向右 C.下一张白纸受到上一张白纸的摩擦力一定向右 D.正常情况下单张纸打印必须满足μ1>μ2 √ √ 考点三 摩擦力 拓展　(1)甲同学认为“若滚轮对第一张白纸的正压力为F，则滚轮对第一张白纸的摩擦力大小一定为μ1F”，对吗？ 答案　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，甲同学说法错误； 考点三 摩擦力 (2)乙同学认为“越靠近底座，白纸间的摩擦力越大”，对吗？ 答案　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，即Ff23＝μ2(F＋mg)，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，故乙同学说法错误。 考点三 摩擦力 例6　如图所示，一位同学用双手水平夹起一摞书，并停留在空中。已知手掌与书间的动摩擦因数μ1＝0.3，书与书间的动摩擦因数μ2＝0.2，设最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力大小。若每本书的质量均为0.2 kg，该同学对书的水平正压力为200 N，每本书均呈竖直状态，重力加速度大小g取10 m/s2，则下列说法正确的是 A.每本书受到的摩擦力的合力大小不相等 B.书与书之间的摩擦力大小均相等 C.他最多能夹住42本书 D.他最多能夹住60本书 √ 考点三 摩擦力 每本书受到的摩擦力的合力与重力平衡，因为每本书 的质量相等，则每本书受到的摩擦力的合力大小相等， A错误； 越靠外侧，书与书间的摩擦力越大，B错误； 以这一摞书为研究对象，每只手对其最大静摩擦力为Ff1＝μ1FN＝60 N，这一摞书受力平衡，则2Ff1＝n1mg，解得n1＝60，但书与书间的最大静摩擦力为Ff2＝μ2FN＝40 N，除了左右两侧跟手接触的两本书，以剩下的这一部分书为研究对象，由平衡条件有2Ff2＝n2mg，解得n2＝40，加上与手接触的两本书，共42本书，C正确，D错误。 考点三 摩擦力 2．如图所示为一辆洒水车及其剖面图，洒水车的水罐内装满了水，当洒水车在水平路面上进行洒水作业时，水罐和水的共同重心将（　　）A．先上升后下降 B．一直上升 C．一直下降 D．先下降后上升 D C 3．在下面四幅图所示的情中，各接触面均光滑，小球P、Q之间一定存在弹力的是（ ） 4．如图，在光滑半球状容器内，放置一细杆，细杆与容器的接触点分别为A、B。下列关于细杆在A、B两点所受支持力的说法正确的是（　　）A．A点处支持力指向球心，是由于细杆的形变产生的B．A点处支持力垂直细杆向上，是由于容器的形变产生的C．B点处支持力垂直细杆斜向左上方，是由于容器的形变产生的D．B点处支持力竖直向上，是由于细杆的形变产生的 C B 5．如图所示，下列4种情境中的小球或杆均处于静止状态，则关于它们受到的弹力的示意图正确的是（　　） Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 EVCapture4.1.8软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder r0.2.61(gap_fixed:False) Lavf58.12.100 Lavf57.62.100 $$