第2章 第1讲 重力 弹力 摩擦力(Word教参)-【正禾一本通】2025年高考物理高三一轮总复习高效讲义

第1讲　重力　弹力　摩擦力 ► 对应学生用书P15 【备考目标】 　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。 考点一　重力和重心 　　　　　　　　　　　　　　　　 【教材链接·小练】 (鲁科版必修第一册)如图所示，在图片对应的情境中，人或物体的重心位置将会下降的是 ________。 提示：AB 1．下列关于重力的说法中正确的是(　　 ) A．物体只有静止时才受重力作用 B．重力的方向总是指向地心 C.地面上的同一物体在赤道上所受重力最小 D．物体挂在弹簧测力计下，弹簧测力计的示数一定等于物体的重力 解析：选C。物体受到重力的作用，与物体的运动状态无关，A错误；重力的方向总是竖直向下，不一定指向地心，B错误；物体的重力随纬度增大而增大，因此地面上的同一物体在赤道上所受重力最小，C正确；物体挂在弹簧测力计下处于平衡状态时，弹簧测力计的示数才等于物体的重力，D错误。 2.(2022·浙江高考)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 解析：选D。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D正确。 考点二　弹力 　　　　　　　　　　　　　　　　 1.弹力 2．胡克定律 【正误判断·辨析】 (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。(×) 　　　 1．弹力有无的判断 (1)条件法：根据弹力产生的两个条件——接触和发生弹性形变直接判断。 (2)假设法：假设两个物体间弹力不存在，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，则此处一定有弹力。 (3)状态法：根据物体的运动状态，由平衡条件或牛顿第二定律进行判断。 2．弹力方向的判断 考向1　弹力的有无和方向的判断 1．下列图中各物体均处于静止状态，图中画出了小球M所受弹力的情况，其中正确的是(　　 ) 解析：选C。A项图中小球的重力与杆对M的弹力平衡，可知杆对M的弹力竖直向上，A错误；B项图中小球只受竖直向上的弹力，B错误；C项图中小球M受竖直墙壁的水平向左的弹力和下面的球对M沿圆心连线斜向上方向的弹力，C正确；D项图中小球M受绳的拉力和球面对M通过圆心斜向上的弹力，D错误。 考向2　轻绳、轻杆弹力的计算 2.(多选)如图所示，小车位于水平面上，小车上有一竖直杆与斜杆相连，两杆的夹角为θ，在斜杆下端固定有质量为m的小球，两杆均固定不动。下列关于杆对球的作用力F的判断中，正确的是(　　 ) A.小车静止时，F＝mg sin θ，方向沿杆向上 B．小车静止时，F＝mg cos θ，方向垂直于杆向上 C．小车向右匀速运动时，一定有F＝mg，方向竖直向上 D．小车向右匀加速运动时，一定有F＞mg，方向可能沿杆向上 解析：选CD。小车静止时，由共点力的平衡条件可知此时杆对球的作用力方向为竖直向上，大小等于球的重力mg，故选项A、B错误；小车向右匀速运动时，小车和小球的加速度为零，杆对小球的作用力方向为竖直向上，大小为mg，故选项C正确；当小车向右匀加速运动时，Fy＝mg，Fx＝ma，F＝＝>mg，当＝tan θ，即a＝g tan θ时，杆对小球的作用力F沿杆向上，故选项D正确。 考向3　胡克定律的应用 3.拉力器是一种很好的健身器材，由脚环、两根相同的弹性绳、把手等组成。如图所示，女子用100 N的力拉开拉力器，使其比原长伸长了40 cm，假设弹性绳的弹力与伸长量遵循胡克定律，且未超过弹性限度，则(　　 ) A.每根弹性绳的劲度系数为125 N/m B．每根弹性绳的劲度系数为250 N/m C．若对拉力器的拉力增大，则弹性绳的劲度系数也增大 D．若对拉力器的拉力减为50 N，则弹性绳长度变为20 cm 解析：选A。由胡克定律可得F＝2kΔx，则k＝ N/m＝125 N/m，故A正确，B错误；弹性绳的劲度系数与弹性绳自身因素有关，与外力无关，故C错误；若对拉力器的拉力减为50 N，则由F′＝2kΔx′，得Δx′＝＝ m＝20 cm，则此时弹性绳的长度一定大于20 cm，故D错误。 考点三　摩擦力 　　　　　　　　　　　　　　　　 1．静摩擦力 2．滑动摩擦力 3．动摩擦因数 【正误判断·辨析】 (1)摩擦力的方向一定与物体运动方向相反。(×) (2)静摩擦力一定是阻力，滑动摩擦力不一定是阻力。(×) (3)运动的物体不可能受到静摩擦力的作用。(×) (4)正压力越大，摩擦力可能越大，也可能不变。(√) (5)接触处有摩擦力作用时一定有弹力作用。(√) (6)接触处的摩擦力一定与弹力方向垂直。(√) (7)两物体接触处的弹力增大时，静摩擦力大小可能不变。(√) 1．计算摩擦力大小的“四点”注意 (1)首先分析物体的状态，分清是静摩擦力还是滑动摩擦力。 (2)滑动摩擦力的大小可以用公式Ff＝μFN计算，而静摩擦力没有公式可用，只能利用平衡条件或牛顿第二定律列方程计算。这是因为静摩擦力是被动力，其大小随状态的变化而变化，介于0～Ffmax之间。 (3)“Ff＝μFN”中FN并不总是等于物体的重力。 (4)滑动摩擦力的大小与物体速度的大小、接触面积的大小无关。 2．计算摩擦力大小的思维流程 考向1　摩擦力的有无和方向的判断 1．(多选)如图所示，物体A沿粗糙斜面加速下滑，斜面体B静止不动，在这个过程中(　　 ) A．A所受斜面的支持力与摩擦力的合力方向斜向左上方 B．A所受斜面的支持力与摩擦力的合力方向斜向右上方 C．斜面体B受到地面向右的摩擦力作用 D．斜面体B受到地面向左的摩擦力作用 解析：选BC。取A为研究对象，由于物体A匀速下滑时所受合力为零，支持力、摩擦力的合力与重力等值反向，即竖直向上；当物体A加速下滑时，A所受合力平行斜面向下，则此时摩擦力与支持力的合力必斜向右上方，故A错误，B正确；由上述分析及牛顿第三定律可知，B受到A的作用力合力斜向左下方，B静止不动，所受合外力为零，故斜面体B受到地面向右的摩擦力作用，故C正确，D错误。 考向2　摩擦力的计算 2．现代的激光打印机都是自动进纸的，有一种进纸原理如图所示。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，确保第一张纸与第二张纸发生相对滑动。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，打印机内每张白纸的质量m。不考虑静电力的影响，重力加速度g已知，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(F＋2mg) C．第三、四张白纸间的摩擦力大小为μ2(F＋mg) D．越靠近底座白纸间的摩擦力越大 解析：选C。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A错误；第一、二张白纸间的摩擦力为滑动摩擦力，大小为f12＝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f23＝μ2(F＋mg)，故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，即f34＝μ2(F＋mg)，故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D错误。 3.(多选)如图所示，一质量为m的物块静置在倾角θ＝60°的粗糙斜面上，用一个与斜面底边平行的力F＝作用在物块上，该物块仍保持静止，则下刻说法正确的是(　　) A．该物块受到的摩擦力大小为mg B．该物块受到的摩擦力大小为mg C．若撤掉该外力F，此物块可能发生滑动 D．若撤掉该外力F，此物块仍静止不动 解析： 选BD。对物块受力分析，可以简化成如图所示的受力分析，根据平衡条件，则有f＝＝mg，故A错误，B正确；当撤去外力之后，只需要沿斜面向上大小为mg的摩擦力就可以平衡，故C错误，D正确。 考点四　摩擦力的突变问题 　　　　　　　　　　　　　　　　 1．“静→静”突变：物体受到静摩擦力和其他力的共同作用，当其他力的合力发生变化时，如果仍保持相对静止，则静摩擦力的大小和(或)方向可能发生突变。 2．“静→动”突变：物体受到静摩擦力和其他力的共同作用，当其他力变化时，如果发生相对滑动，则静摩擦力可能突变为滑动摩擦力。 3．“动→静”突变：物体受到滑动摩擦力和其他力的共同作用，当相对滑动突然停止时，滑动摩擦力可能突变为静摩擦力。 4．“动→动”突变：物体受到滑动摩擦力和其他力的共同作用，当两物体间的正压力发生变化时，滑动摩擦力的大小随之而变；或两物体达到共同速度时相对滑动方向发生变化，滑动摩擦力的方向也会随之而变。 考向1　“静→静”突变 1．(多选)如图所示，一重为50 N的木块原来静止在水平桌面上，某瞬间在水平方向上同时受到两个方向相反的力F1、F2的作用，其中F1＝20 N，F2＝8 N。已知木块与桌面间的动摩擦因数为0.3，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则(　　 ) A．木块受到的摩擦力的大小为15 N，方向水平向左 B．木块受到的摩擦力的大小为12 N，方向水平向左 C．若将F1撤去，木块受到的摩擦力的大小为8 N，方向水平向右 D．若将F2撤去，木块受到的摩擦力的大小为20 N，方向水平向左 解析：选BC。最大静摩擦力为 Ffm＝μFN＝15 N，F1、F2的合力F＝F1－F2＝12 N<15 N，方向向右，所以木块处于静止状态，所受的合力为零，故静摩擦力向左，大小为12 N，A错误，B正确；若将F1撤去，因为F2<15 N ，木块在F2的作用下仍然处于静止，则摩擦力大小等于F2的大小为8 N，方向与力F2的方向相反，方向水平向右，C正确；若将F2撤去，因为F1>15 N，木块将运动，受到的是滑动摩擦力，大小为15 N，方向水平向左，D错误。 考向2　“静→动”突变 2.如图所示，一箱子放在水平地面上，现对箱子施加一斜向上的拉力F，保持拉力的方向不变，在拉力F的大小由零逐渐增大的过程中，关于摩擦力f的大小随拉力F的变化关系，下列四副图可能正确的是(　　 ) 解析：选B。设F与水平方向的夹角为θ，木箱处于静止状态时，根据平衡条件得：木箱所受的静摩擦力为f＝F cos θ，F增大，f增大；当拉力达到一定值，箱子运动瞬间，静摩擦力变为滑动摩擦力，由于最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，故摩擦力有个突然减小的过程；木箱运动时，所受的支持力 N＝G－F sin θ，F增大，N减小，此时木箱受到的是滑动摩擦力，大小为 f＝μN，N减小，则f减小，故B正确，A、C、D错误。 考向3　“动→静”突变 3．如图所示，质量为1 kg的物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.2，从t＝0开始以初速度v0沿水平地面向右滑行，同时受到一个水平向左的恒力F＝1 N的作用。g取10 m/s2，向右为正方向，该物体受到的摩擦力Ff随时间t变化的图像是(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(　　 ) 解析：选A。物体从t＝0开始以初速度v0沿水平地面向右做匀减速运动，受到的滑动摩擦力大小为Ff1＝μmg＝0.2×1×10 N＝2 N，方向向左，为负值。当物体的速度减到零时，物体所受的最大静摩擦力为Ffm＝μmg＝2 N，则F<Ffm，所以物体不能被拉动而处于静止状态，受到静摩擦力作用，其大小为Ff2＝F＝1 N，方向向右，为正值，故A正确。 考向4　“动→动”突变 4．(多选)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，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(　　) 解析：选BD。在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块，小木块的速度小于传送带的速度，小木块受的摩擦力沿斜面向下，随着小木块速度的增大，当小木块的速度等于传送带的速度时，因为μ<tan θ ，小木块不可能与传送带相对静止，一定继续加速，超过传送带的速度，这时小木块所受的摩擦力沿斜面向上，而在这个过程中，小木块对斜面的压力不变，摩擦力的大小也不改变，A错误，B正确；摩擦力沿斜面向下时，由牛顿第二定律得mg sin θ＋μmg cos θ＝ma1，摩擦力沿斜面向上时，由牛顿第二定律得mg sin θ－μmg cos θ＝ma2，则a1>a2，C错误，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$