第3章 第1课时 重力 弹力 摩擦力（word版）-【精英1号】2025年高中物理学考笔记·知识梳理手册

第三章　相互作用——力 第1课时　重力　弹力　摩擦力 相互作用　矢　摩擦力　地球的吸引　竖直向下　mg　等效　几何中心　恢复原状　垂直　绳　大　伸长(或缩短)的长度　kx　相互挤压　相对运动　相对运动　μFN　相互挤压 相对运动趋势　相对运动趋势　0<F≤Fmax　相等　相反　同一直线　变化　性质 (1)一个物体可以是施力物体，但不是受力物体。(　　) (2)物体的重心就是物体上最重的一点，所以物体的重心一定在物体上。(　　) (3)重力的方向一定垂直向下。(　　) (4)相互接触的物体间一定有弹力。(　　) (5)物体所受弹力方向与自身形变的方向相同。(　　) (6)F＝kx中“x”表示弹簧形变后的长度。(　　) (7)运动的物体也可以受静摩擦力。(　　) (8)滑动摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同。(　　) (9)物体受到的摩擦力的大小一定满足Ff＝ μFN。(　　) (10)物体间的作用力与反作用力一定同时产生、同时消失。(　　) (11)物体间的作用力与反作用力一定是同一性质的力。(　　) (1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)√　(8)×　(9)×　(10)√　(11)√ 重力 对重力的理解 1.重力是由于地球吸引而使物体受到的力，但重力不是万有引力，而是万有引力的一个分力。 2.重力大小G随地球不同位置g的变化而变化。 3.重心不一定在物体上。 4.重心 (1)相关因素：物体的几何形状、物体的质量分布。 (2)位置确定：对于质量分布均匀的规则物体，重心在其几何中心；对于形状不规则或者质量分布不均匀的薄板，重心可用悬挂法确定。 【典例1】　[2023·浙江·高二学业考试]如图所示，在2022年北京冬奥会单板大跳台比赛中，一位运动员从跳台上腾空而起。运动员和单板在空中时，受到的力有(　　) A.重力 B.重力、空气阻力 C.重力、空气阻力、支持力 D.空气阻力 【答案】B 【解析】运动员和单板在空中时，受到重力和空气阻力，没有支持力。故选B。 【变式1­1】　下列说法正确的是(　　) A.形状规则的物体的重心，一定在物体的几何中心上 B.物体的重心一定在物体上 C.地球对物体的吸引力就是物体的重力 D.物体的重力是由于地球对物体的吸引而产生的 【答案】D 【解析】物体的重心位置与物体的质量分布、物体的形状两个因素有关，形状规则、质量均匀分布的物体的重心，才在物体的几何中心上，故A错误；物体的重心不一定在物体上，也可以在物体之外，比如均匀的圆环，重心不在圆环上，故B错误；物体的重力，是由于地球对物体的吸引而产生的，是地球对物体的万有引力的一个分力，除地球的两极之外，万有引力大于物体的重力，故C错误，D正确。故选D。 弹力 1．“三法”判断弹力有无 2．弹力方向 弹力方向与物体形变方向相反，常见的弹力方向如图所示： 3．应用胡克定律时的注意事项 (1)公式F＝kx中F是弹簧的弹力，即弹簧的一端对与其接触物体的作用力，不是弹簧两端所受作用力的合力。 (2)劲度系数k由弹簧本身决定。 (3)x是弹簧的形变量，可以是伸长量也可以是压缩量。 【典例2】　[2023·浙江·高二学业考试]如图所示，某同学正在踢球，此时足球对脚的弹力(　　) A.方向向上 B.方向沿球飞出的方向 C.由脚的形变所产生 D.由球的形变所产生 【答案】D 【解析】脚的形变不能确定，则足球对脚的弹力方向也不能确定，A、B错误；足球对脚的弹力是由球的形变产生的，C错误，D正确。故选D。 【变式2­1】　[2023·浙江嘉兴·高一期末]下列(接触面均光滑)物体受力示意图正确的是(　　) 【答案】C 【解析】选项A中球受竖直向下的重力、挡板水平向右的弹力和斜面的支持力，A错误；选项B中棒受重力、左端指向圆心的支持力、右侧接触点垂直棒向上的支持力，B错误；选项C中球受重力和地面的支持力，右球对其没有弹力，否则不会静止，C正确；选项D中球受重力、绳子的拉力，及竖直面的弹力，D错误。故选C。 【典例3】　[2023·浙江湖州·高一联考期末]如图所示，某同学正在研究弹簧拉力器中的一根弹簧。此时弹簧相比原长伸长了40 cm(在弹性限度内)，弹簧拉力器两端所受拉力均为200 N，则(　　) A.这根弹簧的劲度系数为1000 N/m B.这根弹簧的劲度系数跟拉力成正比 C.这根弹簧的劲度系数跟伸长量成正比 D.若双手拉力均变为150 N，弹簧相比于原长伸长30 cm 【答案】D 【解析】这根弹簧的劲度系数为 k＝＝ N/m＝500 N/m，故A错误； 弹簧的劲度系数只与弹簧本身有关，与拉力和伸长量无关，故B、C错误； 双手拉力均变为150 N，弹簧相比于原长伸长为x′＝＝30 cm，故D正确。故选D。 摩擦力 1．摩擦力方向的确定 (1)滑动摩擦力方向与相对运动方向相反 (2)静摩擦力方向的判断 ①根据相对运动的趋势判断 ②根据物体的运动状态，由合力为零或牛顿第二定律判断 ③根据牛顿第三定律判断 [特别提醒]　摩擦力的方向可能与物体运动方向相同，也可能相反，还可能与物体的运动方向成任意夹角；摩擦力的方向一定与弹力的方向垂直。 2．摩擦力大小的计算 (1)静摩擦力大小的计算：物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)时，利用力的平衡条件计算其大小；物体有加速度时，用牛顿第二定律求解。 (2)滑动摩擦力的计算：利用公式Ff＝μFN来计算，μ为动摩擦因数，其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关；FN为两接触面间的正压力，其大小不一定等于物体的重力，有时与重力没有关系。 【典例4】　如图所示，质量为2 kg的物体放在水平地板上，用一原长为8 cm的轻质弹簧水平拉该物体，当其刚开始运动时，弹簧的长度为12 cm；当弹簧拉着物体匀速前进时，弹簧的长度为11 cm。已知弹簧的劲度系数k＝200 N/m。求： (1)物体所受的最大静摩擦力； (2)物体所受的滑动摩擦力的大小； (3)物体与地板间的动摩擦因数。 【答案】(1)8 N　(2)6 N　(3)0.3 【解析】(1)由题意知，当其刚开始运动时，弹簧的长度为12 cm，此时物体所受摩擦力为最大静摩擦力。此时弹簧伸长量为x1＝12 cm－8 cm＝4 cm， 由胡克定律可求得F1＝kx1＝200×0.04 N＝8 N，即Fmax＝F1＝8 N。 (2)当弹簧拉着物体匀速前进时，弹簧伸长3 cm，此时弹簧的拉力等于滑动摩擦力，则滑动摩擦力大小为Ff＝F2＝kx2＝200×0.03 N＝6 N。 (3)由滑动摩擦力公式得Ff＝μFN，其中FN＝mg，则动摩擦因数μ＝＝＝0.3。 【变式4­1】　 [2023·浙江杭州·学考模拟]如图所示，小明同学用手握住一只圆柱形水杯，杯身竖直，处于静止状态，现缓慢向杯中倒水(水未溢出)，杯子始终保持静止。下列关于缓慢倒水过程的说法正确的是(　　) A.手握水杯的握力一定增大 B.水杯对手的摩擦力可能减小 C.水杯对手的摩擦力可能不变 D.水杯对手的摩擦力一定增大 【答案】D 【解析】对杯子受力分析，竖直方向摩擦力和重力平衡，当杯子中的水增加时，重力变大，则杯子受的静摩擦力变大，根据牛顿第三定律可知，杯子对手的摩擦力一定增加，但是手握杯子的力不一定要增加；选项A、B、C错误，D正确。故选D。 牛顿第三定律 1．作用力与反作用力的“三同、三异、三无关” (1)“三同”：①大小相同；②性质相同；③变化情况相同。 (2)“三异”：①方向不同；②受力物体不同；③产生效果不同。 (3)“三无关”：①与物体的种类无关；②与物体的运动状态无关；③与是否和其他物体相互作用无关。 2．作用力和反作用力与平衡力的根本区别是作用力和反作用力分别作用在两个物体上，各产生其效果，而平衡力作用在同一物体上，使物体处于平衡状态。 【典例5】　[2023·浙江·高二学业考试]如图所示，车停在水平地面上，桶放在车上。下列属于一对作用力与反作用力的是(　　) A.车所受重力与车对地面的压力 B.桶对车的压力与车对地面的压力 C.桶所受重力与车对桶的支持力 D.桶对车的压力与车对桶的支持力 【答案】D 【解析】车所受重力方向竖直向下，车对地面的压力竖直向下，不是作用力与反作用力，故A错误；桶对车的压力与车对地面的压力方向均为竖直向下，不是作用力与反作用力，故B错误；桶所受重力与车对桶的支持力，作用在同一物体上，且等大反向，是一对平衡力，故C错误；根据相互作用力的定义可知桶对车的压力与车对桶的支持力是一对作用力与反作用力，故D正确。故选D。 【变式5­1】　如图所示，大人跟小孩掰手腕，很容易把小孩的手压到桌面上。若大人对小孩的力记为F1，小孩对大人的力记为F2，则(　　) A.F1>F2 B.F1和F2大小相等 C.F1先于F2产生 D.F1后于F2产生 【答案】B 【解析】大人对小孩的作用力与小孩对大人的作用力是作用力与反作用力，大小相等、方向相反，A错误，B正确；因作用力与反作用力是同时产生，C、D错误。故选B。 学科网（北京）股份有限公司 $$