第05讲 三大性质力（复习讲义）（北京专用）2026年高考物理一轮复习讲练测

第05讲 三大性质力 目录 01 考情解码·命题预警 1 02 体系构建·思维可视 2 考点一 重力 4 知识点 重力和重心 4 考向 重力和重心的理解 4 归纳总结 对重心的理解 6 知识点1 弹力和胡克定律 6 知识点2 弹力有无的判断 6 知识点3 弹力的方向 7 知识点4 弹力大小的计算 8 考向1 弹力有无及方向的判断 8 方法技巧 弹力方向的判定技巧 10 考向2 弹力大小的计算 11 归纳总结 对胡克定律F=kx的理解 12 考点三 摩擦力 14 知识点1 静摩擦力和滑动摩擦力 14 知识点2 静摩擦力有无及方向判断 15 知识点3 摩擦力大小的计算 15 知识点4 摩擦力的突变 16 考向1 静摩擦力有无及方向判断 17 考向2 摩擦力大小的计算 18 考向3 摩擦力的突变问题 20 04 真题溯源·考向感知 21 考点要求 考察形式 2025年 2024年 2023年 重力 选择题 非选择题 \ \ \ 弹力 选择题 非选择题 \ \ \ 摩擦力 选择题 非选择题 \ \ \ 考情分析： 高考对这部分内容的考查，重力考查重心变化（如跳高姿势调整）和g值影响因素，弹力重点在方向判断（接触面垂直/沿绳/杆的多样性）和胡克定律应用，摩擦力侧重静摩擦与滑动摩擦的有无、转换条件及方向判定。近年本专题常将三类力与电场力、磁场力结合，与力的平衡一起考查。 命题情境： 生活实践类：生活中的摩擦力的应用，索桥、千斤顶、刀、木楔的工作原理； 学习探究类：磁悬浮列车（摩擦力的消除与替代）、智能手机重力传感器（弹力形变测量） 复习目标： 目标一：理解重力及重心的概念。 目标二：会判断弹力的方向和求其大小。 目标三.：掌握和理解摩擦力方向的判断和大小的求解。 考点一 重力 知识点 重力和重心 1.产生：由于地球的吸引而使物体受到的力。 2.大小：G=mg，可用弹簧测力计测量。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：总是竖直向下。 4.重心 （1）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。 （2）影响物体重心位置的因素：①物体的形状；②物体内质量的分布。 特别提醒：(1)重力的方向不一定指向地心． (2)并不是只有重心处才受到重力的作用． 得分速记： 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。 3.重心的位置不一定在物体上。 考向 重力和重心的理解 例1（2025·湖南娄底·模拟预测）关于重力，下列说法不正确的是（　　） A．重力的作用点叫重心，物体的重心一定在物体上 B．用线竖直悬挂的物体静止时，线的方向一定通过重心 C．无论支持面是否水平，重力的方向总是竖直向下的 D．一车荔枝（质量不变）从广东运到北京，其重力变大 【答案】A 【详解】A．重力的作用点叫重心，物体的重心不一定在物体上，如空心圆环的重心，故A错误，符合题意； BC．重力的方向竖直向下，与支持面是否水平无关，用线竖直悬挂的物体静止时，线的方向一定通过重心，故BC正确，不符合题意； D．重力的计算公式，一车荔枝（质量不变）从广东运到北京，值变大，其重力变大，故D正确，不符合题意； 本题选择错误选项； 故选A。 【变式训练1·变情境】（2025·河南·模拟预测）《西游记》中孙悟空的武器如意金箍棒大小可随心变化，深受读者喜爱。假设金箍棒可以变长到地球直径的高度，把金箍棒立在地面上，若变长的金箍棒质量分布均匀，其长度的中点在处，那么金箍棒的重心位置（　　） A．也在点处 B．在点右方，比点更远离地球 C．在点左方，比点更靠近地球 D．无法确定在点左方还是右方 【答案】C 【知识点】找物体重心的方法 【详解】因为质量分布均匀，但越靠近地面重力加速度越大，所以重心与质心不重合，在O点左方，比质心更靠近地球。 故选C。 【变式训练2·变情境】（2025·河南·模拟预测）如图是儿童常玩的玩具不倒翁，将站立的不倒翁按倒在桌面上，不倒翁会重新立起，下列说法正确的是（　　） A．按倒不倒翁，其重心高度降低 B．按倒不倒翁，其重心高度不变 C．不倒翁所受到的桌面支持力是由于不倒翁发生形变产生的 D．不论不倒翁处于何种状态，其所受重力的方向总是竖直向下 【答案】D 【详解】AB．立起的不倒翁的重心很低，按倒不倒翁，其重心高度升高，故AB错误； C．不倒翁所受到的桌面支持力是由于桌面发生形变产生的，故C错误； D．不论不倒翁处于何种状态，其所受重力的方向总是竖直向下，故D正确。 故选D。 归纳总结 对重心的理解 1．重心不是重力的真实作用点，而是重力的等效作用点，重力作用在整个物体上。 2．重心不是物体上最重的一点，它可以不在物体上，也不一定在物体的几何中心。 3．重心在物体上的相对位置与物体的位置、放置状态及运动状态无关。 考点二 弹力 知识点1 弹力和胡克定律 1.弹力 （1）定义：发生形变的物体，要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫作弹力。 （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.胡克定律 （1）内容：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小跟伸长或缩短的长度x成正比。 （2）表达式：F=kx。 ①k是弹簧的劲度系数，单位是N/m；k的大小是由弹簧自身的性质决定的。 ②x是弹簧长度的变化量，不是弹簧形变以后的长度。 知识点2 弹力有无的判断 “三法” 假设法 思路 假设将与研究对象接触的物体解除接触，判断研究对象的运动状态是否发生改变，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 例证 图中细线竖直、斜面光滑，因去掉斜面体，小球的状态不变，故小球只受细线的拉力，不受斜面的支持力 替换法 思路 用细绳替换装置中的杆件，看能不能维持原来的力学状态，如果能维持，则说明这个杆提供的是拉力；否则，提供的是支持力 例证 图中轻杆AB、AC，用绳替换AB，原装置状态不变，说明AB对A施加的是拉力；用绳替换AC，原状态不能维持，说明AC对A施加的是支持力 状态法 思路 由运动状态分析弹力，即物体的受力必须与物体的运动状态相符合，依据物体的运动状态，由二力平衡（或牛顿第二定律）列方程，求解物体间的弹力 例证 升降机以a＝g加速下降时物体不受底板的弹力作用 知识点3 弹力的方向 1.弹力方向的判断方法 2.轻绳、轻杆和轻弹簧三类模型的比较 项目 轻绳 轻杆 轻弹簧 图示 形变特点 只能发生微小形变 只能发生微小形变 既可伸长，也可压缩 方向特点 只能沿绳，指向绳收缩的方向 不一定沿杆，固定杆中可以是任意方向 沿弹簧轴线，与形变方向相反 作用效果特点 只能提供拉力 可以提供拉力、支持力 可以提供拉力、支持力 大小突变特点 可以发生突变 可以发生突变 一般不能发生突变 得分速记 1．根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断。 2．根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向。 知识点4 弹力大小的计算 1.弹簧类弹力： （1）由胡克定律知弹力F＝kx，其中x为弹簧的形变量，而不是伸长或压缩后弹簧的总长度； （2）弹簧串联时，各弹簧的弹力大小相等，弹簧的形变量一般不同； 串联后弹簧的劲度系数类似电阻并联公式： （3）弹簧并联时，各弹簧的形变量相等，弹力一般不同。 并联后弹簧的劲度系数类似电阻串联公式： 2.非弹簧类弹力：根据运动状态和其他受力情况，利用平衡条件或牛顿第二定律来综合确定． 考向1 弹力有无及方向的判断 例1 （2025·重庆·一模）鸟类随季节迁移是它们的生存法则，如图是一只小鸟秋季返回南方过冬迁移过程中停在竹枝上休息而使得竹枝发生弯曲，若小鸟保持静止状态，下列说法正确的是（　　） A．竹枝对小鸟的支持力方向沿竹枝指向右上方 B．竹枝对小鸟的支持力是由于竹枝发生形变产生的 C．小鸟对竹枝的压力大于竹枝对小鸟的支持力 D．竹枝弯曲是因为小鸟的重力大于竹枝对小鸟的作用力 【答案】B 【详解】A．根据平衡条件知，竹枝对小鸟的支持力方向竖直向上，故A错误； B．根据弹力产生的条件知，竹枝对小鸟的支持力是由于竹枝发生形变产生的，故B正确； C．根据牛顿第三定律知，小鸟对竹枝的压力等于竹枝对小鸟的支持力，故C错误； D．竹枝弯曲是因为小鸟对竹枝的压力作用，故D错误。 故选B。 【变式训练1·变情境】（2024·广东惠州·二模）某同学在书柜里放置一个直角书立，在书立上倾斜摆放着几本课外书，如图所示。若书与书柜没有接触，根据所学知识，下列叙述正确的是（    ） A．书立底面给书的弹力垂直于书的封面 B．书立底面给书的摩擦力为0 C．书立侧面给书的弹力垂直于书的封面 D．书立给所有书的作用力之和大于所有书的总重力 【答案】C 【详解】A．书立底面给书的弹力垂直于书立底面，故A错误； B．对书进行受力分析，根据共点力平衡得书立底面给书的摩擦力不为0，故B错误； C．书立侧面给书的弹力垂直于书的封面，故C正确； D．对书进行受力分析，根据共点力平衡得书立给所有书的作用力之和等于所有书的总重力，故D错误。 故C。 【变式训练2·变情境】体育课上一学生将足球踢向斜台，如图所示。下列关于足球与斜台作用时，斜台对足球的弹力方向的说法中正确的是（　　） A．沿的方向 B．沿的方向 C．先沿的方向后沿的方向 D．沿垂直于斜台的方向 【答案】D 【详解】点面接触时，弹力方向垂直于接触面，指向受力物体即垂直斜台指向足球，所以足球受到沿垂直于斜台斜向左上方的弹力，D正确。 故选D。 方法技巧 弹力方向的判定技巧 1.弹力方向 2.技巧点拨 利用替代法判断轻杆提供的是拉力还是支持力：轻绳和有固定转轴轻杆的相同点是弹力的方向是沿绳和沿杆的，但轻绳只能提供拉力，轻杆既可以提供拉力也可以提供支持力。 考向2 弹力大小的计算 例2（2025·湖南·模拟预测）如图所示，一根轻质弹性绳（遵循胡克定律）的一端固定于天花板的O点，另一端挂上质量为m的物块B，静止时绳竖直且物块B恰好与光滑水平面接触没有挤压，OB间距为l；在O点正下方处绳的右侧安置一光滑的定滑轮（大小不计），把物块B换成大小、形状相同而质量为原来2倍的物块C，然后施加一个水平力F，当物块C缓慢沿光滑水平面向右移动x=时，物块C对水平面的压力恰好为零。已知重力加速度大小为g，则该弹性绳的劲度系数为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】设弹性绳原长为l0，劲度系数为k。弹性绳挂物块B时，B对水平面无压力，则有 换成物块C并沿水平面移动x后物块C对水平面压力为零，此时物块C受力如图所示 设弹性绳与水平方向的夹角为α，由几何知识得 则有 绳的拉力 又 联立解得 故选D。 归纳总结 对胡克定律F=kx的理解 1．公式中x是弹簧的形变量，不是弹簧的长度。 2．弹簧的F⁃x图像是一条过原点的倾斜直线（如图所示），直线的斜率表示弹簧的劲度系数k。 3．弹力的变化量ΔF与形变量的变化量Δx也成正比，即ΔF=kΔx 【变式训练2·变考法】（2025·江西·模拟预测）如图所示，六根材质相同、原长均为x。的轻质弹簧的端点两两相连，在六个大小相等、方向互成角的恒定拉力F作用下，形成一个稳定的正六边形平面。已知该正六边形外接圆的直径为d，弹簧均在弹性限度范围内，则每根弹簧的劲度系数为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】正六边形外接圆的半径为，此时弹簧的长度为，伸长量 由胡克定律可知，每根弹簧的弹力 两相邻弹簧的夹角为，两相邻弹簧弹力的合力 弹簧静止处于平衡状态，由平衡条件可知，每个拉力大小 解得 故选A。 【变式训练2·变考法】（2025·四川达州·模拟预测）如图甲所示，小球在一竖直的轻弹簧正上方由静止开始自由下落，直到压缩弹簧到最低点，其运动的a－x图像如图乙所示，小球在最低点时的加速度大小为。已知小球的质量为m，重力加速度为g，小球在运动过程中的空气阻力忽略不计。弹簧始终在弹性限度内，则 A．弹簧的劲度系数为 B．小球运动过程中的最大速度为 C．等于2g D． 【答案】B 【详解】A．由图乙可知，小球下落时接触弹簧，下落时加速度为0，有 解得 故A错误； B．由速度位移公式可知，a－x图线围成的面积表示，当位移为时，小球速度达到最大值，有 故B正确； CD．由图乙可知，当小球下落时加速度大小为，速度减为零，a－x图线x轴上方围成的面积与x轴下方围成的面积相等，即 且 联立解得， 故CD错误。 故选B。 考点三 摩擦力 知识点1 静摩擦力和滑动摩擦力 1.两种摩擦力的对比 项目 静摩擦力 滑动摩擦力 定义 两个具有相对运动趋势的物体间在接触面上产生的阻碍相对运动趋势的力 两个具有相对运动的物体间在接触面上产生的阻碍相对运动的力 产生条件（必要条件） 接触面粗糙； 接触处有弹力； 两物体间有相对运动趋势（仍保持相对静止） 接触面粗糙； 接触处有弹力； 两物体间有相对运动 大小 静摩擦力的大小与正压力大小无关，满足0<Ff≤Ffmax； 最大静摩擦力Ffmax的大小与正压力大小有关 滑动摩擦力的大小与正压力大小成正比，即Ff=μFN（μ为动摩擦因数，取决于接触面的材料及粗糙程度，FN为正压力大小） 方向 沿着接触面，并且跟物体相对运动趋势的方向相反 沿着接触面，并且跟物体相对运动的方向相反 注意：①运动方向：一般指物体相对地面(以地面为参考系)的运动方向； ②相对运动（趋势）方向：以其中一个物体为参考系,另一个物体相对参考系的运动方向。 2.动摩擦因数 定义：彼此接触的物体发生相对运动时，摩擦力大小和正压力大小的比值，即μ=。 知识点2 静摩擦力有无及方向判断 1.假设法 利用假设法判断的思维程序如下： 2.状态法 先判明物体的运动状态（即加速度的方向），再利用牛顿第二定律（F＝ma）确定合力，然后通过受力分析确定静摩擦力的大小及方向。 3.牛顿第三定律法 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。 4.带动法：①“主动带动被动”②“同向快带慢，反向互相阻”，多用于传送带和板块模型中，摩擦力方向的判断。 注意：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，但与物体的运动方向可能相反，也可能相同，还有可能不在同一一线上。 知识点3 摩擦力大小的计算 1．静摩擦力大小的计算 （1）物体处于平衡状态：利用平衡条件求解。 （2）物体处于加速状态：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，通常认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，即Fmax=μFN。 【特别提醒】静摩擦力的取值范围为，通常运用状态法来计算。 2.滑动摩擦力大小的计算 （1）公式法：F=μFN；注意FN是两物体间的正压力，不一定等于物体的重力。 （2）状态法：利用平衡条件或牛顿第二定律列方程求解。 得分速记 在计算摩擦力大小之前，必须分析物体的运动情况，判断是滑动摩擦力还是静摩擦力。若是滑动摩擦力，可用Ff＝μFN来计算；若是静摩擦力，则不能用Ff＝μFN计算，只能根据平衡条件或牛顿第二定律求解。 知识点4 摩擦力的突变 当物体的受力情况发生变化时，摩擦力的大小和方向往往会发生变化，有可能导致静摩擦力和滑动摩擦力之间的相互转化。常见的摩擦力突变模型如下： 分类 示例 解读 “静—静” 突变 在水平力F作用下物体静止于斜面上，F突然增大时物体仍静止，则物体所受静摩擦力的大小或方向将“突变” “静—动” 突变 物体放在粗糙水平面上，作用在物体上的水平力F从零逐渐增大，当物体开始滑动时，物体受水平面的摩擦力由静摩擦力“突变”为滑动摩擦力 “动—静” 突变 滑块以v0冲上斜面做减速运动，当到达某位置时速度减为零，而后静止在斜面上，滑动摩擦力“突变”为静摩擦力 “动—动” 突变 水平传送带的速度v1大于滑块的速度v2，滑块受滑动摩擦力方向水平向右，当传送带突然被卡住时，滑块受到的滑动摩擦力方向“突变”为向左 得分速记 摩擦力的突变问题，无论怎样变化，其题根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．题目中出现“最大”“最小”和“刚好”等关键词时，一般隐藏着临界问题，有时，有些临界问题中并不含上述常见的“临界术语”，但审题时发现某个物理量在变化过程中会发生突变，则该物理量突变时物体所处的状态即为临界状态。 2．静摩擦力是被动力，其存在及大小、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时静摩擦力达到最大值。 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。 考向1 静摩擦力有无及方向判断 例1 如图，一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下向右拉出，鱼缸在桌面上继续向右滑行了一段距离后停下，关于桌布和鱼缸所受滑动摩擦力的方向，下列说法正确的是（　　） A．桌布对鱼缸的滑动摩擦力方向向左 B．鱼缸对桌布的滑动摩擦力方向向左 C．鱼缸对桌布的滑动摩擦力方向向右 D．桌面对桌布的摩擦力向右 【答案】B 【详解】A．鱼缸相对桌布向左运动，桌布对鱼缸的滑动摩擦力方向向右，故选项A错误； BC．桌布相对鱼缸向右运动，鱼缸对桌布的滑动摩擦力方向向左，故选项B正确，C错误； D．桌布相对于桌面向右运动，桌面对桌布的摩擦力向左，D错误。 故选B。 【变式训练1·变情境】（2024·辽宁沈阳·三模）“雪龙2号”是我国第一艘自主建造的极地破冰船，能够在1.5米厚的冰层中连续破冰前行。破冰船前行过程中，在船头相对冰层滑动时，碎冰块对船体弹力和摩擦力的示意图正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】船体对冰块的弹力垂直于接触面，指向受力物体；摩擦力与相对运动方向相反。故选A。 【变式训练2·变情境】（2024·湖南邵阳·一模）中央广播电视总台《2024年春节联欢晚会》以“龙行龘龘，欣欣家国”为主题。中国书法历史悠久，是中华民族优秀传统文化之一。如图所示，书法家在水平桌面上平铺一张白纸，为防打滑，他在白纸的左侧靠近边缘处用镇纸压住。书写“龙”字“一”这一笔画时，在向右行笔的过程中镇纸和白纸都保持静止，则（    ） A．毛笔对白纸的摩擦力向左 B．白纸对镇纸的摩擦力向右 C．桌面对白纸的摩擦力向左 D．桌面对白纸的摩擦力小于毛笔对白纸的摩擦力 【答案】C 【详解】A．书写“龙”字“一”这一笔画时，白纸相对毛笔白纸向左运动，毛笔对白纸的摩擦力向右，故A错误； B．镇纸相对白纸无运动趋势，白纸与镇纸间没有摩擦力，故B错误； CD．对白纸受力分析，桌面对白纸的摩擦力与毛笔对白纸的摩擦力二力平衡，方向相反，大小相等，则桌面对白纸的摩擦力向左，桌面对白纸的摩擦力等于毛笔对白纸的摩擦力，故C正确，D错误。 故选C。 考向2 摩擦力大小的计算 例2如图所示，木块A、B质量分别为和，它们与水平地面间的动摩擦因数均为0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。初始状态A、B间的轻弹簧被压缩了，作用在A上的水平推力，系统静止不动。已知弹簧的劲度系数为，重力加速度g取，F撤去瞬间，弹簧弹力不变。现撤去推力F，则（　　） A．撤去推力F前，木块A所受摩擦力大小是，方向向左 B．撤去推力F前，木块B所受摩擦力大小是，方向向右 C．撤去推力F后瞬间，木块A所受摩擦力大小是，方向向右 D．撤去推力F后瞬间，木块B所受摩擦力大小是，方向向左 【答案】AC 【详解】A．A的最大静摩擦力为 弹簧的弹力为 由题知 故A处于静状态，则有 方向向左，故A正确； B．B的最大静摩擦力为 由题可知 故B处于静止状态，则有 方向向左，故B错误； C．撤去推力F后瞬间，弹簧的弹力不变，仍为8N，大于A的最大静摩擦力，可知A会滑动，故A受的摩擦力为滑动摩擦力为 方向向右，故C正确； D．撤去推力F后瞬间，弹簧的弹力不变，仍为8N，小于B的最大静摩擦力，可知B仍处于静止状态，对B分析，可得 方向向左，故D错误。 故选AC。 【变式训练1】（2024·云南大理·模拟预测）如图所示，一质量为m的物块用水平轻质细线连接，细线绕过光滑的滑轮后其下悬挂一质量为的物体，物块放在水平传送带上，水平传送带以的速度顺时针匀速转动，物块以初速度向右运动，传送带与物块间的动摩擦因数为。则关于物块m所受的摩擦力f，下列说法不正确的是（　　） A．若，则，方向向左 B．若，则，方向向左 C．若，且物块m保持匀速运动，则 D．若，且物块m保持匀速运动，则方向向左 【答案】AC 【详解】A．若，则物块受向右的滑动摩擦力，大小 选项A错误； B．若，则物块受向左的滑动摩擦力，大小为 选项B正确； CD．若，且物块m保持匀速运动，则受向右的拉力与静摩擦力而平衡，则受静摩擦力 方向向左，选项C错误，D正确。 此题选择不正确的，故选AC。 考向3 摩擦力的突变问题 例3（2025·湖南邵阳·三模）如图所示，国产人形机器人“天工"能平稳通过斜坡。若它可以在倾角不大于37°的斜坡上稳定地站立和行走，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则它的脚和斜面间的动摩擦因数不能小于（）（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据题意可知该国产机器人可以在倾角不大于的斜坡上稳定地站立和行走，对该机械人进行受力分析，有 可得 故选C。 【变式训练1·变情境】（2025·四川成都·三模）图（a）为答题卡扫描仪，其内部结构如图（b）所示。扫描仪内部有一个摩擦滚轮放置在水平答题卡上方。正常工作时滚轮对顶部答题卡的正压力为F，摩擦滚轮顺时针转动，摩擦力只带动与之接触的顶部答题卡进入扫描仪内部进行逐张扫描，直至所有答题卡扫描完毕。已知每张答题卡的质量均为m，摩擦滚轮与答题卡间的动摩擦因数恒为，各答题卡间的动摩擦因数范围为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。要使该扫描仪能一直正常工作，正压力F的最大取值范围为（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】要使扫描仪正常工作，每次只能带动顶部答题卡，需满足：滚轮对顶部答题卡的摩擦力大于顶部与下方答题卡间的最大静摩擦力，则由平衡条件及摩擦力的计算公式可得 由题知 令（取最大值保证所有情况） 解得 同时第二张答题卡不能动，需满足：第一张答题卡给第二张答题卡的最大滑动摩擦力小于等于第二张答题卡受到的最大静摩擦力，即 解得F≤3mg 综上可得 故选A。 1．（2024·广西·高考真题）工人卸货时常利用斜面将重物从高处滑下。如图，三个完全相同的货箱正沿着表面均匀的长直木板下滑，货箱各表面材质和粗糙程度均相同。若1、2、3号货箱与直木板间摩擦力的大小分别为、和，则（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】根据滑动摩擦力的公式 可知滑动摩擦力的大小与接触面积无关，只与接触面的粗糙程度和压力大小有关，由题可知三个货箱各表面材质和祖糙程度均相同，压力大小也相同，故摩擦力相同，即 故选D。 2．（2025·广西·高考真题）独竹漂是我国一项民间技艺。如图，在平静的湖面上，独竹漂选手手持划杆踩着楠竹，沿直线减速滑行，选手和楠竹相对静止，则（　　） A．选手所受合力为零 B．楠竹受到选手作用力的方向一定竖直向下 C．手持划杆可使选手（含划杆）的重心下移，更易保持平衡 D．选手受到楠竹作用力的方向与选手（含划杆）的重心在同一竖直平面 【答案】CD 【详解】A．选手和楠竹在水里减速滑行，速度在变化，根据牛顿第二定律可知合力不为零，故A错误； B．楠竹在水平方向有加速度，选手对楠竹的力在竖直方向有重力，水平方向有摩擦力，所以选手对楠竹的力方向不是竖直向下，故B错误； C．选手和楠竹相对静止，且减速滑行，选手和楠竹的重心要在同一竖直面上才能保持相对稳定，故C正确； D．选手和楠竹构成的整体在减速滑行，受到的合力不为零，根据力的作用线和重心的关系可知整体的重心与楠竹受到合力作用线应该在同一竖直面上，故D正确。 故选CD。 3．（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三根弹簧形变量等于相邻两盘间距，则有 mg = 3∙kx 解得 k = 100N/m 故选B。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$nullnull 第05讲 三大性质力 目录 01 考情解码·命题预警 1 02 体系构建·思维可视 3 考点一 重力 5 知识点 重力和重心 5 考向 重力和重心的理解 5 归纳总结 对重心的理解 6 知识点1 弹力和胡克定律 7 知识点2 弹力有无的判断 7 知识点3 弹力的方向 8 知识点4 弹力大小的计算 8 考向1 弹力有无及方向的判断 9 方法技巧 弹力方向的判定技巧 10 考向2 弹力大小的计算 11 归纳总结 对胡克定律F=kx的理解 12 考点三 摩擦力 13 知识点1 静摩擦力和滑动摩擦力 13 知识点2 静摩擦力有无及方向判断 13 知识点3 摩擦力大小的计算 14 知识点4 摩擦力的突变 14 考向1 静摩擦力有无及方向判断 15 考向2 摩擦力大小的计算 16 考向3 摩擦力的突变问题 17 04 真题溯源·考向感知 18 考点要求 考察形式 2025年 2024年 2023年 重力 选择题 非选择题 \ \ \ 弹力 选择题 非选择题 \ \ \ 摩擦力 选择题 非选择题 \ \ \ 考情分析： 高考对这部分内容的考查，重力考查重心变化（如跳高姿势调整）和g值影响因素，弹力重点在方向判断（接触面垂直/沿绳/杆的多样性）和胡克定律应用，摩擦力侧重静摩擦与滑动摩擦的有无、转换条件及方向判定。近年本专题常将三类力与电场力、磁场力结合，与力的平衡一起考查。 命题情境： 生活实践类：生活中的摩擦力的应用，索桥、千斤顶、刀、木楔的工作原理； 学习探究类：磁悬浮列车（摩擦力的消除与替代）、智能手机重力传感器（弹力形变测量） 复习目标： 目标一：理解重力及重心的概念。 目标二：会判断弹力的方向和求其大小。 目标三.：掌握和理解摩擦力方向的判断和大小的求解。 考点一 重力 知识点 重力和重心 1.产生：由于 而使物体受到的力。 2.大小：G=mg，可用 测量。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：总是 。 4.重心 （1）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。 （2）影响物体重心位置的因素：①物体的 ；②物体内 的分布。 特别提醒：(1)重力的方向不一定指向 。 (2)并不是只有重心处才受到重力的作用． 得分速记： 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． 3.重心的位置不一定在物体上． 考向 重力和重心的理解 例1（2025·湖南娄底·模拟预测）关于重力，下列说法不正确的是（　　） A．重力的作用点叫重心，物体的重心一定在物体上 B．用线竖直悬挂的物体静止时，线的方向一定通过重心 C．无论支持面是否水平，重力的方向总是竖直向下的 D．一车荔枝（质量不变）从广东运到北京，其重力变大 【变式训练1·变情境】（2025·河南·模拟预测）《西游记》中孙悟空的武器如意金箍棒大小可随心变化，深受读者喜爱。假设金箍棒可以变长到地球直径的高度，把金箍棒立在地面上，若变长的金箍棒质量分布均匀，其长度的中点在处，那么金箍棒的重心位置（　　） A．也在点处 B．在点右方，比点更远离地球 C．在点左方，比点更靠近地球 D．无法确定在点左方还是右方 【变式训练2·变情境】（2025·河南·模拟预测）如图是儿童常玩的玩具不倒翁，将站立的不倒翁按倒在桌面上，不倒翁会重新立起，下列说法正确的是（　　） A．按倒不倒翁，其重心高度降低 B．按倒不倒翁，其重心高度不变 C．不倒翁所受到的桌面支持力是由于不倒翁发生形变产生的 D．不论不倒翁处于何种状态，其所受重力的方向总是竖直向下 归纳总结 对重心的理解 1．重心不是重力的真实作用点，而是重力的等效作用点，重力作用在整个物体上。 2．重心不是物体上最重的一点，它可以不在物体上，也不一定在物体的几何中心。 3．重心在物体上的相对位置与物体的位置、放置状态及运动状态无关。 考点二 弹力 知识点1 弹力和胡克定律 1.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，这种力叫作弹力。 （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.胡克定律 （1）内容：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小跟伸长或缩短的长度x成 。 （2）表达式：F= 。 ①k是弹簧的 ，单位是N/m；k的大小是由弹簧自身的 决定的。 ②x是弹簧长度的 ，不是弹簧形变以后的长度。 知识点2 弹力有无的判断 “三法” 假设法 思路 假设将与研究对象接触的物体解除接触，判断研究对象的运动状态是否发生改变，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 例证 图中细线竖直、斜面光滑，因去掉斜面体，小球的状态不变，故小球只受细线的拉力，不受斜面的支持力 替换法 思路 用细绳替换装置中的杆件，看能不能维持原来的力学状态，如果能维持，则说明这个杆提供的是拉力；否则，提供的是支持力 例证 图中轻杆AB、AC，用绳替换AB，原装置状态不变，说明AB对A施加的是拉力；用绳替换AC，原状态不能维持，说明AC对A施加的是支持力 状态法 思路 由运动状态分析弹力，即物体的受力必须与物体的运动状态相符合，依据物体的运动状态，由二力平衡（或牛顿第二定律）列方程，求解物体间的弹力 例证 升降机以a＝g加速下降时物体不受底板的弹力作用 知识点3 弹力的方向 1.弹力方向的判断方法 2.轻绳、轻杆和轻弹簧三类模型的比较 项目 轻绳 轻杆 轻弹簧 图示 形变特点 只能发生微小形变 只能发生微小形变 既可伸长，也可压缩 方向特点 只能沿绳，指向绳收缩的方向 不一定沿杆，固定杆中可以是任意方向 沿弹簧轴线，与形变方向相反 作用效果特点 只能提供拉力 可以提供拉力、支持力 可以提供拉力、支持力 大小突变特点 可以发生突变 可以发生突变 一般不能发生突变 得分速记 1．根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向 判断。 2．根据共点力的 或牛顿第二定律确定 。 知识点4 弹力大小的计算 1.弹簧类弹力： （1）由胡克定律知弹力F＝kx，其中x为弹簧的形变量，而不是伸长或压缩后弹簧的总长度； （2）弹簧串联时，各弹簧的弹力大小相等，弹簧的形变量一般不同； 串联后弹簧的劲度系数类似电阻并联公式： （3）弹簧并联时，各弹簧的形变量相等，弹力一般不同。 并联后弹簧的劲度系数类似电阻串联公式： 2.非弹簧类弹力：根据运动状态和其他受力情况，利用平衡条件或牛顿第二定律来综合确定． 考向1 弹力有无及方向的判断 例1 （2025·重庆·一模）鸟类随季节迁移是它们的生存法则，如图是一只小鸟秋季返回南方过冬迁移过程中停在竹枝上休息而使得竹枝发生弯曲，若小鸟保持静止状态，下列说法正确的是（　　） A．竹枝对小鸟的支持力方向沿竹枝指向右上方 B．竹枝对小鸟的支持力是由于竹枝发生形变产生的 C．小鸟对竹枝的压力大于竹枝对小鸟的支持力 D．竹枝弯曲是因为小鸟的重力大于竹枝对小鸟的作用力 【变式训练1·变情境】（2024·广东惠州·二模）某同学在书柜里放置一个直角书立，在书立上倾斜摆放着几本课外书，如图所示。若书与书柜没有接触，根据所学知识，下列叙述正确的是（    ） A．书立底面给书的弹力垂直于书的封面 B．书立底面给书的摩擦力为0 C．书立侧面给书的弹力垂直于书的封面 D．书立给所有书的作用力之和大于所有书的总重力 【变式训练2·变情境】体育课上一学生将足球踢向斜台，如图所示。下列关于足球与斜台作用时，斜台对足球的弹力方向的说法中正确的是（　　） A．沿的方向 B．沿的方向 C．先沿的方向后沿的方向 D．沿垂直于斜台的方向 方法技巧 弹力方向的判定技巧 1.弹力方向 2.技巧点拨 利用替代法判断轻杆提供的是拉力还是支持力：轻绳和有固定转轴轻杆的相同点是弹力的方向是沿绳和沿杆的，但轻绳只能提供拉力，轻杆既可以提供拉力也可以提供支持力。 考向2 弹力大小的计算 例2（2025·湖南·模拟预测）如图所示，一根轻质弹性绳（遵循胡克定律）的一端固定于天花板的O点，另一端挂上质量为m的物块B，静止时绳竖直且物块B恰好与光滑水平面接触没有挤压，OB间距为l；在O点正下方处绳的右侧安置一光滑的定滑轮（大小不计），把物块B换成大小、形状相同而质量为原来2倍的物块C，然后施加一个水平力F，当物块C缓慢沿光滑水平面向右移动x=时，物块C对水平面的压力恰好为零。已知重力加速度大小为g，则该弹性绳的劲度系数为（　　） A． B． C． D． 归纳总结 对胡克定律F=kx的理解 1．公式中x是弹簧的形变量，不是弹簧的长度。 2．弹簧的F⁃x图像是一条过原点的倾斜直线（如图所示），直线的斜率表示弹簧的劲度系数k。 3．弹力的变化量ΔF与形变量的变化量Δx也成正比，即ΔF=kΔx 【变式训练2·变考法】（2025·江西·模拟预测）如图所示，六根材质相同、原长均为x。的轻质弹簧的端点两两相连，在六个大小相等、方向互成角的恒定拉力F作用下，形成一个稳定的正六边形平面。已知该正六边形外接圆的直径为d，弹簧均在弹性限度范围内，则每根弹簧的劲度系数为（　　） A． B． C． D． 【变式训练2·变考法】（2025·四川达州·模拟预测）如图甲所示，小球在一竖直的轻弹簧正上方由静止开始自由下落，直到压缩弹簧到最低点，其运动的a－x图像如图乙所示，小球在最低点时的加速度大小为。已知小球的质量为m，重力加速度为g，小球在运动过程中的空气阻力忽略不计。弹簧始终在弹性限度内，则 A．弹簧的劲度系数为 B．小球运动过程中的最大速度为 C．等于2g D． 考点三 摩擦力 知识点1 静摩擦力和滑动摩擦力 1.两种摩擦力的对比 项目 静摩擦力 滑动摩擦力 定义 两个具有 的物体间在接触面上产生的阻碍相对运动趋势的力 两个具有 的物体间在接触面上产生的阻碍相对运动的力 产生条件（必要条件） 接触面粗糙； 接触处有弹力； 两物体间有相对运动趋势（仍保持相对静止） 接触面粗糙； 接触处有弹力； 两物体间有相对运动 大小 静摩擦力的大小与正压力大小无关，满足 ； 最大静摩擦力Ffmax的大小与正压力大小 滑动摩擦力的大小与正压力大小成正比，即Ff=μFN（μ为动摩擦因数，取决于接触面的 及粗糙程度，FN为正压力大小） 方向 沿着接触面，并且跟物体相对运动趋势的方向 沿着接触面，并且跟物体相对运动的方向 注意：①运动方向：一般指物体相对 的运动方向； ②相对运动（趋势）方向：以其中一个物体为参考系,另一个物体相对参考系的运动方向。 2.动摩擦因数 定义：彼此接触的物体发生 时，摩擦力大小和正压力大小的比值，即μ=。 知识点2 静摩擦力有无及方向判断 1.假设法 利用假设法判断的思维程序如下： 2.状态法 先判明物体的运动状态（即加速度的方向），再利用牛顿第二定律（F＝ma）确定合力，然后通过受力分析确定静摩擦力的大小及方向。 3.牛顿第三定律法 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。 4.带动法：①“主动带动被动”②“同向快带慢，反向互相阻”，多用于传送带和板块模型中，摩擦力方向的判断。 注意：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，但与物体的运动方向可能相反，也可能相同，还有可能不在同一一线上。 知识点3 摩擦力大小的计算 1．静摩擦力大小的计算 （1）物体处于平衡状态：利用平衡条件求解。 （2）物体处于加速状态：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，通常认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，即Fmax=μFN。 【特别提醒】静摩擦力的取值范围为，通常运用状态法来计算。 2.滑动摩擦力大小的计算 （1）公式法：F=μFN；注意FN是两物体间的正压力，不一定等于物体的重力。 （2）状态法：利用平衡条件或牛顿第二定律列方程求解。 得分速记 在计算摩擦力大小之前，必须分析物体的运动情况，判断是 还是 。若是滑动摩擦力，可用 来计算；若是静摩擦力，则不能用Ff＝μFN计算，只能根据 或 求解。 知识点4 摩擦力的突变 当物体的受力情况发生变化时，摩擦力的大小和方向往往会发生变化，有可能导致静摩擦力和滑动摩擦力之间的相互转化。常见的摩擦力突变模型如下： 分类 示例 解读 “静—静” 突变 在水平力F作用下物体静止于斜面上，F突然增大时物体仍静止，则物体所受静摩擦力的大小或方向将“突变” “静—动” 突变 物体放在粗糙水平面上，作用在物体上的水平力F从零逐渐增大，当物体开始滑动时，物体受水平面的摩擦力由静摩擦力“突变”为滑动摩擦力 “动—静” 突变 滑块以v0冲上斜面做减速运动，当到达某位置时速度减为零，而后静止在斜面上，滑动摩擦力“突变”为静摩擦力 “动—动” 突变 水平传送带的速度v1大于滑块的速度v2，滑块受滑动摩擦力方向水平向右，当传送带突然被卡住时，滑块受到的滑动摩擦力方向“突变”为向左 得分速记 摩擦力的突变问题，无论怎样变化，其题根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．题目中出现 等关键词时，一般隐藏着临界问题，有时，有些临界问题中并不含上述常见的“临界术语”，但审题时发现某个物理量在变化过程中会发生突变，则该物理量突变时物体所处的状态即为临界状态。 2．静摩擦力是被动力，其存在及大小、方向取决于物体间的 ，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时静摩擦力达到最大值。 3．研究传送带问题时，物体和传送带的 的时刻往往是摩擦力的大小、方向和运动性质的 。 考向1 静摩擦力有无及方向判断 例1 如图，一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下向右拉出，鱼缸在桌面上继续向右滑行了一段距离后停下，关于桌布和鱼缸所受滑动摩擦力的方向，下列说法正确的是（　　） A．桌布对鱼缸的滑动摩擦力方向向左 B．鱼缸对桌布的滑动摩擦力方向向左 C．鱼缸对桌布的滑动摩擦力方向向右 D．桌面对桌布的摩擦力向右 【变式训练1·变情境】（2024·辽宁沈阳·三模）“雪龙2号”是我国第一艘自主建造的极地破冰船，能够在1.5米厚的冰层中连续破冰前行。破冰船前行过程中，在船头相对冰层滑动时，碎冰块对船体弹力和摩擦力的示意图正确的是（　　） A． B． C． D． 【变式训练2·变情境】（2024·湖南邵阳·一模）中央广播电视总台《2024年春节联欢晚会》以“龙行龘龘，欣欣家国”为主题。中国书法历史悠久，是中华民族优秀传统文化之一。如图所示，书法家在水平桌面上平铺一张白纸，为防打滑，他在白纸的左侧靠近边缘处用镇纸压住。书写“龙”字“一”这一笔画时，在向右行笔的过程中镇纸和白纸都保持静止，则（    ） A．毛笔对白纸的摩擦力向左 B．白纸对镇纸的摩擦力向右 C．桌面对白纸的摩擦力向左 D．桌面对白纸的摩擦力小于毛笔对白纸的摩擦力 考向2 摩擦力大小的计算 例2如图所示，木块A、B质量分别为和，它们与水平地面间的动摩擦因数均为0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。初始状态A、B间的轻弹簧被压缩了，作用在A上的水平推力，系统静止不动。已知弹簧的劲度系数为，重力加速度g取，F撤去瞬间，弹簧弹力不变。现撤去推力F，则（　　） A．撤去推力F前，木块A所受摩擦力大小是，方向向左 B．撤去推力F前，木块B所受摩擦力大小是，方向向右 C．撤去推力F后瞬间，木块A所受摩擦力大小是，方向向右 D．撤去推力F后瞬间，木块B所受摩擦力大小是，方向向左 【变式训练1】（2024·云南大理·模拟预测）如图所示，一质量为m的物块用水平轻质细线连接，细线绕过光滑的滑轮后其下悬挂一质量为的物体，物块放在水平传送带上，水平传送带以的速度顺时针匀速转动，物块以初速度向右运动，传送带与物块间的动摩擦因数为。则关于物块m所受的摩擦力f，下列说法不正确的是（　　） A．若，则，方向向左 B．若，则，方向向左 C．若，且物块m保持匀速运动，则 D．若，且物块m保持匀速运动，则方向向左 考向3 摩擦力的突变问题 例3（2025·湖南邵阳·三模）如图所示，国产人形机器人“天工"能平稳通过斜坡。若它可以在倾角不大于37°的斜坡上稳定地站立和行走，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则它的脚和斜面间的动摩擦因数不能小于（）（　　） A． B． C． D． 【变式训练1·变情境】（2025·四川成都·三模）图（a）为答题卡扫描仪，其内部结构如图（b）所示。扫描仪内部有一个摩擦滚轮放置在水平答题卡上方。正常工作时滚轮对顶部答题卡的正压力为F，摩擦滚轮顺时针转动，摩擦力只带动与之接触的顶部答题卡进入扫描仪内部进行逐张扫描，直至所有答题卡扫描完毕。已知每张答题卡的质量均为m，摩擦滚轮与答题卡间的动摩擦因数恒为，各答题卡间的动摩擦因数范围为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。要使该扫描仪能一直正常工作，正压力F的最大取值范围为（    ） A． B． C． D． 1．（2024·广西·高考真题）工人卸货时常利用斜面将重物从高处滑下。如图，三个完全相同的货箱正沿着表面均匀的长直木板下滑，货箱各表面材质和粗糙程度均相同。若1、2、3号货箱与直木板间摩擦力的大小分别为、和，则（　　） A． B． C． D． 2．（2025·广西·高考真题）独竹漂是我国一项民间技艺。如图，在平静的湖面上，独竹漂选手手持划杆踩着楠竹，沿直线减速滑行，选手和楠竹相对静止，则（　　） A．选手所受合力为零 B．楠竹受到选手作用力的方向一定竖直向下 C．手持划杆可使选手（含划杆）的重心下移，更易保持平衡 D．选手受到楠竹作用力的方向与选手（含划杆）的重心在同一竖直平面 3．（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 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$