2026届高考物理一轮复习课件- 2.1 重力 弹力 摩擦力

第二章 相互作用 第1讲 重力 弹力 摩擦力 考情分析 第二章 相互作用 2 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。 4.知道摩擦力突变的几种情况。 5.会分析计算突变前后摩擦力的大小和方向。 第1讲 重力 弹力 摩擦力 【目标要求】 02 01 目录 CONTENTS 03 04 重力和重心模型 弹力和轻绳、轻杆、轻弹簧模型 摩擦力 摩擦突变模型 第1讲 重力 弹力 摩擦力 4 主题一 重力和重心模型 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。 (4)三要素:_____________________. (5)力的表示方法:_________________________. 一、重力和重心模型 运动状态 大小、方向、作用点 力的示意图、力的图示 2.重力 (1)产生:由于　　　　　而使物体受到的力。 一、重力和重心模型 地球的吸引 F万 F向 mg N 注意:重力是万有引力竖直向下的一个分力。 水平面 F万 N F向 mg F万 N mg (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。 弹簧测力计 注意：g值随维度的升高而______，随高度的增加而_______. 增大 减小 (3)方向:　 　　。 竖直向下 (垂直水平面) (4)作用点：___________________________,可等效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。 质量 悬挂 一、重力和重心模型 作用在物体的各个部分 m1g m2g m3g m4g m5g m总g m总g m总g 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。(　　) × × 【概念辨析】判断下列说法的正误 √ × √ 一、重力和重心模型 【典例1】小明在参观科技馆时观察到有一个十分有趣的“锥体上滚”实验。如图所示，将一个双圆锥体轻轻放在倾斜轨道的低端，就会看到它似乎在向“上”滚去，关于锥体的运动，下列说法正确的是( ) A.双圆锥体的重心在锥体的外部，不在锥体上 B.在双圆锥体上滚的过程中，锥体的重心在向上运动 C.双圆锥体上滚实验中，虽然看到的现象好像是锥体 在上滚，但是从侧面观察，锥体重心其实是下移的 D.当双圆锥体在轨道的最低处时，它的重心在最低 处；当双锥体在轨道最高处时，它的重心在最高处 C 一、重力和重心模型 主题二 弹力和轻绳、轻杆、轻弹簧(橡皮筋)模型 (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。 二、弹力和轻绳、轻杆、轻弹簧(橡皮筋)模型 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　　　。 形变 弹性形变 相反 2.弹力有无的判断方法 没有 一定 (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。 (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 二、弹力和轻绳、轻杆、轻弹簧(橡皮筋)模型 4.弹力大小的计算 (1)弹簧弹力大小 : 胡克定律F＝kx，其中x表示弹簧的　　　　。 (2)一般物体所受弹力：利用平衡条件或牛顿第二定律计算。 形变量 ④杆如果发生拉伸(压缩)和弯曲形变，产生的弹力可以与杆成任意方向 (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 二、弹力和轻绳、轻杆、轻弹簧(橡皮筋)模型 5.三轻模型 注意:①弹力方向一定与施力物体形变的方向相反 ②只发生拉伸或压缩形变的绳、弹簧、杆产生的弹力一定沿着绳、弹簧、杆。 ③杆如果只发生弯曲形变，产生的弹力一定垂直于杆 (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 二、弹力和轻绳、轻杆、轻弹簧(橡皮筋)模型 5.三轻模型 (4)质量忽略不计, F合=ma=0， 三轻模型合力永远为零 F a T1 T2 N1 N2 T1-T2=m绳a T1=T2 N1-N2=m杆a N1=N2 (5)一根绳、杆、簧，张力处处相等 二、弹力和轻绳、轻杆、轻弹簧(橡皮筋)模型 5.三轻模型 §轻绳模型： (5)一根绳、杆、簧，张力处处相等 死结 光滑挂钩 活结 T1 T2 T3 T1=T2=T3吗？ 死结当做不同的绳， 活结当做一根绳。 定杆弹力可沿任意方向，动杆弹力一般沿杆。 §轻杆模型： N2 N1 N1 θ cosθ= x θ与所挂物体质量无关， 它由两个悬点的水平距离和绳长共同决定。 (埋一伏笔) 【典例2】图中各物体均处于静止状态。画出图中物体A所受的弹力。 二、弹力和轻绳、轻杆、轻弹簧(橡皮筋)模型 【典例3】(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 B 二、弹力和轻绳、轻杆、轻弹簧(橡皮筋)模型 F＝3kx ΔF＝3kΔx mg＝3kΔx 3＝3k×0.01 得：k=100N/m 主题三 摩擦力 三、摩擦力 1.定义：两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，在接触面上会产生阻碍　　　　　或　　　　　　　的力。 2.产生条件 (1)接触面　　　； (2)接触处有　　　； (3)两物体间有　　　　　或　　　　　　　。 3.方向：与受力物体　　　　　或　　　　　　　的方向相反。 相对运动 相对运动趋势 粗糙 压力 相对运动 相对运动趋势 相对运动 相对运动趋势 f f V0 Ff Ff 有摩必有弹 弹摩必垂直 注意：摩擦力与运动方向无关，可以可成任意角度 4.大小 (1)滑动摩擦力：Ff＝　　　，μ为动摩擦因数； (2)静摩擦力：　　<f≤　　　。 5.弹力与摩擦力的关系 若两物体间有摩擦力，则两物体间　　　　弹力，若两物体间有弹力，则两物体间　　　　　摩擦力。(均选填“一定有”或“不一定有”) μFN 0 fmax 一定有 不一定有 三、摩擦力 fmax略大于Ff 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。(　　) × × √ × 三、摩擦力 【概念辨析】判断下列说法的正误 【典例4】请判断相互接触的物体间是否存在摩擦力，若存在，请画出物体A或人所受摩擦力的示意图(各接触面均粗糙，且相互挤压)。 三、摩擦力 f Ff 无摩擦力 f Ff 无摩擦力 f 【典例5】如图所示，重为800 N的沙发放在水平地面上，体重600 N的小王至少要用96 N的水平力推沙发，才能使沙发开始运动。沙发开始运动以后，小王用80 N的水平力推沙发，就可以使沙发保持匀速直线运动。以下说法正确的是( ) A.沙发与地面之间的动摩擦因数为0.12 B.若用90 N的水平力推这个静止的沙发， 则此时沙发所受的摩擦力大小为80 N C.若用96 N的水平力推这个已经在运动的沙发， 则此时沙发所受的摩擦力大小为96 N D.小王盘腿坐在沙发上，小李用140 N的水平力 推已经在运动的沙发，可使小王和沙发保持匀速直线运动 D 三、摩擦力 【典例6】(多选)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 CD 三、摩擦力 【拓展思考】(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？ (2)乙同学认为“越靠近底座，白纸间的摩擦力越大”，对吗？ （1）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； 三、摩擦力 （2）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。 (2)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，再根据牛顿第三定律确定另一物体受到的静摩擦力的方向。 三、摩擦力 6.静摩擦力有无及方向的判断“三法” (1)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。 (3)假设法 7.滑动摩擦力的方向确定方法和大小的计算： (1)先确定该物体相对于其接触物体的运动方向，滑动摩擦力与这个相对运动的方向相反。 (2)首先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力。若是静摩擦力，则根据平衡条件或牛顿第二定律求解；若是滑动摩擦力，则用Ff＝μFN计算，其中FN并不总等于物体的重力。 主题四 摩擦力突变模型 ③确定各阶段摩擦力的性质和受力情况，做好各阶段摩擦力分析。 四、摩擦力突变模型 1.突变情景分析 ①在涉及摩擦力的情况中，题目中出现“最大”“最小”或“刚好”等关键词时，一般隐藏着摩擦力突变的临界问题。题意中某个物理量在变化过程中发生突变，可能导致摩擦力突变，则该物理量突变时的状态即为临界状态。 ②存在静摩擦力的情景中，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。 ①“静—静”突变：物体在静摩擦力和其他力的共同作用下处于相对静止状态，当作用在物体上的除摩擦力以外其他力的合力发生变化时，如果物体仍然保持相对静止状态，则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变。 四、摩擦力突变模型 2.突变种类 ②“静—动”突变：物体在静摩擦力和其他力共同作用下处于相对静止状态，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。 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。 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，则物体将继续受滑动摩擦力作用，但其方向发生改变。 【典例7】(“静—静”突变)如图所示，水平地面上有重力均为40 N的A、B两木块，它们之间夹有被压缩了2.0 cm的水平轻质弹簧，已知弹簧的劲度系数k＝400 N/m，两木块与水平地面间的动摩擦因数均为0.25，系统处于静止状态。现用F＝10 N的水平力推木块B，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则力F作用后( ) A.木块A所受静摩擦力大小为10 N B.木块B所受静摩擦力大小为2.0 N C.木块B所受静摩擦力为0 D.弹簧的压缩量变为2.5 cm B 四、摩擦力突变模型 【典例8】(“静—动”突变)某同学利用如图甲所示的装置研究摩擦力的变化情况。水平光滑的实验台上固定着一个力传感器，力传感器与一质量为3.5 kg的物块用水平轻绳连接，物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉长木板，力传感器记录的F－t图像如图乙所示。重力加速度大小g取10 m/s2，下列说法正确的是( ) A.当长木板相对物块滑动后，必须 　向左做匀速直线运动 B.向左拉长木板的力的大小与时间 　的关系图线和图乙中的曲线一定相同 C.物块受到的滑动摩擦力大小约为10 N D.物块与长木板间的动摩擦因数约为0.2 D 四、摩擦力突变模型 fm=10 N Ff ≈7N 得μ＝≈0.2 【典例9】(“动—静”突变)把一重力为G的物体，用一个水平的推力F＝kt(k为大于0的恒量，t为时间)压在竖直的足够高的平整墙面上(如图)，从t＝0开始，物体所受的摩擦力Ff随t的变化关系是( ) B 四、摩擦力突变模型 【典例10】(“动—动”突变) (多选)如图甲所示，倾斜的传送带正以恒定速率v1沿顺时针方向转动，传送带的倾角为37°，一煤块以初速度v0沿传送带向上从传送带的底端冲上传送带，其运动的v－t图像如图乙所示，煤块运动到传送带顶端时速度恰好为零，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2，则( ) A.传送带的速度为4 m/s B.传送带底端到顶端的距离为14 m C.v0<v1 D.煤块在0~1 s和1~2 s所受摩擦力方向相反 AD 四、摩擦力突变模型 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。 四、摩擦力突变模型 3.突变结论： 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。 【练习1】(多选)下列各实例中力的方向描述正确的是( ) A.图甲中，半圆面对杆有弹力FN1，水平地面对杆有弹力FN2，FN1、FN2方向 为竖直向上 B.图乙中，篮球与水平地面作用时，地面对篮球有弹力FN，FN方向竖直向上 C.图丙中，物体A与传送带一起匀速向右运动，传送带对A有摩擦力Ff D.图丁中，物体A匀速下滑时，固定斜面对A有摩擦力Ff，Ff方向为沿斜面向上 BD 课堂练习 【练习2】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，某同学在书写“一”字时，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。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 C 课堂练习 【练习3】如图，某同学用一根劲度系数为k的轻质弹簧测量物块与水平面间的动摩擦因数。将弹簧一端固定在竖直挡板上，另一端与物块连接，物块置于水平面上，弹簧与水平面平行。改变物块在水平面上的位置，发现物块只能在A、B两点间保持静止，测得A、B两点到竖直挡板的距离分别为d1、d2，物块的质量为m，当地重力加速度大小为g，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧始终在弹性限度内，则物块与水平面间的动摩擦因数为( ) A. B. C. D. A 课堂练习 k(L－d1)＝μmg k(d2－L)＝μmg 得μ＝ 【练习4】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 C 课堂练习 【练习5】如图所示，两个弹簧的质量不计，劲度系数分别为k1、k2，它们一端固定在质量为m的物体上，另一端分别固定在P、Q上，当物体平衡时上面的弹簧处于原长状态。若把质量为m的物体换成质量为2m的物体(弹簧不换，且弹簧均在弹性限度内)，当物体再次平衡时，物体比第一次平衡时的位置下降了x，重力加速度为g，则x为( ) A. B. C. D. A 课堂练习 mg=k1x1 2mg=k1(x1+x)+k2x 40 【练习6】一长方形木板放置在水平地面上，在长方形木板的上方有一条状竖直挡板，挡板的两端固定于水平地面上，挡板与木板不接触。现有一个方形物块在木板上沿挡板以速度v运动，同时长方形木板以大小相等的速度向左运动，木板的运动方向与竖直挡板垂直，已知物块跟竖直挡板和水平木板间的动摩擦因数分别为μ1和μ2，物块的质量为m，重力加速度大小为g，则关于物块所受摩擦力说法正确的是( ) A.竖直挡板对物块的摩擦力大小为0 B.竖直挡板对物块的摩擦力大小为μ1μ2mg C.只增大木板向左运动的速度，竖直挡板对物块的 　摩擦力将变小 D.只增大物块沿挡板运动的速度，木板对物块的摩擦力将增大 课堂练习 B Ff1 Ff2 Ff/ Ff/=μ2N/ =μ2mg Ff Ff=μ1N =μ1Ff1 =μ1Ff/cos450 v v合 v N 【练习7】如图所示，一木箱放在水平地面上，现对木箱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Ff的大小 随拉力F的变化关系，下列选项图可 能正确的是( ) B 课堂练习 42 【练习8】(多选)如图所示，用水平力F拉着一物体在水平地面上做匀速直线运动，从t＝0时刻起水平力F的大小随时间均匀减小，到t1时刻，F减小为零。物体所受的摩擦力 Ff随时间t变化的图像可能是( ) AD 课堂练习 【练习9】如图所示，斜面固定在水平地面上，倾角为37° (sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)。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(斜面足够长，该滑块 与斜面间的动摩擦因数为0.7)，则该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图像是(最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取初速度v0的方向为正方向，g取10 m/s2)( ) C 课堂练习 【练习10】(多选)如图所示，一质量为m的物块在倾角θ＝60°的粗糙斜面上，用一个与斜面底边平行的力F＝(g为重力加速度)作用在物块上，该物块保持静止，则下列说法正确的是( ) 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 BD 课堂练习 JIESU END $$