06第1课时　重力、弹力和摩擦力-（配套课件）-【优化指导】2026年物理一轮复习高中总复习·第1轮（教科版）

高考总复习 物理 第二章　相互作用 第1课时　重力、弹力和摩擦力 课程 标准 1.认识重力、弹力与摩擦力。通过实验，了解胡克定律。 2．知道滑动摩擦和静摩擦现象，能用动摩擦因数计算滑动摩擦力的大小。 3．通过实验，了解力的合成与分解，知道矢量和标量。 4．能用共点力的平衡条件分析生产生活中的问题。 备考 策略 1.复习以弹力和摩擦力的分析判断、力的合成与分解、受力分析等方法应用为主。 2．掌握物体受力分析及整体法与隔离法的应用技巧。 3．对生活中的实际问题，要注重物理模型构建能力的培养。 4．注重实验原理、实验操作、数据处理方法的复习。 1．重力 (1)产生：由于地球的____而使物体受到的力。 (2)大小：G＝____。可用__________测量。 同一物体的重力在地球上不同位置处g的大小也不同。 (3)方向：总是________，与水平面成____关系。 吸引 mg 弹簧测力计 竖直向下 垂直 夯实 必备知识 (4)重心：一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，可以把物体各部分受到的重力视为集中作用在某一点，这个点就是重力的作用点，叫作物体的重心，重心的位置与物体的____分布和形状有关。 质量 夯实 必备知识 2．弹力 (1)定义：发生____的物体，由于要恢复原状，会对与它接触的物体产生力的作用。 (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____。 形变 相反 夯实 必备知识 3.胡克定律 (1)内容：在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧的伸长(或缩短)量x成____。 (2)表达式F＝kx：①k叫作弹簧的________，单位是牛顿每米，符号是N/m；k的大小由弹簧________决定。 ②x是弹簧长度的______，不是弹簧形变以后的长度。 正比 劲度系数 自身性质 变化量 夯实 必备知识 4．滑动摩擦力 (1)定义：两________的物体间的摩擦力。 (2)产生条件：①接触面____；②接触处有压力；③两物体间有________。 (3)大小：f＝____。 (4)方向：与受力物体相对运动的方向____。 (5)作用效果：总是阻碍物体间的________。 相对运动 粗糙 相对运动 μN 相反 相对运动 夯实 必备知识 粗糙程度 夯实 必备知识 6．静摩擦力 (1)定义：两________的物体间的摩擦力。 (2)产生条件：①接触面____；②接触处有压力；③两物体间有____________。 (3)大小：0 < f静≤f静max。 (4)方向：与受力物体相对运动趋势的方向____。 (5)作用效果：总是阻碍物体间的相对________。 相对静止 粗糙 相对运动趋势 相反 运动趋势 夯实 必备知识 [链接1] 教材情境——教科必修第一册P65 载重汽车重心的位置随着装货的多少和装货位置的变化而变化，如图3­-1­-8所示。 夯实 必备知识 　 (2022·浙江1月选考)如图所示，公园里有一个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 D 夯实 必备知识 解析：水管口持续有水流出而过一段时间桶会翻转一次，说明主要原因是桶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，所以决定桶能否翻转的主要因素是重心的高低，与自身重力、出水量和撞击力等均无关，D正确。 夯实 必备知识 [链接2] 教材习题——教科必修第一册P73T3 3．一根弹簧在50 N的力的作用下，长度为10 cm，若所受的力再增加4 N，则长度变成10.4 cm。设弹簧的形变均处于弹性限度之内，计算弹簧的原长及劲度系数。 夯实 必备知识 (2023·山东卷)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 夯实 必备知识 解析：由题意可知，每取走一个盘子，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弹簧形变相邻两盘间距，则有mg＝3•kx，解得k＝100 N/m，B正确。 夯实 必备知识 [链接3] 教材例题——教科必修第一册P77 问题　在我国东北寒冷的冬季，人们常使用狗拉雪橇的方式进行交通运输，如图3­3­4所示。某一钢制滑板的雪橇，连同雪橇上的人与货物总重量为3.8×103N…… 夯实 必备知识 　(2024·广西卷)工人卸货时常利用斜面将重物从高处滑下。如图所示，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Ff1、Ff2和Ff3，则(　　) A．Ff1<Ff2<Ff3 B．Ff1＝Ff2<Ff3 C．Ff1＝Ff3<Ff2 D．Ff1＝Ff2＝Ff3 D 夯实 必备知识 解析：根据滑动摩擦力的公式f＝μFN，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粗糙程度均相同，压力大小也相同，故摩擦力相同，即Ff1＝Ff2＝Ff3，D正确。 夯实 必备知识 考点一　弹力的分析和计算 1．“三法”研判弹力的有无 提升 关键能力 2．弹力方向的确定 提升 关键能力 3．计算弹力的两种方法 (1)公式法：弹簧的弹力可以由胡克定律F＝kx计算。 (2)状态法：弹力可以根据物体的受力情况和运动情况，利用平衡条件或牛顿第二定律来确定大小。 提升 关键能力 考向一　弹力的有无及方向的判断 [典例1] 图中各物体均处于静止状态。图中画出了小球A所受弹力的情况，其中正确的是(　　) C 提升 关键能力 解析：选项A中小球只受重力和杆的弹力且处于静止状态，由二力平衡可得小球受到的弹力应竖直向上，A错误；选项B中如果左边的绳有拉力，则竖直向上的那根绳就会发生倾斜，所以左边的绳没有拉力，B错误；对于球与面接触的弹力方向，过接触点垂直于接触面(即在接触点与球心的连线上)，即D项中大半圆对小球的支持力N应是沿着过小球与圆弧接触点的半径，且指向圆心的弹力，D错误；球与球相接触的弹力方向，垂直于过接触点的公切面(即在两球心的连线上)，而指向受力物体，由此可知C正确。 提升 关键能力 考向二　公式法计算弹力的大小 [典例2] (多选)(2025·江苏泰州模拟)如图所示为一轻质弹簧的长度L和弹力F的关系图线。根据图线可以确定(　　) A.弹簧的原长为10 cm B．弹簧的劲度系数为200 N/m C．弹簧伸长15 cm时，弹力大小为10 N D．弹簧伸长15 cm时，弹力大小为30 N ABD 提升 关键能力 提升 关键能力 考向三　状态法计算弹力的大小 [典例3] (多选)如图所示，小车位于水平面上，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ，在斜杆下端固定有质量为m的小球。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 CD 提升 关键能力 提升 关键能力 考点二　摩擦力的有无及方向判断 1．明晰“三个方向” 名称 释义 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 提升 关键能力 名称 释义 相对运动方向 指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 相对运动趋势方向 导致两物体间存在静摩擦力，可以发生却没有发生的相对运动的方向 提升 关键能力 2.掌握静摩擦力有无及方向的判断“三法” (1)假设法：利用假设法判断的思维程序如下。 提升 关键能力 (2)状态法：先判明物体的运动状态，再利用牛顿第二定律(F＝ma)或平衡条件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。 提升 关键能力 [典例4] (2024·山东卷)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30°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(　　) B 提升 关键能力 提升 关键能力 1．(2025·山东泰安高三检测)大型商场或者大型超市为了方便顾客上下楼，都会安装自动扶梯。小王同学经过调查研究发现，不同商场或超市中的自动扶梯是不一样的，可以分为两大类，一种无台阶，另一种有台阶，两种自动扶梯分别如图所示。此外，小王同学还发现，为了节约能源，在没有顾客乘行时，这两种自动扶梯都以较小的速度匀速运行，当有顾客乘行时自动扶梯经过先加速再匀速两个阶段运行，则电梯在运送顾客上楼的整个过程中(　　) A 提升 关键能力 A.在图甲所示的无台阶自动扶梯中，乘客始终受摩擦力作用 B．在图乙所示的有台阶自动扶梯中，乘客始终受摩擦力作用 C．在图甲所示的无台阶自动扶梯中，乘客对扶梯的作用力始终竖直向下 D．在图乙所示的有台阶自动扶梯中，乘客对扶梯的作用力始终竖直向下 提升 关键能力 解析：乘客在无台阶的扶梯上运行时，在加速和匀速阶段，都受到重力、支持力和静摩擦力三个力的作用，匀速阶段乘客对扶梯的作用力竖直向下，在加速阶段偏离竖直方向，A正确，C错误；乘客在有台阶的扶梯上运行时，加速阶段受到重力、支持力和静摩擦力三个力的作用，乘客对扶梯的作用力偏离竖直方向；匀速阶段乘客受到重力与支持力的作用且二力平衡，乘客对扶梯的作用力竖直向下，B、D错误。 提升 关键能力 2.(多选)如图所示，水平地面上的L形木板上放着一个小木块，木板与小木块间有一个处于拉伸状态的弹簧，整个装置处于静止状态。下列说法正确的是(　　) A．木板对小木块无摩擦力作用 B．木板对小木块的摩擦力方向向左 C．地面对木板的摩擦力方向向左 D．地面对木板无摩擦力作用 BD 提升 关键能力 解析：对小木块受力分析，小木块受到重力、支持力、水平向右的弹簧的拉力和木板的摩擦力，根据平衡条件可知，木板对小木块的摩擦力方向向左，A错误，B正确；对整体受力分析，在竖直方向上受到的重力和支持力平衡，若地面对木板有摩擦力，即整体合力不为零，则整个装置不可能处于静止状态，故地面对木板无摩擦力作用，C错误，D正确。 提升 关键能力 考点三　摩擦力的计算 1．静摩擦力大小的分析与计算 (1)物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)时，利用力的平衡条件来计算静摩擦力的大小。 (2)物体有加速度时，若只有静摩擦力提供加速度，f＝ma。若除受静摩擦力外，物体还受其他力，则F合＝ma，先求合力再求静摩擦力。 提升 关键能力 2．滑动摩擦力大小的分析与计算 滑动摩擦力的大小用公式f＝μN来计算，应用此公式时要注意以下两点： (1)μ为动摩擦因数，其大小与接触面的材料、接触面的粗糙程度有关；N为两个接触面间的正压力，其大小不一定等于物体的重力。 (2)滑动摩擦力略小于最大静摩擦力，一般情况下，可认为滑动摩擦力与最大静摩擦力近似相等。 提升 关键能力 [典例5] (2025·山东济宁高三质检)如图所示，质量为M的长木板放在水平地面上，放在长木板上的质量为m的木块在水平向右的拉力F的作用下向右滑行，长木板保持静止，已知木块与长木板间的动摩擦因数为μ1，长木板与地面间的动摩擦因数为μ2。下列说法正确的是(　　) A．地面对长木板的摩擦力的大小一定为μ1mg B．地面对长木板的摩擦力的大小一定为μ2Mg C．地面对长木板的摩擦力的大小一定为μ2(m＋M)g D.只要拉力F增大到足够大，长木板一定会与地面发生相对滑动 A 提升 关键能力 解析：对木块进行受力分析，受拉力F、重力、支持力和木板对它的滑动摩擦力，即大小为Ff1＝μ1mg，方向水平向左，根据牛顿第三定律可知，木板受到木块的摩擦力方向水平向右，大小等于μ1mg；木板处于静止状态，水平方向受到木块对其向右的滑动摩擦力和地面对其向左的静摩擦力，根据平衡条件可知木板受到地面的摩擦力的大小也是μ1mg，木板相对于地面处于静止状态，不能使用滑动摩擦力的公式计算木板受到的地面的摩擦力，所以木板与地面之间的摩擦力不一定是μ2(m＋M)g，A正确，B、C错误；开始时木板处于静止状态，说明木块与木板之间的摩擦力小于木板与地面之间的最大静摩擦力，与拉力F的大小无关，所以即使拉力F增大到足够大，木板仍静止，D错误。 提升 关键能力 分析计算摩擦力时的三点注意 (1)在确定摩擦力的大小之前，首先分析物体所处的状态，分清其受力是静摩擦力还是滑动摩擦力。 (2)滑动摩擦力有具体的计算公式，而静摩擦力要借助其他公式判断，如利用平衡条件列方程或牛顿第二定律列方程等。 (3)“f＝μN”中N并不总是等于物体的重力。 提升 关键能力 D 提升 关键能力 提升 关键能力 提升 关键能力 2.(多选)(2025·重庆高三期末)自动卸货车始终静止在水平地面上。车厢在液压机的作用下改变与水平面间的倾角，用以卸下车厢中的货物。当倾角增大到θ时，质量为M的木箱A与装在箱内的质量为m的物体B一起以共同的速度v沿车厢底匀速滑下，则下列说法正确的是(　　) A．A受到的静摩擦力方向沿斜面向上 B．A受到的摩擦力为Mg sin θ，方向沿底面向上 C．A受到车厢底面的滑动摩擦力大小为Mg sin θ D．A与车厢底面间的动摩擦因数μ＝tan θ BD 提升 关键能力 解析：A受到车厢底面的摩擦力是滑动摩擦力，受到B的摩擦力是静摩擦力，方向沿斜面向下，A错误；对A受力分析，受重力G＝Mg、支持力N1＝(M＋m)g cos θ、车厢底面对A的滑动摩擦力f底A＝(M＋m)g sin θ，沿斜面向上，B对A的压力N2＝mg cos θ和B对A的摩擦力fBA＝mg sin θ，沿斜面向下，根据A匀速运动，受力平衡，A受到的摩擦力大小fA＝f底A－fBA＝Mg sin θ，方向沿底面向上，B正确；将A、B作为整体受力分析，因为A、B以共同的速度v匀速运动，即整体受力平衡，所以A受到车厢底面的滑动摩擦力大小为(M＋m)g sin θ，C错误；对于A、B整体，根据受力平衡，有(M＋m)g sin θ＝μ(M＋m)g cos θ，整理可得μ＝tan θ，D正确。 提升 关键能力 考点四　摩擦力的突变问题 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表： 提升 关键能力 提升 关键能力 提升 关键能力 提升 关键能力 提升 关键能力 考向一　“静—静”突变 [典例6] 如图所示，质量为10 kg的物体A拴在一个被水平拉伸的弹簧一端，弹簧的拉力为5 N时，物体A处于静止状态。若小车以1 m/s2的加速度向右运动后，则(g＝10 m/s2)(　　) A．物体A相对小车向右运动 B．物体A受到的摩擦力减小 C．物体A受到的摩擦力大小不变 D．物体A受到的弹簧拉力增大 C 提升 关键能力 　解析：由题意得物体A与小车的上表面间的最大静摩擦力fm≥5 N，小车以1 m/s2的加速度向右运动后，对物体A受力分析，可得F合＝T＋f＝ma＝10 N，又T＝5 N，可知此时小车对物体A的摩擦力为5 N，方向向右，且为静摩擦力，所以物体A相对于小车仍然静止，物体A受到的摩擦力大小不变，A、B错误，C正确；物体A相对于小车仍然静止，所以受到的弹簧的拉力大小不变，D错误。 提升 关键能力 考向二　“静—动”突变 [典例7] (多选)如图甲所示，A、B两个物体叠放在水平面上，B的上下表面均水平，A物体与一拉力传感器相连接，连接拉力传感器和物体A的细绳保持水平。从t＝0时刻起，用一水平向右的力F＝kt(k为常数)作用在B物体上，拉力传感器的示数随时间变化的图线如图乙所示，k、t1、t2已知，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。据此可求(　　) A．A、B之间的最大静摩擦力 B．水平面与B之间的滑动摩擦力 C．A、B之间的动摩擦因数μAB D．B与水平面间的动摩擦因数μ AB 提升 关键能力 解析：当F大于B与地面间的最大静摩擦力后，拉力传感器才有示数，地面对B的最大静摩擦力为fm＝kt1，A、B相对滑动后，拉力传感器的示数保持不变，则fAB＝kt2－fm＝k(t2－t1)，A、B正确；由于A、B的质量未知，则μAB和μ不能求出，C、D错误。 提升 关键能力 考向三　“动—静”突变 [典例8] (2025·广东湛江高三模拟)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，以向右为正方向，该物体受到的摩擦力f随时间变化的图像是(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(　　) A 提升 关键能力 提升 关键能力 　解析：t＝0时物体以初速度v0向右减速过程中，物体受滑动摩擦力作用，方向水平向左，即摩擦力大小为f1＝μmg＝2 N，物体速度减为零后，因为F<μmg，物体将保持静止，此时f2＝F＝1 N，方向水平向右，A正确。 提升 关键能力 考向四　“动—动”突变 [典例9] (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所受的摩擦力和运动情况的是(　　) BD 提升 关键能力 提升 关键能力 摩擦力的突变问题的三点注意 (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。 提升 关键能力 (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，在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。 提升 关键能力 请完成：课后跟踪训练（5） 温馨提示 谢谢观看！ 5．动摩擦因素 (1)定义：彼此接触的物体发生相对运动时，滑动摩擦力f和正压力N的比值。公式μ＝。 (2)决定因素：接触面的材料和________。 解析：当弹力为零时，弹簧处于原长，则由图可知原长为10 cm，A正确；当弹簧的长度为5 cm时，弹力为10 N，此时弹簧压缩量x＝10 cm－5 cm＝5 cm＝0.05 m，根据胡克定律F＝kx得k＝ N/m＝200 N/m，B正确；当弹簧伸长量x′＝15 cm＝0.15 m时，根据胡克定律得F＝kx′＝200×0.15 N＝30 N，C错误，D正确。 解析：小车静止时，由物体的平衡条件可知此时杆对球的作用力方向应与重力方向相反，即为竖直向上，大小等于球的重力mg，A、B错误；小车向右匀速运动时，小车和小球的加速度为零，仍受力平衡，杆对小球的作用力方向与重力方向相反，即为竖直向上，大小为mg，C正确；当小车向右匀加速运动时，小车有向右的加速度，即Fy＝mg，Fx＝ma，F＝＝>mg，只有当＝tan θ，即a＝g tan θ时，杆对小球的作用力F才沿杆向上，D正确。 A． B． C． D． 解析：根据题意可知机器人“天工”可以在倾角不大于30°的斜坡上稳定地站立和行走，对“天工”分析有mg sin 30°≤μmg cos 30°，可得μ≥tan 30°＝，B正确。 1.如图所示，质量为m的物体放在水平放置的钢板C上，与钢板间的动摩擦因数为μ。由于受到相对于地面静止的光滑导槽A、B的控制，物体只能沿水平导槽运动。现使钢板以速度v1向右匀速运动，同时用力F拉动物体(方向沿导槽方向)使物体以速度v2沿导槽匀速运动，则拉力F的大小为(　　) A.mg B．μmg C．μmg D．μmg 解析：根据题意，物体相对钢板具有向左的速度分量v1和侧向的速度分量v2，故相对钢板的合速度v的方向如图所示，滑动摩擦力的方向与v的方向相反。根据平衡条件可得F＝Ffcos θ＝μmg，D正确。 分类 诠释 “静—静”突变 当作用在物体上的其他力的合力发生变化时，物体仍保持静止，而所受静摩擦力发生“突变”，则“突变”点是静摩擦力为零时 分类 诠释 “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 分类 诠释 “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 分类 诠释 “动—动”突变 某物体相对于另一物体滑动的过程中，若相对运动方向变了，则滑动摩擦力方向发生“突变”，“突变”点为两物体相对速度为零时 解析：当小木块速度小于传送带速度时，小木块相对于传送带向上滑动，小木块受到的滑动摩擦力沿传送带向下，加速度a＝g sin θ＋μg cos θ；当小木块速度达到传送带速度时，由于μ<tan θ，即μmg cos θ＜mg sin θ，小木块所受合力不为零，方向沿斜面向下，所以速度继续增加，此时滑动摩擦力的大小不变，而方向突变为沿传送带向上，加速度a＝g sin θ－μg cos θ，a变小，则v－t图像的斜率变小，B、D正确。 $$