第二章 第1课时　重力、弹力和摩擦力-【优化指导】2026年物理一轮复习高中总复习·第1轮（人教版）

高考总复习 物理 第二章　相互作用 ——力 第1课时　重力、弹力和摩擦力 第二章　相互作用——力 四年考情研究 一、重力 1．大小：G＝mg，可用_______________测量物体重力的大小。地球上不同位置处的重力加速度g不同。 2．方向：总是____________的。 弹簧测力计 竖直向下 夯实必备知识 3．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。 (1)决定物体重心位置的因素： ①物体的______；②物体内______的分布。 (2)不规则薄板重心位置的确定方法：______法。 形状 质量 悬挂 夯实必备知识 二、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，这种力称为弹力。 2．产生条件 (1)物体间______接触； (2)接触处发生____________。 形变 直接 弹性形变 夯实必备知识 3．方向：总是指向使形变的物体恢复______的方向。 (1)压力和支持力的方向跟接触面______； (2)绳子拉力的方向沿着绳子而指向绳子______的方向。 4．胡克定律 (1)内容：在弹性限度内，弹簧发生____________时，弹力F的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成______。 原状 垂直 收缩 弹性形变 正比 夯实必备知识 (2)表达式：F＝kx。 ①k为弹簧的____________，由弹簧自身的性质决定，单位是牛顿每米，符号是N/m。 ②x是弹簧长度的变化量，不是弹簧形变以后的长度。 劲度系数 夯实必备知识 三、滑动摩擦力 1．定义：两个相互接触的物体，当它们____________时，在接触面上会产生一种__________________的力，这种力叫作滑动摩擦力。 2．方向：总是沿着_________，并且跟物体相对运动的方向______。 3．大小：Ff＝_______。 4．动摩擦因数μ：跟接触面有关，接触面材料不同、粗糙程度不同，动摩擦因数也不同。 相对滑动 阻碍相对运动 接触面 相反 μF压 夯实必备知识 四、静摩擦力 1．定义：相互接触的两个物体之间只有_____________________，而没有____________，这时的摩擦力叫作静摩擦力。 2．方向：总是跟物体相对运动趋势的方向______。 3．大小：___<F≤_______________。 4．作用效果：总是阻碍物体间的相对运动趋势。 相对运动的趋势 相对运动 相反 0 Ffmax 夯实必备知识 教材原型1► 人教必修第一册P62T7： 7．小发明——设计一个自动冲水装置。 有一个排污沟，需要每隔十多分钟用水冲洗一次。为此，请你应用重心的知识设计一个自动冲水装置…… 夯实必备知识 模型对接1► (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：水持续流出一段时间后桶会翻转，主要原因是水桶与水整体的重心不断升高，水桶又能绕水平轴转动，故而发生翻转，D正确。 夯实必备知识 教材原型2► 人教必修第一册P66图： 夯实必备知识 模型对接2► (经典高考题)某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况。实验台上固定一个力传感器，传感器用棉线拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉木板，传感器记录的F-t图像如图乙所示。下列说法正确的是(　　) C 夯实必备知识 A．实验中必须让木板保持匀速运动 B．图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化曲线 C．最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10∶7 D．只用图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数 夯实必备知识 解析：实验中无论木板如何运动，物块一直处于静止状态，则向左的摩擦力一直与轻绳向右的拉力平衡，题图乙是轻绳向右的拉力随时间变化的曲线，故题图乙也可以反映摩擦力随时间变化的曲线，不需要让木板保持匀速运动，A、B错误；由题图乙可知，最大静摩擦力约为10 N，滑动摩擦力约为7 N，故最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10∶7，C正确；根据Ff＝μFN，FN＝mg可知，由于不知道物块的重力，故无法求出物块与木板间的动摩擦因数，D错误。 夯实必备知识 考点一　弹力的分析与计算 考向1　弹力的有无及方向的判断 1．“三法”研判弹力的有无 提升关键能力 2．弹力方向的判断 (1)常见模型中弹力的方向 (2)确定物体的运动状态，根据平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向。 提升关键能力 [例1] 下列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，小球受到重力和杆的弹力处于静止状态，由二力平衡可得小球受到的弹力方向应竖直向上，A错误；选项B，若左侧绳中存在弹力FT2，则小球无法处于平衡状态，所以左侧绳中没有拉力，B错误；选项C，球与球接触处的弹力方向垂直于过接触点的公切面，且指向受力物体，C正确；选项D，球与面接触处的弹力方向，过接触点垂直于接触面(即在接触点与球心的连线上)，则半圆形容器对小球的支持力FN应指向圆心，绳上的弹力FT方向正确，D错误。 提升关键能力 考向2　弹力大小的计算 1．根据胡克定律F＝kx进行求解，注意弹簧长度的变化，如图所示。 2．根据力的平衡条件进行求解。 3．根据牛顿第二定律进行求解。 提升关键能力 D 提升关键能力 提升关键能力 1．(应用平衡条件和胡克定律)(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 提升关键能力 解析：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＝3kx，解得k＝100 N/m，B正确。 提升关键能力 考点二　摩擦力的分析与计算 考向1　摩擦力的有无及方向的判断 1．摩擦力的方向与物体间的相对运动或相对运动趋势方向相反，但与物体的实际运动方向可能相同、可能相反，也可能不共线。 提升关键能力 2．静摩擦力有无及方向的判断方法 提升关键能力 提升关键能力 [例3] 如图甲、乙所示，物体P、Q在力F的作用下一起以相同速度沿力F的方向匀速运动，图乙中斜面体固定不动，关于物体P所受的摩擦力，下列说法正确的是(　　) D 提升关键能力 A．图甲、乙中物体P均受摩擦力，且方向均与力F的方向相同 B．图甲、乙中物体P均受摩擦力，且方向均与力F的方向相反 C．图甲、乙中物体P均不受摩擦力 D．图甲中物体P不受摩擦力，图乙中物体P受摩擦力，且方向与力F的方向相同 提升关键能力 解析：在题图甲中，P做匀速直线运动，在水平方向所受合力为零，所以P不受摩擦力；在题图乙中，假设P不受摩擦力，P将相对Q沿斜面向下运动，因此P受与力F方向相同的摩擦力，D正确。 提升关键能力 考向2　摩擦力大小的计算 1．滑动摩擦力大小的计算 公式法 若μ已知，则F＝μFN 状态法 若μ未知，利用平衡条件或牛顿第二定律列方程求解 提升关键能力 2.静摩擦力大小的计算 (1)物体处于静止或匀速直线运动状态时，用平衡条件求解； (2)物体有加速度时，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，但通常认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 提升关键能力 [例4] (多选)(2025·江西抚州测试)如图所示，水平地面上有一个质量为M的长木板，质量为m的小物块放在长木板的左端，现用水平恒力F向右拉小物块使它在木板上向右滑动，木板仍处于静止状态。已知小物块与木板间的动摩擦因数为μ1，木板与地面间的动摩擦因数为μ2，则以下说法正确的是(　　) A．小物块受到木板的摩擦力大小为μ1mg B．木板受到地面的摩擦力大小为μ1mg C．木板受到地面的摩擦力大小为μ2(M＋m)g D．如果增大恒力F，木板将会滑动 AB 提升关键能力 解析：木板对小物块向左的滑动摩擦力f＝μ1mg，A正确；根据牛顿第三定律可知，小物块对木板向右的滑动摩擦力大小f′＝f＝μ1mg，由于木板静止，根据平衡条件可知，地面对木板向左的滑动摩擦力大小f地＝f′＝μ1mg，B正确，C错误；增大恒力F，木板对小物块的滑动摩擦力不变，则小物块对木板的滑动摩擦力不变，木板仍然静止，D错误。 提升关键能力 计算摩擦力时的三点注意 (1)首先分清摩擦力的性质，因为只有滑动摩擦力才能利用公式计算，静摩擦力通常只能用平衡条件或牛顿第二定律来求解； (2)公式Ff＝μFN中FN为两接触面间的正压力，与物体的重力大小没有必然联系，不一定与物体的重力等大； (3)滑动摩擦力的大小与物体速度的大小无关，与接触面积的大小也无关。 提升关键能力 2．(判断摩擦力方向)水平地面上放着一辆手推小车，小车的水平板上放置一只金属桶，金属桶始终与小车保持相对静止，则(　　) C 提升关键能力 A．当小车水平向左启动时，金属桶不受摩擦力 B．当小车水平向右启动时，金属桶受到水平向左的摩擦力 C．当小车水平向右减速运动时，金属桶对小车的摩擦力水平向右 D．当小车水平向左减速运动时，金属桶受到的摩擦力水平向左 提升关键能力 解析：当小车水平向左启动时，加速度a的方向向左，金属桶受到向左的摩擦力，A错误；当小车水平向右启动时，加速度a的方向向右，金属桶受到水平向右的摩擦力，B错误；当小车水平向右减速运动时，加速度a的方向向左，金属桶受到水平向左的摩擦力，再由牛顿第三定律知，金属桶对小车的摩擦力水平向右，C正确；当小车水平向左减速运动时，加速度a的方向向右，金属桶受到的摩擦力水平向右，D错误。 提升关键能力 考点三　摩擦力的“突变”问题 1．分析摩擦力突变问题的要点 (1)题目中出现“最大”“最小”和“刚好”等关键词或出现“最大静摩擦力”的临界状态时，一般隐藏着“静”与“动”的突变。 (2)相对静止与相对滑动的临界状态是静摩擦力达到最大值。 (3)研究传送带问题时，物体与传送带速度相等的时刻往往是摩擦力的大小、方向和性质发生变化的分界点。 提升关键能力 2．四类摩擦力突变情境 “静—静” 突变 其他力的合力发生变化，或导致物体的相对运动趋势发生变化时，受到的静摩擦力的大小与方向将发生突变 “动—静” 突变 物体突然停止相对滑动，则不受滑动摩擦力；若仍有相对运动趋势时，滑动摩擦力“突变”为静摩擦力 提升关键能力 “静—动” 突变 当其他力的合力变化，超过最大静摩擦力时，物体不再保持相对静止状态，受到的静摩擦力“突变”为滑动摩擦力 “动—动” 突变 (1)当压力发生变化时，滑动摩擦力的大小随之改变； (2)同向运动的两物体速度大小关系发生变化后，相对滑动方向发生变化，滑动摩擦力的方向随之改变 提升关键能力 [例5] (“静—动”突变)长木板上表面的一端放有一个质量为m的木块，木块与木板接触面上装有摩擦力传感器，如图甲所示，木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与地面间的夹角θ变大)，另一端不动，摩擦力传感器记录了木块受到的摩擦力Ff随夹角θ的变化图像，如图乙所示。下列判断正确的是(　　) C 提升关键能力 提升关键能力 提升关键能力 升华核心素养 破情境 建模型 情境建模研析 3．(“静—静”突变)(多选)如图所示，在水平面上，质量为10 kg的物块A拴在一个被水平拉伸的弹簧一端，弹簧的另一端固定在小车上， 小车静止不动， 弹簧对物块的弹力大小为5 N时，物块处于静止状态，若小车以加速度a ＝1 m/s2沿水平地面向右加速运动时(　　) AC 提升关键能力 A．物块A相对小车仍静止 B．物块A受到的摩擦力将减小 C．物块A受到的摩擦力大小不变 D．物块A受到的弹力将增大 提升关键能力 提升关键能力 C 4．(“动—静”突变)如图甲所示，质量为0.4 kg的物块在水平力F作用下由静止释放，物块与墙面间的动摩擦因数为0.4，力F随时间t变化的关系如图乙所示，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g＝10 m/s2。下列图像中，能正确反映物块所受摩擦力大小与时间(Ff-t)变化关系的是(　　) 提升关键能力 提升关键能力 提升关键能力 5．(“动—动”突变)(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，则图中能客观地反映小木块的运动情况的是(　　) BD 提升关键能力 提升关键能力 解析：小木块刚放上之后的一段时间内所受摩擦力沿传送带向下，由牛顿第二定律可得mg sin θ＋μmg cos θ＝ma1，小木块与传送带共速后，因μ＜tan θ，小木块将继续向下加速运动，此时有mg sin θ－μmg cos θ＝ma2，有a1＞a2，B、D正确，A、C错误。 提升关键能力 [例6] 在水平地面固定倾角为θ的斜面体，质量为m的物体在平行于底边、大小为F的水平力作用下静止于斜面上，如图所示。重力加速度大小为g。该物体受到的摩擦力大小为(　　) D 升华核心素养 破情境 建模型 情境建模研析 构建应用平衡条件求摩擦力、弹力的思维模型：“摩擦力(或弹力)与其他力的合力等大反向”。 升华核心素养 破情境 建模型 情境建模研析 升华核心素养 破情境 建模型 情境建模研析 6．(应用平衡条件)(2022·重庆卷)如图所示，吸附在竖直玻璃上质量为m的擦窗工具，在竖直平面内受重力、拉力和摩擦力(图中未画出摩擦力)的共同作用做匀速直线运动。若拉力大小与重力大小相等，方向水平向右，重力加速度为g，则擦窗工具所受摩擦力(　　) B 升华核心素养 破情境 建模型 情境建模研析 升华核心素养 破情境 建模型 情境建模研析 请完成：课后跟踪训练（7） 温馨提示 谢谢观看！ [例2] 如图所示的是位于水平面上的小车，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，重力加速度为g。现使小车以加速度a向右做匀加速直线运动，下列说法正确的是(　　) A．杆对小球的弹力一定竖直向上 B．杆对小球的弹力一定沿杆向上 C．杆对小球的弹力大小为mg D．杆对小球的弹力大小为F＝ 解析：如图所示，对小球进行受力分析，由图可知，当加速度a的大小变化时，杆上弹力的方向与竖直方向的夹角也变化，弹力的方向不一定沿杆，但一定斜向上，且F>mg，A、B、C错误；由几何关系可知F＝，D正确。 假设法 状态法 根据平衡条件、牛顿第二定律，通过受力分析确定静摩擦力的方向 转换对象法 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”确定另一物体所受静摩擦力的方向 A．木块与木板间的动摩擦因数μ＝tan θ1 B．木块与木板间的动摩擦因数μ＝ C．木板与地面的夹角为θ1时，木块不能匀速下滑 D．木板与地面的夹角为θ2时，木块做自由落体运动 解析：当夹角为θ1时，最大静摩擦力Ff2＝mg sin θ1，滑动摩擦力Ff1＝μmg cos θ1，解得μ＝，B错误；由题图乙可知Ff2＞Ff1，则有mg sin θ1＞μmg cos θ1，解得μ<tan θ1，A错误；木板与地面的夹角为θ1时，若木块运动，则必是加速下滑的，C正确；当木板与地面的夹角为θ2时，Ff＝0，木块只受重力，但此时速度不为零，木块的运动不是自由落体运动，D错误。 解析：物块开始时受到的弹力F＝5 N，而处于静止状态，说明受到的静摩擦力为5 N，则物块的最大静摩擦力fm≥5 N，当物块相对于小车向左恰好发生滑动时，加速度为a0＝≥ m/s2＝1 m/s2，所以当小车的加速度为a＝1 m/s2时，物块A相对小车仍静止，A正确；根据牛顿第二定律得，小车以加速度a＝1 m/s2沿水平地面向右加速运动时，弹力水平向右，大小仍为5 N，摩擦力水平向右，大小仍为5 N, B错误，C正确；物体A相对小车静止，弹力不变，D错误。 解析：物块水平方向受力平衡，FN＝F＝5t，滑动摩擦力方向竖直向上，Ff＝μFN＝0.4×5t＝2t。所以Fft图像是过原点的倾斜直线，斜率k＝2，当物块静止时，物块受到的静摩擦力Ff＝mg＝4 N，当Ff<mg＝4 N时，物块做加速运动，当Ff>mg＝4 N时，物块做减速运动到速度为零，物块静止，其所受静摩擦力为Ff＝mg＝4 N，即物块先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动，有＝mg，得Ffmax＝8 N＝2t，知t＝4 s，C正确。 A．F B．F＋mg C．F＋mg sin θ D． 解析：对物体受力分析可知，物体受重力、支持力、水平力F以及摩擦力的作用而处于平衡状态；将重力分解为垂直于斜面和沿斜面的两个分力，根据平衡条件可知，在沿斜面方向上，重力的分力mg sin θ与水平力F以及摩擦力的合力为零，则摩擦力大小等于水平力与重力沿斜面向下的分力的合力，由几何关系可知， 该物体受到的摩擦力大小为，D正确。 A．大小等于mg B．大小等于mg C．方向竖直向上 D．方向水平向左 解析：擦窗工具受力分析的正视图如图所示，由平衡条件可知，擦窗工具所受的滑动摩擦力大小Ff＝mg，方向与水平方向成45°角斜向左上方，B正确。 $$