05第二单元 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（人教浙江专版）

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。 第1课时　重力　弹力和摩擦力 目标定位 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。 考点一　重力、弹力的分析和计算 [对应学生用书P16] 1．重力 (1)产生：由于地球的吸引而使物体受到的力。 注意：重力不是万有引力，而是万有引力竖直向下的一个分力。 (2)大小：G＝mg，可用弹簧测力计测量。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。 (3)方向：竖直向下。 (4)重心：物体的各部分都受到重力的作用，可认为重力集中作用于一点，即物体的重心。 ①影响重心位置的因素：物体的几何形状，物体的质量分布。 ②不规则薄板形物体重心的确定方法：悬挂法。 注意：重心的位置不一定在物体上。 2．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。 (2)产生条件 ①物体间直接接触。 ②接触处发生形变。 (3)方向：总是与施力物体形变的方向相反。 3．弹力有无的判断方法 条件法 根据弹力产生的两个条件(接触和形变)直接判断 假设法 在一些微小形变难以直接判断的情况下，可以先假设有弹力存在，然后判断是否与研究对象所处状态的实际情况相符合 状态法 根据研究对象的运动状态进行受力分析，判断是否需要弹力，物体才能保持现在的运动状态 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．重力的大小与物体运动的快慢无关。 (　√　) 5．轻杆产生的弹力方向一定沿着杆的方向。 (　×　) 考向1 重力和重心 [典例1] (2022·浙江1月卷)如图所示，公园里有一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 答案：D 考向2 弹力的分析与判断 [典例2] 图中各物体均处于静止状态且忽略摩擦力，图中画出了小球A所受弹力的情况，其中正确的是 (　　) C　解析：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方向应竖直向上，A错误；如果左边的绳有拉力，则小球在图示状态下无法平衡，所以左边的绳没有拉力，B错误；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)，D项中大半圆对小球的支持力FN2应指向半圆的圆心，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。 常见弹力方向的确定 [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　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，杆对小球的作用力方向竖直向上，大小为mg，C正确；当小车向右匀加速运动时，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方向才沿杆向上，D正确。 常见弹力大小的计算 (1)应用胡克定律F＝kx计算弹簧的弹力。(注意：x表示形变量。) (2)物体静止或做匀速直线运动时，用共点力平衡条件来计算弹力。 (3)物体不处于平衡状态时可应用牛顿第二定律计算弹力。 考点二　摩擦力的分析和计算 [对应学生用书P17] 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相对运动或相对运动趋势的力。 2．产生条件 (1)接触面粗糙； (2)接触处有压力； (3)两物体间有相对运动或相对运动趋势。 3．方向：与受力物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。 4．大小 (1)滑动摩擦力：Ff＝μFN，μ为动摩擦因数； (2)静摩擦力：0<F≤Fmax__。 5．弹力与摩擦力的关系 若两物体间有摩擦力，则两物体间一定有弹力，若两物体间有弹力，两物体间不一定有摩擦力。(均填“一定有”或“不一定有”) 6．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。 (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的方向。 如图所示，把木块放在水平长木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块，拉力F逐渐增大，木块保持静止，直到拉力达到某一数值时木块开始移动，请思考为什么会出现上述现象？ 提示：木块受静摩擦力作用，静摩擦力大小随外力变化，但存在最大静摩擦力。 考向1 摩擦力的分析与判断 [典例4] (2024·辽宁卷)利用砚台将墨条研磨成墨汁时讲究“圆、缓、匀”。如图所示，在研磨过程中，砚台始终静止在水平桌面上。当墨条速度方向水平向左时 (　　) A．砚台对墨条的摩擦力方向水平向左 B．桌面对砚台的摩擦力方向水平向左 C．桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力 D．桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力是一对平衡力 C　解析：当墨条速度方向水平向左时，墨条相对于砚台向左运动，故砚台对墨条的摩擦力方向水平向右，A错误；根据牛顿第三定律，墨条对砚台的摩擦力方向水平向左，由于砚台处于静止状态，故桌面对砚台的摩擦力方向水平向右，B错误；由于砚台处于静止状态，水平方向桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力，C正确；桌面对砚台的支持力大小等于砚台的重力大小加上墨条对其的压力大小，故桌面对砚台的支持力大于墨条对砚台的压力，D错误。 考向2 摩擦力的计算 [典例5] (2024·东北师大附中二模)某博物馆举办抓金砖挑战赛，如图所示为一块质量m＝25 kg的棱台形金砖，挑战者须戴博物馆提供的手套，单手抓住金砖的a、b两侧面向上提，保持金砖c面水平朝上，而且手指不能抠底，在空中保持25 s，才是挑战成功。已知金砖a、b两侧面与金砖底面的夹角均为θ＝78.5°，挑战者施加给金砖的单侧握力大小均为F，手套与金砖之间的动摩擦因数为μ＝0.25，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g＝10 m/s2，取sin 78.5°＝0.98，cos 78.5°≈0.20。若要抓起金砖，力F至少约为 (　　) A．2 500 N B．2 778 N C．1 389 N D．无论多大的力都无法抓起金砖 B　解析：对金砖受力分析如图所示，由平衡条件可得2f sin θ＝mg＋2F cos θ，恰好抓起金砖时有f＝μF，解得F≈2 778 N，可知若要抓起金砖，力F至少约为2 778 N，B正确。 计算摩擦力大小的思维流程 考点三　摩擦力的突变问题 [对应学生用书P19] 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 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 “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 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 考向1 “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　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，小车向右运动后，对物体A受力分析，可得F合＝ma＝10 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，A错误；F合＝ma＝10 N，此时小车对物体A的摩擦力为5 N，方向向右，所以物体A受到的摩擦力大小不变，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。 考向2 “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　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Ffm＝kt1，A、B相对滑动后，拉力传感器的示数保持不变，则FfAB＝kt2－Ffm＝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。 考向3 “动—静”突变 [典例8] 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Ff随时间变化的图像是(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力) (　　) A　解析：物体向右减速过程中，受滑动摩擦力作用，方向水平向左，Ff1＝μmg＝2 N，物体速度减为零后，因F<μmg，物体将保持静止，此时Ff2＝F＝1 N，方向水平向右，A正确。 考向4“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　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，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，所以速度继续增大，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。 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运动过程中发生突变，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，其是否存在及大小、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。 1．如图所示，北京首钢自由式滑雪大跳台由助滑道、起跳台、着陆坡、停止坡组成。运动员在完成一次跳台的过程中，下列说法正确的是 (　　) A．助滑时运动员两腿尽量深蹲是为了降低重心 B．起跳时跳台对运动员的支持力是运动员形变产生的 C．起跳后运动员在完成空中动作时运动员可看作质点 D．停止蹬地运动员就会缓慢停下，在缓慢停下的过程中，运动员与滑雪板间的摩擦力是滑动摩擦力 答案：A 2．(2025·湖州检测)弹力绳可以帮助健身运动员进行肌肉锻炼，图甲是健身运动员把弹力绳的一端固定在墙面上，用F1拉弹力绳的另一端使其伸长10 cm；图乙是健身运动员双手握住弹力绳两端，用F2拉弹力绳使其伸长10 cm。已知两种锻炼方式所用的弹力绳为同一根，且其弹力大小与形变量成正比，则关于拉力F1和F2的大小关系正确的是 (　　) A．F1＝F2 B．F1<F2 C．F1>F2 D．不能确定 答案：A 3．(2024·1月选考仿真模拟)最近，不少人喜欢踩着一种独轮车，穿梭街头。这种独轮车全名叫电动平衡独轮车，其中间是一个窄窄的轮子，两侧各有一块踏板。当人站在踏板上向右运动时，可简化为如图甲、乙所示的模型。关于人在运动中踏板对人脚的摩擦力，下列说法正确的是 (　　) A．考虑空气阻力，当人以如图甲所示的状态向右匀速运动时，脚所受摩擦力向左 B．不计空气阻力，当人以如图甲所示的状态向右加速运动时，脚所受摩擦力向左 C．考虑空气阻力，当人以如图乙所示的状态向右匀速运动时，脚所受摩擦力可能为零 D．不计空气阻力，当人以如图乙所示的状态向右加速运动时，脚所受摩擦力不可能为零 答案：C 4．(2025·宁波模拟)如图所示，质量为m的木块在水平拉力F作用下向右滑行。木板处于静止状态，已知木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，木板质量为M。则下列说法错误的是 (　　) A．木块受到木板的摩擦力的大小为μ1mg，方向水平向左 B．木板受到地面的摩擦力的大小为μ1mg，方向水平向左 C．木板受到地面的摩擦力的大小为μ2(m＋M)g D．无论怎样改变F的大小，木板都不可能运动 C　解析：木块在水平拉力F作用下向右滑行，木块受到木板的摩擦力的大小为μ1mg，方向水平向左，A正确；以木板为研究对象，木板水平方向受两个力：木块对其向右的滑动摩擦力，大小为f1＝μ1mg，地面对其向左的静摩擦力f2，根据平衡条件得f2＝f1＝μ1mg，方向水平向左，B正确；地面对木板的最大静摩擦力为fm＝μ2(m＋M)g，而题中条件不足，无法判断木板所受的静摩擦力是否达到最大值，所以木板受到地面的摩擦力的大小不一定是μ2(m＋M)g，C错误；无论怎样改变F的大小，木块对木板的滑动摩擦力大小不变，则木板的受力情况不变，木板不可能运动，D正确。 [课时提升训练(5)见P315] 学科网（北京）股份有限公司 $$