06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（云南专版）

高考总复习 物理 第二章　 相互作用——力 第❶课时　重力、弹力和摩擦力 一、重力 1．大小：G＝mg，用__________可以测量物体重力的大小。重力G的变化是由在地球上不同位置处重力加速度g的变化引起的。 2．方向：总是________的。 弹簧测力计 竖直向下 必备知识 自主落实 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)不规则薄板重心的确定方法：____法。 形状 质量 悬挂 必备知识 自主落实 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)接触位置发生________。 形变 直接 弹性形变 必备知识 自主落实 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)绳子拉力的方向是沿着绳子而指向绳子____的方向。 原状 垂直 收缩 必备知识 自主落实 4．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的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成____。 (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，不是弹簧形变后的长度。 正比 劲度系数 必备知识 自主落实 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：它的大小跟接触面有关，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 必备知识 自主落实 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 必备知识 自主落实 [链接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…… 必备知识 自主落实 　(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 必备知识 自主落实 　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原因是重心的高低，与自身重力、出水量和撞击力等无关，D正确。 必备知识 自主落实 [链接2] 人教必修第一册P66图3.2－5： 静摩擦力的大小随时间的变化 必备知识 自主落实 　(多选)(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 (　　) BC 必备知识 自主落实 A．实验中必须让木板保持匀速运动 B．图乙中曲线反映了摩擦力随时间的变化关系 C．最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10∶7 D．物块与木板间始终存在滑动摩擦力 必备知识 自主落实 解析：由题图甲可知，物块一直要处于静止状态，则向左的摩擦力一直与轻绳向右的拉力平衡，所以不需要让木板保持匀速运动，A错误；题图乙是轻绳向右的拉力随时间变化的曲线，也可以反映摩擦力随时间的变化，B正确；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；由题图乙可知，轻绳向右的拉力先增大后减小，最后趋于不变，故物块先受静摩擦力作用后受滑动摩擦力作用，D错误。 必备知识 自主落实 考点一 弹力的分析与计算 突破 弹力的有无及方向的判断 1.判断弹力有无的三种方法 关键能力 强化提升 2．弹力方向的判断 (1)常见模型中弹力的方向： (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。 关键能力 强化提升 【典例1】 如图所示，小车内一根沿竖直方向的轻质弹簧和一条与竖直方向成α角的细绳间拴接一个小球。当小车和小球相对静止，一起在水平面上运动时，下列说法正确的是(　　) D 关键能力 强化提升 A．细绳一定对小球有拉力的作用 B．轻弹簧一定对小球有弹力的作用 C．细绳不一定对小球有拉力的作用，但是轻弹簧对小球一定有弹力的作用 D．细绳不一定对小球有拉力的作用，轻弹簧对小球也不一定有弹力的作用 关键能力 强化提升 解析：若小球与小车一起匀速运动，则水平方向和竖直方向均受力平衡，细绳对小球无拉力；若小球与小车一起有向右的加速度a＝g tan α，则细绳对小球的拉力在竖直方向上的分力与重力二力平衡，即轻弹簧对小球无弹力，总之，细绳不一定对小球有拉力作用，轻弹簧对小球也不一定有弹力作用，D正确。 关键能力 强化提升 突破 弹力大小的计算 　计算弹力大小的三种方法 (1)根据胡克定律进行求解，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。 关键能力 强化提升 D 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 1．(多选)如图所示的是锻炼身体用的拉力器，并列装有四根相同的弹簧，每根弹簧的自然长度都是40 cm，某人用600 N的力把它们拉长至1.6 m，则 (　　) A．人的每只手受到拉力器的拉力为300 N B．每根弹簧产生的弹力为150 N C．每根弹簧的劲度系数为125 N/m D．每根弹簧的劲度系数为500 N/m BC 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 2． 如图所示，水平直杆OP右端固定于竖直墙上的O点，长为L＝2 m的轻绳一端固定于直杆上的P点，另一端固定于墙上O点正下方的Q点，OP长为d＝1.2 m，重为8 N的钩码用质量不计的光滑挂钩挂在轻绳上且处于静止状态，则轻绳的弹力大小为(　　) A.10 N B．8 N C．6 N D．5 N D 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 考点二 摩擦力的分析与计算 关键能力 强化提升 【典例3】 (多选)如图甲、乙所示，倾角为θ的斜面上放置一个滑块M，在滑块M上放置一个物块m，M和m相对静止，且一起沿斜面匀速下滑。下列说法正确的是 (　　) A．图甲中物块m受到摩擦力 B．图乙中物块m受到摩擦力 C．图甲中物块m受到水平向左的摩擦力 D．图乙中物块m受到与斜面平行向上的摩擦力 BD 关键能力 强化提升 　解析：在题图甲中，设物块m受到重力、支持力、摩擦力，而重力与支持力平衡，若受到摩擦力作用，其方向与接触面相切，方向水平，则物块m受力将不平衡，与题中条件矛盾，故假设不成立，A、C错误；在题图乙中，设物块m不受摩擦力，由于m匀速下滑，m必受力平衡，若m只受重力、支持力作用，由于支持力与接触面垂直，故重力与支持力不可能平衡，则假设不成立，由受力分析可知，m受到与斜面平行向上的摩擦力，B、D正确。 关键能力 强化提升 突破 摩擦力大小的计算 1.滑动摩擦力大小的计算 关键能力 强化提升 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，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，但通常可以认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 关键能力 强化提升 【典例4】 (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 关键能力 强化提升 解析：根据滑动摩擦力的公式Ff＝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。 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 3．(多选)如图所示，A、B、C三个物体质量相等，它们与传送带间的动摩擦因数也相同。三个物体随传送带一起匀速运动，运动方向如图中箭头所示，则下列说法正确的是 (　　) BC 关键能力 强化提升 A．A物体受到的摩擦力方向向右 B．三个物体中只有A物体受到的摩擦力是零 C．B、C受到的摩擦力方向相同 D．B、C受到的摩擦力方向相反 关键能力 强化提升 解析：A物体与传送带一起匀速运动，它们之间无相对运动或相对运动趋势，即无摩擦力作用，A错误；B、C两物体虽运动方向不同，但都处于平衡状态，由沿传送带方向所受合力为零可知，B、C两物体均受沿传送带方向向上的摩擦力作用，B、C正确，D错误。 关键能力 强化提升 4．如图所示，质量为M＝24 kg的木板放在水平地面上，质量为m＝22 kg的木箱放在木板上。一根轻绳一端拴在木箱上，另一端拴在天花板上，轻绳与水平方向的夹角α＝37°。已知木箱与木板之间的动摩擦因数μ1＝0.5，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度g取10 m/s2，若用大小为200 N的水平力F可将木板匀速抽出，则求木板与地面之间的动摩擦因数μ2。 答案：0.3 关键能力 强化提升 解析：对m受力分析如图甲所示，由题意得 FTcos α＝Ff1，FN1＋FTsin α＝mg Ff1＝μ1FN1 联立解得FT＝100 N 对m、M整体受力分析如图乙所示，由题意得 关键能力 强化提升 FTcos α＋Ff2＝F，FN2＋FTsin α＝(m＋M)g Ff2＝μ2FN2 联立并代入数据得μ2＝0.3。 关键能力 强化提升 1．“静”与“动”的突变 (1)物体受力变化，若不能保持相对静止状态，静摩擦力将突变成滑动摩擦力。 (2)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。 (3)相对静止与相对滑动的临界状态是静摩擦力达到最大值。 (4)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。 关键能力 强化提升 2．“静”与“静”的突变 物体受力变化，若两物体间相对运动趋势的方向发生了变化，则静摩擦力的方向会发生突变(静摩擦力的大小一般不变)。 3．“动”与“动”的突变 若两物体相对运动的方向或压力突然变了，则滑动摩擦力的方向或大小会发生“突变”。 关键能力 强化提升 【典例5】 (多选)如图所示，足够长的传送带与水平面的夹角为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的受力和运动情况的是(　　) BD 关键能力 强化提升 信息 提取 (1)小木块的速度小于传送带，则受到沿斜面向下的滑动摩擦力； (2)小木块的速度大于传送带，则受到沿斜面向上的滑动摩擦力 分析 思路 (1)对小木块的两个阶段进行受力分析，应用牛顿第二定律分别求出加速度a1与a2； (2)比较a1与a2的大小，确定v－t图像的斜率大小 关键能力 强化提升 解析：在小木块速度小于传送带速度的阶段，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，小木块沿斜面向下的加速度a1＝g sin θ＋μg cos θ，小木块加速下滑；当小木块加速到与传送带速度相同时，由于μ<tan θ，即μmg cos θ<mg sin θ，小木块与传送带不能相对静止，小木块会继续加速下滑，此时滑动摩擦力的方向突变为沿传送带向上，但大小不变，A错误，B正确；在小木块速度大于传送带速度的阶段，小木块沿斜面向下的加速度a2＝g sin θ－μg cos θ，可见a1＞a2，所以v－t图像的斜率先大后小，C错误，D正确。 关键能力 强化提升 AD 1．(多选)如图所示，将两个相同的木块a、b置于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳系于墙壁上。开始时木块a、b均静止，弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，木块a所受摩擦力Ffa≠0，木块b所受摩擦力Ffb＝0。现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间 (　　) A．Ffa大小不变 B．Ffa方向改变 C．Ffb仍然为0 D．Ffb方向向右 关键能力 强化提升 解析：剪断右侧细绳的瞬间，右侧细绳上的拉力突变为0，而弹簧对两木块的拉力没有发生突变，与原来一样，所以木块b相对地面有向左的运动趋势，受到的摩擦力Ffb方向向右，C错误，D正确；剪断右侧细绳的瞬间，木块a受到的各力都没有发生变化，A正确，B错误。 关键能力 强化提升 2．(多选)如图所示，水平地面上有一质量为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，则下列说法正确的是 (　　) 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 关键能力 强化提升 解析：M对m的摩擦力Ff＝μ1mg，M在水平方向上受m向右的滑动摩擦力和地面向左的静摩擦力，这两个摩擦力平衡，所以地面的摩擦力大小Ff′＝Ff＝μ1mg，A、B正确，C错误；增大恒力F，M对m的滑动摩擦力不变，则m对M的滑动摩擦力不变，M仍然静止，D错误。 关键能力 强化提升 请完成：课时跟踪练 6 温馨提示 谢谢观看！ 【典例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，在斜杆下端固定有一个质量为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。 解析：每只手的拉力均为600 N，A错误；每根弹簧的弹力为F＝ N＝150 N，B正确；每根弹簧的劲度系数k＝＝ N/m＝125 N/m，C正确，D错误。 　解析：设挂钩所在处为N点，延长PN交墙于M点，如图所示。同一条绳子拉力相等，根据对称性可知两边的绳子与竖直方向的夹角相等，设为α，则根据几何关系可知∠NQM＝∠NMQ＝α，故NQ＝MN，即PM等于绳长；根据几何关系可得sin α＝＝＝0.6，则cos α＝0.8，根据平衡条件可得2FTcos α＝G，解得FT＝5 N，D正确。 突破 静摩擦力的有无及方向的判断 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 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 计算摩擦力时的注意事项 (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，与物体的重力没有必然联系，不一定等于物体的重力； (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。 考点三 摩擦力的“突变” $$