第6讲　重力　弹力　摩擦力 课件 -2027届高考物理一轮复习

该高中物理高考复习课件聚焦重力、弹力、摩擦力三大核心考点，依据高考评价体系梳理了重心位置判断、弹力产生条件、摩擦力计算与突变等8个高考关键点，通过近五年模拟真题分析明确“摩擦力综合计算”“弹力方向判断”等高频考点权重，归纳平衡状态受力分析、摩擦力突变等典型题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题精讲+方法建模+素养融合”，如以2025黑龙江模拟题为例，用“假设法+状态法”解析滑动摩擦力方向，培养科学思维中的科学推理能力。针对摩擦力突变问题，提炼“静-静”“静-动”等四类突变分析流程，帮助学生掌握临界条件判断技巧。教师可借助“回归基础”模块夯实学生物理观念，通过“能力高分练”提升学生应试能力，助力高效复习。

第6讲　重力　弹力　摩擦力 基础 满分练 课前 自检自测·夯基固本 知识点一　重力 3个高考关键点 关键点1　重力的产生及方向特点 1.(2025四川成都模拟)云南翡翠内涵丰富、工艺精美,下列关于放在水平桌面上的翡翠手镯(如图所示)所受重力及支持力 的说法正确的是(　　)[命题点❶] A.翡翠手镯的重心在手镯上 B.翡翠手镯所受重力的方向总是垂直地面向下 C.翡翠手镯所受支持力是由于桌面发生弹性形变而产生的 D.翡翠手镯所受重力与支持力相同 C 解析 翡翠手镯的重心在其几何中心圆心上,并不在手镯上,故A错误;力的方向总是竖直向下,B错误;支持力属于弹力,弹力就是由于发生了弹性形变而产生的,翡翠手镯所受的支持力是由于桌面发生弹性形变产生的,C正确;重力是由于地球的吸引产生的,支持力是由于桌面发生弹性形变产生的,手镯放于桌面上,重力与支持力是一对平衡力,大小相等,方向相反,D错误。故选C。 关键点2　影响重心位置的因素 2.(多选)(2025重庆模拟)如图所示,有一形状不规则的薄板,先在薄板上A点接一轻质细线将其悬挂起来,静止时在薄板上过A点画一条竖直线AB;再选薄板上另一处D点接一轻质细线将其悬挂起来,静止时在薄板上过D点画一条竖直线DE,AB和DE的交点为C。 下列说法正确的是(　　)[命题点❷] A.薄板所受重力就是细线的拉力 B.薄板上D点受重力的作用 C.重力的方向与薄板的悬挂方式无关 D.薄板的重心在A点 BC 解析 拉力和重力是不同性质的力,薄板所受重力大小等于细线的拉力大小,选项A错误;由题意可知C点是薄板的重心,是薄板所受重力的等效作用点,但是薄板上并非只有C点受到重力作用,薄板上任一点均受重力的作用,选项B正确,D错误;薄板所受重力的方向与薄板的悬挂方式无关,总是竖直向下,选项C正确。故选BC。 关键点3　重心的位置与物体的形状和质量分布情况的关系 3.(2026江苏南京模拟)如图所示,一被吊着的空心的均匀球壳内装满了细沙,底部有一阀门,打开阀门让细沙慢慢流出的过程中,球壳与球壳内剩余细沙组成的系统的重心将会(　　)[命题点❸❹] A.一直下降　　　 B.一直不变 C.先下降后上升 D.先上升后下降 C 解析 装满细沙的球壳和细沙整体的重心在球心,随着细沙从阀门不断流出,重心位置不断下降,当细沙快流完时,重心又上升,最后处于球心,故重心的位置先下降后上升,A、B、D错误,C正确。故选C。 回归基础·考教衔接 一、重力 [❶]重力方向竖直向下的特点,在生活中到处可见,在生产中有广泛的应用。 二、重心 1.定义:物体的各部分都受重力作用,可认为重力集中作用于一点,即物体的重心。 2.影响重心位置的因素:物体的几何形状、物体的质量分布。 3.不规则薄板形物体重心的确定方法:悬挂法。 [❷]物体的形状改变,其重心的位置可能改变。 特别提醒　(1)重力不是万有引力,而是万有引力竖直向下的一个分力。 (2)重心的位置不一定在物体上,重心不是重力的真实作用点。 [❸]物体的重心是重力的等效作用点。 (3)重心的位置与物体的形状和质量分布情况有关,但并不一定在物体上。 [❹]物体内部有空腔或空心的物体,重心不一定在物体上。 (4)物体的重心越低,物体的稳定性越强。 知识点二　弹力 3个高考关键点 关键点1　观察微小形变的方法 4.(2026浙江杭州模拟)如图所示,在一张大桌子上放 两个平面镜,让一束激光依次被两面镜子反射,最后 射到墙上,形成一个光点P,用力压桌面,可以观察到 墙上光点会向下移动,这个实验用到的科学方法是 (　　)[命题点❺] A.微小形变放大法 B.抽象模型法 C.等效替代法 D.控制变量法 A 解析 力可以改变物体的形状,用力压桌面,桌面发生形变,平面镜N或M的高度就会发生变化,从而使墙上的光斑移动,把微小形变进行放大。故选A。 关键点2　弹力产生的条件 5.(原创+生产生活融通)图甲、乙、丙中的A、B、C和D球均为光滑球,且四个球均静止。图丁中的E球是一足球,一学生将足球踢向斜台的示意图如图丁所示。 下列说法正确的是(　　)[命题点❻] A.若图甲中斜面和水平面均光滑,A球只受到两个力的作用 B.若曲面上表面光滑,B球和C球间一定没有弹力的作用 C.若图丙中D球正上方的绳子保持竖直,则D球受到两个弹力的作用 D.E球(足球)与斜台作用时,斜台给足球的弹力方向先沿v1的方向后沿v2的方向 A 解析 由平衡条件可知,A球和斜面之间没有弹力作用,A球受重力和水平面的支持力,A正确;由平衡条件可知,B球受重力、支持力和C球的弹力作用, B错误;由平衡条件可知,倾斜的细绳对D球没有拉力作用,D球受到一个弹力的作用,C错误;E球(足球)与斜台作用时,斜台给足球的弹力方向总是垂直于接触面,故E球(足球)与斜台作用时斜台给足球的弹力方向垂直斜台向左上方,D错误。故选A。 关键点3　胡克定律 6.(2025四川攀枝花模拟)将一小球放在竖直弹簧的顶端,静止时弹簧长度为L1,如图甲所示。将同一小球连接在同一弹簧下端并竖直悬挂,静止时弹簧长度为L2。已知小球质量为m,重力加速度为g,弹簧始终处在弹性限度内,则该弹簧的劲度系数为(　　)[命题点❼] A.　　B.　　C.　　D. B 解析 设弹簧原长为L0,根据平衡条件及胡克定律对甲乙两种情形分别列式k(L0-L1)=mg,k(L2-L0)=mg,联立可解得k=。故选B。 回归基础·考教衔接 三、形变 定义:物体在力的作用下形状或体积的变化叫作形变。 弹性形变:物体在发生形变后,撤去外力能够恢复原状的形变。 弹性限度:当形变超过一定限度时,撤去外力后物体不能完全恢复原来形状,这个限度叫作弹性限度。 [❺]通过放大法可以观察微小形变。 四、弹力 [❻]在物体间直接接触处,有可能存在弹力;物体的直接接触处若发生弹性形变,就一定存在弹力。 五、胡克定律 1.内容:弹簧发生弹性形变时,弹力F的大小跟弹簧伸长(或压缩)的长度x成正比。 2.表达式:F=kx。 3.k的意义:弹簧的劲度系数,单位N/m。k的大小由弹簧自身性质决定。 [❼]由弹力的变化量和弹簧的形变量就可以计算出弹簧的劲度系数。 特别提醒　(1)弹力的施力物体是发生形变的物体,受力物体是跟施力物体接触并使施力物体发生形变的物体。 (2)胡克定律中的x是形变量,不是弹簧的总长度。 知识点三　摩擦力 2个高考关键点 关键点1　滑动摩擦力的计算 7.(2025黑龙江哈尔滨模拟)如图所示,小李同学将厚纸板铺在水平桌面上,纸板的一部分伸出桌边,在纸板上放一本书,厚纸板、书受到的重力大小分别为G、5G。 现用水平拉力F将纸板从书底下向右抽出(书未从桌面滑落),已知所有接触面间的动摩擦因数均为μ,则在纸板从书底下被抽出的过程中(　　) [命题点❽] A.纸板对书的摩擦力方向向左 B.纸板对桌面的摩擦力大小为5μG C.纸板受到的两个摩擦力的合力大小为11μG D.纸板被抽出的速度越大,书与纸板间的摩擦力越大 C 解析 书相对纸板向左滑动,则纸板对书的摩擦力方向向右,选项A错误;纸板对桌面的摩擦力大小为Ff=μ(G+5G)=6μG,选项B错误;纸板受到桌面向左的大小为6μG的摩擦力,受到书的向左的大小为5μG的摩擦力,则两个摩擦力的合力大小为Ff'=6μG+5μG=11μG,选项C正确;书与纸板间的摩擦力与纸板被抽出时的速度大小无关,选项D错误。故选C。 关键点2　静摩擦力的计算 8.(原创+教材改编)一木块放在水平桌面上,在水平方向受到F1、F2和摩擦力三个力的作用,处于静止状态,如图所示,其中F1=10 N,F2=2 N。若撤去F1,则木块受到的摩擦力为(　　)[命题点❾] A.10 N,方向向左 B.6 N,方向向右 C.2 N,方向向右 D.0 C 解析 当木块受F1、F2及摩擦力的作用而处于静止状态时,由平衡条件可知木块所受的摩擦力大小为8 N,可知最大静摩擦力Ffmax≥8 N。当撤去力F1后,F2=2 N<Ffmax,木块仍处于静止状态,由平衡条件可知木块所受的静摩擦力大小和方向发生突变,且与作用在木块上的F2等大反向,故选C。 回归基础·考教衔接 六、滑动摩擦力 1.滑动摩擦力的概念 2.动摩擦因数 [❽]压力FN并不一定等于物体所受的重力。 七、静摩擦力 [❾]静摩擦力的效果是阻碍物体间的相对运动趋势,不是阻碍相对运动。可以通过二力平衡的原理求解静摩擦力的大小。最大静摩擦力略大于滑动摩擦力,具体计算中常常当作相等来处理。 考点一　弹力的分析和计算 能力 高分练 课中 关键能力·可视思维 角度一　弹力有无的判断方法 例1 (2025福建厦门模拟)下列对图中弹力有无的判断,正确的是(　　) A.图甲中,小球随车厢(底部 光滑)一起向右做匀速直线 运动,则车厢左壁对小球有 弹力 B.图乙中,小球被轻绳斜拉着静止在光滑的斜面上,则绳对小球有弹力 C.图丙中,小球被a、b两轻绳悬挂而静止,其中a绳处于竖直方向,则b绳对小球有拉力 D.图丁中,小球静止在光滑的三角槽中,三角槽底面水平,倾斜面对小球有弹力 B 解析 图甲中,小球随车厢(底部光滑)一起向右做匀速直线运动,小球受到的重力和小车底部对小球的支持力平衡,车厢左壁对小球无弹力,A错误;图乙中,小球被轻绳斜拉着静止在光滑的斜面上,假设轻绳对小球没有弹力,去掉轻绳,小球会沿斜面下滑,假设不成立,即轻绳对小球有弹力,B正确;图丙中,小球被a、b两轻绳悬挂而静止,其中a绳处于竖直方向,则小球的重力和a绳的拉力平衡,故b绳对小球一定没有拉力,C错误;图丁中,小球静止在光滑的三角槽中,三角槽底面水平,小球的重力和三角槽底部对小球的支持力平衡,倾斜面对小球一定无弹力,D错误。故选B。 解题精要 弹力有无的判断方法 角度二　不同接触类型的弹力方向判断步骤 例2 (2026广东广州模拟)下列物体均处于静止状态,关于弹力F的方向,描述正确的是(　　) A.图甲中,弯曲的竹竿支撑着小球,竹竿对小球的弹力方向沿着竹竿斜向上 B.图乙中,静止在粗糙斜面上的木箱,木箱受到的弹力垂直斜面向下 C.图丙中,用固定在天花板上的绳拉住光滑斜面上的小球,绳对小球的弹力方向沿绳斜向上 D.图丁中,靠墙放置的铁棍,水平地面对铁棍的弹力方向沿着铁棍斜向上 C 解析 图甲中,弯曲的竹竿支撑着小球,竹竿对小球的弹力方向竖直向上,A错误;图乙中,静止在粗糙斜面上的木箱,木箱受到的弹力垂直斜面向上,B错误;图丙中,用固定在天花板上的绳拉住光滑斜面上的小球,绳对小球的弹力方向沿绳斜向上,C正确;图丁中,靠墙放置的铁棍,水平地面对铁棍的弹力方向过接触点垂直水平地面向上,D错误。故选C。 解题精要 接触面上的弹力方向判断 角度三　弹力大小的计算方法 例3 (2025陕西西安模拟)如图所示,拉力器由脚环、两根相同的弹性绳、把手等组成。某健身爱好者用100 N的力拉开拉力器,使其比原长伸长了40 cm,已知弹性绳的弹力与伸长量的关系遵循胡克定律,且未超过弹性限度。下列说法正确的是(　　) A.每根弹性绳的弹力大小为100 N B.每根弹性绳的弹力大小为40 N C.弹性绳的劲度系数为125 N/m D.弹性绳的劲度系数为250 N/m C 解析 根据牛顿第三定律可知,健身爱好者用100 N的力拉开拉力器,则两根弹性绳的总弹力大小是100 N,每根弹性绳的弹力大小为50 N,A、B错误;根据胡克定律得F=2kx,代入数据解得每根弹性绳的劲度系数为k= N/m=125 N/m,C正确,D错误。故选C。 破题思维链 应用提升 弹力大小的计算方法 (1)应用胡克定律F=kx计算弹簧(或弹性绳)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,用共点力平衡来计算弹力。 (3)物体不平衡时,应用牛顿第二定律计算弹力。 考点二　摩擦力的分析和计算 角度一　摩擦力方向问题的判断 例4 (2026天津月考)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(　 　) A.A物体在水平方向上受到向右的摩擦力 B.三个物体中只有B物体不受摩擦力 C.B受到的摩擦力沿斜面向下 D.B、C受到的摩擦力方向相同 D 解析 A物体在水平方向上做匀速运动,则水平方向受力为零,则不受摩擦力作用,B、C两个物体均受到沿斜面向上的摩擦力作用,D正确。 解题精要 静摩擦力的有无及方向的判断方法 (1)假设法: (2)状态法:根据平衡条件、牛顿第二定律,判断静摩擦力的方向。 (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。 角度二　摩擦力大小的计算方法 例5 (2025浙江杭州检测)如图所示,物体a、b和c叠放在水平面上,水平力为Fb=3 N,Fc=6 N,分别作用于物体b、c上,a、b和c仍保持静止,以Ff1、Ff2、Ff3分别表示a与b、b与c、c与桌面间的静摩擦力的大小,则(　　) A.Ff1=3 N,Ff2=3 N,Ff3=3 N B.Ff1=3 N,Ff2=0,Ff3=6 N C.Ff1=0,Ff2=3 N,Ff3=3 N D.Ff1=0,Ff2=6 N,Ff3=3 N C 解析 对a受力分析,受重力和b对a支持力,a相对于b没有相对运动趋势,所以物体a不受b的静摩擦力,即Ff1=0,把物体ab看作一个整体,对其受力分析,受重力、物体c的支持力和水平向左的力Fb,ab整体相对c有向左的运动趋势,所以会受到c向右的静摩擦力Ff2,由力的平衡可知Ff2=Fb=3 N,把物体abc三者看作一个整体,受力分析,受重力、地面的支持力、水平向左的力Fb、水平向右的力Fc,整体有向右的运动趋势,在水平方向上由力的平衡有Ff3=Fc-Fb=6 N-3 N=3 N,方向水平向左。故选C。 破题思维链 解题精要 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方式(如利用二力平衡条件)求解。 3.滑动摩擦力Ff=μFN中,压力FN并不总是等于物体所受的重力,要具体问题具体分析。 角度三　摩擦力的综合分析应用 例6 (2026河北石家庄模拟)如图所示,一个M=2 kg的物体A放在μ=0.2的粗糙水平面上,用一条质量不计的细绳绕过定滑轮和一个m0=0.1 kg的小桶B相连,已知A受到的最大静摩擦力Ffmax=4.5 N,滑轮上的摩擦不计,g取10 N/kg,求以下情况,A受到的摩擦力的大小。 (1)只挂B,处于静止状态时; (2)只挂B,但在A上再放一个M'=3 kg的物体时; (3)只在小桶内加入m1=0.33 kg的沙子时; (4)只在小桶内加入m2=0.5 kg的沙子时。 答案 (1)1 N　(2)1 N　(3)4.3 N　(4)4 N 解析 (1)因为物体A所受拉力FT1=m0g=1 N<Ffmax,物体A处于静止状态,受静摩擦力作用,由二力平衡得A受到的摩擦力Ff1=m0g=1 N; (2)在A上再放一个M'=3 kg的物体,A仍静止,绳的拉力不变,仍受静摩擦力Ff2=m0g=1 N; (3)因为此时绳上拉力FT2=(m0+m1)g=4.3 N<Ffmax,故A处于静止状态,所受静摩擦力Ff3=(m0+m1)g=4.3 N;(4)因为此时绳上拉力FT3=(m0+m2)g=6 N >Ffmax,故A受到滑动摩擦力作用FfA=μFN=μMg=4 N。 破题思维链 考点三　摩擦力的突变问题 角度一　“静—静”突变 例7 (2026江苏泰州模拟)如图所示,放在水平桌面上的木块A处于静止状态,所挂的砝码和托盘的总质量为0.6 kg,弹簧测力计读数为2 N,滑轮摩擦不计。若轻轻取走盘中的部分砝码,使总质量减少到0.3 kg,将会出现的情况是 (g取10 m/s2)(　　) A.弹簧测力计的读数将变小 B.木块A受到的摩擦力向右 C.木块A在弹簧拉力作用下将向左运动 D.木块A所受的合力不变,仍然静止 D 解析 开始时,A在水平方向受拉力、摩擦力、弹簧测力计的拉力。由平衡方程得摩擦力Ff=F1-F2=6 N-2 N=4 N,说明最大静摩擦力Ffmax≥4 N,当将总质量减小到0.3 kg时,拉力变为3 N,物体仍静止,合力仍为零,弹簧测力计的示数不变,故摩擦力变化Ff'=1 N,方向向左。故选D。 破题思维链 解题精要 1.静摩擦力是被动力,其存在及大小、方向取决于物体间相对运动的趋势,且存在最大值。 2.“静—静”突变:当作用在物体上的其他力的合力发生突变时,两物体仍保持相对静止,则物体所受静摩擦力可能发生突变。 角度二　“静—动”突变 例8 (2025浙江温州模拟)如图甲所示为测量静摩擦力的实验装置,质量为m=1.0 kg的小物块放在水平桌面上。现用力沿水平方向拉小物块,拉力F从0开始逐渐增大,小物块先静止后运动。用力传感器采集拉力的大小F,并用计算机绘制出F随时间t变化的图像,如图乙所示。小物块运动起来后,如果做匀速直线运动,拉力大小将保持为3.2 N。 (1)由图可知,小物块与水平桌面间的最大静摩擦力为　　　　 N。  (2)小物块与桌面间的动摩擦因数μ=　　　　。  (3)当用8 N的力来拉物块时,物块与地面之间的摩擦力大小等于　　　 N。 3.4 0.32 3.2 解析 (1)当静摩擦力增大到3.4 N时,摩擦力变为滑动摩擦力,所以最大静摩擦力为3.4 N; (2)由图可知,滑动摩擦力大小为3.2 N,则Ff=μmg=3.2 N,解得μ=0.32; (3)当用8 N的力来拉物块时,物块相对于地面运动,所以物块与地面之间为滑动摩擦力,大小等于3.2 N。 破题思维链 解题精要 1.“静—动”突变:物体相对静止,当其他力变化时,如果不能保持相对静止状态,则物体受到的静摩擦力将突变为滑动摩擦力,突变点常常为静摩擦力达到最大值时。 2.正确区分摩擦类型与方向 静摩擦与滑动摩擦的计算逻辑不同,方向判断依据相对运动趋势而非实际运动。 角度三　“动—静”突变 例9 (2026山东淄博模拟)如图所示,斜面固定在地面上,倾角为37°(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8),质量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0.8,该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图像是下列图中的(取初速度方向为正方向,g取10 m/s2) (　　) B 解析 滑块以初速度v0从斜面底端沿斜面向上滑行,受到的是滑动摩擦力,由共点力平衡条件可知Ff=μmgcos 37°=6.4 N,方向沿着斜面向下,为负值;重力沿斜面向下的分力为G'=mgsin 37°=6 N<6.4 N,所以滑块滑到最高点时,处于静止状态。因此滑块受到的静摩擦力大小Ff'=mgsin 37°=6 N,方向沿着斜面向上,为正值。故选B。 解题精要 1.“动—静”突变:两物体相对滑动的过程中,若相对速度变为零,则滑动摩擦力突变为静摩擦力,突变点常常为两物体相对速度刚好为零时。 2.临界状态的标志词语: 临界状态是摩擦力突变的关键节点,常伴随“最大”“刚好”“开始滑动”等关键词。此时摩擦力性质(静摩擦→滑动摩擦,或反之)或方向可能突变。 角度四　“动—动”突变 例10 (多选)如图所示,足够长的传送带与水平面间的夹角为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。选沿传送带向下为正方向,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 解析 当小木块速度小于传送带的速度时,小木块相对于传送带向上滑动,受到沿传送带向下的滑动摩擦力,其加速度a=gsin θ+μgcos θ;因传送带足够长,当小木块与传送带速度相等时,由于μ<tan θ,则mgsin θ>μmgcos θ,所以小木块速度继续增大,此时滑动摩擦力大小不变,方向突变为向上,小木块将以a'=gsin θ-μgcos θ的加速度向下加速运动;加速度变小,则v-t图像的斜率变小,故B、D正确。 破题思维链 解题精要 “动—动”突变:某物体在相对于另一物体在滑动的过程中,若相对运动方向变了,则滑动摩擦力方向也发生突变,突变点常常为两物体相对速度为零时。 $