第2章 第1讲 重力、弹力、摩擦力(教参Word版)-【创新教程】2027年高考物理总复习大一轮讲义

该高中物理高考复习讲义围绕重力、弹力、摩擦力等核心考点，按“概念-规律-应用”逻辑梳理形变、胡克定律、摩擦力性质及共点力平衡等内容，通过考点考情分析、方法指导（如弹力判断三法）、真题训练（2025陕晋青宁卷等）环节，帮助学生构建力学基础认知体系，突破力的分析难点，体现复习的系统性与针对性。 资料突出科学思维与科学探究素养培养，创新设计“摩擦力四类突变问题”专题，通过假设法分析静摩擦力方向、实验探究弹簧弹力与形变量关系等活动，结合分层练习（基础巩固、能力提升），确保学生高效掌握考点。为教师提供清晰复习路径，助力提升学生应考能力与复习节奏把控。

高考考点 考情概览 核心素养 2025 2024 2023 形变、弹力、胡克定律 山东卷，2T 1.物理观念：对力学中三种力的理解及认识． 2．科学思维 (1)绳上的“活结”与“死结”问题 (2)解决动态平衡问题的三种方法． 3．科学态度与责任 (1)生活中的平衡 (2)非共面力作用下物体的平衡 4．科学探究 观察、论证、交流弹力与弹簧伸长量的关系 滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力 陕晋青宁卷，4T 辽宁卷，3T 矢量和标量 浙江6月，1T 力的合成与分解 浙江1月卷，21T 共点力的平衡 福建卷，1T 陕晋青宁卷，4T 广西卷，9T 河北卷，4T 新课标卷，11T 河北卷，5T 浙江1月卷，6T 湖北卷，6T 山东卷，2T 江苏卷，7T 广东卷，2T 浙江6月，6T 湖南卷，2T 实验二：探究弹簧弹力与形变量的关系 四川卷，11T 黑吉辽蒙卷，12T 浙江卷6月 16T—1(2) 实验三：探究两个互成角度的力的合成规律 全国乙卷，22T 说明：处理物体在粗糙面上的问题，只限于已知相对运动趋势或已知相对运动方向的情况 第1讲　重力、弹力、摩擦力 [知识点一]　重力　 1．产生：由于　地球　的吸引而使物体受到的力． 2．大小：与物体的质量成　正比　，即G＝　mg　.可用　弹簧测力计　测量重力． 3．方向：总是　竖直向下　的． 4．重心：其位置与物体的　质量　分布和　形状　有关． 5．重心位置的确定 质量分布均匀、形状规则的物体，重心在其　几何中心　；对于形状不规则或者质量分布不均匀的薄板，重心可用　悬挂法　确定． [知识点二]　弹力　 1．形变 物体在力的作用下形状或体积的变化叫形变． 2．弹性 (1)弹性形变：有些物体在形变后撤去作用力能够　恢复原状　的形变． (2)弹性限度：当形变超过一定限度时，撤去作用力后，物体不能完全恢复原来的　形状　，这个限度叫弹性限度． 3．弹力 (1)定义：发生弹性形变的物体，由于要　恢复原状　，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫作弹力． (2)产生条件：物体相互　接触　且发生　弹性形变　. (3)方向：弹力的方向总是与作用在物体上使物体发生形变的外力方向　相反　. 4．胡克定律 (1)内容：弹簧发生　弹性形变　时，弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比． (2)表达式：F＝　kx　. ①k是弹簧的　劲度系数　，单位为　N/m　；k的大小由弹簧　自身性质　决定． ②x是　形变量　，但不是弹簧形变以后的长度． [知识点三]　摩擦力　 1．静摩擦力和滑动摩擦力的对比 　　名称 项目　　 静摩擦力 滑动摩擦力 定义 两　相对静止　的物体间的摩擦力 两　相对运动　的物体间的摩擦力 产生 条件 ①接触面　粗糙　 ②接触处有　压力　 ③两物体间有　相对运动趋势　 ①接触面　粗糙　 ②接触处有　压力　 ③两物体间有　相对运动　 大小 (1)静摩擦力为被动力，与正压力无关，满足　0＜Ff≤Ffm　 (2)最大静摩擦力Ffm大小与正压力大小有关 大小：Ff＝　μFN　 方向 方向：与受力物体相对运动趋势的方向　相反　 方向：与受力物体相对运动的方向　相反　 作用 效果 总是阻碍物体间的　相对运动趋势　 总是阻碍物体间的　相对运动　 2.动摩擦因数 (1)定义：彼此接触的物体发生　相对运动　时，摩擦力的大小和压力的比值，μ＝. (2)决定因素：与接触面的材料和　粗糙程度　有关． 1．(人教版必修第一册P58图3.1－2载重汽车的重心，改编)如图所示，两辆汽车正以相同的速度做匀速运动，根据图中所给信息和所学知识可以得出的结论是(　　) A．物体各部分都受重力作用，但可以认为物体各部分所受重力集中于一点 B．重力的方向总是垂直向下的 C．物体重心的位置与物体形状和质量分布无关 D．力是使物体运动的原因 答案：A 2.(人教版必修第一册P59演示改编)(多选)如图所示，在一张大桌子上放两平面镜M和N，让一束光一次被两面镜子反射，最后射到墙上，形成一个光点P.用力F压桌面，观察墙上光点位置的变化，下列说法正确的是(　　) A．F增大，P上移　　 B．F减小，P下移 C．F增大，P下移 D．F减小，P上移 解析：CD　[用力F压桌面，M、N将向中间倾斜，光束的入射角减小，则墙上光点P的位置降低，力F越大，入射角越小，光点P下移得越明显，故A错误，C正确；同理，若力F减小，则光束的入射角增大，光点P会上移，B错误，D正确．] 3．(人教版必修第一册P67·T2改编)关于摩擦力，下列说法正确的是(　　) A．瓶子静止在粗糙的水平桌面上时，一定受到水平方向的静摩擦力作用 B．瓶子静止在倾斜的桌面上时，一定受到沿斜面向上的静摩擦力的作用 C．瓶子被握在手中且瓶口朝上静止时，瓶子可能受到竖直向下的滑动摩擦力作用 D．瓶子压着一张纸条，扶住瓶子把纸条抽出，纸条受滑动摩擦力作用，瓶子受静摩擦力作用 解析：B　[瓶子静止在粗糙的水平面上，瓶子相对于水平面无运动且无运动趋势，所以无摩擦力，故A项错误．瓶子静止在倾斜的桌面上，由于瓶子的重力，瓶子有沿斜面向下的运动趋势，所以瓶子受到沿斜面向上的静摩擦力，故B项正确．瓶子被握在手中，瓶口朝上时，由于瓶子受向下的重力，有向下的运动趋势，故摩擦力向上，故C项错误．瓶子压着一纸条，扶住瓶子把纸条抽出，瓶子与纸条间有弹力，还有相对运动，且接触面粗糙，所以存在滑动摩擦力，故D项错误．] 4．(人教版必修第一册P65演示改编)把木块放在水平桌面上，用弹簧测力计沿水平方向向右拉木块，如图所示，当测力计的示数为1.2 N时，木块没有动；逐渐增大拉力到2.2 N时，木块仍静止；继续增大拉力到4.2 N时，木块开始移动，此时拉力突然变小到4.0 N，此后木块匀速运动，拉力保持4.0 N不变． (1)木块受到拉力1.2 N时，没有运动，说明什么问题？ (2)随着外力的增大，静摩擦力怎样变化？ (3)木块所受的静摩擦力沿什么方向？ 答案：(1)木块受到的静摩擦力与拉力平衡． (2)随着拉力增大，由二力平衡可知静摩擦力也在增大． (3)静摩擦力在木块与桌面间产生，方向沿接触面指向木块有相对运动趋势的反方向，即向左． 考点一　弹力的分析与计算 1．弹力有无的判断“三法” (1)条件法：根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力．多用来判断形变较明显的情况． (2)假设法：对形变不明显的情况，可假设两个物体间不存在弹力，看物体能否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此处一定存在弹力． (3)状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断是否存在弹力． 2．弹力方向的确定 3．“三法”计算弹力大小 (1)根据胡克定律进行求解． 注意弹簧长度的变化 (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． [典例1]　如图所示，小车内一根轻质弹簧沿竖直方向和一条与竖直方向成α角的细绳拴接一小球．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(　　) 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 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 [解析]　D　[若小球与小车一起匀速运动，则细绳对小球无拉力；若小球与小车有向右的加速度a＝gtan α，则轻弹簧对小球无弹力，D正确．] [典例2]　小车上固定一根弹性直杆A，杆顶固定一个小球B(如图所示)，现让小车从光滑斜面上自由下滑，在下图的情况中杆发生了不同的形变，其中正确的是(　　) [解析]　C　[小车在光滑斜面上自由下滑，不受阻力，则加速度a＝gsin θ(θ为斜面的倾角)，由牛顿第二定律可知 小球所受重力和杆的弹力的合力沿斜面向下，且小球的加速度等于gsin θ，则杆的弹力方向垂直于斜面向上，杆不会发生弯曲，C正确．] [典例3]　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 [审题指导]　选择题可以充分利用二级结论快速解题，根据胡克定律F＝kx，可推得ΔF＝kΔx，即k＝＝，力的变化量对应弹簧的形变量．此题有三根弹簧，则k＝. [解析]　B　[由题知，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＝3kΔx， 解得k＝100 N/m，故选B.] (多选)如图甲所示，一轻质弹簧下端固定在水平面上，上端放一个质量为2m的物块A，物块A静止后弹簧长度为l1；若在物块A上端再放一个质量为m的物块B，静止后弹簧长度为l2，如图乙所示．弹簧始终处于弹性限度内，则(　　) A．弹簧的劲度系数为 B．弹簧的劲度系数为 C．弹簧的原长为3l1－2l2 D．弹簧的原长为3l1＋2l2 解析：BC　[设弹簧的原长为l，由胡克定律和受力平衡可知，对题图甲有2mg＝k(l－l1)，对题图乙有3mg＝k(l－l2)，所以弹簧的劲度系数k＝，弹簧原长l＝3l1－2l2，故B、C正确，A、D错误．] 考点二　摩擦力的分析与计算 1．静摩擦力有无及方向的三种判断方法 (1)假设法 利用假设法判断的思维程序如下： (2)状态法 此法关键是先判明物体的运动状态(即加速度的方向)，再利用牛顿第二定律(F＝ma)确定合力，然后通过受力分析确定静摩擦力的大小及方向． (3)牛顿第三定律法 此法的关键是抓住“力是物体间的相互作用”，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． 2．滑动摩擦力的计算方法 可用公式F＝μFN计算，注意对物体间相互挤压的弹力FN的分析，它与研究对象受到的垂直接触面方向的力密切相关，也与研究对象在该方向上的运动状态有关． 3．静摩擦力的计算方法 (1)最大静摩擦力fmax的计算 最大静摩擦力fmax只在刚好要发生相对滑动这一特定状态下才表现出来，比滑动摩擦力稍大些，通常认为二者相等，即fmax＝μFN. (2)一般静摩擦力的计算 结合研究对象的运动状态(静止、匀速运动或加速运动)，利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解． [典例4]　(2025·陕晋青宁卷，4)如图，质量为m的均匀钢管，一端支在粗糙水平地面上，另一端被竖直绳悬挂，处于静止状态．钢管与水平地面之间的动摩擦因数为μ、夹角为θ，重力加速度大小为g.则地面对钢管左端的摩擦力大小为(　　) A．μmgcosθ　　　　　 B.μmg C．μmg D．0 [解析]　D　[对钢管受力分析，如图所示 若钢管受到地面的摩擦力，则钢管水平方向受力不平衡，钢管不可能处于静止状态，故地面对钢管左端的摩擦力大小为零．A、B、C错误，D正确．故选D.] [典例5]　 (2024·广西卷)工人卸货时常利用斜面将重物从高处滑下．如图，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 [解析]　D　[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.] [典例6]　图甲是一种榫卯连接构件．相互连接的两部分P、Q如图乙所示．图甲中构件Q固定在水平地面上，榫、卯接触面间的动摩擦因数均为μ，沿P的轴线OO′用大小为F的力才能将P从Q中拉出．若各接触面间的弹力大小均为FN，滑动摩擦力与最大静摩擦力大小相等，则FN的大小为(　　) A.　　B.　　C.　　D. [解析]　A　[由于6个接触面间存在摩擦，所以F＝6μFN，解得FN＝，故选A.] 　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定律来求解． 2．公式F＝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． 自行车的机械碟刹可以让车辆拥有更好的制动性，在同样的刹车过程中，碟刹因更高的稳定度和灵活性，致使刹车距离更短，提供更大的安全性．碟刹由碟刹器与碟刹片两者间的摩擦力实现制动．在一次缓慢刹车的过程中，下列说法正确的是(　　) A．碟刹器与自行车相对静止，碟刹器受到的是静摩擦力 B．自行车骑行速度越大，碟刹器与碟刹片之间的摩擦力越大 C．碟刹器上受到的摩擦力方向与其相对碟刹片的运动方向相反 D．碟刹器夹住碟刹片的力越大，碟刹器与碟刹片之间的摩擦力越小 解析：C　[碟刹器与碟刹片相对静止，碟刹器受到的是滑动摩擦力．故A错误；碟刹器与碟刹片之间的摩擦力与二者之间的动摩擦因数和正压力大小有关，与自行车骑行速度无关．故B错误；根据滑动摩擦力方向与相对运动方向相反可知，碟刹器上受到的摩擦力方向与其相对碟刹片的运动方向相反．故C正确；根据f＝μFN易知碟刹器夹住碟刹片的力越大，碟刹器与碟刹片之间的摩擦力越大．故D错误．] 摩擦力的“四类”突变问题 摩擦力突变问题的“临界点” 1．题目中出现“最大”“最小”和“刚好”等关键词时，一般隐藏着摩擦力突变的临界问题．题意中某个物理量在变化过程中会发生突变，这可能导致摩擦力突变，则该物理量突变时的状态即为临界状态． 2．存在静摩擦力的情景中，相对滑动与相对静止的临界条件是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． “静－静”突变 物体在摩擦力和其他力的共同作用下处于静止状态，当作用在物体上的其他力的合力发生变化时，物体虽然仍保持相对静止，但物体所受的静摩擦力发生突变． [典例1]　一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力，即F1、F2和摩擦力的作用，木块处于静止状态，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(　　) A．10 N，方向向左　　 B．6 N，方向向右 C．2 N，方向向右 D．0 [解析]　C　[当物体受F1、F2及摩擦力的作用而处于平衡状态时，由平衡条件可知物体所受的静摩擦力的大小为8 N，方向向左，可知最大静摩擦力f静max≥8 N．当撤去力F1后，F2＝2N<f静max，物体仍处于静止状态，由平衡条件可知物体所受的静摩擦力大小和方向发生突变，且与作用在物体上的F2等大反向，选项C正确．] “静—动”突变 物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态，当其他力变化时，如果物体不能保持静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力． [典例2]　如图所示，粗糙长木板l的一端固定在铰链上，木块放在木板上，开始木板处于水平位置．当木板向下转动，θ角逐渐增大的过程中，摩擦力Ff的大小随θ角变化最有可能的是(　　) A　　　　　B　　　　　C　　　　　D [解析]　B　[当Ff为静摩擦力时Ff＝mgsin θ，即Ff按正弦规律变化；当木块滑动后Ff为滑动摩擦力，Ff＝μFN＝μmgcos θ，即Ff按余弦规律变化，故选项B正确．] “动—静”突变 在滑动摩擦力和其他力作用下，做减速运动的物体突然停止滑行时，物体将不再受滑动摩擦力作用，滑动摩擦力“突变”为静摩擦力． [典例3]　如图所示，斜面固定在地面上，倾角为37°(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)．质量为1 kg的滑块以初速度v0从斜面底端沿斜面向上自由滑行(斜面足够长，该滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8)，则该滑块所受摩擦力F随时间变化的图像是下图中的(取初速度v0的方向为正方向，g取10 m/s2)(　　) [解析]　B　[滑块上滑过程中受到滑动摩擦力作用，由F＝μFN和FN＝mgcos θ联立得F＝6.4 N，方向沿斜面向下．当滑块的速度减为零后，由于重力的分力mgsin θ<μmgcos θ，滑块不动，滑块受的摩擦力为静摩擦力，由平衡条件得F＝mgsin θ，代入数据可得F＝6 N，方向沿斜面向上，故选项B正确．] “动—动”突变 在滑动摩擦力作用下运动至达到共同速度后，如果在静摩擦力作用下不能保持相对静止，则物体将受滑动摩擦力作用，且其方向发生反向． [典例4]　(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的受力和运动情况的是(　　) [解析]　BD　[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＝gsin θ＋μgcos θ；当小木块速度达到传送带速度时，由于μ<tan θ，即μmgcos θ<mgsin θ，所以速度能够继续增加，此时滑动摩擦力的大小不变，而方向突变为向上，a＝gsin θ－μgcos θ，加速度变小，则vt图像的斜率变小，所以B、D正确．] 学科网（北京）股份有限公司 $