第2章 第7课时 重力 弹力 摩擦力-【状元桥】2027高考物理一轮总复习

物理 第二章 相互作用 第7课时 重力 [目标要求]1.掌握重力的大小、方向及重心.2.知道 力大小的计算方法，理解胡克定律.3.会判断摩擦力的有 ◆必备知识 一、重力 1.产生：由于地球的 而使物体受到 的力. 2大小：G= 3.方向：总是 4.重心：重力的等效作用点。 二、弹力 1.弹力 (1)定义：发生 的物体，要恢复原状， 对与它接触的物体产生力的作用： (2)产生条件：①物体间直接接触；②接触处 发生弹性形变， (3)方向：总是与施力物体形变的方向 2.弹力的计算 (1)应用胡克定律F=x计算弹簧的弹力. 其中x表示 (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 三、摩擦力 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 或 的力. 2.产生条件 (1)接触面 22 弹力 摩擦力 P答案见D, 弹力产生的条件，会判断弹力的有无及方向，掌握弹 无及方向，能用动摩擦因数计算滑动摩擦力的大小 链接教材 (2)接触处有 (3)两物体间有 或 3.方向：与受力物体 或 的方向相反 4.大小 (1)滑动摩擦力：F= ,μ为动摩擦 因数， (2)静摩擦力： <F≤ 5.弹力与摩擦力的关系 若两物体间有摩擦力，则两物体间 弹力，若两物体间有弹力，则两物体间 摩擦力.（均选填“一定有”或“不一定有”） 考教衔接。 (链接人教版必修第一册P65图3.2-3)如图所 示，一位女士用80N的水平力推沙发推不动，沙 发此时受到的摩擦力大小为F;如果该女士用 100N的水平力恰能推动沙发，此时沙发与地面 间的摩擦力大小为F2;如果该女士把沙发推动 了，此时沙发与地面间摩擦力大小为F3.若沙发 对地面的压力大小为200N,沙发与地面间的动 摩擦因数为μ=0.45，则F1、F2、F3的大小分别为 ( ) 推沙发 A.80N、100N、90NB.80N、100N、45N C.80N、80N、90ND.0、80N、45N 修关键能力 考点一 重力和重心 例1下列关于重力和重心的说法正确的是( A形状规则的物体的重心在几何中心上 B.物体的重心不一定在物体上 C,地球表面所有物体受到的重力方向都相同 D.只有物体的重心才受到重力的作用 [学习笔记] 例2(2026河南一模)如图是儿童常 玩的玩具不倒翁，将站立的不倒翁按 倒在桌面上，不倒翁会重新立起，下 列说法正确的是 A.按倒不倒翁，其重心高度降低 B.按倒不倒翁，其重心高度不变 C.不倒翁所受到的桌面支持力是由于不倒翁发 生形变产生的 D.不论不倒翁处于何种状态，其新所受重力的方向 总是竖直向下 [学习笔记] 思考感悟 对重心的理解 1.重心不是重力的真实作用点，而是重力的等效 作用点，重力作用在整个物体上 2.重心不是物体上最重的一点，它可以不在物体 上，也不一定在物体的几何中心 3.重心在物体上的相对位置与物体的位置、放置 状态及运动状态无关 考点二弹力的分析与计算 考向1。弹力有无及方向的判断 例3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 固定 77777777 B 第二章相互作用111 研讨教材 D 学习笔记] 思考感悟 1.“三法”研判弹力的有无 条件法 根据弹力产生的两个条件一接触和弹性 形变直接判断 假设两个物体间弹力不存在，看物体能否 假设法 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 一定有弹力 状态法 根据物体的运动状态，由平衡条件或牛顿 第二定律进行判断 2分类判断弹力的方向 门接触 面与面 点与面 点与点 方式垂直公共接触面过点垂直于面垂直于切面 弹 的 轻绳 轻杆 沿绳收缩方向 可沿杆 不沿杆 F 考向2。弹力大小的计算 例4如图所示，一根弹性杆的一端固定在倾角为 30°的斜面上，杆的另一端固定一个重力为2N的 小球，小球处于静止状态，则弹性杆对小球的弹力 ( ) 30 A.大小为2N,方向平行于斜面向上 B.大小为2N,方向垂直于斜面向上 23 物理>> C.大小为2N,方向竖直向上 D.大小为1N,方向沿杆的切线方向 [学习笔记 例5（多选）(2026泰州模拟)如图所示为一轻质弹 簧的长度L和弹力F的关系图线.根据图线可以 确定 ( ) 201/N 5 10 5 05101520/cm A.弹簧的原长为10cm B.弹簧的劲度系数为200N/m C.弹簧伸长15cm时弹力大小为10N D.弹簧伸长15cm时弹力大小为30N 思考感悟 计算弹力大小的三种方法 1.根据胡克定律F=x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. 考点三 摩擦力的分析与计算 考向【1)。静摩擦力有无及方向判断 摩擦力的有无及方向的三种判断方法 不发生相无相对运无静摩 假设 方向与 物体 对滑动动趋势擦力 相对运 假设法间接 动趋势 触面 的方向 光滑 发生相对有相对运有静摩 相反 滑动 动趋势擦力 根据平衡条件、牛顿第二定律，判断静摩擦 状态法 力的有无及方向 先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的 转换法 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 例6如图，水平桌面上等间距放置几支玻璃管，玻 璃管上放一张轻薄的复合板，在复合板上放一辆 电动遥控小车.启动遥控小车的前进挡，则() 24 车头 车尾 复合板 左wwhaacm右 玻璃管 A.小车向左运动，受到向左的滑动摩擦力 B.小车向左运动，受到向右的滑动摩擦力 C.复合板受到小车的滑动摩擦力作用而向右 运动 D.复合板受到小车的静摩擦力作用而向右运动 [学习笔记] 思考感悟 解决问题应明晰“三个方向” 名称 释义 运动 指物体相对某参考系（一般以地面为 方向 参考系)的运动方向 相对运 指以其中一个物体为参考系，另一个 动方向 物体相对该物体的运动方向 相对运动 由两物体间能发生却没有发生的相 趋势方向 对运动的方向 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=FN 若？未知，利用平衡条件或牛顿第二定律 状态法 列方程求解 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 求解。 例7(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Fa、Fz和Fa,则 子 A.Fn<Fp<F B.Fn=F<F C.Fa=F8<F D.Fa=F=F68 [学习笔记] 例8如图所示，木块A、B分别重50N和60N,它 们与水平地面间的动摩擦因数均为0.20，夹在 A、B之间的轻弹簧被压缩了1cm,弹簧的劲度系 数为400N/m,系统置于水平地面上静止不动 (可认为木块与水平地面间的最大静摩擦力等于 滑动摩擦力).现用F=2N的水平拉力作用在木 块B上，此时木块A、B所受摩擦力分别记为Fa 和F,弹簧弹力大小为F,则 ( Ar0000000B 人 77777777777777777777777777777777777 ◆核心素养 摩擦力的“突变”问题 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。 典例1(“动一静”突变)如图，质量为1kg的物体 在水平面上向右运动，同时受到一个斜向左下与 水平面夹37°角的F=10N的恒力作用，物体和 水平面间的动摩擦因数为0.625，取水平向右为正 方向，g取10m/s2,则该物体所受的摩擦力F:随 时间t变化的关系图像为 () 第二章相互作用11 A.Fi=10 N B.FA的方向水平向左 C.Fm=6 N D.F=6N [学习笔记] 思考感悟 计算摩擦力应注意“三点” 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F=FN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 接触面积大小无关 拓展教材 37 F/N 0 -10 B F/N D [学习笔记] 典例2(“动一动”突变)（多选）如图所示，足够长的 传送带与水平面夹角为0，以速度6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 25 物理>> 木块，小木块与传送带间的动摩擦因数<tan0,则 典例3(“静一静”突变)（多 图中能客观地反映小木块的运动情况的是() 选)如图所示，在水平面上， W m 质量为10kg的物块A拴在 7777777777777777 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5N时，物块处于静止状态，若小车以加速度 a=1m/s2沿水平地面向右加速运动时() 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 [学习笔记] [学习笔记] 友情提示请完成P311跟踪评价 第8课时 力的合成和分解 D答案见Ds [目标要求] 1.会应用平行四边形定则及三角形定则求合力.2.能利用效果分解法和正交分解法计算分力. 必备知识 链接教材 一、力的合成 3.分解方法：(1) 分解法 1.合力与分力 (2) 分解法。 (1)概念：如果一个力的作用效果与几个力 三、矢量和标量 作用的效果相同，则这个力叫作那 1矢量 几个力的合力，那几个力叫作这个力的分力. (1)特点：既有大小又有 (2)相互关系： 关系 (2)运算法则：平行四边形定则， 2.力的合成 2.标量 (1)特点：只有大小没有方向. (1)概念：求几个力的合力的过程 (2)运算法则： 法则 (2)合成法则：① 定则 考教衔接。 ② 定则 1.(链接人教版必修第一册P75T4)(2023重庆卷) 矫正牙齿时，可用牵引线对牙施加力的作用.若某 平移 颗牙齿受到牵引线的两个作用力大小均为F,夹角 分 为α（如图），则该牙所受两牵引力的合力大小为 二、力的分解 1.概念：求一个力的分力的过程。 2.分解法则：(1)平行四边形定则. (2)三角形定则. 26物理 所给数据解得=5s. (2)根据题意可知，反应时间为△t=0.5s,汽车减速至0过 程，利用逆向思雏，根据速度公式有心=a(t1一△t),解得初 速度=9m/s,驾驶员反应时间内做匀速直线运动，此过程 的位移=)△t,汽车匀减速直线运动过程的位移x2 (一△)，则AB间距离x旭=a十，解得x旭=24.75m 第6课时实验一探究小车速度随时间变化的规律 关键能力·研讨教材 例1](1)交流220乙(2)BC(3)C(4)左1.5 解析(1)乙图为电火花计时器，所用电压为220V的交流电 压，电火花计时器相较于电磁打，点计时器阻力小，所以优先选 用电火花计时器. (2)打点计时器应安装在长木板没有滑轮的一端，故A错误； 在释放小车前，小车要靠近打点计时器，故B正确；应先接通 电源，待打点稳定后释放小车，故C正确；两相邻测量点间的 时间间隔可根据实际情况选取，故D错误；用沙t图线处理数 据时，误差较大的，点应当舍去.故E错误.故选BC (3)根据逐差公式可得x34一x23=x23一12=012一x01,将12= 44.0mm、xo1=36.0mm代入可得x34=60.0mm.故选C. (4)因为小车速度增大，所以纸带的左端与小车相连.打下C点 时小车的速度大小0=42.00-12.00)×0.01 0.2 m/s=1.5m/s [例2](1)CBA(2)左端(3)异(4)0.811.6 解析(1)实验步骤中，首先调整滑轮位置使细线与木板平行， 确保力的方向正确；接着接通打点计时器电源，让计时器先工 作；最后释放小车.故顺序为CBA (2)小车做匀加速直线运动时，速度越来越大，纸带上点间距 逐渐增大.图2中纸带左端间距小，右端间距大，说明纸带左 端与小车相连」 (3)根据匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该段时 间内的平均速度.B点为A、C的中间时刻，AC间位移为x2, 时间间隔为2T则=景 (4)根据逐差法可知a=2匹x=0.1924-0.0800×2 478 4×0.12 0.81m/,B点是AC的中间时刻点，则有=器= 2X0.m/s=0.4m/s,此时向心加速度a,=专= 0.0800 R 0.42 0.1m/s2=1.6m/s. 例3(1)B(2)0.40.84 解析(1)本题是测量小车的加速度，不是验证牛顿第二定律， 因此不需要补偿小车所受的阻力，也不需要槽码的质量远小 于小车的质量，故AC错误；要使瞬时速度的测量值更加接近 于真实值，需使遮光条挡光的时间较短，故需要选择较短的遮 光条，故D错误；光电门1和2的距离应适当大些，可以减小 系统误差，故B正确.故选B. ②小车经造光电门1的瞬时造度大小=品-0,4m/s,经 过光电门2的瞬时速度大小=足=1m/s,根据速度位移 △t2 公式a=与近=0.84m/g. 21 [例4幻(1)慢于（2)1.2向右 解析(1)频率高于20000Hz的声波叫超声波，超声波是机械 波，红外线是电磁波，因此超声波脉冲“慢于”红外线脉冲 (2)由速度一时间图像的斜率的大小表示加速度的大小，斜率 的正、负表示加速度的方向，则有a=Ag=02.4m/s t 2.0 一1.2m/s2,可知加速度的大小为1.2m/s2,负号表示加速度 的方向与运动方向相反，小车加速度的方向与运动方向相反， 小车做匀减速运动，可知小车“向右”运动. [例5](1)A(2)61.20(3)9.554)t+五 (5)不正确，理由 D4 见解析解析(1)为了减小空气阻力等误差影响，应该选用 质量大、体积小（材质密度较大）的小钢球，故选A (2)刻度尺的分度值为1mm,估读到分度值的下一位，由图可 知h=61.20cm. 据h=。g可知公=g,故在2h-t图像中斜率表 力如连度，根据图线有g-贸8：号m/g≈9.5m/. (④)下落过程中声音传播的时间为4=名，则小球下落的时 间为t-十4=计名. (5)设木条厚度为H,则台阶距离地面的高度为h1时小球下 落的时间为t,高度为h2时小球下落的时间为t2;则根据前面 的分析有g=2+D二2+D=26。h),可知g与 吃一近 运一行 H无关. 核心素养·拓展教材 [典例](1)0.140.40(2)0.10 票(3)匀变速直线运动中 某段时间的中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度 解析(1)根据匀变速直线运动中某段时间的中间时刻的瞬时 速度等于这段时间内的平均速度，可得打B点时小车的速度 为8=e=%=1.20+1.60)X10号 -m/s=0.14m/s. 2×0.10 由△x=aT可得小车的加速度为a=加= 9T 318+279+238-198-160-120)X102m/g=0.40m/s2. 9×(0.10)2 (2)t轴标出的时间为连续相等的时间间隔，且纸带每隔T 0.10s剪断一段，所以t处应标为0.10s.由平均速度公式可 得=票 第二章 相互作用 第7课时重力弹力摩擦力 必备知识·链接教材 一、1.吸引2.mg3.竖直向下 二、1.(1)弹性形变(3)相反2.(1)形变量 三、1.相对运动相对运动趋势2.(1)粗糙(2)压力(3)相 对运动相对运动趋势3.相对运动相对运动趋势 4.(1)uFN（2)0Fx 5.一定有不一定有 考教衔接 A解析该女士用80N的水平力推不动木箱，则木箱此时受到 的是静摩擦力，所以F:=80N.该女士用100N的力恰好推动木 箱，此时的推力的大小等于最大静摩擦力的大小，所以F2= 1O0N.木箱被推动后受滑动摩擦力，由公式F:=FN来计算大 小.所以F3=uFN=0.45X200N=90N,故选A. 关键能力·研讨教材 [例1们B解析形状规则且质量分布均匀的物体的重心在几何中 心上，故A错误；物体的重心不一定在物体上，也可能在物体 的外部，例如圆环，故B正确；重力的方向是竖直向下，所以在 地球上不同的位置，重力的方向是不同的，故C错误；重心是 重力的等效作用点，并不是只有物体的重心才受到重力的作 用，故D错误.故选B [例2]D解析立起的不倒翁的重心很低，按倒不倒翁，其重心高 度升高，故AB错误；不倒翁所受到的桌面支持力是由于桌面 发生形变产生的，故C错误；不论不倒翁处于何种状态，其所 受重力的方向总是竖直向下，故D正确.故选D. [例3]C解析选项A中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应竖直向上，故A错 误；选项B中如果左边的绳有拉力，则竖直向上的那根绳就会 发生倾斜，所以左边的绳没有拉力，故B错误；对于球与面接 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)，即D项中大半圆对小球的支持力F应是沿着过小 球与圆孤接触点的半径，且指向圆心的弹力，故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，故C正确.故选C [例4幻C解析要注意活动杆的弹力一定沿着杆，而固定杆的弹 力可以沿任意方向，对小球受力分析，小球受到重力G和弹 性杆对小球的弹力F,由于小球处于静止状态，弹力与重力平 衡，故弹性杆对小球的弹力方向应竖直向上，大小为F=G 2N,故ABD错误，C正确.故选C, 例5]ABD解析当弹力为零时，弹簧处于原长，则原长为10cm 故A正确；当弹簧的长度为5cm时，弹力为10N,此时弹簧 压缩量x=10cm一5cm=5cm=0.05m,根据胡克定律F 10 z得k=0.O5N/m=200NWm,故B正确；当弹簧仲长量 x'=15cm=0.15m时，根据胡克定律得F=k.x'=200× 0.15N=30N,故C错误，D正确.故选ABD. [例6]D解析小车向左运动，由于小车的轮胎与复合板间无相 对滑动，则受到的是静摩擦力，方向向左，故AB错误；同理可 知，复合板受到小车的向右的静摩擦力作用而向右运动，故C 错误，D正确.故选D. 例7]D解析根据滑动摩擦力的公式f=F、,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F=F2=Fg,故选D. 例8]C解析未加F时，木块AB受力平衡，所受静摩擦力等于 弹簧的弹力，弹簧弹力为F1=kx=400N/m×0.01m=4N B木块与地面间的最大静摩擦力Fm=G=0.20X60N= 12N,A木块与地面间的最大静摩擦力Fm=Ga=0.20× 50N=10N,施加F后，对木块B有F+F<Fm,木块B仍 然静止，受摩擦力仍为静摩擦力，其大小F细=F十F=2N十 4N=6N,方向水平向左，故C正确；因为AB仍然静止，故弹 簧弹力不变F1=4N,故D错误；施加2N的F之后，木块A 仍然静止，所受摩擦力仍为静摩擦力，大小为发F=F= 4N,方向水平向右，故AB错误.故选C. 核心素养·拓展教材 典例1们C解析物体在运动的过程中受到的滑动摩擦力的大小 为F=FN=u(mg十Fsin37°)=10N,所以在物体向右运 动的过程中，受到的滑动摩擦力的大小为10N,方向向左；当 物体减速到零时，由于物体受到的水平拉力大小为F,=F℃0s 37°=8N,小于物体的最大静摩擦力的大小10N,所以物体不 会再运动，此时物体受到的摩擦力为静摩擦力，大小为8N, 方向向右.故选C 典例2]BD解析小木块刚放上之后的一段时间内所受摩擦力 沿斜面向下，由牛顿第二定律可得mgsin0叶mgcos0=ma1, 小木块与传送带同速后，因<tanO,小木块将继续向下加速 运动，此时有mgsin0-mgcos0=ma2,有a>a2,故B,D正 确，A、C错误.故选BD. 典例3]AC解析物体开始时受弹力F=5N,而处于静止状 态，说明受到的静摩擦力为5N,则物体的最大静摩擦力Fm≥ 5N,当物体相对于小车向左恰好发生滑动时，加速度为a= F+E≥5+5=1m/5,所以当小车的加速度为a=1m/ m 10 时，物块A相对小车仍静止，故A正确；根据牛顿第二定律 得：小车以加速度a=1m/s2沿水平地面向右加速运动时，弹 力水平向右，大小仍为5N,摩擦力水平向右大小仍为5N, 故B错误，C正确；物体A相对于小车静止，弹力不变，故D 错误.故选AC 第8课时力的合成和分解 必备知识·链接教材 一、1.(1)共同(2)等效替代2.(2)①平行四边形②三角形 二、3.(1)效果(2)正交 三、1.(1)方向2.(2)代数运算 考教衔接 1.B解析根据平行四边形定则可知，该牙所受两牵引力的合力 大小为F=2Fcos号，故选B. 2.A解析对小球受力分析如图所示 复习讲义答案11 6g 由几何关系易得力F与力F、与竖直方向的夹角均为30°，因 此由正交分解方程可得Fxsin30°=Fsin30°， 区cos30°+Fcos30+T=mg,解得F=FN=,故选A 3.B解析斧头劈木柴时，受力分析如图所示， 设两侧面推压木柴的力分别为F1、F2且F=F2,利用几何三 角形与力的三角形相似有吕=片，可得推压木柴的力下= R=子F,B正确.故选B 关键能力·研讨教材 [例1们C解析根据平行四边形定则可知，合力可以比分力中的 任何一个力都大，也可以比分力中的任何一个力都小，还可以 等于其中任意一个分力，故A错误；当F1和F2大小不变时， 0角减小，根据平行四边形定则可知，合力F一定增大，故B 错误；合力大小的变化范围为|F一F2|≤F≤F十F2,则 2N≤F≤14N故C正确，D错误.故选C. [例2]B解析如图所示. 先以力F和F2为邻边作平行四边形，其合力与F3共线，大小 F12=2F3,如图所示，F12再与第三个力F3合成求合力F合，可 得F合=3F3.故选B. [例3]D解析弓弦拉力的合成如图所示 由于月=R,由几何关系得2Rms受=R,有s号-品- 2X100N=0.6,所以号=53，即a=106°，故选D. 120N [例4幻B解析图甲中苹果受到的弹力是因树枝发生形变引起 的，故A错误；图1中树枝对苹果的作用力与重力相平衡，方 向竖直向上，故B正确；图2中苹果所受的重力分解为沿绳方 向的力F和垂直于掌心方向的力F2,如图所示 其作用效果一方面拉紧绳，另一方向使铅笔压紧手掌.可知铅 笔对A点的作用力由C指向A,铅笔对手掌的作用力由A指 向C,故CD错误.故选B. [例5]B解析设颈椎对头部的支持力为F、,设肌肉拉力与水平 方向的夹角为α，建立直角坐标系，作出受力分析，如图所示 D5