第2章 第1讲 重力 弹力 摩擦力(Word教参)-【新高考方案】2027年高考物理一轮总复习（福建专版）

第一讲　重力　弹力　摩擦力 |课|前| [精要回顾] [微点判断] (1)自由下落的物体所受重力为零。 (×) (2)重心一定位于物体的几何中心。 (×) (3)(人教必修1 P80T1·选摘)判断下列说法的正误： ①重力的方向总是垂直于接触面向下的。 (×) ②放在水平桌面上的两个球，靠在一起但并不互相挤压，两球之间存在弹力。 (×) ③两物体间如果有相互作用的弹力，就一定存在摩擦力。 (×) (4)(2024·浙江6月选考T2C)小猫蹬地跃起腾空追蝶时，小猫在空中受重力和弹力的作用。 (×) (5)弹簧的劲度系数由弹簧自身性质决定。 (√) (6)受静摩擦力作用的物体一定处于静止状态。 (×) (7)两物体接触处的弹力增大时，接触面间的静摩擦力大小可能不变。 (√) (8)受滑动摩擦力作用的物体可能处于静止状态。 (√) (9)静摩擦力一定是阻力，滑动摩擦力不一定是阻力。 (×) 逐点清(一)　重力与重心 1.(2025·湖南长沙高三联考)我们知道，放置在地球表面的物体会受到重力作用。关于重力，下列说法正确的是 (　　) A.重力的方向总是垂直于支持面向下 B.重力的方向总是指向地心 C.某物体在长沙受到的重力小于其在北京受到的重力 D.在喜马拉雅山，某物体在山脚受到的重力小于其在山顶受到的重力 解析：选C　重力的方向总是垂直于水平面向下，不一定指向地心，故A、B错误；重力G=mg，在地球表面，g随纬度的升高而增大，随高度的增加而减小，所以某物体在长沙受到的重力小于其在北京受到的重力，在喜马拉雅山，某物体在山脚受到的重力大于其在山顶受到的重力，故C正确，D错误。 2.(人教必修1 P58素材发掘)(双选)如图所示，两辆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，你可以得出的结论是 (　　) 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.载重汽车的重心可以随着装货多少和装载位置而变化 D.当汽车加速运动时，重心位置会发生变化 解析：选AC　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，这个点就是物体的重心，A项正确;重力的方向总是竖直向下而不是垂直向下，B项错误;从题图中可以看出，汽车(包括货物)的形状和质量分布发生了变化，重心的位置就发生了变化，C项正确;重心位置与物体的形状和质量分布有关，与物体的运动状态无关，D项错误。 关键点拨 1.(链接T1)重力的大小与物体的运动方向和运动速度大小无关，但与物体所处地理位置及离地面的高度大小有关。 2.重力的方向总是竖直向下，但不一定指向地心。 3.(链接T2)重心的位置随物体质量分布的变化而变化。 逐点清(二)　弹力 |必|备|知|能| 1.弹力有无的判断 条件法 根据产生弹力的两个条件——接触和发生弹性形变直接判断 假设法 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.弹力方向的确定 1.[弹力的有无及方向判断] 下列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 (　　) 解析：选C　A选项图中小球A只受重力和杆的弹力的作用，且处于静止状态，由二力平衡可得小球A受到的弹力方向应竖直向上，故A错误；B选项图中，如果左边的绳有拉力，则右边的绳就会发生倾斜，所以左边的绳没有拉力，故B错误；球与球接触处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)，且指向受力物体，故C正确；球与面接触处的弹力方向过接触点且垂直于接触面(即在接触点与球心的连线上)，即D选项图中半圆对小球A的支持力N2的方向应指向半圆的圆心，故D错误。 2.[胡克定律的应用](双选)如图所示为一轻质弹簧的长度L和弹力大小F的关系图像，根据图像可以确定 (　　) A.弹簧的原长为10 cm B.弹簧的劲度系数为20 N/m C.弹簧伸长15 cm时，弹力大小为10 N D.弹簧伸长15 cm时，弹力大小为30 N 解析：选AD　当弹力为0时，弹簧处于原长，则弹簧的原长为10 cm，故A正确；当弹簧的长度为5 cm 时，弹力大小为10 N，此时弹簧压缩量x=10 cm-5 cm=5 cm=0.05 m，根据胡克定律F=kx，解得k= N/m=200 N/m，故B错误；当弹簧伸长量x'=15 cm=0.15 m时，根据胡克定律，解得F'=kx'=200×0.15 N=30 N，故C错误，D正确。 3.[应用平衡条件计算弹力大小] 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2 N的小球，小球处于静止状态，则弹性杆对小球的弹力 (　　) A.大小为2 N，方向平行于斜面向上 B.大小为1 N，方向平行于斜面向上 C.大小为2 N，方向垂直于斜面向上 D.大小为2 N，方向竖直向上 解析：选D　小球受重力和杆的弹力作用处于静止状态，由二力平衡条件可知，弹性杆对小球的弹力与小球的重力等大反向，即大小为2 N，方向竖直向上，故选D。 4.[应用牛顿第二定律计算弹力大小] (双选)如图所示为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向右做匀加速运动，下列说法正确的是 (　　) A.杆对小球的弹力竖直向上 B.杆对小球的弹力沿杆向上 C.杆对小球的弹力大小可能为 D.杆对小球的弹力大小为F= 解析：选CD　设杆对小球的弹力F在竖直方向的分力大小为Fy，在水平方向的分力大小为Fx，由牛顿第二定律可知，Fy=mg，Fx=ma，F=，当=tan θ时，即a=gtan θ时，杆对球的弹力沿杆向上，此时F=，综上所述，A、B错误，C、D正确。 关键点拨 1.弹力一定存在于物体与周围物体的接触处，但接触处不一定有弹力。 2.(链接T1)弹力的存在及方向不能与物体所处的状态相矛盾。 3.(链接T2)弹簧的弹力可由胡克定律F=kx计算，x为弹簧的形变量，x=|L-L0|，L为弹簧的长度，L0为弹簧的原长。弹簧处于原长时，弹力为零。 4.(链接T3)应用平衡条件求物体的弹力大小时，首先对物体受力分析，明确是二力平衡还是多力平衡，画出受力图。轻绳中的弹力方向一定沿绳指向绳收缩的方向，而轻杆中的弹力方向不一定沿杆。 5.(链接T4)非平衡体所受弹力的大小和方向与物体加速度的大小和方向有关。应用牛顿第二定律时，沿加速度的方向和垂直于加速度的方向列方程。 逐点清(三)　摩擦力 |必|备|知|能| 1.静摩擦力的有无及方向的三种判断方法 假设法 状态法 根据平衡条件、牛顿第二定律，判断静摩擦力的有无及方向 转换法 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 2.静摩擦力的计算方法 (1)最大静摩擦力的计算：最大静摩擦力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=μN。 (2)一般静摩擦力的计算：①物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)时，利用力的平衡条件计算其大小；②物体有加速度时，根据牛顿第二定律进行分析。例如，水平匀速转动的圆盘上的物块靠静摩擦力提供向心力产生向心加速度。若除静摩擦力外，物体还受其他力，则F合=ma，先求合力再求静摩擦力。 3.滑动摩擦力大小的计算方法 (1)公式法：f=μN；注意N是两物体间的正压力，不一定等于物体的重力。 (2)状态法：利用平衡条件或牛顿第二定律列方程求解。 题点1　摩擦力的有无及方向判断 1.下列情境中，物体M所受摩擦力f的示意图正确的是 (　　) 解析：选B　物体静止在水平面上时，不受摩擦力，A错误；汽车停在斜坡上时，有沿斜坡向下滑动的趋势，则摩擦力方向沿斜坡向上，B正确；物体贴着竖直墙面自由下落时，物体与墙面间没有正压力，则没有摩擦力，C错误；瓶子被握在手中时，有下滑的趋势，则摩擦力方向向上，D错误。 题点2　摩擦力的大小计算 2.(2025·江苏常州期末)如图所示，可视为质点的机器人通过磁铁吸附在一艘静止的船上，机器人在船舷外壁面检测船体。壁面可视为斜面，与竖直方向夹角为θ，机器人与壁面间的动摩擦因数为μ。机器人沿壁面加速下滑时，仅受重力G、垂直壁面的磁力F、支持力和摩擦力的作用。则摩擦力的大小为 (　　) A.Gcos θ B.μ(F-Gcos θ) C.Gsin θ D.μ(F-Gsin θ) 解析：选D　机器人沿壁面加速下滑，则沿壁面方向由牛顿第二定律得Gcos θ-f=ma，则f=Gcos θ-ma<Gcos θ，选项A错误；垂直于壁面方向有N=F-Gsin θ，可得滑动摩擦力f=μN=μ(F-Gsin θ)，选项B、C错误，D正确。 3.在水平地面固定倾角为θ的斜面体，质量为m的物体在平行于底边、大小为F的水平力作用下静止于斜面上，如图所示。重力加速度大小为g。该物体受到的摩擦力大小为 (　　) A.F B.F+mg C.F+mgsin θ D. 解析：选D　对物体受力分析可知，物体受重力、支持力、水平力F以及摩擦力的作用而处于平衡状态，将重力分解为垂直于斜面和沿斜面的两个分力，根据平衡条件可知，在沿斜面方向上，重力的分力mgsin θ与水平力F以及摩擦力的合力为零，则摩擦力大小等于水平力F与重力沿斜面向下的分力的合力大小，由几何关系可知，该物体受到的摩擦力大小为，故D正确。 题点3　摩擦力的突变问题 4.如图所示，斜面固定在地面上，倾角为θ=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滑行(斜面足够长，该滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8)，假设滑动摩擦力与最大静摩擦力大小相同，则该滑块所受摩擦力f随时间变化的图像是(取初速度v0的方向为正方向，g=10 m/s2) (　　) 解析：选B　滑块在上升过程中受滑动摩擦力，由f1=μN和N=mgcos θ，联立解得f1=6.4 N，方向沿斜面向下；当滑块的速度减为零后，由于重力沿斜面向下的分力mgsin θ<μmgcos θ，滑块将静止，滑块受到的摩擦力突变为静摩擦力，由平衡条件得f2=mgsin θ，代入数据解得f2=6 N，方向沿斜面向上，故B正确。 5.(2025·福建三明模拟)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与小车均处于静止状态。若小车以1 m/s2的加速度向右运动，则 (　　) A.物体A相对小车向右运动 B.物体A受到的摩擦力方向不变 C.物体A受到的摩擦力大小不变 D.物体A受到的弹簧的拉力增大 解析：选C　物体A开始时处于静止状态，受到的静摩擦力大小为5 N，方向水平向左，物体A与小车上表面间的最大静摩擦力fm≥5 N；当小车加速运动时，假设物体A与小车仍然相对静止，则物体A所受合力大小F合=ma=10 N，可知此时小车对物体A的摩擦力大小为5 N，方向向右，且为静摩擦力，所以假设成立，物体A受到的摩擦力大小不变，故A、B错误，C正确；弹簧长度不变，物体A受到的弹簧的拉力大小不变，故D错误。 关键点拨 1.计算摩擦力的三点注意 (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第二定律来求解。 (2)公式f=μN中N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。 2.摩擦力突变的两点提醒 (1)静摩擦力是被动力，其大小、方向的突变与所受外力的突变有关。 (2)物体间相对静止与相对滑动的状态发生突变时，常出现静摩擦力与滑动摩擦力间的突变。 44 / 57 $