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- 2021-04-14 发布
-
1
-
第
1
节 重力 弹力 摩擦力
-
3
-
基础夯实
自我诊断
一、力的概念
1
.
力的概念
(1)
力是物体间的
相互作用
,
力总是
成对
出现的
,
这一对力的性质
相同
。不接触的物体间也可以有力的作用
,
如重力、磁力等。
(2)
力是矢量
,
其作用效果由大小、方向及作用点三个要素决定。力的作用效果是使物体产生
形变
或
加速度
。
2
.
力的分类
按力的性质可分为重力、弹力、摩擦力等
;
按力的效果可分为动力、阻力、向心力、回复力、浮力、压力、支持力等。即使力的作用效果相同
,
但这些力产生的条件及性质也不一定相同。
3
.
力的表示方法
(1)
力的图示。
(2)
力的示意图。
-
4
-
基础夯实
自我诊断
二、常见的三种力
1
.
重力
(1)
产生
:
由于地球对物体的吸引而使物体受到的力。
(2)
大小
:
G=mg
。与物体的运动状态无关
,
与物体所在的纬度、高度
有关
。
(3)
方向
:
竖直向下
。
(4)
重心
①
定义
:
物体各部分都受重力的作用
,
从
效果
上看
,
可以认为各部分受到的重力作用集中于一点
,
这一点叫物体的重心。
②
重心的确定
:
质量分布均匀的规则物体的重心在其
几何中心
;
形状不规则或质量分布不均匀的薄板
,
重心可用
悬挂
法确定。
-
5
-
基础夯实
自我诊断
2
.
弹力
(1)
定义
发生弹性形变的物体由于要恢复
原状
会对跟它接触的物体产生力的作用
,
这种力叫作弹力。
(2)
产生的条件
①
两物体
相互接触
;
②
发生
弹性形变
。
(3)
方向
与施力物体恢复形变的方向
相同
(
选填
“
相同
”
或
“
相反
”),
作用在迫使物体发生形变的那个物体上。
-
6
-
基础夯实
自我诊断
(4)
胡克定律
①
内容
:
弹簧发生
弹性形变
时
,
弹力的大小跟弹簧伸长
(
或缩短
)
的长度
x
成
正比
。
②
表达式
:
F=
kx
。
k
是弹簧的
劲度系数
,
由弹簧自身的性质决定
,
单位是
牛
/
米
,
x
是弹簧长度的
形变量
,
不是弹簧形变以后的长度。
-
7
-
基础夯实
自我诊断
3
.
摩擦力
两种摩擦力对比
-
8
-
基础夯实
自我诊断
1
.
试分析图中光滑半圆柱体上
A
、
B
、
C
三点所受的弹力方向。
提示：
如图
,
因为圆柱体受重力作用
,
则
A
点受水平面给它的竖直向上的弹力
F
A
;
C
点受到的弹力
F
C
垂直于点与曲面的切线
,
指向圆心
;
B
点受到的弹力
F
B
垂直于接触面水平向左。
-
9
-
基础夯实
自我诊断
2
.
用弹簧测力计测定木块
A
和木块
B
间的动摩擦因数
μ
,
有如图甲、乙两种装置。
(1)
为了用弹簧测力计的读数表示滑动摩擦力的大小
,
两种情况中木块
A
是否都一定要做匀速直线运动
?
(2)
若木块
A
均做匀速直线运动
,
图甲中
A
、
B
间摩擦力是否等于拉力
F
a
?
提示：
(1)
题图甲中
A
可以不做匀速运动
,
题图乙中
A
必须做匀速运动
。
(2)
不等于
。
-
10
-
基础夯实
自我诊断
1
.
下列关于重力和重心的说法正确的是
(
)
A.
物体所受的重力就是地球对物体的吸引力
B.
重力的方向总是指向地心
C.
用细线将重物悬挂起来
,
静止时物体的重心一定在悬线所在的直线上
D.
重心就是物体所受重力的等效作用点
,
故重心一定在物体上
答案
解析
解析
关闭
重力是由于地球的吸引而产生的
,
但不是地球的吸引力
,
选项
A
错误
;
重力的方向竖直向下
,
选项
B
错误
;
由平衡条件可知
,
细线拉力和重力平衡
,
重心在重力作用线上
,
选项
C
正确
;
重心位置跟物体的形状、质量分布有关
,
是重力的等效作用点
,
但不一定在物体上
,
如拐尺
,
其重心就不在尺上
,
选项
D
错误。
答案
解析
关闭
C
-
11
-
基础夯实
自我诊断
2
.
如图所示
,
小车受到水平向右的弹力作用
,
与该弹力有关的说法中正确的是
(
)
A.
弹簧发生拉伸形变
B.
弹簧发生压缩形变
C.
该弹力是小车形变引起的
D.
该弹力的施力物体是小车
答案
解析
解析
关闭
小车受到水平向右的弹力作用
,
弹簧发生拉伸形变
,
该弹力是弹簧形变引起的
,
该弹力的施力物体是弹簧
,
选项
A
正确
,B
、
C
、
D
错误。
答案
解析
关闭
A
-
12
-
基础夯实
自我诊断
3
.
在下列各图中
,a
、
b
均处于静止状态
,
且接触面均光滑
,
则
a
、
b
间一定有弹力的是
(
)
答案
解析
解析
关闭
A
图中
,
假设
a
、
b
间有弹力
,
则
a
、
b
将分别向两边运动
,
与题意矛盾
,
故
a
、
b
间无弹力
,A
错误
;B
图中
,
若
a
、
b
间无弹力
,
则
a
、
b
都将向下摆动
,
与题意矛盾
,
说明
a
、
b
间有弹力
,B
正确
;C
图中
,
假设
a
、
b
间有弹力
,
则
b
将向右运动
,
与题意矛盾
,
故
a
、
b
间无弹力
,C
错误
;D
图中
,
假设
a
对
b
有弹力
,
则方向必定垂直于斜面向上
,
此时
b
受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力和垂直于斜面向上的弹力三个力
,
这三个力的合力不可能为零
,
则
b
不可能处于静止状态
,
与题意矛盾
,
故
a
、
b
间一定没有弹力
,D
错误。
答案
解析
关闭
B
-
13
-
基础夯实
自我诊断
4
.
如图所示
,
放在粗糙水平面上的物体
A
上叠放着物体
B,A
和
B
之间有一根处于压缩状态的弹簧
,A
、
B
均处于静止状态
,
下列说法中正确的是
(
)
A.
B
受到向左的摩擦力
B.
B
对
A
的摩擦力向右
C.
地面对
A
的摩擦力向右
D.
地面对
A
没有摩擦力
答案
解析
解析
关闭
压缩的弹簧对
B
有向左的弹力
,
B
有向左运动的趋势
,
受到向右的摩擦力
,
选项
A
错误
;
A
对
B
的摩擦力向右
,
由牛顿第三定律可知
,
B
对
A
的摩擦力向左
,
选项
B
错误
;
对整体研究
,
根据平衡条件分析可知
,
地面对
A
没有摩擦力
,
选项
C
错误
,D
正确。
答案
解析
关闭
D
-
14
-
基础夯实
自我诊断
5
.
如图所示
,
质量相等的物块
A
、
B
、
C
叠放在水平地面上
,
物块
B
受到一个
F
1
=7
N
的水平向右的力的作用
,
物块
C
受到一个
F
2
=13
N
的水平向左的力的作用
,A
、
B
、
C
相对于地面保持静止状态
,
物块
B
对
A
产生的摩擦力大小为
N
,
地面受到的摩擦力大小为
N
。
答案
解析
解析
关闭
对
A
进行受力分析
,
在水平方向上
,
若存在
B
对
A
的摩擦力
,
则
A
不可能平衡
,
因此物块
B
对
A
产生的摩擦力大小为
0;
根据整体法
,
在水平方向上
,
A
、
B
、
C
整体受到水平向右的力
F
1
=
7 N
与水平向左的力
F
2
=
13 N
的作用
,
因处于平衡状态
,
则地面对
C
的摩擦力大小
F
f
=F
2
-F
1
=
13 N-7 N=6 N,
方向水平向右
,
根据牛顿第三定律
,
地面受到的摩擦力大小为
6 N
。
答案
解析
关闭
0
6
-
15
-
考点一
考点二
考点三
弹力的分析与计算
(
师生共研
)
想一想
如图所示
,
一重为
10
N
的球固定在支撑杆
AB
的上端
,
今用一段绳子水平拉球
,
使杆发生弯曲
,
已知绳的拉力为
7.5
N
,
则
AB
杆对球的作用力方向及大小为多少
?
提示：
AB
杆对球作用力与水平方向夹角为
53
°
,
大小为
12
.
5
N
-
16
-
考点一
考点二
考点三
知识整合
1
.
弹力有无的判断
“
三法
”
-
17
-
考点一
考点二
考点三
-
18
-
考点一
考点二
考点三
2
.
弹力方向的确定
-
19
-
考点一
考点二
考点三
3
.
计算弹力大小的三种方法
(1)
根据胡克定律进行求解。
(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。
-
20
-
考点一
考点二
考点三
例
1
(
多选
)
如图所示
,
一倾角为
45
°
的斜面固定于竖直墙上
,
为使一光滑的铁球静止
,
需加一水平力
F,
且
F
通过球心
,
下列说法正确的是
(
)
A.
球一定受墙的弹力且水平向左
B.
球可能受墙的弹力且水平向左
C.
球一定受斜面的弹力且垂直斜面向上
D.
球可能受斜面的弹力且垂直斜面向上
答案
解析
解析
关闭
F
大小合适时
,
球可以静止在斜面上
,
F
增大到一定程度时墙才对球有水平向左的弹力
,
故
A
错误
,B
正确
;
而斜面对球必须有斜向上的弹力才能使球不下落
,
故
C
正确
,D
错误。
答案
解析
关闭
BC
-
21
-
考点一
考点二
考点三
例
2
如图所示
,
小车上固定着一根弯成
θ
角的曲杆
,
杆的另一端固定一个质量为
m
的小球。下列关于杆对球的作用力
F
的判断正确的是
(
)
A.
小车静止时
,F=mg
cos
θ
,
方向沿杆向上
B.
小车静止时
,F=mg
cos
θ
,
方向垂直杆向上
答案
解析
解析
关闭
答案
解析
关闭
-
22
-
考点一
考点二
考点三
思维点拨
(1)
小车静止时
,
由平衡条件判断
;
(2)
小车加速运动时
,
由牛顿第二定律判断。
-
23
-
考点一
考点二
考点三
例
3
如图所示
,A
、
B
是两个相同的弹簧
,
原长
x
0
=10
cm
,
劲度系数
k=500
N/m
,
如果图中悬挂的两个物体均为
m=1
kg
(
不计弹簧质量
,g
取
10
N/kg
),
则两个弹簧的总长度为
(
)
A.
22
cm
B.
24
cm
C.
26
cm
D.
28
cm
答案
解析
解析
关闭
答案
解析
关闭
-
24
-
考点一
考点二
考点三
方法归纳
1
.
轻杆弹力的确定方法
杆的弹力与绳的弹力不同
,
绳的弹力始终沿绳指向绳收缩的方向
,
但杆的弹力方向不一定沿杆的方向
,
其大小和方向的判断要根据物体的运动状态来确定
,
可以理解为
“
按需提供
”,
即为了维持物体的状态
,
由受力平衡或牛顿运动定律求解得到所需弹力的大小和方向
,
杆就会根据需要提供相应大小和方向的弹力。
2
.
弹簧类弹力计算
(
要点是弹簧形变量的确定
)
的思维过程
(1)
恢复弹簧的原长确定弹簧处于原长时端点的位置
;
(2)
判断弹簧的形变形式和形变量
:
从弹簧端点的实际位置与弹簧处于原长时端点的位置对比判断弹簧的形变形式和形变量
x,
并由形变形式判断弹力的方向
;
(3)
由胡克定律计算弹力的大小。
-
25
-
考点一
考点二
考点三
突破训练
1
.(2018·
安徽六安期末
)
如图所示
,
在一个正方体的盒子中放有一个质量分布均匀的小球
,
小球的直径恰好和盒子内表面正方体的边长相等
,
盒子沿倾角为
α
的固定斜面滑动
,
不计一切摩擦
,
下列说法正确的是
(
)
A.
无论盒子沿斜面上滑还是下滑
,
球都仅对盒子的下底面有压力
B.
盒子沿斜面下滑时
,
球对盒子的下底面和右侧面有压力
C.
盒子沿斜面下滑时
,
球对盒子的下底面和左侧面有压力
D.
盒子沿斜面上滑时
,
球对盒子的下底面和左侧面有压力
答案
解析
解析
关闭
取小球和盒子为一整体
,
不计一切摩擦时
,
其加速度
a=g
sin
θ
,
方向沿斜面向下
,
因此小球随盒子沿斜面向上或沿斜面向下运动时
,
加速度
g
sin
θ
均由其重力沿斜面向下的分力产生
,
故球对盒子的左、右侧面均无压力
,
但在垂直于斜面方向
,
因球受支持力作用
,
故球对盒子的下底面一定有压力
,
故
A
项正确。
答案
解析
关闭
A
-
26
-
考点一
考点二
考点三
2
.(
多选
)
如图所示
,
在倾角为
30
°
的光滑斜面上
,A
、
B
两个质量均为
m
的滑块用轻质弹簧相连
,
弹簧的劲度系数为
k,
水平力
F
作用在滑块
B
上
,A
和
B
均静止
,
此时弹簧长度为
l,
且在弹性限度内
,
则下列说法正确的是
(
)
答案
解析
解析
关闭
答案
解析
关闭
-
27
-
考点一
考点二
考点三
摩擦力的分析与计算
(
师生共研
)
1
.
静摩擦力的有无和方向的判断方法
(1)
假设法
:
利用假设法判断的思维过程如下
(2)
状态法
:
先判断物体的状态
(
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
:
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。
-
28
-
考点一
考点二
考点三
2
.
静摩擦力大小的计算
(1)
物体处于平衡状态
(
静止或匀速运动
),
利用力的平衡条件来判断静摩擦力的大小。
(2)
物体有加速度时
,
若只有静摩擦力
,
则
F
f
=ma
。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
滑动摩擦力的大小用公式
F
f
=
μ
F
N
来计算
,
应用此公式时要注意以下几点
:
(1)
μ
为动摩擦因数
,
其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关
;F
N
为两接触面间的正压力
,
其大小不一定等于物体的重力。
(2)
滑动摩擦力的大小与物体的运动速度和接触面的大小均无关。
-
29
-
考点一
考点二
考点三
例
4
(
多选
)
如图所示
,
甲物体在沿斜面的推力
F
的作用下静止于乙物体上
,
乙物体静止在水平面上
,
现增大外力
F,
两物体仍然静止
,
则下列说法正确的是
(
)
A.
乙对甲的摩擦力一定增大
B.
乙对甲的摩擦力可能减小
C.
乙对地面的摩擦力一定增大
D.
乙对地面的摩擦力可能增大
答案
解析
解析
关闭
设甲的质量为
m
,
斜面倾角为
θ
。若
F=mg
sin
θ
,
则乙对甲的摩擦力为零
,
F
增大
,
F
f
增大
,
方向沿斜面向下
;
若
F>mg
sin
θ
,
则乙对甲的摩擦力沿斜面向下
,
F
f
=F-mg
sin
θ
,
F
增大
,
F
f
增大
;
若
FF
f
滑
。
(4)
木块相对于木板开始滑动后
,
F
f
滑
=
μ
mg
cos
α
,
此时
,
滑动摩擦力随
α
的增大而减小
,
满足余弦规律变化。
(5)
最后
,
α
=
,
F
f
滑
=
0
。
综上分析可知选项
C
正确。
-
47
-
考点一
考点二
考点三
解法二
:
特殊位置法
本题选两个特殊位置也可方便地求解
,
具体分析见下表
:
由以上分析知
,
选项
C
正确。
-
48
-
考点一
考点二
考点三
8
.
如图所示
,
完全相同的
A
、
B
两物体放在水平地面上
,
与水平地面间的动摩擦因数均为
μ
=0.2,
每个物体重
G=10
N
,
设物体
A
、
B
与水平地面间的最大静摩擦力均为
F
fm
=2.5
N
,
若对
A
施加一个向右的由
0
均匀增大到
6
N
的水平推力
F,
有四位同学将
A
物体受到的摩擦力随水平推力
F
的变化情况在图中表示出来。其中表示正确的是
(
)
答案
解析
解析
关闭
推力
F
由
0
均匀增大到
2
.
5 N
过程中
,
A
、
B
均未动
,
F
f
A
由
0
均匀增大到
2
.
5 N;
推力
F
由
2
.
5 N
增大到
5 N
过程中
,
A
、
B
仍未动
,
F
f
A
=
2
.
5 N;
推力
F
由
5 N
增大到
6 N
过程中
,
A
处于运动状态
,
F
f
A
=μG=
2 N,
故
D
正确。
答案
解析
关闭
D
-
49
-
思维激活
模型建立
典例示范
以题说法
变式训练
轻杆、轻绳、轻弹簧模型
轻绳、轻弹簧和轻杆的弹力的方向一定沿着它们自身吗
?
提示：
轻绳、轻弹簧的弹力方向一定沿着它们自身指向它们收缩的方向
,
轻杆的弹力的方向不一定沿着轻杆的方向。
-
50
-
思维激活
模型建立
典例示范
以题说法
变式训练
三种模型对比
-
51
-
思维激活
模型建立
典例示范
以题说法
变式训练
-
52
-
思维激活
模型建立
典例示范
以题说法
变式训练
例题
(14
分
)
如图所示
,
水平轻杆的一端固定在墙上
,
轻绳与竖直方向的夹角为
37
°
,
小球的重力为
12
N
,
轻绳的拉力为
10
N
,
水平轻弹簧的弹力为
9
N
,
小球处于静止状态。求轻杆对小球的作用力。
-
53
-
思维激活
模型建立
典例示范
以题说法
变式训练
解析：
(1)
弹簧对小球向左拉时
,
设杆的弹力大小为
F
,
与水平方向的夹角为
α
,
小球受力如图甲所示。
由平衡条件知
F
cos
α
+F
1
sin
37
°
=F
2
(2
分
)
F
sin
α
+F
1
cos
37
°
=G
(2
分
)
代入数据解得
F=
5
N,
α
=
53
°
(2
分
)
即杆对小球的作用力大小为
5
N,
方向与水平方向成
53
°
角斜向右上方。
(1
分
)
-
54
-
思维激活
模型建立
典例示范
以题说法
变式训练
即杆对小球的作用力大小为
15
.
5
N,
方向与水平方向成
arctan
斜向左上方。
(1
分
)
答案：
大小为
5 N,
与水平方向成
53
°
斜向右上方
,
或大小为
15
.
5 N,
方向与水平方向成
arctan
斜向左上方。
(2)
弹簧对小球向右推时
,
小球受力如图乙所示
,
由平衡条件得
F
cos
α
+F
1
sin
37°
+F
2
=
0 (2
分
)
F
sin
α
+F
1
cos
37°
=G
(2
分
)
-
55
-
思维激活
模型建立
典例示范
以题说法
变式训练
思维点拨
轻绳的弹力方向一定沿绳收缩方向
,
具有唯一性
;
轻弹簧弹力沿弹簧轴线
,
方向有两种可能
;
固定轻杆的弹力方向
,
具有不确定性。因此应区分情况确定轻杆对小球的作用力大小和方向。
-
56
-
思维激活
模型建立
典例示范
以题说法
变式训练
铰链连接的三角形支架常见类型和受力特点
(1)
研究对象为结点
B,
三力平衡
;
(2)
两杆的弹力均沿杆的方向
,
可用轻绳代替的
AB
杆为拉力
,
不可用轻绳代替的
BC
杆为支持力。
-
57
-
思维激活
模型建立
典例示范
以题说法
变式训练
1
.(2018·
广西桂林月考
)
如图所示的四个图中
,AB
、
BC
均为轻质杆
,
各图中杆的
A
、
C
端都通过铰链与墙连接
,
两杆都在
B
处由铰链连接
,
且系统均处于静止状态。现用等长的轻绳来代替轻杆
,
能保持平衡的是
(
)
-
58
-
思维激活
模型建立
典例示范
以题说法
变式训练
A.
图中的
AB
杆可以用轻绳代替的有甲、乙、丙
B.
图中的
AB
杆可以用轻绳代替的有甲、丙、丁
C.
图中的
BC
杆可以用轻绳代替的有乙、丙、丁
D.
图中的
BC
杆可以用轻绳代替的有甲、乙、丁
答案
解析
解析
关闭
如果杆受拉力作用
,
可以用与之等长的轻绳代替
;
如果杆受压力作用
,
则不可用等长的轻绳代替。题图甲、丙、丁中的
AB
杆均受拉力作用
,
而甲、乙、丁中的
BC
杆均受沿杆的压力作用
,
故
A
、
C
、
D
错误
,B
正确。
答案
解析
关闭
B
-
59
-
思维激活
模型建立
典例示范
以题说法
变式训练
2
.(
多选
)
如图所示
,A
物体被绕过小滑轮
P
的细线所悬挂
,B
物体放在粗糙的水平桌面上
,
小滑轮
P
被一根细线系于天花板上的
O
点
,O‘
是三根线的结点
,bO’
水平拉着
B
物体
,cO‘
沿竖直方向拉着弹簧
,
弹簧、细线、小滑轮的重力和细线与滑轮间的摩擦力均可忽略
,
整个装置处于静止状态。若悬挂小滑轮的细线
OP
上的
拉
力是
20
N
,g
取
10
m/s
2
,
则下列说法正确的是
(
)
A.
弹簧的弹力为
10
N
B.
A
物体的质量为
2
kg
C.
桌面对
B
物体的摩擦力为
10
N
D.
OP
与竖直方向的夹角为
60
°
答案
解析
解析
关闭
答案
解析
关闭