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第一节重力、弹力、摩擦力高考分析：-2-考点要求高考题型五年考题统计命题规律1.对力、重力和弹力的理解Ⅰ近五年课标高考全国卷无直接考查高考命题中有关本节内容的题型,主要以选择题的形式出现,考查角度侧重于对基本概念的理解与应用。弹力、摩擦力一直是高考考查的重点,可以作为单独的一个考点进行考查,也可以结合共点力的平衡或牛顿运动定律进行考查2.弹力方向的确定和大小的计算Ⅰ3.摩擦力的分析与计算Ⅰ选择题2013全国理综Ⅱ,15-3-一、形变、弹力、胡克定律1.力力的概念力是物体间的力的五种属性物质性力不能脱离而独立存在相互性力的作用是,施力物体同时也是受力物体矢量性力是矢量,既有也有独立性一个力对物体产生的效果,与物体受到的其他力同时性物体间的相互作用总是产生、变化、消失力的效果使物体发生,或者改变物体的运动状态相互作用物体相互的大小方向无关同时同时同时形变-4-力的三要素大小、方向和力的分类(1)按命名的力,如重力、弹力、摩擦力等(2)按命名的力,如向心力、支持力、拉力等力的单位牛顿,用符号表示力的表示方法(1)力的图示;(2)力的示意图作用点性质效果N-5-2.重力(1)产生:由于而使物体受到的力。(2)大小:G=。(3)方向:。(4)重心:①定义:物体各部分都受重力的作用,从上看,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重心在其;形状不规则或质量分布不均匀的薄板,重心可用法确定。地球吸引mg竖直向下效果几何中心悬挂-6-3.弹力(1)定义:发生弹性形变的物体由于要恢复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。②发生。(3)方向:与施力物体恢复形变的方向(选填“相同”或“相反”),作用在迫使物体发生形变的那个物体上。原状相互接触弹性形变相同-7-(4)大小——胡克定律:①内容:弹簧发生时,弹力的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成。②表达式:F=。k是弹簧的,由弹簧自身的性质决定,单位是,用符号表示。x是弹簧长度的,不是弹簧形变以后的长度。弹性形变正比kx劲度系数牛/米N/m形变量-8-名称项目静摩擦力滑动摩擦力定义两个有的物体间的摩擦力两个发生的物体间的摩擦力产生条件(1)接触面(2)接触处有(3)两物体间有相对趋势(1)接触面(2)接触处有(3)两物体间有相对大小、方向大小:Ff≤Ffmax方向:与受力物体相对运动趋势的方向大小:Ff=方向:与受力物体相对运动的方向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相对运动趋势相对运动粗糙弹力运动粗糙弹力运动0相反μFN相反-9-1.请判断下列表述是否正确,对不正确的表述,请说明原因。(1)重力就是地球对物体的吸引力。()(2)物体的重心一定在物体上。()(3)物体所受弹力的方向与其形变方向相同。()(4)绳对物体的拉力方向总是竖直向上。()(5)杆的弹力不一定沿杆。()×重力是由于地球对物体的吸引而产生的,但重力不一定等于地球对物体的吸引力。×物体的重心不一定在物体上。√×绳对物体的拉力方向沿绳而指向绳收缩的方向。√-10-(6)摩擦力的方向一定与物体运动方向相反。()(7)静摩擦力一定是阻力,滑动摩擦力不一定是阻力。()(8)运动的物体不可能受到静摩擦力的作用。()(9)正压力越大,摩擦力可能越大,也可能不变。()(10)动摩擦因数与接触面积有关,相同材料的两物体接触面积越大,动摩擦因数越大。()×摩擦力的方向与物体“相对运动”的方向相反。×静摩擦力和滑动摩擦力都可以充当动力,不一定总是阻力。×运动的物体也可以受静摩擦力的作用,比如随倾斜传送带匀速运动的物体。√×动摩擦因数与材料有关,与接触面积无关。-11-2.(对力的理解)关于力的概念,下列说法正确的是()A.没有相互接触的物体间也可能有力的作用B.力是使物体位移增加的原因C.压缩弹簧时,手先给弹簧一个压力而使之压缩,弹簧压缩后再反过来给手一个弹力D.力可以从一个物体传给另一个物体,而不改变其大小答案解析解析关闭各种“场力”就是没有相互接触的物体间存在的力的作用,选项A正确;力是改变物体运动状态的原因,选项B错误;力的作用是相互的、同时的,没有先后顺序,选项C错误;力是物体间的相互作用,不能传递,选项D错误。答案解析关闭A-12-3.(多选)(对重力的理解)如图所示,两辆车在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.物体重心的位置与物体形状和质量分布有关D.力是使物体运动的原因答案解析解析关闭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,重力的方向总是和水平面垂直,是竖直向下而不是垂直向下,所以选项A正确,B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,故选项C正确;力不是使物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因,所以选项D错误。答案解析关闭AC-13-4.(对胡克定律的理解)探究弹力和弹簧伸长的关系时,在弹性限度内,悬挂15N重物时,弹簧长度为0.16m;悬挂20N重物时,弹簧长度为0.18m,则弹簧的原长l0和劲度系数k分别为()A.l0=0.02m;k=500N/mB.l0=0.10m;k=500N/mC.l0=0.02m;k=250N/mD.l0=0.10m;k=250N/m答案解析解析关闭由胡克定律F=kx可得15N=k(0.16m-l0),20N=k(0.18m-l0)。解得k=250N/m,l0=0.10m,选项D正确。答案解析关闭D-14-5.(多选)(对滑动摩擦力的理解)有关滑动摩擦力的下列说法,正确的是()A.有压力一定有滑动摩擦力B.有滑动摩擦力一定有压力C.滑动摩擦力总是与接触面上的压力垂直D.只有运动的物体才受滑动摩擦力答案解析解析关闭产生滑动摩擦力的条件有四个:相互接触、挤压、接触面粗糙、发生相对滑动,四者缺一不可。由产生滑动摩擦力的条件可知选项A错误,选项B正确。滑动摩擦力方向与接触面相切,而压力垂直于接触面,所以滑动摩擦力方向跟接触面所受压力垂直,选项C正确。在擦黑板时,黑板是静止的,但其相对黑板擦是运动的,也受滑动摩擦力,所以关键是“相对运动”,故选项D错误。答案解析关闭BC-15-考点一弹力有无的判断假设法思路假设将与研究对象接触的物体解除接触,判断研究对象的运动状态是否发生改变,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例证图中细线竖直、斜面光滑,因去掉斜面体,小球的状态不变,故小球只受细线的拉力,不受斜面的支持力-16-替换法思路用细绳替换装置中的杆,看能不能维持原来的力学状态,如果能维持,则说明这个杆提供的是拉力;否则,提供的是支持力例证图中轻杆AB、AC,用绳替换AB,原装置状态不变,说明AB对A施加的是拉力;用绳替换AC,原状态不能维持,说明AC对A施加的是支持力-17-状态法思路由运动状态分析弹力,即物体的受力必须与物体的运动状态相符合,依据物体的运动状态,由二力平衡(或牛顿第二定律)列方程,求解物体间的弹力例证升降机以a=g加速下降时物体不受底板的弹力作用-18-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,球可以静止在无墙的斜面上,F增大到一定程度时墙才对球有水平向左的弹力,故选项A错误,选项B正确;而斜面对球必须有斜向上的弹力才能使球不下落,选项C正确,选项D错误。答案解析关闭BC-19-思路引导①弹力产生的条件是什么?②光滑的铁球静止不动,在竖直方向上,哪个力与铁球所受的重力平衡?规律总结对于形变明显的物体,由形变情况直接判断弹力情况,对于形变不明显的物体通常用“假设法”和“替换法”,有时要根据物体的运动状态判定弹力情况。提示:物体接触且发生弹性形变。提示:斜面对铁球的弹力竖直向上的分力与重力平衡。-20-拓展训练1如图所示,一小车的表面由一光滑水平面和光滑斜面连接而成,其上放一球,球与水平面的接触点为a,与斜面的接触点为b。当小车和球一起在水平桌面上做直线运动时,下列结论正确的是()A.球在a、b两点处一定都受到支持力B.球在a点一定受到支持力,在b点处一定不受支持力C.球在a点一定受到支持力,在b点处不一定受到支持力D.球在a点处不一定受到支持力,在b点处也不一定受到支持力答案解析解析关闭若球与车一起水平匀速运动,则球在b处不受支持力作用;若球与车一起水平向左匀加速运动,则球在a处受到的支持力可能为零,选项D正确。答案解析关闭D-21-考点二弹力方向的确定和大小的计算1.几种常见模型中弹力方向的确定弹力模型弹力的方向轻弹簧两端的拉力(或压力)与弹簧中心轴线重合,指向弹簧恢复原状的方向轻绳的拉力沿绳指向绳收缩的方向面与面接触的弹力垂直于接触面指向受力物体点与面接触的弹力过接触点垂直于接触面(或者接触面的切面)指向受力物体球与面接触的弹力在接触点与球心连线上,指向受力物体球与球接触的弹力垂直于过接触点的公切面,指向受力物体杆的拉力(或压力)可能沿杆,也可能不沿杆,必须具体情况具体分析-22-2.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。-23-考点一考点三例2如图所示,固定在小车支架上的斜杆与竖直杆的夹角为θ,在斜杆下端固定一个质量为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=mgcosθ,方向沿杆向上B.小车静止时,F=mgcosθ,方向垂直杆向上C.小车向右以加速度a运动时,一定有F=𝑚𝑔sin𝜃D.小车向左以加速度a运动时,F=(𝑚𝑎)2+(𝑚𝑔)2,方向斜向左上方,与竖直方向的夹角为α=arctan𝑎𝑔答案:D-24-考点一考点三解析:小车静止时,由物体的平衡条件知,此时杆对球的作用力方向竖直向上,且大小等于球的重力mg,选项A、B均错误;小车向右以加速度a运动时,设小球受杆的作用力方向与竖直方向的夹角为β,如图甲所示,根据牛顿第二定律有Fsinβ=ma,Fcosβ=mg,两式相除可得tanβ=𝑎𝑔。只有当β=θ时,杆对球的作用力才沿杆的方向,此时才有F=𝑚𝑎sin𝜃=𝑚𝑔cos𝜃,故选项C错误。小车向左以加速度a运动时,如图乙所示,根据牛顿第二定律知小球受重力mg和杆对球的作用力F的合力大小为ma,方向水平向左,根据平行四边形定则得F=(𝑚𝑎)2+(𝑚𝑔)2,方向斜向左上方,与竖直方向的夹角为α=arctan𝑚𝑎𝑚𝑔=arctan𝑎𝑔,故选项D正确。-25-考点一考点三思路引导①小车静止时,小球受几个力?杆对小球的弹力方向朝哪?有多大?②小车加速运动时,小球所受合力方向如何?提示:2个力;竖直向上;等于mg。提示:小球所受合力的方向与小车加速度的方向相同。-26-考点一考点三规律总结(1)绳的弹力一定沿绳方向,而杆的弹力可沿杆方向,可以是垂直杆方向,也可以是其他方向,具体方向必须由运动状态确定。(2)自由杆和固定杆中的弹力方向:类型特征受力特征自由杆可以自由转动杆受力一定沿杆方向固定杆不能自由转动不一定沿杆方向,由物体所处状态决定-27-考点一考点三拓展训练2如图所示,轻质弹簧连接A、B两物体,A放在水平地面上,B的上端通过细线挂在天花板上;已知A的重力为8N,B的重力为6N,弹簧的弹力为4N,则地面对物体A的支持力大小和细线受到的拉力大小可能是()A.18N和10NB.16N和10NC.12N和2ND.14N和2N答案解析解析关闭当弹簧处于伸长状态时,地面对A物体的支持力FN1=GA-F弹=4N,细线上拉力