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基础课3重力、弹力、摩擦力-2-知识点一知识点二知识点三重力1.产生由于的吸引而使物体受到的力。2.大小与物体的质量成,即G=。可用测量重力。3.方向总是的。4.重心其位置与物体的分布和有关。地球正比mg弹簧测力计竖直向下质量形状-3-知识点一知识点二知识点三弹力1.弹性(1)弹性形变:有些物体在形变后撤去作用力能够的形变。(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,这个限度叫弹性限度。2.弹力(1)定义:发生弹性形变的物体,由于要,对与它接触的物体会产生力的作用,这种力叫弹力。(2)产生条件:物体相互且发生。(3)方向:弹力的方向总是与使物体发生形变的外力方向。恢复原状形状恢复原状接触弹性形变相反-4-知识点一知识点二知识点三3.胡克定律(1)内容:弹簧发生时,弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成。(2)表达式:F=。①k是弹簧的,单位为N/m;k的大小由弹簧决定。②x是,不是弹簧形变以后的长度。弹性形变正比kx劲度系数自身性质形变量-5-知识点一知识点二知识点三摩擦力1.两种摩擦力对比名称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(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趋势粗糙弹力运动0相反μFN相反-6-知识点一知识点二知识点三2.动摩擦因数(1)定义:彼此接触的物体发生时,摩擦力的大小和压力的比值,。(2)决定因素:与接触面的和有关。μ=FF𝑁相对运动材料粗糙程度-7-考点一考点二考点三弹力的分析与计算(师生共研)1.弹力有无的判断“三法”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,故可判断小球只受细线的拉力,不受斜面的支持力-8-考点一考点二考点三替换法思路用细绳替换装置中的轻杆,看能不能维持原来的力学状态,如果能维持,则说明这个轻杆提供的是拉力;否则,它提供的是支持力例证图中轻杆AB、AC,用绳替换杆AB,原装置状态不变,说明杆AB对A施加的是拉力;用细绳替换杆AC,原状态不能维持,说明杆AC对A施加的是支持力-9-考点一考点二考点三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-10-考点一考点二考点三2.弹力方向的确定-11-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。-12-考点一考点二考点三例题如图所示,小车上固定着一根折成α角的曲杆,杆的另一端固定着一个质量为m的小球。试分析下列情况下杆对球的弹力的大小和方向:(1)小车静止;(2)小车以加速度a水平向右加速运动。思维点拨解答本题时应注意以下三点:(1)杆对小球的弹力方向不一定沿杆;(2)小车静止时,由平衡条件可以求解弹力的大小和方向;(3)小车加速运动时,可由牛顿第二定律求解弹力的大小和方向。-13-考点一考点二考点三解析(1)小车静止时,分析小球受力,如图所示。根据二力平衡条件可得FN=mg。即杆对球的弹力的大小为mg,方向竖直向上。-14-考点一考点二考点三(2)当以加速度a水平向右加速运动时,分析小球受力,因为加速度方向水平向右,所以重力和弹力的合力方向也水平向右,如图所示。由勾股定理,弹力的大小为FN=(𝑚𝑔)2+(𝑚𝑎)2=m𝑔2+𝑎2。设弹力方向与水平方向成θ角。则tanθ=𝑚𝑔𝑚𝑎=𝑔𝑎,所以θ=arctan𝑔𝑎。答案见解析-15-考点一考点二考点三思维训练(多选)如图所示,一重为10N的球固定在支杆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7.5N,则AB杆对球的作用力()A.大小为7.5NB.大小为12.5NC.方向与水平方向成53°角斜向右下方D.方向与水平方向成53°角斜向左上方BD解析对小球进行受力分析可得,AB杆对球的作用力F和绳的拉力的合力与小球的重力等大反向,可得F方向斜向左上方,其大小F=102+7.52N=12.5N,故选项B正确;令AB杆对小球的作用力与水平方向夹角为α,可得tanα=𝐺𝐹拉=43,α=53°,故选项D正确。-16-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的方向。-17-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Ff=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Ff=μFN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;FN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。-18-考点一考点二考点三考向1摩擦力有无及方向的分析判断例1(2018·山东菏泽模拟)(多选)如图甲、乙所示,倾角为θ的斜面上放置一质量为m1的滑块A,在滑块A上放置一个质量为m2的物块B,A和B相对静止一起沿光滑斜面下滑,下列说法正确的是()A.图甲中物块B受到水平向左的静摩擦力B.图甲中物块B对A的压力大小等于B的重力大小C.图乙中物块B不受摩擦力D.图乙中物块A对B的支持力大小等于B的重力大小答案解析解析关闭图甲中A和B一起沿斜面匀加速下滑,以A、B整体为研究对象,整体在沿斜面向下的加速度为a。将加速度分解为水平方向的ax和竖直方向的ay。以B为研究对象,水平方向的摩擦力Ff=m2ax,方向向左,所以图乙中的物块B一定受到水平向左的摩擦力,故A正确;由于B有竖直向下的加速度的分量,所以B处于失重状态,对A的压力小于B的重力,故B错误;若图甲中A和B一起沿斜面匀加速下滑,以整体为研究对象,(m1+m2)gsinθ=(m1+m2)a,易得加速度a=gsinθ,设A对B的摩擦力方向沿斜面向下,大小为Ff,则有m2gsinθ+Ff=m2a,得:Ff=m2a-m2gsinθ=0,则B和A之间的摩擦力为零,故C正确;由对B的分析可知,B在垂直于斜面方向上受力平衡,支持力等于重力垂直斜面向下的分力,故D错误。答案解析关闭AC-19-考点一考点二考点三思维点拨(1)甲图中,下滑过程中A和B发生相对滑动吗?(2)乙图中,A和B间存在摩擦力吗?提示(1)下滑过程中A和B不发生相对滑动。(2)A和B间不存在摩擦力。-20-考点一考点二考点三考向2摩擦力的计算例2(多选)如图所示,斜面体A静置于水平地面上,其倾角为θ=45°,上底面水平的物块B在A上恰能匀速下滑。现对B施加一个沿斜面向上的力F,使B能缓慢地向上匀速运动,某时刻在B上轻轻地放上一个质量为m的小物体C(图中未画出),A始终静止,B保持运动状态不变。关于放上C之后的情况,下列说法正确的是()A.B受到的摩擦力增加了22mgB.推力F增大了22mgC.推力F增大了2mgD.A受到地面的摩擦力增加了mg答案解析解析关闭设物块B的质量为m0,根据物块B在A上恰能匀速下滑可知m0gsinθ=μm0gcosθ。放上C之后,B和C整体的摩擦力为μ(m0+m)gcosθ,所以B受到的摩擦力增加了mgsinθ,选项A正确;由于B保持运动状态不变,放上C之后沿斜面向上的推力增大了2mgsinθ=2mg,选项B错误,C正确;A受到地面的摩擦力增加了2mg·sinθcosθ=mg,D正确。答案解析关闭ACD-21-考点一考点二考点三思维点拨(1)B在A上恰能匀速下滑,则μ=。放上C后,B对A的压力增大了,则摩擦力也增大了。(2)放上C后,将B、C作为一个整体,重力沿斜面向下的分力增大了。(3)将A、B、C作为整体,A受地面的摩擦力等于推力F的分力。提示(1)tanθ(3)水平方向-22-考点一考点二考点三易错提醒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,静摩擦力通常只能根据物体的运动状态求解。→处于平衡状态(a=0)→平衡条件F合=0—→具有加速度(a的大小、方向)→牛顿第二定律F合=ma—分析物体的运动状态—通过受力分析确定摩擦力的大小和方向→(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。-23-考点一考点二考点三思维训练(2018·江苏四市联考)小明将一辆后轮驱动的电动小汽车,按图示方法置于两个平板小车上,三者置于水平实验桌上。当小明用遥控器启动小车向前运动后,他看到两个平板小车也开始运动,下列标出平板小车的运动方向正确的是()答案解析解析关闭后轮驱动的电动小汽车,当后轮顺时针转动时,左边平板小车对后轮摩擦力向右,后轮对左边平板小车的摩擦力向左;而前轮是从动轮,所以右边平板小车对前轮的摩擦力向左,前轮对右边平板小车的摩擦力向右。因此左边平板小车向左运动,而右边平板小车向右运动,故C正确,A、B、D错误。答案解析关闭C-24-考点一考点二考点三摩擦力的突变问题当物体的受力或相对运动发生变化时,摩擦力也常发生突变,常见类型如下。1.静—静突变当作用在物体上的其他力的合力发生突变时,两物体仍保持相对静止,则物体所受静摩擦力可能发生突变。2.动—动突变某物体相对于另一物体在滑动的过程中,若相对运动方向变了,则滑动摩擦力方向也发生突变,突变点常常为两物体相对速度为零时。-25-考点一考点二考点三3.静—动突变物体在摩擦力和其他力作用下相对于另一物体静止,当其他力变化时,如果不能保持相对静止状态,则物体受到的静摩擦力将突变为滑动摩擦力,突变点常常为静摩擦力达到最大值时。4.动—静突变两物体相对滑动的过程中,若相对速度变为零,则滑动摩擦力突变为静摩擦力,突变点常常为两物体相对速度刚好为零时。-26-考点一考点二考点三例题如图所示,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()答案解析解析关闭当Ff为静摩擦力时Ff=mgsinθ,即Ff按正弦规律变化;当木块滑动后Ff为滑动摩擦力,Ff=μFN=μmgcosθ即Ff按余弦规律变化,故选项B正确。答案解析关闭B-27-考点一考点二考点三思维点拨(1)在θ角逐渐增大的过程中,木块的运动情况是怎样的?(2)在θ角逐渐增大的过程中,始终都是静摩擦力吗?提示(1)木块先静止,后沿木板加速下滑。(2)不是。运动后变为滑动摩擦力。特别说明随着θ角的增大,木块先相对木板静止,再相对木板滑动。木块先受静摩擦力,再受滑动摩擦力。静摩擦力由平衡条件求得,滑动摩擦力由定义式计算。-28-考点一考点二考点三思维训练(2018·天津南开二模)如图所示,A、B两物体静止在粗糙水平面上,其间用一根轻弹簧相连,弹簧的长度大于原长。若再用一个从零开始缓慢增大的水平力F向右拉物体B,直到A即将移动,若最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力,则此过程中,