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第二章相互作用高考总复习·物理考情分析考纲要求五年试题核心考点2017·全国卷Ⅱ，162016·全国卷Ⅰ，192015·全国卷Ⅰ，202017·全国卷Ⅰ，212017·全国卷Ⅲ，172016·全国卷Ⅲ，172014·全国卷Ⅱ，172014·全国卷Ⅱ，232017·全国卷Ⅲ，221.形变、弹性、胡克定律(Ⅰ)2．共点力的平衡(Ⅱ)3．力的合成和分解(Ⅱ)4．滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力(Ⅰ)5．实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系6．实验三：验证力的平行四边形定则2018·全国卷Ⅰ，22(1)结合物体的平衡条件考查弹力、摩擦力(2)静摩擦力和滑动摩擦力转换过程中摩擦力的变化(3)力的合成与分解(4)静态平衡和动态平衡问题第4讲重力弹力摩擦力高考总复习·物理板块一板块二板块三课时达标目录板块一︿︿[知识梳理]1．重力(1)产生：由于而使物体受到的力．(2)大小：跟物体的质量成正比，即G＝mg.(3)方向：总是．地球吸引竖直向下2．弹力(1)定义：发生的物体由于要恢复原状而对与它接触的物体产生的作用力．(2)产生条件：①物体间直接接触；②接触处发生．(3)方向：总是与施力物体形变的方向．(4)胡克定律：在弹性限度内，弹力和弹簧形变大小(伸长或缩短的量)成．即F＝kx，其中k是弹簧的．弹性形变弹性形变相反正比劲度系数3．静摩擦力与滑动摩擦力静摩擦力滑动摩擦力定义两的物体间的摩擦力两的物体间的摩擦力产生条件①接触面②接触处有压力③两物体间有①接触面②接触处有压力③两物体间有大小0Ff≤FfmFf＝μFN相对静止相对运动粗糙粗糙相对运动趋势相对运动方向与受力物体相对运动趋势的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总是阻碍物体间的相反相反相对运相对动趋势运动[基础小练]判断下列说法是否正确(1)重力的方向不一定指向地心．()(2)相互接触的物体间一定有弹力．()(3)F＝kx中“x”表示弹簧形变后的长度．()(4)摩擦力总是阻碍物体的运动或运动趋势．()(5)受滑动摩擦力作用的物体，可能处于静止状态．()√×××√板块二︿︿[考法精讲]考法一弹力有无的判断假设法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，不受斜面的支持力替换法用细绳替换装置中的杆件，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施加的是支持力状态法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，求解物体间的弹力升降机以a＝g加速下降时物体不受底板的弹力作用【自主练1】匀速前进的车厢顶部用细线竖直悬挂一小球，如图所示，小球下方与一光滑斜面接触．关于小球的受力，下列说法正确的是()A．重力和细线对它的拉力B．重力、细线对它的拉力和斜面对它的弹力C．重力和斜面对它的支持力D．细线对它的拉力和斜面对它的支持力A解析小球必定受到重力和细线的拉力．小球和光滑斜面接触，假设斜面对小球有弹力，小球将受到三个力作用，重力和细线的拉力在竖直方向上，弹力垂直于斜面向上，三个力的合力不可能为零，与题设条件矛盾，故斜面对小球没有弹力，选项A正确．【自主练2】如图所示，小车内一根轻质弹簧沿竖直方向和一条与竖直方向成α角的细绳拴接一小球．当小车和小球相对静止，一起在水平面上运动时，下列说法正确的是()A．细绳一定对小球有拉力的作用B．轻弹簧一定对小球有弹力的作用C．细绳不一定对小球有拉力的作用，但是轻弹簧对小球一定有弹力D．细绳不一定对小球有拉力的作用，轻弹簧对小球也不一定有弹力D解析若小球与小车一起做匀速运动，则细绳对小球无拉力；若小球与小车有向右的加速度a＝gtanα，则轻弹簧对小球无弹力，选项D正确．归纳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．考法二弹力方向的确定和大小的计算1．弹力方向的确定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．【自主练3】(2019·唐山第一学期期末)关于弹力，下列说法正确的是()A．木块放在桌面上受到向上的支持力，这是由于木块发生微小形变而产生的B．弹簧的弹力大小总跟其伸长量成正比C．压力和支持力的方向总是垂直接触面指向受力物体D．轻杆产生弹力的方向总是在沿着杆的直线上C解析木块放在桌面上受到向上的支持力，这是由于桌面发生微小形变而产生的，选项A错误；在弹性限度内，弹簧的弹力大小与其伸长量成正比，选项B错误；压力和支持力的方向总是垂直接触面指向受力物体，选项C正确；对杆来说，杆的弹力可以沿任意方向，选项D错误．【自主练4】(2019·哈尔滨六中高三模拟)三个质量均为1kg的相同木块a、b、c和两个劲度系数均为500N/m的相同轻弹簧p、q用轻绳连接如图所示，其中a放在光滑水平桌面上．开始时p弹簧处于原长，木块都静止．现用水平力缓慢地向左拉p弹簧的左端，直到c木块刚好离开水平地面为止，g取10m/s2.则该过程q弹簧上端移动距离和p弹簧的左端向左移动的距离分别是()A．q弹簧上端移动的距离为2cm，p弹簧的左端向左移动的距离是4cmB．q弹簧上端移动的距离为4cm，p弹簧的左端向左移动的距离是2cmC．q弹簧上端移动的距离为4cm，p弹簧的左端向左移动的距离是8cmD．q弹簧上端移动的距离为2cm，p弹簧的左端向左移动的距离是6cm答案C解析开始时p弹簧处于原长，可知q弹簧处于压缩状态，压缩量为Δxq＝mgk＝10500m＝2cm；c木块刚好离开水平地面时，弹簧q伸长Δx′q＝mgk＝2cm，则q弹簧上端移动的距离为4cm；p弹簧伸长Δxp＝2mgk＝20500m＝4cm，则p弹簧的左端向左移动的距离是8cm，选项C正确，A、B、D错误．考法三静摩擦力的大小和方向1．静摩擦力有无的判断(1)假设法静摩擦力的方向一定与物体相对运动趋势的方向相反，利用“假设法”可以判断出物体相对运动趋势的方向．假设法(如图所示)(2)状态法此法关键是先判明物体的运动状态(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)牛顿第三定律法此法的关键是抓住“力是物体间的相互作用”，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Ffmax的计算最大静摩擦力Ffmax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Ffmax＝μFN.(2)一般静摩擦力的计算一般静摩擦力Ff的大小和方向都与产生相对运动趋势的力密切相关，跟接触面间相互挤压的弹力FN无直接关系，因此具有大小、方向的可变性．对具体问题要结合研究对象的运动状态(静止、匀速运动或加速运动)，利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解．【例题1】(2019·武汉部分学校高三九月调研)如图所示，在水平桌面上叠放着物体a、b、c，三个物体均处于静止状态．下列说法正确的是()A．b对a的摩擦力可能水平向右B．b对a的支持力与a受到的重力是一对作用力和反作用力C．c一定受到水平桌面施加的摩擦力D．c对b的作用力一定竖直向上[思维导引]总体思路：各物体均处于平衡状态，若有摩擦力，必沿接触面方向．分析a物体是否受摩擦力时，用隔离法，分析b与斜面间有无摩擦力时，将a、b看作整体，分析c与地面间是否有摩擦力时，将三个物体看作整体．答案D解析因a、b的接触面不水平，则b对a的摩擦力不可能沿水平方向，选项A错误；b对a的支持力方向斜向上，不可能与向下的重力成为平衡力，选项B错误；对a、b、c整体来说，水平方向不受力，则c不受水平桌面的摩擦力，选项C错误；对a、b整体受到向下的重力作用，则c对b的作用力与重力等大反向，即竖直向上，选项D正确．归纳总结应用“状态法”解题时应注意的问题状态法是分析判断静摩擦力有无及方向、大小的常用方法，在使用状态法处理问题时，需注意以下两点：(1)明确物体的运动状态，分析物体的受力情况，根据平衡方程或牛顿运动定律求解静摩擦力的大小和方向．(2)静摩擦力的方向与物体的运动方向没有必然关系，可能相同，也可能相反，还可能成一定的夹角．【跟踪训练11】(2019·人大附中高三月考)如图所示，壁虎沿竖直墙面斜向上匀速爬行，速度为v，壁虎所受的重力为G，与墙面之间的摩擦力为Ff，关于壁虎在竖直墙面内的受力分析，下列示意图中正确的是()A解析壁虎匀速直线运动，处于平衡状态；对壁虎进行受力分析，竖直向下的重力mg和墙面的摩擦力Ff大小相等、方向相反，故选项A正确．【跟踪训练12】(2019·滕州一中高三检测)如图所示，A、B两物块始终静止在水平地面上，有一轻质弹簧一端连接在竖直墙上P点，另一端与A相连接，下列说法可能正确的是()A．B对A无摩擦力，地面对B可能有摩擦力B．B对A有向左的摩擦力，地面对B有向右的摩擦力C．P点缓慢下移过程中，B对地面的压力一定减小D．P点缓慢下移过程中，地面对B的摩擦力可能增大D解析若B对A没有摩擦力，则A对B也没有摩擦力，因B在水平方向受力平衡，则地面对B也没有摩擦力，故选项A错误；若B对A有向左的摩擦力，则A对B有向右的摩擦力，由平衡条件知，地面对B有向左的摩擦力，故选项B错误；若弹簧起初处于拉伸状态，则在P点缓慢下移的过程中，弹簧对A物块的拉力减小且拉力在竖直方向的分力减小，则地面对B的支持力增大，故选项C错误；P点下降过程中，水平方向弹力可能增大，则对整体分析可知，地面对B的摩擦力可能增大，故选项D正确．【跟踪训练13】(2019·山西大学附属中学高三模块诊断)用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体，静止时弹簧伸长量为L2.现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体，系统静止时弹簧伸长量为L.斜面倾角为30°，如图所示．则物体所受摩擦力()A．等于零B．大小为mg，方向沿斜面向下C．大小为mg，方向沿斜面向上D．大小为2mg，方向沿斜面向上B解析由题意可知，竖直悬挂时kL2＝mg；拉质量为2m的物体时，设物体所受摩擦力大小为Ff，根据平衡条件可知kL＝2mgsin30°＋Ff，解得Ff＝mg，方向沿斜面向下，故选项B正确，A、C、D错误．考法四滑动摩擦力的大小和方向1．产生的条件(1)两物体相互接触且挤压，发生形变，产生弹力．(2)两接触面粗糙．(3)两物体沿接触面发生相对运动．以上三个条件必须同时具备，才会有滑动摩擦力存在．2．在计算滑动摩擦力的公式Ff＝μFN中，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．3．滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关，与接触面积也无关．4．滑动摩擦力的方向总是与物体间相对运动的方向相反，但不一定与物体运动方向相反．【例题2】(2019·北京东城区期末)如图所示，汽车在水平路面上以速度v1向右运动，车上的货物以速度v2向右运动，v1、v2均以地面为参照物．关于汽车与货物之间的摩擦力，下列说法正确的是()A．若v1v2，汽车受到向右的滑动摩擦力B．若v1v2，汽车受到向左的静摩擦力C．若v1v2，货物受到向右的静摩擦力D．若v1v2，货物受到向左的滑动摩擦力[思维导引]由于题目中两物体的速度不同，判断出货物相对汽车运动方向，结合滑动摩擦力方向与相对运动方向相反的特点判断摩擦力方向．或根据摩擦力的作用，结合加速度方向，本题中，摩擦力即物体受的合外力．答案A解析若v1＜v2，则货物相对车向右运动，故货物对汽车施加向右的滑动摩擦力，货物受到汽车向左的滑动