高中物理：第2章相互作用

第2章相互作用第1讲重力'弹力'摩擦力板块一主干梳理·对点激活知识点1形变、弹性、胡克定律Ⅰ1.重力（1）产生：由于地球的吸引而使物体受到的力。（2）大小：与物体的质量成正比，即G＝mg。可用弹簧测力计测量重力。（3）方向：总是竖直向下的。（4）重心：其位置与物体的质量分布和形状有关。2．弹力（1）定义：发生弹性形变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）产生的条件①物体间直接接触；②接触处发生弹性形变。（3）方向：总是与物体形变的方向相反。3．胡克定律（1）内容：在弹性限度内，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，单位是牛顿每米，用符号N/m表示。x是弹簧长度的变化量，不是弹簧形变以后的长度。知识点2滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力Ⅰ滑动摩擦力和静摩擦力的对比滑动摩擦力大小的计算公式f＝μFN中μ为比例常数，称为动摩擦因数，其大小与两个物体的材料和接触面的粗糙程度有关。双基夯实一、思维辨析1．自由下落的物体所受重力为零。（）2．相互接触的物体间一定有弹力。（）3．轻绳、轻杆的弹力方向一定沿绳、杆。（）4．运动的物体也可以受静摩擦力。（）5．接触处的摩擦力一定与弹力方向垂直。（）6．两物体接触处的弹力增大时，接触面间的摩擦力大小可能不变。（）答案1.×2.×3.×4.√5.√6.√二、对点激活1．[对重力和重心的理解]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产生的吸引力（B）物体静止时，对水平支持物的压力就是物体的重力（C）用细线将物体悬挂起来，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C解析重力是由地球吸引产生的，是所受引力的一个分力，两者一般不相等，A错。压力和重力是两种性质不同的力，B错。由平衡条件知，细线拉力和重力平衡，重心在重力作用线上，C对。重心跟物体的形状、质量分布有关，是重力的等效作用点，但不一定在物体上，如折弯成直角的均匀直杆，D错。2．[弹力有无的判断]如图所示，小车内有一固定光滑斜面，一个小球通过细绳与车顶相连，小车在水平面上做直线运动，细绳始终保持竖直。关于小球的受力情况，下列说法正确的是（）（A）若小车静止，绳对小球的拉力可能为零（B）若小车静止，斜面对小球的支持力一定为零（C）若小车向右运动，小球一定受两个力的作用（D）若小车向右运动，小球一定受三个力的作用答案B解析若小车静止，则小球受力平衡，由于斜面光滑，不受摩擦力，小球受重力、绳子的拉力，重力和拉力都沿竖直方向；如果受斜面的支持力，则没法达到平衡，因此在小车静止时，斜面对小球的支持力一定为零，绳子的拉力等于小球的重力，故A项错误，B项正确。若小车向右匀速运动，小球受重力和绳子拉力两个力的作用；若小车向右做减速运动，则一定受斜面的支持力，可能受绳子的拉力，也可能不受绳子的拉力，故C、D项都不对。3．[摩擦力有无、方向的判断]如图所示，物体A、B在力F作用下一起以相同速度沿F方向匀速运动，关于物体A所受的摩擦力，下列说法正确的是（）（A）甲、乙两图中物体A均受摩擦力，且方向均与F相同（B）甲、乙两图中物体A均受摩擦力，且方向均与F相反（C）甲、乙两图中物体A均不受摩擦力（D）甲图中物体A不受摩擦力，乙图中物体A受摩擦力，方向和F相同答案D解析用假设法分析：甲图中，假设A受摩擦力，与A做匀速运动在水平方向合力为零不符，所以A不受摩擦力；乙图中，假设A不受摩擦力，A将相对B沿斜面向下运动，则知A受沿F方向的摩擦力。正确选项是D。板块二考点细研·悟法培优考点1弹力的分析与计算思想方法1、考点解读1．弹力有无的判断“四法”（1）条件法：根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力。此方法多用来判断形变较明显的情况。（2）假设法：对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，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。（3）状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在。（4）替换法：可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换，看能否发生形态的变化，若发生形变，则此处一定有弹力。2．弹力方向的确定3．弹力大小的计算方法（1）对有明显形变的弹簧、橡皮条等物体，弹力的大小可以由胡克定律F＝kx计算。（2）对于难以观察的微小形变，可以根据物体的受力情况和运动情况，运用物体平衡条件或牛顿第二定律来确定弹力大小。2、典例示法例1画出下图中物体A受力的示意图。解题探究（1）杆上的力一定沿杆吗？提示：不一定，据牛顿第二定律或平衡条件来判断杆上的力的方向。（2）相互接触的物体间弹力的有无可以用什么方法判断？提示：假设法。尝试解答总结升华轻绳和轻杆弹力的分析技巧分析轻绳或轻杆上的弹力时应注意以下两点：（1）轻绳中间没有打结时，轻绳上各处的张力大小都是一样的；如果轻绳打结，则以结点为界分成不同轻绳，不同轻绳上的张力大小可能是不一样的。（2）轻杆可分为固定轻杆和有固定转轴（或铰链连接）的轻杆。固定轻杆的弹力方向不一定沿杆，弹力方向应根据物体的运动状态，由平衡条件或牛顿第二定律分析判断；有固定转轴的轻杆只能起到“拉”或“推”的作用，杆上弹力方向一定沿杆。3、拓展题组1．（多选）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，在斜杆的下端固定有质量为m的小球。下列关于杆对球的作用力F的判断中，正确的是（）（A）小车静止时，F＝mgsinθ，方向沿杆向上（B）小车静止时，F＝mgcosθ，方向垂直于杆向上（C）小车向右匀速运动时，一定有F＝mg，方向竖直向上（D）小车向右匀加速运动时，一定有Fmg，方向可能沿杆向上答案CD解析小车静止或匀速向右运动时，小球的加速度为零，合力为零，由平衡条件可得，杆对球的作用力竖直向上，大小为F＝mg，故A、B错误，C正确；若小车向右匀加速运动，小球的合力沿水平方向向右，由牛顿第二定律可得：Fy＝mg，Fx＝ma，F＝ma2＋mg2mg,tanα＝FxFy＝ag，当a的取值合适时，α可以等于θ，故D正确。2.以下的四个图中，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（）（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B解析图中的杆均有固定转轴，那么杆上的力均沿杆，如果杆端受拉力作用，可以用与之等长的轻绳代替，如果杆端受压力作用，则不可用等长的轻绳代替，如图中甲、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均错误，B正确。考点2静摩擦力的分析与判断思想方法1、考点解读静摩擦力有无及方向的三种判断方法1.假设法利用假设法判断的思维程序如下：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、典例示法例2（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，现增大水平外力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（1）乙对甲原来一定有摩擦力吗？提示：不一定，要看甲的重力沿斜面的分力与F的大小关系。（2）乙对地面一定有摩擦力吗？提示：有，以甲、乙整体为研究对象，可判断整体有向右的运动趋势。尝试解答选BC。设甲的质量为m，斜面倾角为θ。若F＝mgsinθ，乙对甲的摩擦力为零，F增大，f变大，方向沿斜面向下。若Fmgsinθ，乙对甲的摩擦力沿斜面向下，f＝F－mgsinθ，F增大，f增大。若Fmgsinθ，乙对甲的摩擦力沿斜面向上，f＝mgsinθ－F，F变大，f可能变小，可能反向。故A错误，B正确。以甲、乙整体为研究对象，知地面对乙的摩擦力水平向左，由牛顿第三定律知，乙对地面的摩擦力水平向右，且F变大，摩擦力变大。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。3、递进题组1.[2016·宝鸡模拟]如图所示，倾角为θ的斜面体C置于水平地面上，小物体B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连接，连接B的一段细绳与斜面平行，已知A、B、C都处于静止状态，则（）（A）B受C的摩擦力一定不为零（B）C受地面的摩擦力一定为零（C）C有沿地面向右滑的趋势，一定受到地面向左的摩擦力（D）将细绳剪断，若B依然静止在斜面上，此时地面对C的摩擦力水平向左答案C解析若细绳对B的拉力恰好等于B的下滑分力，则B与C间的摩擦力为零，A错误；将B和C看成一个整体，则B和C受到细绳向右上方的拉力作用，故C有向右滑动的趋势，一定会受到地面向左的摩擦力，B错误，C正确；将细绳剪断，若B依然静止在斜面C上，对B、C整体分析，可知B、C整体在水平方向不受外力作用，则地面对C的摩擦力为零，D错误。2.[2016·廊坊监测]（多选）如图所示，三个物块A、B、C叠放在斜面上，用方向与斜面平行的拉力F作用在B上，使三个物块一起沿斜面向上做匀速运动。设物块C对A的摩擦力为fA，对B的摩擦力为fB，下列说法正确的是（）（A）如果斜面光滑，fA与fB方向相反，且fAfB（B）如果斜面光滑，fA与fB方向相同，且fAfB（C）如果斜面粗糙，fA与fB方向相同，且fAfB（D）如果斜面粗糙，fA与fB方向相反，且fAfB答案AD解析以A为研究对象进行受力分析可知无论斜面是否光滑，fA方向均沿斜面向上，则A对C的摩擦力fAC沿斜面向下。以C为研究对象进行受力分析可知fBC＝fAC＋mCgsinθ，即fBCfAC由牛顿第三定律知：fB＝fBCfA＝fAC且fB方向沿斜面向下。∴fBfA，且方向相反。考点3摩擦力的分析与计算解题技巧1、考点解读1.滑动摩擦力的计算方法可用公式Ff＝μFN计算，注意对物体间相互挤压的弹力FN的分析，并不总是等于物体的重力，它与研究对象受到的垂直接触面方向的力密切相关，也与研究对象在该方向上的运动状态有关。2.静摩擦力的计算方法（1）最大静摩擦力Fmax的计算最大静摩擦力Fmax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＝μFN。（2）一般静摩擦力的计算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。2、典例示法例3如图所示，固定在水平地面上的物体P，左侧是光滑圆弧面，一根轻绳跨过物体P顶点上的小滑轮，一端系有质量为m＝4kg的小球，小球与圆心连线跟水平方向的夹角θ＝60°，绳的另一端水平连接物块3，三个物块重均为50N，作用在物块2的水平力F＝20N，整个系统处于平衡状态，取g＝10m/s2，则以下说法正确的是（）（A）1和2之间的摩擦力是20N（B）2和3之间的摩擦力是20N（C）3与桌面间的摩擦力为20N（D）物块3受6个力作用（1）此题与有相似之处吗？受何启发？提示：有。只需将绳上的拉力替换F2就变成了例题。（2）叠放的物体间摩擦力的计算如何巧选研究对象？提示：问1、2间的摩擦力适合选1为研究对象；问2、