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2018高考物理一轮总复习第二章相互作用第4讲重力弹力摩擦力课件PPT

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2018高考物理一轮总复习第二章相互作用第4讲重力弹力摩擦力课件PPT

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1.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.
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)产生的条件
①物体间直接______;②接触处发生____________.
(3)方向:总是与物体形变的方向______.
3.胡克定律
(1)内容:在___________内,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N/m表示.x是弹簧长度的_________,不是弹簧形变以后的长度.
4.滑动摩擦力和静摩擦力的对比
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.(  )
(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.(  )
2.(多选)下列关于弹力的几种说法,其中正确的是(    )
A.两物体接触并不一定产生弹力
B.静止在水平面上的物体所受重力就是它对水平面的压力
C.静止在水平面上的物体受到向上的弹力是因为水平面发生了形变
D.只要物体发生形变就一定有弹力产生
3.(滑动摩擦力有无、方向的判断)如图所示,A为长木板,在水平地面上以速度v1向右运动,物块B在木板A的上面以速度v2向右运动,下列判断正确的是(A、B间不光滑)(   )
A.若是v1=v2,A、B之间无滑动摩擦力
B.若是v1>v2,A受到了B所施加向右的滑动摩擦力
C.若是v1<v2,B受到了A所施加向右的滑动摩擦力
D.若是v1>v2,B受到了A所施加向左的滑动摩擦力
解析:当v1=v2时,A、B之间无相对运动,它们之间没有滑动摩擦力;当v1>v2时,以B为参考系,A向右运动,它受到B施加向左的滑动摩擦力,B则受到A施加向右的滑动摩擦力;当v1<v2时,以A为参考系,B向右运动,B受到A施加向左的滑动摩擦力,A受到B施加向右的滑动摩擦力.
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.
[例1](2017·陕西西安调研)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棱长相等,盒子沿倾角为α的固定斜面滑动,不计一切摩擦,下列说法中正确的是(  )
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
[思维导引]采用假设法,可假设小球仅对盒子的下底有压力,判断两者运动是否相同.
解析:先以盒子和小球组成的系统为研究对象,无论上滑还是下滑,用牛顿第二定律均可求得系统的加速度大小为a=gsin α,方向沿斜面向下,由于盒子和小球始终保持相对静止,所以小球的加速度大小也是a=gsin α,方向沿斜面向下,小球沿斜面向下的重力分力大小恰好等于所需的合外力,因此不需要盒子的左、右侧面提供弹力.故选项A正确.
1.弹力的方向的判断方法
(1)弹力的方向与物体形变的方向相反,作用在迫使物体发生形变的那个物体上.具体情况有以下几种:
(2)由物体的运动状态判断弹力的方向:
物体的受力必须与物体的运动状态相符合,可根据物体的运动状态,先假设一个弹力的方向,由共点力的平衡条件或牛顿第二定律列方程,求出弹力.若所得结果为正值,其方向与假设方向相同,如果为负值,其方向与假设方向相反.
绳、杆模型的区别
(1)绳对物体只能产生拉力,不能产生推力,且绳的弹力的方向一定沿着绳并指向绳收缩的方向,这是由绳本身的特点决定的.
(2)杆既可以产生拉力,也可以产生推力,弹力的方向可以沿杆,也可以不沿杆,这是杆和绳两种模型的最大区别.
(3)自由杆和固定杆中的弹力方向对比
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.
解析:装置的缓冲效果与弹簧的劲度系数有关;根据力的作用是相互的可知:轻质弹簧A、B中的弹力是相等的,即k1x1=k2x2,所以两弹簧的压缩量之比x1∶x2=k2∶k1,故D项正确.
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F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.
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.
[例4](多选)(2016·山东济南高三第一次模拟)重物A、B叠放在水平桌面上,物体m1、m2、m3分别通过细线跨过定滑轮水平系在物体A、B上,m1<m2+m3,A、B处于静止状态,如图甲所示.现将m3去掉,如图乙所示,A、B仍处于静止状态,比较A、B间的摩擦力F1和B与桌面间的摩擦力F2的大小变化情况,下列说法正确的是(     )
A.F1一定变小,F2可能变小
B.F1一定变大,F2可能变大
C.去掉m3后,B一定受到桌面的摩擦力
D.去掉m3后,B不一定受到桌面的摩擦力
[思维导引]①去掉m3前,A、B两个物体受到的摩擦力的大小是多少?②去掉m3后,A、B两个物体受到的摩擦力的大小是多少?③去掉m3后,对B物体进行分析,受力情况如何?
解析:去掉m3前,A物体受到的摩擦力为(m2+m3)g,方向向右;B物体受到A物体向左的摩擦力,大小为(m2+m3)g,绳子的拉力为m1g,方向向右,所以桌面的摩擦力方向向左,大小为(m2+m3)g-m1g.去掉m3后,A物体受到的摩擦力向右,大小为m2g;B受到A向左的摩擦力,大小为m2g,绳子的拉力为m1g,方向向右,所以B与桌面间的摩擦力大小为(m2-m1)g,与撤去之前的大小无法比较,如果m1与m2相等,则摩擦力大小为零.
1.定义
当一个物体在另一个物体表面滑动的时候,会受到另一个物体阻碍它滑动的力,这种力叫做滑动摩擦力.
2.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.
3.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.
计算摩擦力的三点注意
(1)计算摩擦力的大小,首先要判断摩擦力是属于静摩擦力还是滑动摩擦力,然后根据静摩擦力和滑动摩擦力的特点计算其大小.
(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.
当物体的受力情况发生变化时,摩擦力的大小和方向往往会发生变化,有可能会导致静摩擦力和滑动摩擦力之间的相互转化。该类问题常涉及摩擦力的突变问题,在分析中很容易发生失误.在解决此类问题时应注意以下两点:
(1)如题干中无特殊说明,一般认为最大静摩擦力略大于滑动摩擦力.
(2)由于此类问题涉及的过程较为复杂,采用特殊位置法解题往往比采用过程分析法解题更为简单.
解决摩擦力突变问题的关键点
物体受到的外力发生变化时,物体受到的摩擦力的种类就有可能发生突变.解决这类问题的关键是:正确对物体受力分析和运动状态分析,从而找到物体摩擦力的突变“临界点”.
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变化时,物体仍保持静止,而所受静摩擦力方向发生180°“突变”,则“突变”点是静摩擦力为零时.
2.动—动“突变”
某物体相对于另一物体滑动的过程中,若相对运动方向变了,则滑动摩擦力方向发生“突变”,“突变”点为两物体相对速度为零时.
3.静—动“突变”
物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态,当其他力变化时,如果物体不能保持静止状态,则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力,“突变”点为静摩擦力达到最大值时.
4.动—静“突变”
两物体相对减速滑动的过程中,若相对速度变为零,则滑动摩擦力“突变”为静摩擦力,“突变”点为两物体相对速度刚好为零时.
[例6](2017·湖北黄冈诊断)把一重为G的物体,用一个水平推力F=kt(k为常数,t为时间)压在竖直的足够高的平整的墙上,如右图所示.从t=0开始,物体所受的摩擦力f随时间的变化关系是下图中的(  )
1.(2016·湖北黄冈期末统考)如图所示,一倾角为45°的斜面固定于墙角,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.球一定受到墙水平向左的弹力
B.球可能受到墙水平向左的弹力
C.球一定受到斜面通过铁球的重心的弹力
D.球可能受到斜面垂直于斜面向上的弹力
解析:F的大小合适时,球可以静止在斜面上(此时对墙无压力),F增大时墙才会对球有弹力,所以选项A错误,B正确;斜面必须有斜向上的弹力才能使球不下落,该弹力方向垂直于斜面过球心,但由于铁球的质量分布是否均匀未知,所以重心不一定与球心重合,所以选项C、D错误.
2.(多选)如图所示,A、B两个物块的重力分别是GA=3 N,GB=4 N,弹簧的重力不计,整个装置沿竖直方向处于静止状态,这时弹簧的弹力F=2 N.则天花板受到的拉力和地板受到的压力有可能是(     )
A.1 N和6 N 
B.5 N和6 N
C.1 N和2 N 
D.5 N和2 N
解析:弹簧的弹力为2 N,有两种可能的情形:弹簧处于拉伸状态和弹簧处于压缩状态,因此对应的解应有两组:(1)当弹簧处于拉伸状态时,由A、B受力均衡可知,D项正确;(2)若弹簧处于压缩状态,同理可知,A项正确.
3.(多选)(2016·湖北宜昌三模)如图所示,质量为m的木块在质量为M的长木板上受到水平向右的拉力F的作用向右滑行,长木板处于静止状态.已知木块与木板间的动摩擦因数为μ1,木板与地面间的动摩擦因数为μ2.下列说法正确的是(  )
A.木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1mg
B.木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2(m+M)g
C.当F>μ2(m+M)g时,木板与地面之间发生相对运动
D.无论怎样改变F的大小,木板都不可能运动
解析:木块向右滑行时受到木板水平向左的滑动摩擦力,大小为μ1mg,根据牛顿第三定律,木板也会受到木块水平向右的反作用力,大小也是μ1mg;对木板受力分析并根据平衡条件可知,木板受到地面的摩擦力方向水平向左,大小一定是μ1mg,选项A正确,B错误;不论拉力多大,木板与地面之间不会发生相对运动,选项C错误;因为木块对木板的摩擦力最大为μ1mg,根据题意,该值小于木板与地面之间的最大静摩擦力,所以无论怎样改变F的大小,木板都不可能运动,选项D正确.
4.(2017·浙江杭州一模)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=4 kg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50 N,作用在物块2的水平力F=20 N,整个系统处于平衡状态,取g=10 m/s2,则以下说法正确的是(  )
A.1和2之间的摩擦力是20 N
B.2和3之间的摩擦力是20 N
C.3与桌面间的摩擦力为20 N
D.物块3受6个力作用
解析:对小球受力分析可知,绳的拉力等于小球重力沿圆弧面切线方向的分力,由几何关系可知绳的拉力等于20 N.将三个物块看成一个整体受力分析,可知水平方向整体受到拉力F和绳的拉力的作用,由于F的大小等于绳的拉力的大小,故整体受力平衡,与桌面间没有摩擦力,故物块3与桌面间的摩擦力为0,C错误.由于物块1、2之间没有相对运动的趋势,故物块1和2之间没有摩擦力的作用,A错误.对物块1、2整体受力分析,水平方向受力平衡可知物块2和3之间摩擦力的大小是20 N,B正确.物块3受重力、桌面的支持力、物块2的压力、物块2的摩擦力、绳的拉力5个力作用,D错误.
[例1](多选)(2017·湖南岳阳质检·6分)如图所示为表面粗糙的倾斜皮带传输装置,皮带的传动速度保持不变.物体被无初速度地放在皮带的底端A处,开始时物体在皮带上滑动,当它到达位置B后就不再相对皮带滑动,而是随皮带一起匀速运动,直至传送到顶端C,在传送过程中,物体受到的摩擦力(  )
A.在AB段为沿皮带向上的滑动摩擦力
B.在AB段为沿皮带向下的滑动摩擦力
C.在BC段不受静摩擦力
D.在BC段受沿皮带向上的静摩擦力
[答题送检]····································来自阅卷名师报告
[规范答题]
[解析]  在AB段,物体相对皮带向下滑动,受到沿皮带向上的滑动摩擦力,选项A正确;在BC段,物体相对皮带有向下滑的趋势,受到沿皮带向上的静摩擦力,选项D正确.
[答案]  AD
1.长直木板的上表面的一端放有一个木块,如图所示,木板的一端不动,另一端由水平位置缓慢向上转动(即木板与地面的夹角α变大).则木块受到的摩擦力Ff随角度α的变化图象是下列图中的(  )
解析:
 

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