专题4重力弹力摩擦力.doc

专题4　重力　弹力　摩擦力
考点1
形变、弹性、胡克定律　Ⅰ(考纲要求)
考点2
滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力　
一、基础回顾
1.弹力
(1)定义：发生弹性形变的物体，由于要 ，会对与它接触的物体产生力的作用．
(2)产生条件
①物体相互 ；
②物体发生 ．
(3)方向：弹力的方向总是与施力物体形变的方向 ．
2．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＝kx.
①k是弹簧的 ，单位为 ；k的大小由弹簧 决定．
②x是弹簧长度的 ，不是弹簧形变以后的长度.
3.两种摩擦力的对比
摩擦力
静摩擦力
滑动摩擦力
定义
两个有相对 的物体间在接触面上产生的 相对运动趋势的力
两个有相对 的物体间接触面上产生的阻碍 的力
产生条件
(必要条件)
①接触面粗糙
②接触处有弹力
③两物体有相对运动趋势(仍保持相对静止)
①接触面粗糙
②接触处有弹力
③两物体有相对运动
大小
① 静摩擦力f为被动力，与正压力 ，满足0<f≤fmax
② ②最大静摩擦力fmax大小与正压力大小 关
滑动摩擦力：f＝μN(μ为动摩擦因数，取决于接触面材料及粗糙程度，N为正压力)
方向
沿接触面与受力物体相对运动趋势的方向
沿接触面与受力物体 运动的方向相反
思考1
(1)只要两物体接触就存在弹力？
(2)杆的弹力方向一定沿杆方向？
(3)滑动摩擦力的大小与接触面积大小、物体速度大小有关？
(4)物体所受正压力大小等于物体的重力大小？
(5)摩擦力的方向一定和运动方向相反？
二、基础自测
1．如图所示，下列四个图中，所有的球都是相同的，且形状规则质量分布均匀．甲球放在光滑斜面和光滑水平面之间，乙球与其右侧的球相互接触并放在光滑的水平面上，丙球与其右侧的球放在另一个大的球壳内部并相互接触，丁球用两根轻质细线吊在天花板上，且其中右侧一根线是沿竖直方向．关于这四个球的受力情况，下列说法正确的是(　 　)．

A．甲球受到两个弹力的作用
B．乙球受到两个弹力的作用
C．丙球受到两个弹力的作用
D．丁球受到两个弹力的作用
2.一根轻质弹簧，当它上端固定、下端悬挂重为G的物体时，长度为L1；当它下端固定在水平地面上，上端压一重为G的物体时，其长度为L2，则它的劲度系数是(　　)．
A. B. C. D.
3.玩具汽车停在模型桥面上，如图所示，下列说法正确的是(　 　)．
A．桥面受向下的弹力，是因为桥梁发生了弹性形变
B．汽车没有发生形变，所以汽车不受弹力
C．汽车受向上的弹力，是因为桥梁发生了弹性形变
D．汽车受向上的弹力，是因为汽车发生了形变
4．下列关于摩擦力的说法正确的是(　 　)．
A．摩擦力的方向总与物体的运动方向相反
B．摩擦力的大小与相应的正压力成正比
C．运动着的物体不可能受静摩擦力作用，只能受滑动摩擦力作用
D．静摩擦力的方向与接触物体相对运动趋势的方向相反
5．有关滑动摩擦力的下列说法中，正确的是(　 　)．
A．有压力一定有滑动摩擦力
B．有滑动摩擦力不一定有压力
C．滑动摩擦力总是与接触面上的压力垂直
D．只有运动物体才受滑动摩擦力
三、考点解析
考点一　弹力方向的判断及大小的计算
例题1.如图所示，一重为10 N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7.5 N，则AB杆对球的作用力(　 　)．
A．大小为7.5 N
B．大小为10 N
C．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
变式1如图所示，在水平传送带上有三个质量分别为m1、m2、m3的木块1、2、3,1和2及2和3间分别用原长为L，劲度系数为k的轻弹簧连接起来，木块与传送带间的动摩擦因数均为 μ，现用水平细绳将木块1固定在左边的墙上，传送带按图示方向匀速运动，当三个木块达到平衡后，1、3两木块之间的距离是(　 　)．
A．2L＋ 　 B．2L＋
C．2L＋ 　 D．2L＋
小结1．弹力方向的判断
(1)根据弹力产生的条件直接判断
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)根据物体的运动状态分析判断
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．
2．弹力大小的计算
根据平衡条件、牛顿第二定律或胡克定律来计算．

考点二　静摩擦力方向的判断
例题2 判断下面各种摩擦力的方向
（1）斜面给物体P的静摩擦力的方向

（2）物块A和B在外力F作用下一起沿水平方向以加速度a做匀加速直线运动时，物块A所受摩擦力的方向

变式2如图所示，重为G的木棒，可绕光滑轴O自由转动，现将棒搁在表面粗糙的小车上，小车原来静止，如果用水平力F拉动小车，则棒受到的摩擦力方向 (　 　)．
A．向右 　　　　B．向左
C．等于零 　　　　D．都有可能
变式3 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方向相同
变式4一物体在桌面上滑行，受到摩擦力作用，其大小为F，则 (　 　)．
A．桌面也受到摩擦力作用，大小为F，方向和物体运动方向一致
B．桌面也受到摩擦力作用，大小为F，方向和物体运动方向相反
C．桌面也受到摩擦力作用，大小不等于F
D．桌面不受摩擦力作用
小结:判断静摩擦力方向的方法
1．由相对运动趋势直接判断
2．用假设法判断
3．根据平衡条件来判断
4．根据牛顿第二定律来判断
5．利用牛顿第三定律来判断

考点三　摩擦力大小的计算
例题3如图所示，
一质量不计的弹簧原长为10 cm，一端固定于质量m＝2 kg的物体上，另一端施一水平拉力F.(g＝10 m/s2)
(1)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，当弹簧拉长12 cm时，物体恰好匀速运动，弹簧的劲度系数多大？
(2)若将弹簧拉长11 cm时，物体所受到的摩擦力大小为多少？
(3)若将弹簧拉长13 cm时，物体所受的摩擦力大小为多少？(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等)

变式5 如图所示，物块A放在倾斜的木板上，已知木板的倾角α分别为30°和45°时物块所受摩擦力的大小恰好相同，则物块和木板间的动摩擦因数为(　 　)．
A. B. C. D.
考点四　摩擦力的“突变”问题
1．静静“突变”
例题4一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力的作用，木块处于静止状态，如图2－1－11所示，其中F1＝10 N，F2＝2 N，若撤去F1，则木块受到的摩擦力为(　　)．
A．10 N，方向向左 B．6 N，方向向右
C．2 N，方向向右 D．0
2．静动“突变”
例题5长直木板的上表面的一端放有一铁块，木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与水平面的夹角α变大)，另一端不动，如图2－1－12所示．则铁块受到的摩擦力f随角度α的变化图象可能正确的是下图中的(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(　　)．

3．动静“突变”
例题6如图所示，把一重为G的物体，用一水平方向的推力F＝kt(k为恒量，t为时间)压在竖直的足够高的平整墙上，从t＝0开始物体所受的摩擦力f随t的变化关系是下图中的(　　)．

四、高考在线
一、对弹力的考查(低频考查)
1．(2010·全国卷，15)一根轻质弹簧一端固定，用大小为F1的力压弹簧的另一端，平衡时长度为l1；改用大小为F2的力拉弹簧，平衡时长度为l2.弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，该弹簧的劲度系数为(　　)．
A. B. C. D.
2．(2011·山东卷，19)如图所示，将两相同的木块a、b置于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳固定于墙壁．开始时a、b均静止，弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，a所受摩擦力Ffa≠0，b所受摩擦力Ffb＝0.现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间(　　)．

①Ffa大小不变　②Ffa方向改变　③Ffb仍然为零　④Ffb方向向右
A．只有①②对 B．只有③④对
C．只有①④对 D．只有②③对

二、对摩擦力的考查(中频考查)
3．(2009·天津)物块静止在固定的斜面上，分别按如下图所示的方向对物块施加大小相等的力F，A中F垂直于斜面向上，B中F垂直于斜面向下，C中F竖直向上，D中F竖直向下，施力后物块仍然静止，则物块所受的静摩擦力增大的是(　　)．

4．(2011·海南卷，5)如图所示，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑，斜劈保持静止，则地面对斜劈的摩擦力(　　)．

A．等于零
B．不为零，方向向右
C．不为零，方向向左
D．不为零，v0较大时方向向左，v0较小时方向向右

5．(2011·安徽卷，14)一质量为m的物块恰好静止在倾角为θ的斜面上．现对物块施加一个竖直向下的恒力F，如图2－1－17所示．则物块(　　)．
A．仍处于静止状态 B．沿斜面加速下滑
C．受到的摩擦力不变 D．受到的合外力增大