资源简介 (共53张PPT)第二章相互作用与物体平衡课标要求 热点考向1.通过实验认识滑动摩擦、静摩擦的规律,能用动摩擦因数计算摩擦力2.知道常见的形变,通过实验了解物体的弹性,知道胡克定律3.通过实验,理解力的合成与分解,知道共点力的平衡条件,区分矢量与标量,用力的合成与分解分析日常生活中的问题4.认识单位制在物理学中的重要意义.知道国际单位制中的力学单位 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,结合力的分析综合解题4.静态平衡和动态平衡问题第1节重力弹力摩擦力一、重力吸引mg质量形状1.定义:由于地球的____________而使物体受到的力.2.大小:G=____________,方向竖直向下.3.重心:其位置与物体的________分布和________有关.4.重心位置的确定:对于质量分布均匀、形状规则的物体,重心在其________________.对于形状不规则或者质量分布不均匀的薄板,重心可用____________确定.几何中心悬挂法弹性形变弹性形变相反二、形变和弹力1.弹力定义:发生____________的物体,由于要恢复原状,对与它接触的物体产生力的作用,这种力叫做弹力.2.产生条件:①物体直接接触;②发生____________.3.方向:弹力的方向总是与施力物体形变的方向________.4.胡克定律.正比kx(1)内容:弹簧发生弹性形变时,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 是弹簧的劲度系数,单位为 N/m;k 的大小由弹簧______决定;自身变化量②x 是弹簧长度的__________,不是弹簧形变以后的长度.类型 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)接触面粗糙(2)接触处有压力(3)两物体间有相对运动趋势 (1)接触面粗糙(2)接触处有压力(3)两物体间有相对运动三、摩擦力相对静止相对运动1.静摩擦力与滑动摩擦力对比.类型 静摩擦力 滑动摩擦力大小 (1)静摩擦力为被动力,与正压力无关,满足0(2)最大静摩擦力Ffm大小与正压力大小有关 Ff=μFN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 总是阻碍物体间的相对运动趋势 总是阻碍物体间的相对运动(续表)相反相反2.动摩擦因数.相对运动粗糙程度(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,μ=FfFN.(2)决定因素:与接触面的材料和____________有关.【基础自测】1.判断下列题目的正误.(1)重力的方向一定指向地心.()(2)轻杆产生的弹力方向一定沿着杆的方向.()(3)滑动摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同.())(4)物体受到的摩擦力的大小一定满足 Ff=μFN.((5)运动的物体也可能受到静摩擦力的作用.()答案:(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√2.(多选)如图所示,斜面静置于水平粗糙地面上,斜面与竖直墙之间放置一表面光滑的铁球,斜面倾角为 θ,球的半径为R,球与斜面接触点为 A,与竖直墙的接触点为 B.球心是 O,球能处于静止状态,则( )A.竖直墙对铁球的弹力过 B 点从 B 点指向 O 点B.斜面对铁球的弹力竖直向上C.斜面对铁球的弹力过 A 点从 A 点指向 O 点D.竖直墙对铁球没有弹力解析:竖直墙对铁球的弹力垂直于墙面,即过 B 点从 B 点指向 O 点,斜面对铁球的弹力垂直于斜面,即过 A 点从 A 点指向 O点,AC 正确.答案:AC3.(2024 年广东广州期中)下列叙述正确的是()A.重心不一定在物体上,任何形状规则的物体,它们的重心都在几何中心处B.水杯放在水平桌面上受到的支持力,是由于水杯发生了微小形变而产生的C.物体静止在水平地面上,由于受重力作用,使得物体和地面发生弹性形变,物体产生了对地面的压力,且压力大小等于重力,方向竖直向下,所以压力就是重力D.把物体由赤道移到北极,若用天平称量,则示数在两地相同;若用弹簧秤称量,则示数在北极略微增大答案:D4.(2023 年广东部分学校联考)在各地机场,旅客可以使用自动取票机直接刷二代身份证获取机票.为了防止旅客身份证遗漏,识别感应区一般设计为斜面.如图所示,斜面的倾角小于 45°,当身份证放在感应区上处于静止状态时,下列说法正确的是( )A.身份证对感应区的静摩擦力方向沿斜面向上B.感应区对身份证的支持力大于对身份证的摩擦力C.感应区对身份证的作用力大于身份证所受的重力D.感应区对身份证的作用力小于身份证所受的重力解析:感应区对身份证的支持力垂直斜面向上,对身份证的摩擦力沿斜面向上,设斜面的倾角为 θ ,由平衡条件可得 FN =Gcos θ,f=Gsin θ,由于θ<45°,可知感应区对身份证的支持力大于对身份证的摩擦力,B 正确.答案:B热点 1 弹力的分析与计算考向 1 弹力有无及其方向的判断[热点归纳]1.弹力有无的判断.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.多用来判断形变较明显的情况假设法 对形变不明显的情况,可假设两个物体间不存在弹力,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,则此处一定存在弹力状态法 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是否存在弹力(续表)2.弹力方向的确定.【典题 1】(2023 年海南海口一模)如图为某球员准备罚任意球时,一脚用力踩在足球上面让足球保持静止.下列说法正确的是( )A.静止的足球受到的合力竖直向下B.如果足球气打得足一点,足球可能不发生形变C.静止的足球可能受 4 个力的作用D.脚对足球的压力是由足球发生弹性形变引起的解析:静止的足球可能受到重力、脚的压力、地面支持力和摩擦力的作用,C 正确.答案:C方法技巧 弹力方向的判断方法(1)根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断.(2)根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向.考向 2 弹簧(弹性绳)弹力大小的计算——胡克定律的应用[热点归纳]1.弹性限度内,劲度系数为 k 的单一弹簧,弹力与形变量满足F=kx.2.弹性限度内两串联的弹簧,无论弹簧长度及形变量如何,满足 F=k1x1=k2x2,两并联的弹簧,满足 F=k1x1+k2x2,F 为总的弹力.【典题2】(多选,2024 年广东深圳二模)常见的绳索,在一定限度内,其拉力F与伸长量x成正比,即F=kx.当绳索受到拉力而未断时,其单位面积承受的最大拉力Tm称为绳索的极限强度(Tm仅与材质有关).在绳索粗细与长度相同的情况下,k尼龙绳∶k蜘蛛丝∶k碳纤维=1∶3∶77,Tm尼龙绳=620×106 N/m2,Tm蜘蛛丝=1000×106 N/m2,Tm碳纤维=3430×106 N/m2,对于原长和粗细相同的三种绳索( )A.碳纤维绳承拉能力最强B.受到相同拉力时,最长的是蜘蛛丝C.若绳索能承受的最大拉力相同,则横截面面积之比为D.承受相同拉力时,它们的伸长量之比为 x 尼龙绳∶x 蜘蛛丝∶x 碳纤维=77∶3∶1解析:由题意可知碳纤维的极限强度最大,即单位面积承受的拉力最大,三种伸缩粗细相同,面积相同,所以碳纤维绳承拉能力最强,A正确;根据 F=kx,尼龙绳的劲度系数最小,受到相答案:AC【迁移拓展 1】(多选,2023 年广东梅州二模)如图所示,一劲度系数为 k 的轻质弹簧甲,竖直地固定在桌面上,上面压一质量为 m 的物体,弹簧甲上、下端分别与物体和桌面相连;另一A 竖直向上缓慢移动的距离可能是(已知两根弹簧始终处于弹性限度内,重力加速度为 g)()A.mgkB.3mg2kC.4mgk5mgD.k答案:AD热点 2 摩擦力有无及其方向的判断考向 1 静摩擦力有无及其方向的判断方法[热点归纳](1)假设法.利用假设法判断的思维程序如下:(2)状态法.此法的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.【典题 3】(2022 年重庆卷)如图所示,吸附在竖直玻璃上质量为 m 的擦窗工具,在竖直平面内受重力、拉力和摩擦力(图中未画出摩擦力)的共同作用做匀速直线运动.若拉力大小与重力大小相等,方向水平向右,重力加速度为 g,则关于擦窗工具所受)摩擦力的情况,下列正确的是(A.大小等于 mgB.大小等于 mgC.方向竖直向上D.方向水平向左解析:对擦窗工具进行正视图的受力分析如图所示.水平方向上拉力 F 与擦窗工具所受摩擦力水平方向的分力 f2等大反向,竖直方向上重力 mg 与擦窗工具所受摩擦力竖直方向的分力 f1 等大反向,所以擦窗工具所受摩擦力方向如图中 f 所示,大答案:B易错提醒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,静摩擦力的方向与研究对象的相对运动趋势相反.考向 2 滑动摩擦力方向的判断[热点归纳](1)滑动摩擦力的方向与接触面相切,与物体相对运动方向相反.相比静摩擦力,滑动摩擦力的方向较为直观.(2)对相对运动方向的理解:“相对”指与其接触的物体而言,即以与其接触的物体为参考系,不一定是相对地面的运动.【典题4】(2024 年辽宁卷)利用砚台将墨条研磨成墨汁时讲究“圆、缓、匀”,如图,在研磨过程中,砚台始终静止在水平桌面上.当墨条的速度方向水平向左时,()A.砚台对墨条的摩擦力方向水平向左B.桌面对砚台的摩擦力方向水平向左C.桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力D.桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力是一对平衡力答案:C热点 3 摩擦力大小的比较与计算【典题 5】(2023 年广东广州月考)如图所示,将叠放在一起的两本书静止放置于倾角为 θ 的倾斜桌面上,上面书本质量为 M,下面书本质量为 m,下面书本有二分之一伸出桌面,桌面与书本之间动摩擦因数为μ1,书本与书本之间动摩擦因数为μ2,已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,μ1>μ2,重力加速度为 g.下列说法正确的是( )A.下面书本受到桌面的支持力大小为 mgcosθ+MgcosθB.上面书本对下面书本的作用力的大小为 Mgcos θC.上面书本受到的摩擦力大小为μ2Mgcos θD.逐渐增大桌面倾斜的角度,上面书本比下面书本先滑动解析:将两本书看作一个整体,则下面书本受到的支持力大小为 FN=(m+M)gcos θ,A 错误;由于上面书本处于静止状态,所以下面书本对上面书本的支持力和摩擦力的合力与上面书本的重力大小相等,所以上面书本对下面书本的作用力的大小为 Mg,B 错误;根据平衡条件可得,上面书本受到的摩擦力大小为 f=Mgsin θ,C 错误;逐渐增大桌面倾斜的角度,当书恰好要滑动时,对上面的书有 Mgsin θ=μ2Mgcos θ,对于下面的书有(m+M)gsin θ=μ1(m+M)gcos θ,由于μ1 大于μ2,上面书本比下面书本先滑动,D 正确.答案:D方法技巧 计算摩擦力大小的三点注意(1)分清摩擦力的性质:静摩擦力或滑动摩擦力.(2)应用滑动摩擦力的计算公式 Ff=μFN 时,注意动摩擦因数μ,其大小与接触面的材料及其粗糙程度有关,FN 为两接触面间的正压力,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,与接触面积的大小无关.【迁移拓展2】(2024 年广西卷)工人卸货时常利用斜面将重物从高处滑下.如图,三个完全相同的货箱正沿着表面均匀的长直木板下滑,货箱各表面材质和粗糙程度均相同.若 1、2、3 号货箱与直木板间摩擦力的大小分别为 Ff1、Ff2 和 Ff3,则()A.Ff1C.Ff1=Ff3B.Ff1=Ff2D.Ff1=Ff2=Ff3解析:根据滑动摩擦力的公式 f=μFN 可知滑动摩擦力的大小与接触面积无关,只与接触面的粗糙程度和压力大小有关,由题可知三个货箱各表面材质和粗糙程度均相同,压力大小也相同,故摩擦力相同,即 Ff1=Ff2=Ff3,D 正确.答案:D思路导引摩擦力为静摩擦力时,一般从平衡角度比较摩擦力大小;摩擦力为滑动摩擦力时应用 Ff=μFN 比较摩擦力大小,注意滑动摩擦力与接触面积无关,与动摩擦因数及正压力有关.突变类型 说明“静—静”突变 物体受到静摩擦力和其他力的共同作用,当其他力的合力发生变化时,如果仍保持相对静止,则静摩擦力的大小和(或)方向可能发生突变“动—动”突变 物体受到滑动摩擦力和其他力的共同作用,当两物体间的正压力发生变化时,滑动摩擦力的大小随之而变;或者两物体达到共同速度时相对滑动方向发生变化,滑动摩擦力的方向也会随之而变摩擦力的综合分析突变类型 说明“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“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(续表)模型一 “静—静”突变【典题6】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,如图所示,其中 F1=10 N,F2=2 N,若撤去 F1,则木块受到的摩擦力为( )B.6 N,方向向右D.0A.10 N,方向向左C.2 N,方向向右答案:C模型二 “动—静”突变【典题 7】如图所示,斜面固定在地面上,倾角为 θ=37°(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8).质量为 1 kg 的滑块以初速度 v0从斜面底端沿斜面向上滑行(斜面足够长,该滑块与斜面间的动摩擦因数为 0.8),则该滑块所受摩擦力 f 随时间变化的图像是如图中的(取初速度 v0 的方向为正方向,g 取 10 m/s2)()ABCD解析:滑块以初速度 v0 从斜面底端沿斜面向上滑行,受到的是滑动摩擦力,由 f=μN 可得 f=μmgcos 37°=0.8×1×10×0.8 N=6.4 N,方向沿着斜面向下,为负值.重力沿斜面向下的分力等于mgsin 37°=1×10×0.6 N=6 N<f=6.4 N,所以滑块滑到最高点时,处于静止状态.因此滑块受到的静摩擦力大小 f=mgsin 37°=6 N,方向沿着斜面向上,为正值.B 正确.答案:B模型三“静—动”突变【典题 8】(2023 年山东德州月考)长木板上表面的一端放有一木个块,木块与木板接触面上装有摩擦力传感器,如图甲所示,木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与地面的夹角 θ 变大),另一端不动,摩擦力传感器记录了木块受到的摩擦力 Ff 随角度θ的变化图)乙像,如图乙所示.下列判断正确的是(甲A.木块与木板间的动摩擦因数 μB.木块与木板间的动摩擦因数 μ=Ff2mgcos θ1C.木板与地面的夹角为 θ2 时,木块将做自由落体运动D.木板由 θ1 转到 θ2 的过程中,木块的速度越来越大、加速度越来越小答案:A模型四 “动—动”突变【典题9】(2021 年广东广州月考)在消防演习中消防员双手握住竖直的铁杆匀速攀上 12 m 高的楼台,如图所示,完成指令后又沿铁杆匀速滑下,消防员匀速攀上和匀速滑下时受到铁杆的摩擦力分别记为 f1和 f2,那么()B.f1 向上,f2 向下D.f1 向上,f2 向上A.f1 向下,f2 向上C.f1 向下,f2 向下答案:D思路导引题目中的关键词:匀速攀上和匀速滑下。匀速攀上,消防员双手与铁杆间的摩擦力为静摩擦力,由相对运动趋势方向判断静摩擦力方向.匀速滑下,消防员双手与铁杆间的摩擦力为滑动摩擦力,由相对运动方向判断摩擦力方向. 展开更多...... 收起↑ 资源预览