资源简介

一、考情分析
本单元知识是力学的基础，高考着重考查的知识点有：受力分析的方法、共点力平衡条件的应用、力的合成与分解、整体法和隔离法的应用、弹力和摩擦力的概念及其方向与大小在各种情境下的分析和判断．
二、知识特点
本单元知识是学习动力学的预备知识，是整个物理学的核心内容，因此基础性和预备性是本章知识的突出特点．
1．从力的概念出发，通过研究重力、弹力、摩擦力，逐步认识力的性质以及力的合成与分解时所遵守的平行四边形定则．
2．以受力分析为基础，以正交分解为基本方法研究共点力作用下物体的平衡．
三、复习方法
1．重视基本概念的理解和基本方法的掌握：复习时应通过具体实例分析，使学生理解重力、弹力、摩擦力等概念，掌握正交分解法、合成法、图解法、整体法、隔离法等不同的方法，以培养和提高学生的理解能力、分析综合能力、运用数学知识解决问题的能力等．
2．注意培养良好的受力分析习惯：对物体正确地受力分析是解决物理问题的基础和关键，复习本章时，应适当多做一些受力分析的习题，在练习中要注意培养良好的习惯，比如按顺序分析受力，提高受力分析的熟练性和准确性．
第1讲　重力　弹力　摩擦力
考纲考情 核心素养
?滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力Ⅰ ?形变、弹性、胡克定律Ⅱ ?重力、重心、弹性形变、弹力、静摩擦力、滑动摩擦力及动摩擦因数．
?重力、弹力和摩擦力的大小和方向等方面的规律. 物理观念
全国卷5年3考 高考指数★★★☆☆ ?轻绳模型、轻弹簧模型和轻杆模型．
?分析弹力、摩擦力的大小，判断弹力、摩擦力的方向. 科学思维
　　
知识点一　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．
5．重心位置的确定
质量分布均匀的规则物体，重心在其几何中心；对于形状不规则或者质量分布不均匀的薄板，重心可用悬挂法确定．
知识点二　形变、弹性、胡克定律
1．形变
物体在力的作用下形状或体积的变化叫做形变．
2．弹性
(1)弹性形变：有些物体在形变后撤去作用力时能够恢复原状的形变．
(2)弹性限度：当形变超过一定限度时，撤去作用力后，物体不能完全恢复原来的形状，这个限度叫弹性限度．
3．弹力
(1)定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力．
(2)产生条件：物体相互接触且发生弹性形变．
(3)方向：弹力的方向总是与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反．
4．胡克定律
(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成正比．
(2)表达式：F＝kx.
①k是弹簧的劲度系数，单位为N/m；k的大小由弹簧自身性质决定．
②x是形变量，但不是弹簧形变以后的长度．
知识点三　滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力
1．静摩擦力与滑动摩擦力对比
　　名称 项目　　 静摩擦力 滑动摩擦力
定义 两相对静止的物体间的摩擦力 两相对运动的物体间的摩擦力
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
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Fmax大小与正压力大小有关 F＝μFN
方向 与受力物体相对运动趋势的方向相反 与受力物体相对运动的方向相反
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
2.动摩擦因数
(1)定义：彼此接触的物体发生相对运动时，摩擦力的大小和压力的比值．μ＝.
(2)决定因素：与接触面的材料和粗糙程度有关．
1．思考判断
(1)重力的方向一定指向地心．(　×　)
(2)物体所受弹力的方向与自身形变的方向相同．(　√　)
(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到静摩擦力作用．(　√　)
(5)两物体间正压力增大时，接触面间的摩擦力不一定增大．(　√　)
(6)物体间的摩擦力越大，动摩擦因数一定越大．(　×　)
2．在半球形光滑碗内斜搁一根筷子，如图所示，筷子与碗的接触点分别为A、B，则碗对筷子A、B两点处的作用力方向分别为(　D　)
A．均竖直向上
B．均指向球心O
C．A点处指向球心O，B点处竖直向上
D．A点处指向球心O，B点处垂直于筷子斜向上
解析：A点处弹力的方向沿半径指向球心O，B点处弹力的方向垂直于筷子斜向上，故D正确．
3．一轻质弹簧原长为8 cm，在4 N的拉力作用下伸长了2 cm，弹簧未超出弹性限度．则该弹簧的劲度系数为(　D　)
A．40 m/N B．40 N/m
C．200 m/N D．200 N/m
解析：由F＝kx知，弹簧的劲度系数k＝＝ N/m＝200 N/m，选项D正确．
4．(多选)重量为100 N的木箱放在水平地板上，至少要用35 N 的水平推力，才能使它从原地开始运动．木箱从原地移动以后，用30 N的水平推力，就可以使木箱继续做匀速运动．由此可知(　ABD　)
A．木箱与地板间的最大静摩擦力为35 N
B．木箱所受的滑动摩擦力为30 N
C．木箱与地板间的动摩擦因数为0.35
D．木箱与地板间的动摩擦因数为0.3
5．物体A质量为1 kg，与水平地面间的动摩擦因数为0.2，其从t＝0开始以初速度v0向右滑行．与此同时，A还受到一个水平向左、大小恒为1 N的作用力，能反映A所受摩擦力Ff随时间变化的图象是(设向右为正方向)(　B　)
解析：本题通过图象考查摩擦力的计算．物体向右运动时受到滑动摩擦力，大小为f＝μmg＝2 N，方向水平向左，为负方向，物体向右做匀减速直线运动，当速度减为零，物体保持静止，故物体所受的摩擦力为静摩擦力，大小为f′＝1 N，方向水平向右，为正方向，故B正确，A、C、D错误．
　　
考点1　弹力有无和方向的判断
1．弹力有无的判断
2．弹力方向的确定
1.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于图示位置，需加一水平力F，且F通过球心．下列说法正确的是(　B　)
A．球一定受墙水平向左的弹力
B．球可能受墙水平向左的弹力
C．球一定受斜面水平向左的弹力
D．球可能受垂直于斜面向上的弹力
解析：F的大小合适时，球可以静止在无墙的斜面上，F增大时墙才会对球有弹力，所以选项A错误，B正确；斜面对球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向上，所以选项C、D错误．
2.(多选)如图所示，用两根细线把A、B两小球悬挂在天花板上的同一点O，并用第三根细线连接A、B两小球，然后用某个力F作用在小球A上，使三根细线均处于拉直状态，且OB细线恰好沿竖直方向，两小球均处于静止状态，则该力可能为图中的(　BC　)
A．F1　　　　B．F2　　　　C．F3　　　　D．F4
解析：由于小球B处于静止状态，且细线OB沿竖直方向，因此细线AB无弹力，对小球A受力分析，由于它受力平衡，根据小球A受到的细线的拉力和重力的方向可知，施加给小球A的力F可能沿F2或F3的方向，故选项B、C正确．
3.高杆船技是浙江嘉兴文化古镇(乌镇)至今仍保留并演出的传统民间杂技艺术，表演者爬上固定在船上的竹竿，模拟蚕宝宝吐丝作茧的动作祈愿蚕茧丰收．如图所示，此时表演者静止在弯曲倾斜的竹竿上，则下列说法正确的是(　B　)
A．表演者对竹竿的弹力是由竹竿形变产生的
B．表演者对竹竿的力竖直向下
C．表演者对竹竿的摩擦力一定为零
D．表演者对竹竿的力大于竹竿对表演者的力
解析：表演者对竹竿的弹力是由人发生形变产生的，故A错误；因为表演者静止在弯曲倾斜的竹竿上，受到重力、弹力和摩擦力作用，且处于平衡，故竹竿对表演者的力竖直向上，根据牛顿第三定律可知表演者对竹竿的力竖直向下，故B正确，C错误；根据牛顿第三定律可知，表演者对竹竿的力的大小等于竹竿对表演者的力，故D错误．
考点2　胡克定律、弹力的计算
四种材料的弹力比较
对比项 弹力表现形式 弹力方向 能否突变
轻绳 拉力 沿绳收缩方向 能
轻杆 拉力、支持力 不确定 能
轻弹簧 拉力、支持力 沿弹簧轴线 否
橡皮条 拉力 沿橡皮条收缩方向 否
如图，两个弹簧的质量不计，劲度系数分别为k1、k2，它们一端固定在质量为m的物体上，另一端分别固定在Q、P上，当物体平衡时上面的弹簧处于原长，若把固定的物体换为质量为2m的物体(弹簧的长度不变，且弹簧均在弹性限度内)，当物体再次平衡时，物体比第一次平衡时的位置下降了x，则x为(　　)
A. B.
C. D.
【解析】　本题考查胡克定律在弹簧串联体中的应用．当物体的质量为m时，下方弹簧被压缩的长度为x1＝.当物体的质量变为2m时，设物体下降的高度为x，则上方弹簧伸长的长度为x，下方弹簧被压缩的长度为x1＋x，两弹簧弹力之和等于2mg，由胡克定律和平衡条件得k2x＋k1(x1＋x)＝2mg，联立解得x＝，故选A.
【答案】　A
高分技法
对胡克定律的进一步理解
(1)对于胡克定律，应注意Δx是形变量，不是弹簧的原长，也不是弹簧形变后的实际长度．
(2)在弹性限度内，ΔF＝kΔx，即弹簧弹力的变化量与弹簧形变量的变化量(长度的变化量)成正比．涉及弹簧由拉伸(压缩)形变到压缩(拉伸)形变的转化，运用胡克定律推论ΔF＝kΔx可直接求出弹簧长度的改变量Δx的大小，确定物体的位移，用运动学公式和动力学公式求相关量．
1．如图所示为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系图象．根据图象判断，正确的结论是(　A　)
A．弹簧的原长为6 cm
B．弹簧的劲度系数为1 N/m
C．可将图象中右侧的图线无限延长
D．该弹簧两端各加2 N拉力时，弹簧的长度为10 cm
解析：本题考查胡克定律的图象问题．由图读出，弹簧的弹力F＝0时，弹簧的长度为L0＝6 cm，即弹簧的原长为6 cm，故A正确；由图读出弹力为F1＝2 N时，弹簧的长度为L1＝4 cm，弹簧压缩的长度x1＝L0－L1＝2 cm＝0.02 m，由胡克定律得弹簧的劲度系数为k＝＝＝100 N/m，故B错误；弹簧都有一定的弹性限度，故右侧图线的长度不能无限延长，故C错误；该弹簧两端各加2 N拉力时，弹簧弹力为2 N，弹簧伸长2 cm，长度为8 cm，故D错误．
2.如图所示，轻质弹性绳一端固定于O点，另一端系一小球，小球静止时弹性绳竖直．现对小球施加一个水平力，使其缓慢移动至弹性绳与竖直方向成60°角，若弹性绳的形变在弹性限度内，弹性绳原长为x0，则此过程中小球上升的高度为(　B　)
A.x0 B.x0
C.x0 D．x0
解析：本题考查胡克定律的应用．设弹性绳的劲度系数为k，小球质量为m，未对小球施加水平力、小球静止时，根据平衡条件有mg＝kx1，x＝x0＋x1；对小球施加水平力，使其缓慢移动至弹性绳与竖直方向成60°角时，小球受重力mg、水平力F、弹力F1三个力，由平衡条件得F1＝＝2mg，弹性绳的长度为x′＝x0＋，此过程中小球上升的高度为Δh＝x－x′cos60°＝x0，选项B正确．
考点3　摩擦力的分析与计算
1．明晰“三个方向”
名称 释义
运动方向 一般指物体相对地面(以地面为参考系)的运动方向
相对运 动方向 指以其中一个物体为参考系，另一个物体相对参考系的运动方向
相对运动 趋势方向 由两物体间静摩擦力的存在导致，能发生却没有发生的相对运动的方向
2.静摩擦力的有无及方向的判断方法
(1)假设法
(2)状态法
根据平衡条件、牛顿第二定律，判断静摩擦力的方向．
(3)牛顿第三定律法
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．
3．摩擦力的计算
(1)在确定摩擦力的大小之前，首先分析物体所处的状态，分清是静摩擦力还是滑动摩擦力．
(2)滑动摩擦力有具体的计算公式，而静摩擦力要利用平衡条件列方程或牛顿第二定律列方程等计算．
题型1　摩擦力有无和方向的判断
1．(多选)在车站、机场常用传送带运送旅客的货物，如图所示，传送带与水平面夹角为θ，当货物随传送带一起匀速运动时，下列关于货物受力的说法中正确的是(　AC　)
A．货物所受摩擦力方向沿传送带向上
B．货物所受摩擦力方向沿传送带向下
C．货物受到三个力的作用
D．因货物与传送带相对静止，所以货物不受摩擦力
解析：本题考查静摩擦力的方向问题．货物所受的摩擦力方向与相对运动趋势的方向相反，货物相对传送带有向下运动的趋势，所以静摩擦力方向沿传送带向上，故A正确，B、D错误；货物随传送带一起向上匀速运动，根据平衡条件可知货物共受到三个力，分别为重力、支持力与静摩擦力，故C正确．
2．(多选)如图甲、乙所示，倾角为θ的斜面上放置一滑块M，在滑块M上放置一个质量为m的物块，M和m相对静止，一起沿斜面匀速下滑，下列说法正确的是(　BD　)
A．图甲中物块m受到摩擦力
B．图乙中物块m受到摩擦力
C．图甲中物块m受到水平向左的摩擦力
D．图乙中物块m受到与斜面平行向上的摩擦力
解析：对题图甲：设物块m受到重力、支持力、摩擦力，而重力与支持力平衡，若受到摩擦力作用，其方向与接触面相切，方向水平，则物块m受力将不平衡，与题中条件矛盾，故假设不成立，A、C错误；对题图乙：设物块m不受摩擦力，由于m匀速下滑，m必受力平衡，若m只受重力、支持力作用，由于支持力与接触面垂直，故重力、支持力不可能平衡，则假设不成立，由受力分析知：m受到与斜面平行向上的摩擦力，B、D正确．
题型2　摩擦力大小的计算
3.一方形木板放置在水平地面上，在方形木板的上方有一条状竖直挡板，挡板的两端固定于水平地面上，挡板跟木板之间并不接触．现在有一方形物块在木板上沿挡板以某一速度运动，同时方形木板以相等大小的速度向左运动，木板的运动方向与竖直挡板垂直，已知物块跟竖直挡板和水平木板间的动摩擦因数分别为μ1、μ2，物块的质量为m，重力加速度为g，则竖直挡板对物块的摩擦力大小为(　B　)
A．0 B.μ1μ2mg
C.μ1μ2mg D.μ1μ2mg
解析：物块沿运动方向受挡板的摩擦力为f1＝μ1FN，因物块沿挡板运动的速度等于木板的运动速度，故物块相对木板的速度方向与挡板成45°角，物块受木板的摩擦力为f2＝μ2mg，其方向与挡板成45°角．则在垂直挡板方向FN＝μ2mgcos45°＝μ2mg，则f1＝μ1FN＝μ1μ2mg，选项B正确．
4.如图所示，质量为M的长木板放在水平地面上，放在长木板上的质量为m的木块在水平向右的拉力F的作用下向右滑行，长木板保持静止．已知木块与长木板间的动摩擦因数为μ1，长木板与地面间的动摩擦因数为μ2，下列说法正确的是(　A　)
A．地面对长木板的摩擦力的大小一定为μ1mg
B．地面对长木板的摩擦力的大小一定为μ2Mg
C．地面对长木板的摩擦力的大小一定为μ2(m＋M)g
D．只要拉力F增大到足够大，长木板一定会与地面发生相对滑动
解析：本题考查滑动摩擦力的计算．木块所受木板的滑动摩擦力大小为f1＝μ1mg，方向水平向左，根据牛顿第三定律得知，木板受到木块的摩擦力方向水平向右，大小等于μ1mg；木板处于静止状态，水平方向受到木块的滑动摩擦力和地面的静摩擦力，根据平衡条件可知木板受到地面的摩擦力的大小也是μ1mg，木板相对于地面处于静止状态，不能使用滑动摩擦力的公式计算木板受到的地面的摩擦力，所以木板与地面之间的摩擦力不一定是μ2(m＋M)g，
故A正确，B、C错误；开始时木板处于静止状态，说明木块与木板之间的摩擦力小于木板与地面之间的最大静摩擦力，与拉力F的大小无关，所以即使拉力F增大到足够大，木板仍静止，故D错误．
名师点睛
计算摩擦力时的三点注意
(1)首先分清摩擦力的性质，因为只有滑动摩擦力才有公式，静摩擦力通常只能用平衡条件或牛顿定律来求解．
(2)在公式Ff＝μFN中，FN为两接触面间的正压力，与物体的重力没有必然联系，不一定等于物体的重力．
(3)滑动摩擦力的大小与物体速度的大小无关，与接触面积的大小也无关．

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