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人教版高考物理一轮复习第2章相互作用第1讲重力弹力摩擦力课件
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这是一份人教版高考物理一轮复习第2章相互作用第1讲重力弹力摩擦力课件，共60页。PPT课件主要包含了知识点1，力的分类，摩擦力，电磁力，支持力，向心力，接触力，知识点2，万有引力，G＝mg等内容，欢迎下载使用。
第1讲 重力 弹力 摩擦力
1 知识梳理·双基自测
1．按力的性质分可分为_____________________、_______、_________、分子力、_________、核力等。2．按力的作用效果分可分为_______、_________、动力、阻力、_________、回复力等。
万有引力(包含重力)
3．按作用方式分可分为_______和_________，万有引力、电磁力等均属于场力，弹力、摩擦力等均属于接触力。4．按研究对象分可分为_______和_______。
1．产生条件(1)两物体_______；(2)发生___________；两者缺一不可，并且弹力和形变同时_______，同时_______。2．弹力的方向(1)轻绳和细线的拉力___________指向它们收缩趋势的方向。(2)点与平面、平面与平面接触处的弹力_____________(若是曲面则垂直于接触处的公切面)指向_______________的物体。(3)弹簧的弹力方向：总是沿___________指向恢复原长的方向。
3．弹力的大小(1)在弹性限度内弹力的大小遵循胡克定律：F＝_____。式中k为劲度系数，其大小由弹簧本身的_______决定(即：材料、匝数、粗细)，x为_________，并非原长或总长。(2)一般情况下，应根据物体的运动状态，利用_____________或_______________来计算。
思考：试分析图中半圆柱上A、B、C三点所受的弹力方向。 [答案] 半圆柱上A点弹力方向竖直向上，B点弹力方向水平向左，C点弹力方向指向O点。
1．产生两个相互接触的物体发生___________时产生的摩擦力。2．作用效果总是起着阻碍物体间___________的作用。3．产生条件(1)相互接触且_______；(2)有_______运动；(3)_____________。
4．大小滑动摩擦力大小与_________成正比，即：Ff＝______。5．方向跟接触面相切，并跟物体_______________相反。
1．产生两个相互接触的物体，有_______________时产生的摩擦力。2．作用效果总是起着阻碍物体间_______________的作用。3．产生条件(1)相互接触且______；(2)有______________；(3)____________。
4．大小随外力的变化而变化，即：只与外力有关而与正压力无关。计算时只能根据物体所处的状态(平衡或加速)，由平衡条件或牛顿运动定律求解。5．方向总是与物体的_______________方向相反。
6．最大静摩擦力静摩擦力的最大值与接触面的压力成_______，还与接触面的粗糙程度有关系，在实际问题中最大静摩擦力_____于滑动摩擦力，但在一般计算时，若无特别说明，认为二者_______。注意：物体受静摩擦力作用时不一定处于静止状态，物体受滑动摩擦力作用时不一定处于运动状态；静摩擦力和滑动摩擦力既可以是阻力，也可以是动力。
一、堵点疏通1．重力就是地球对物体的吸引力。( )2．物体所受弹力的方向与其形变方向相同。( )3．杆的弹力不一定沿杆。( )4．摩擦力的方向一定与物体运动方向相反( )5．静摩擦力一定是阻力，滑动摩擦力不一定是阻力。( )6．运动的物体不可能受到静摩擦力的作用。( )7．正压力越大，摩擦力可能越大，也可能不变。( )
× √ √ × × × √
二、对点激活1．(2020·江西联考)力是物体对物体的作用，则下列关于力的说法中正确的是( )A．相互接触的物体之间一定存在弹力B．物体总是落向地球，表明地球对物体的作用力大于物体对地球的作用力C．一定距离的磁铁间有相互作用力，因此力可以离开物体而独立存在D．静止的物体也能受到滑动摩擦力
[解析] 本题考查对力的认识。相互接触的物体之间不一定存在弹力，还需要物体发生弹性形变才能产生弹力，故A错误；物体间力的作用是相互的，地球对物体的作用力等于物体对地球的作用力，故B错误；一定距离的磁铁间有相互作用力，因此力的作用不一定要接触，但力不能离开物体而独立存在，故C错误；静止的物体也能受到滑动摩擦力，例如物体在粗糙的地面上滑动，地面就受到滑动摩擦力，故D正确。
2．(2021·浙江桐庐高中月考)双层巴士靠站后，上车乘客向上层的后方走动，此时，车的重心( )A．向前上方移动 B．向后上方移动C．向上移动 D．不变[解析] 本题考查重心的影响因素，在乘客移动过程中，双层巴士后上方的质量增大，所以车的重心向后上方移动，故B正确，A、C、D错误。
3．(2020·浙江杭州期中)在研究弹簧弹力时，通常忽略弹簧本身的质量，把这样理想化的弹簧称为轻质弹簧或轻弹簧。弹簧测力计中的弹簧可以认为是轻质弹簧。下列说法中正确的有( )A．轻弹簧两端所受的拉力大小一定相等B．轻弹簧两端所受的拉力大小可能不等C．弹簧测力计的示数等于弹簧测力计中弹簧某一端所受力的2倍D．根据胡克定律，在弹性限度内，轻弹簧受到的拉力或压力与弹簧的长度成正比
[解析] 本题考查弹簧弹力的特点。以轻弹簧为研究对象，由于不计其质量，因此两端拉力一定等大反向；弹簧测力计的示数等于弹簧某一端受到的力的大小；轻弹簧受到的拉力或压力与弹簧的形变量成正比，而不是与弹簧长度成正比，故A正确，B、C、D错误。
4．(2021·浙江嘉兴一中期末)关于摩擦力，下列说法正确的是( )A．运动的物体不可能受静摩擦力作用B．物体受摩擦力作用时，一定受到弹力作用C．手握瓶子，握得越紧越不容易滑落，因为握得越紧静摩擦力越大D．同一接触面上可能同时存在静摩擦力与滑动摩擦力
[解析] 本题考查摩擦力的概念。运动的物体也能受静摩擦力作用，例如倾斜传送带运送货物的过程中，货物相对于传送带静止，虽受静摩擦力作用，但货物是运动的，A错误；根据摩擦力产生的条件可知，受弹力的物体不一定受摩擦力，但受摩擦力的物体必然受弹力，B正确；握在手中的瓶子，握得越紧越不容易滑落下来，是因为握得越紧，最大静摩擦力越大，而瓶子所受的静摩擦力大小等于重力，不变，故C错误；同一接触面上同一时刻只能产生一种类型的摩擦力，主要看接触面上发生的是相对运动，还是有相对运动的趋势，D错误。
2 核心考点·重点突破
2．弹力方向的判断(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。3．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。
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( )A．铁球一定受墙面水平向左的弹力B．铁球可能受墙面水平向左的弹力C．铁球一定受斜面通过铁球的重心的弹力D．铁球可能受斜面垂直于斜面向上的弹力
[解析] F的大小合适时，铁球可以静止在无墙的斜面上，F增大时墙面才会对铁球有弹力，所以选项A错误，B正确；斜面必须有对铁球斜向上的弹力才能使铁球不下落，该弹力方向垂直于斜面但不一定通过铁球的重心，所以选项C、D错误。
2．技巧点拨利用替代法判断轻杆提供的是拉力还是支持力：轻绳和有固定转轴轻杆的相同点是弹力的方向是沿绳和沿杆的，但轻绳只能提供拉力，轻杆既可以提供拉力也可以提供支持力。
〔变式训练1〕(2020·山东临沂一中月考)如图所示，竖直轻弹簧下端固定，上端与一物体相连，系统处于静止状态。现对物体施加一竖直向上的力，使得物体竖直向上缓慢移动(弹簧一直在弹性限度内)，则在下面四幅图中，能正确反映该力的大小F随物体的位移x变化的关系的是( )
[解析] 本题考查胡克定律。在没有施加外力时设弹簧压缩量为x0，有mg＝kx0，第一阶段，弹簧压缩，物体所受的弹力向上，有F＋kΔx＝mg，Δx＝x0－x，则F＝kx；在第二阶段，弹簧被拉伸，物体所受的弹力向下，有F＝kΔx＋mg，Δx＝x－x0，则F＝kx，可知A正确。
高中阶段，只学习静摩擦力和滑动摩擦力，其中的静摩擦力方向是难以判断的。静摩擦力方向的判断可用以下三种方法：1．假设法利用假设法判断的思维程序如下：
摩擦力的有无及方向判断
2．状态法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。
(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( )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。
(1)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。(2)分析摩擦力方向时，要注意静摩擦力方向的“可变性”和滑动摩擦力的“相对性”。
判断摩擦力方向时应注意的两个问题
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；或者利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解。
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：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F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。
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．地面对长木板的摩擦力的大小一定为μ1mgB．地面对长木板的摩擦力的大小一定为μ2mgC．地面对长木板的摩擦力的大小一定为μ2(m＋M)gD．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。
在计算摩擦力大小之前，必须分析物体的运动情况，判断是滑动摩擦力还是静摩擦力。若是滑动摩擦力，可用Ff＝μFN来计算；若是静摩擦力，则不能用Ff＝μFN计算，只能根据平衡条件或牛顿第二定律求解。
摩擦力发生突变的原因具有多样性：可能是物体的受力情况发生了变化，可能是物体的运动状态发生了变化，也可能是物体间的相对运动形式发生了变化。因此要全面分析物体的受力情况和运动状态，抓住摩擦力突变的原因，才能正确地处理此类问题。1．静摩擦力突变为滑动摩擦力静摩擦力达到最大值的状态是物体恰好保持相对静止的临界状态。
2．滑动摩擦力突变为静摩擦力滑动摩擦力存在于发生相对运动的物体之间，因此两物体的速度达到相同时，滑动摩擦力要发生突变(变为零或变为静摩擦力)。3．由一个静摩擦力突变为另一个静摩擦力静摩擦力是被动力，其大小、方向取决于物体间的相对运动趋势，相对运动趋势取决于主动力，若主动力发生突变而物体仍然处于相对静止状态，则其静摩擦力将由一个静摩擦力突变为另一个静摩擦力。
4．由一个动摩擦力突变为另一个动摩擦力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。
(多选)在探究静摩擦力变化的规律及滑动摩擦力变化规律的实验中，设计了如图甲所示的演示装置，力传感器A与计算机连接，可获得力随时间变化的规律，将力传感器固定在光滑水平桌面上，测力端通过细绳与一滑块相连(调节力传感器高度可使细绳水平)，滑块放在较长的小车上，小车一端连接一根轻绳并跨过光滑的轻定滑轮系一只空沙桶(调节滑轮可使桌面上部轻绳水平)，整个装置处于静止状态。实验开始时打开力传感器同时缓慢向沙桶里倒入沙子，小车一旦运动起来，立即停止倒沙子，若力传感器采集的图像如图乙，则结合该图像，下列说法正确的是( )
A．可求出空沙桶的重力B．可求出滑块与小车之间的滑动摩擦力的大小C．可求出滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小D．可判断第50 s后小车做匀速直线运动(滑块仍在车上)[答案] ABC
[解析] t＝0时刻，力传感器显示拉力为2 N，则滑块受到的摩擦力为静摩擦力，大小为2 N，由小车与空沙桶受力平衡可知空沙桶的重力也等于2 N，A选项正确；t＝50 s时刻摩擦力达到最大值，即最大静摩擦力为3.5 N，同时小车启动，说明带有沙的沙桶重力等于3.5 N，此时摩擦力立即变为滑动摩擦力，故摩擦力突变为3 N的滑动摩擦力，B、C选项正确；此后由于沙和沙桶重力3.5 N大于滑动摩擦力3 N，故50 s后小车将加速运动，D选项错误。
摩擦力的突变问题，无论怎样变化，其题根就是静摩擦力和滑动摩擦力大小或方向的变化分析问题，解题时应注意以下三点：(1)题目中出现“最大”“最小”和“刚好”等关键词时，一般隐藏着临界问题，有时，有些临界问题中并不含上述常见的“临界术语”，但审题时发现某个物理量在变化过程中会发生突变，则该物理量突变时物体所处的状态即为临界状态。
(2)静摩擦力是被动力，其存在及大小、方向取决于物体间的相对运动的趋势，而且静摩擦力存在最大值。存在静摩擦力的连接系统，相对滑动与相对静止的临界状态时静摩擦力达到最大值。(3)研究传送带问题时，物体和传送带的速度相等的时刻往往是摩擦力的大小、方向和运动性质的分界点。
〔变式训练3〕(多选)如图甲所示，放在固定斜面上的物体，受到一个沿斜面向上的力F作用，始终处于静止状态，F的大小随时间变化的规律如图乙所示。则在0～t0时间内物体所受的摩擦力Ff随时间t的变化规律可能为下图中的(取沿斜面向上为摩擦力Ff的正方向)( )
[解析] 物体在斜面上始终处于平衡状态，沿斜面方向受力平衡方程为：F－mgsin θ＋Ff＝0，解得Ff＝mgsin θ－F，若初态mgsin θ＝F，则B项正确；若初态mgsin θ>F，则C项正确；若初态mgsin θ
“动杆”和“定杆”“活结”和“死结”问题轻杆模型是物体间连接的一种典型方式。中学物理一般讨论动杆或定杆两种连接方式。“动杆”多是“二力杆”，轻杆两端所受弹力方向一定沿着杆的方向。“定杆”固定不能转动，轻杆两端所受弹力方向不一定沿着杆的方向。“活结”即一根绳经过滑轮或光滑挂钩而改变方向，一根绳上的张力大小处处相等。“死结”是几根不同的绳结在一起，结点连接的是不同的多根绳，张力可以是不同的。
1．“动杆”和“定杆”问题杆所受到的弹力方向可以沿着杆，也可以不沿杆，因此在分析问题时，要注意是动杆还是定杆。(1)若轻杆用转轴或铰链连接，当杆处于平衡状态时，杆所受到的弹力方向一定沿着杆，否则会引起杆的转动。如图甲所示，若C为转轴，则轻杆在缓慢转动中，弹力方向始终沿杆的方向。
(2)若轻杆被固定不发生转动，则杆所受到的弹力方向不一定沿杆的方向。如图乙所示，水平横梁的一端A插在墙壁内，另一端装有一个小滑轮B，一轻绳的一端C固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一质量m＝10 kg的重物，∠CBA＝30°。滑轮受到绳子的作用力应为图中两段绳中拉力F1和F2的合力，如图丙所示。因为同一根绳子张力大小处处相等，都等于重物的重力，即F1＝F2＝G＝mg＝100 N，用平行四边形定则作图，可知合力F＝100 N，故滑轮受绳的作用力为100 N，方向与水平方向成30°角斜向下，弹力的方向不沿杆的方向。
2．“活结”和“死结”问题(1)当绳绕过滑轮或挂钩时，由于滑轮或挂钩对绳无约束，因此绳上张力的大小是相等的，即滑轮或挂钩只改变力的方向，不改变力的大小。例如图乙中，两段绳中的拉力F1＝F2＝mg。(2)若结点不是滑轮或挂钩，是称为“死结”的结点，则两侧绳上的张力大小不一定相等。例如图甲中，B点固定，B点下面绳中的拉力大小始终等于mg，而B点上侧绳AB中的拉力随杆的转动而变化。
如图甲所示，细绳AD跨过固定的水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为M1的物体，∠ACB＝30°；图乙中轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上，另一端G通过细绳EG拉住，EG与水平方向也成30°，轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量为M2的物体，求：(1)细绳AC段的张力FAC与细绳EG的张力FEG之比；(2)轻杆BC对C端的支持力；(3)轻杆HG对G端的支持力。
[解析] 题图甲和乙中的两个物体M1、M2都处于平衡状态，根据平衡的条件，首先判断与物体相连的细绳，其拉力大小等于物体的重力；分别取C点和G点为研究对象，进行受力分析如图(a)和(b)所示，根据平衡条件可求解。
4 2年高考·1年模拟
1．(2020·贵州铜仁一中月考)某人买了一辆前轮驱动的玩具小汽车，接通电源让小汽车自动前行，地面对前轮的摩擦力为Ff 1，对后轮的摩擦力为Ff 2；关掉电源，推着小汽车前进，地面对前轮的摩擦力为F′f 1，对后轮的摩擦力为F′f 2，则( )A．F′f 1与车前进方向相同 B．F′f 2与车前进方向相同C．Ff 1与车前进方向相同 D．Ff 2与车前进方向相同
[解析] 本题考查摩擦力方向的判断。玩具汽车接通电源前进时，前轮是主动轮，在它与地面接触处有相对地面向后滑的趋势，故受到向前的摩擦力；后轮是从动轮，它与地面接触处有相对于地面向前滑的趋势，故受向后的摩擦力。而推动玩具汽车前进时，地面对前、后轮的摩擦力方向都向后，所以Ff 1向前，Ff 2、F′f 1、F′f 2向后，故A、B、D错误，C正确。
2．(2020·贵州清华中学模拟)如图所示，光滑圆锥体固定在水平面上，一质量为m的均匀圆环套在圆锥体上，重力加速度大小为g，下列判断正确的是( )A．圆锥体对圆环的弹力方向垂直于圆锥的侧面B．圆锥体对圆环的弹力方向竖直向上C．圆环的张力方向垂直于圆锥的侧面D．圆环的张力方向指向圆环的圆心
[解析] 本题考查弹力、张力方向的判断。因为圆环受重力和圆锥体对圆环的作用力处于平衡状态，则圆锥体对圆环的作用力等于圆环的重力，即F＝mg，方向与重力的方向相反，即圆锥体对圆环的弹力方向竖直向上，故A错误，B正确；圆环套在圆锥体上，圆环有被撑开的趋势，圆环的张力方向沿圆环的切线方向，故C、D错误。
第1讲 重力 弹力 摩擦力
1 知识梳理·双基自测
1．按力的性质分可分为_____________________、_______、_________、分子力、_________、核力等。2．按力的作用效果分可分为_______、_________、动力、阻力、_________、回复力等。
万有引力(包含重力)
3．按作用方式分可分为_______和_________，万有引力、电磁力等均属于场力，弹力、摩擦力等均属于接触力。4．按研究对象分可分为_______和_______。
1．产生条件(1)两物体_______；(2)发生___________；两者缺一不可，并且弹力和形变同时_______，同时_______。2．弹力的方向(1)轻绳和细线的拉力___________指向它们收缩趋势的方向。(2)点与平面、平面与平面接触处的弹力_____________(若是曲面则垂直于接触处的公切面)指向_______________的物体。(3)弹簧的弹力方向：总是沿___________指向恢复原长的方向。
3．弹力的大小(1)在弹性限度内弹力的大小遵循胡克定律：F＝_____。式中k为劲度系数，其大小由弹簧本身的_______决定(即：材料、匝数、粗细)，x为_________，并非原长或总长。(2)一般情况下，应根据物体的运动状态，利用_____________或_______________来计算。
思考：试分析图中半圆柱上A、B、C三点所受的弹力方向。 [答案] 半圆柱上A点弹力方向竖直向上，B点弹力方向水平向左，C点弹力方向指向O点。
1．产生两个相互接触的物体发生___________时产生的摩擦力。2．作用效果总是起着阻碍物体间___________的作用。3．产生条件(1)相互接触且_______；(2)有_______运动；(3)_____________。
4．大小滑动摩擦力大小与_________成正比，即：Ff＝______。5．方向跟接触面相切，并跟物体_______________相反。
1．产生两个相互接触的物体，有_______________时产生的摩擦力。2．作用效果总是起着阻碍物体间_______________的作用。3．产生条件(1)相互接触且______；(2)有______________；(3)____________。
4．大小随外力的变化而变化，即：只与外力有关而与正压力无关。计算时只能根据物体所处的状态(平衡或加速)，由平衡条件或牛顿运动定律求解。5．方向总是与物体的_______________方向相反。
6．最大静摩擦力静摩擦力的最大值与接触面的压力成_______，还与接触面的粗糙程度有关系，在实际问题中最大静摩擦力_____于滑动摩擦力，但在一般计算时，若无特别说明，认为二者_______。注意：物体受静摩擦力作用时不一定处于静止状态，物体受滑动摩擦力作用时不一定处于运动状态；静摩擦力和滑动摩擦力既可以是阻力，也可以是动力。
一、堵点疏通1．重力就是地球对物体的吸引力。( )2．物体所受弹力的方向与其形变方向相同。( )3．杆的弹力不一定沿杆。( )4．摩擦力的方向一定与物体运动方向相反( )5．静摩擦力一定是阻力，滑动摩擦力不一定是阻力。( )6．运动的物体不可能受到静摩擦力的作用。( )7．正压力越大，摩擦力可能越大，也可能不变。( )
× √ √ × × × √
二、对点激活1．(2020·江西联考)力是物体对物体的作用，则下列关于力的说法中正确的是( )A．相互接触的物体之间一定存在弹力B．物体总是落向地球，表明地球对物体的作用力大于物体对地球的作用力C．一定距离的磁铁间有相互作用力，因此力可以离开物体而独立存在D．静止的物体也能受到滑动摩擦力
[解析] 本题考查对力的认识。相互接触的物体之间不一定存在弹力，还需要物体发生弹性形变才能产生弹力，故A错误；物体间力的作用是相互的，地球对物体的作用力等于物体对地球的作用力，故B错误；一定距离的磁铁间有相互作用力，因此力的作用不一定要接触，但力不能离开物体而独立存在，故C错误；静止的物体也能受到滑动摩擦力，例如物体在粗糙的地面上滑动，地面就受到滑动摩擦力，故D正确。
2．(2021·浙江桐庐高中月考)双层巴士靠站后，上车乘客向上层的后方走动，此时，车的重心( )A．向前上方移动 B．向后上方移动C．向上移动 D．不变[解析] 本题考查重心的影响因素，在乘客移动过程中，双层巴士后上方的质量增大，所以车的重心向后上方移动，故B正确，A、C、D错误。
3．(2020·浙江杭州期中)在研究弹簧弹力时，通常忽略弹簧本身的质量，把这样理想化的弹簧称为轻质弹簧或轻弹簧。弹簧测力计中的弹簧可以认为是轻质弹簧。下列说法中正确的有( )A．轻弹簧两端所受的拉力大小一定相等B．轻弹簧两端所受的拉力大小可能不等C．弹簧测力计的示数等于弹簧测力计中弹簧某一端所受力的2倍D．根据胡克定律，在弹性限度内，轻弹簧受到的拉力或压力与弹簧的长度成正比
[解析] 本题考查弹簧弹力的特点。以轻弹簧为研究对象，由于不计其质量，因此两端拉力一定等大反向；弹簧测力计的示数等于弹簧某一端受到的力的大小；轻弹簧受到的拉力或压力与弹簧的形变量成正比，而不是与弹簧长度成正比，故A正确，B、C、D错误。
4．(2021·浙江嘉兴一中期末)关于摩擦力，下列说法正确的是( )A．运动的物体不可能受静摩擦力作用B．物体受摩擦力作用时，一定受到弹力作用C．手握瓶子，握得越紧越不容易滑落，因为握得越紧静摩擦力越大D．同一接触面上可能同时存在静摩擦力与滑动摩擦力
[解析] 本题考查摩擦力的概念。运动的物体也能受静摩擦力作用，例如倾斜传送带运送货物的过程中，货物相对于传送带静止，虽受静摩擦力作用，但货物是运动的，A错误；根据摩擦力产生的条件可知，受弹力的物体不一定受摩擦力，但受摩擦力的物体必然受弹力，B正确；握在手中的瓶子，握得越紧越不容易滑落下来，是因为握得越紧，最大静摩擦力越大，而瓶子所受的静摩擦力大小等于重力，不变，故C错误；同一接触面上同一时刻只能产生一种类型的摩擦力，主要看接触面上发生的是相对运动，还是有相对运动的趋势，D错误。
2 核心考点·重点突破
2．弹力方向的判断(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。3．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。
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( )A．铁球一定受墙面水平向左的弹力B．铁球可能受墙面水平向左的弹力C．铁球一定受斜面通过铁球的重心的弹力D．铁球可能受斜面垂直于斜面向上的弹力
[解析] F的大小合适时，铁球可以静止在无墙的斜面上，F增大时墙面才会对铁球有弹力，所以选项A错误，B正确；斜面必须有对铁球斜向上的弹力才能使铁球不下落，该弹力方向垂直于斜面但不一定通过铁球的重心，所以选项C、D错误。
2．技巧点拨利用替代法判断轻杆提供的是拉力还是支持力：轻绳和有固定转轴轻杆的相同点是弹力的方向是沿绳和沿杆的，但轻绳只能提供拉力，轻杆既可以提供拉力也可以提供支持力。
〔变式训练1〕(2020·山东临沂一中月考)如图所示，竖直轻弹簧下端固定，上端与一物体相连，系统处于静止状态。现对物体施加一竖直向上的力，使得物体竖直向上缓慢移动(弹簧一直在弹性限度内)，则在下面四幅图中，能正确反映该力的大小F随物体的位移x变化的关系的是( )
[解析] 本题考查胡克定律。在没有施加外力时设弹簧压缩量为x0，有mg＝kx0，第一阶段，弹簧压缩，物体所受的弹力向上，有F＋kΔx＝mg，Δx＝x0－x，则F＝kx；在第二阶段，弹簧被拉伸，物体所受的弹力向下，有F＝kΔx＋mg，Δx＝x－x0，则F＝kx，可知A正确。
高中阶段，只学习静摩擦力和滑动摩擦力，其中的静摩擦力方向是难以判断的。静摩擦力方向的判断可用以下三种方法：1．假设法利用假设法判断的思维程序如下：
摩擦力的有无及方向判断
2．状态法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。
(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( )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。
(1)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。(2)分析摩擦力方向时，要注意静摩擦力方向的“可变性”和滑动摩擦力的“相对性”。
判断摩擦力方向时应注意的两个问题
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；或者利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解。
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：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F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。
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．地面对长木板的摩擦力的大小一定为μ1mgB．地面对长木板的摩擦力的大小一定为μ2mgC．地面对长木板的摩擦力的大小一定为μ2(m＋M)gD．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。
在计算摩擦力大小之前，必须分析物体的运动情况，判断是滑动摩擦力还是静摩擦力。若是滑动摩擦力，可用Ff＝μFN来计算；若是静摩擦力，则不能用Ff＝μFN计算，只能根据平衡条件或牛顿第二定律求解。
摩擦力发生突变的原因具有多样性：可能是物体的受力情况发生了变化，可能是物体的运动状态发生了变化，也可能是物体间的相对运动形式发生了变化。因此要全面分析物体的受力情况和运动状态，抓住摩擦力突变的原因，才能正确地处理此类问题。1．静摩擦力突变为滑动摩擦力静摩擦力达到最大值的状态是物体恰好保持相对静止的临界状态。
2．滑动摩擦力突变为静摩擦力滑动摩擦力存在于发生相对运动的物体之间，因此两物体的速度达到相同时，滑动摩擦力要发生突变(变为零或变为静摩擦力)。3．由一个静摩擦力突变为另一个静摩擦力静摩擦力是被动力，其大小、方向取决于物体间的相对运动趋势，相对运动趋势取决于主动力，若主动力发生突变而物体仍然处于相对静止状态，则其静摩擦力将由一个静摩擦力突变为另一个静摩擦力。
4．由一个动摩擦力突变为另一个动摩擦力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。
(多选)在探究静摩擦力变化的规律及滑动摩擦力变化规律的实验中，设计了如图甲所示的演示装置，力传感器A与计算机连接，可获得力随时间变化的规律，将力传感器固定在光滑水平桌面上，测力端通过细绳与一滑块相连(调节力传感器高度可使细绳水平)，滑块放在较长的小车上，小车一端连接一根轻绳并跨过光滑的轻定滑轮系一只空沙桶(调节滑轮可使桌面上部轻绳水平)，整个装置处于静止状态。实验开始时打开力传感器同时缓慢向沙桶里倒入沙子，小车一旦运动起来，立即停止倒沙子，若力传感器采集的图像如图乙，则结合该图像，下列说法正确的是( )
A．可求出空沙桶的重力B．可求出滑块与小车之间的滑动摩擦力的大小C．可求出滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小D．可判断第50 s后小车做匀速直线运动(滑块仍在车上)[答案] ABC
[解析] t＝0时刻，力传感器显示拉力为2 N，则滑块受到的摩擦力为静摩擦力，大小为2 N，由小车与空沙桶受力平衡可知空沙桶的重力也等于2 N，A选项正确；t＝50 s时刻摩擦力达到最大值，即最大静摩擦力为3.5 N，同时小车启动，说明带有沙的沙桶重力等于3.5 N，此时摩擦力立即变为滑动摩擦力，故摩擦力突变为3 N的滑动摩擦力，B、C选项正确；此后由于沙和沙桶重力3.5 N大于滑动摩擦力3 N，故50 s后小车将加速运动，D选项错误。
摩擦力的突变问题，无论怎样变化，其题根就是静摩擦力和滑动摩擦力大小或方向的变化分析问题，解题时应注意以下三点：(1)题目中出现“最大”“最小”和“刚好”等关键词时，一般隐藏着临界问题，有时，有些临界问题中并不含上述常见的“临界术语”，但审题时发现某个物理量在变化过程中会发生突变，则该物理量突变时物体所处的状态即为临界状态。
(2)静摩擦力是被动力，其存在及大小、方向取决于物体间的相对运动的趋势，而且静摩擦力存在最大值。存在静摩擦力的连接系统，相对滑动与相对静止的临界状态时静摩擦力达到最大值。(3)研究传送带问题时，物体和传送带的速度相等的时刻往往是摩擦力的大小、方向和运动性质的分界点。
〔变式训练3〕(多选)如图甲所示，放在固定斜面上的物体，受到一个沿斜面向上的力F作用，始终处于静止状态，F的大小随时间变化的规律如图乙所示。则在0～t0时间内物体所受的摩擦力Ff随时间t的变化规律可能为下图中的(取沿斜面向上为摩擦力Ff的正方向)( )
[解析] 物体在斜面上始终处于平衡状态，沿斜面方向受力平衡方程为：F－mgsin θ＋Ff＝0，解得Ff＝mgsin θ－F，若初态mgsin θ＝F，则B项正确；若初态mgsin θ>F，则C项正确；若初态mgsin θ
“动杆”和“定杆”“活结”和“死结”问题轻杆模型是物体间连接的一种典型方式。中学物理一般讨论动杆或定杆两种连接方式。“动杆”多是“二力杆”，轻杆两端所受弹力方向一定沿着杆的方向。“定杆”固定不能转动，轻杆两端所受弹力方向不一定沿着杆的方向。“活结”即一根绳经过滑轮或光滑挂钩而改变方向，一根绳上的张力大小处处相等。“死结”是几根不同的绳结在一起，结点连接的是不同的多根绳，张力可以是不同的。
1．“动杆”和“定杆”问题杆所受到的弹力方向可以沿着杆，也可以不沿杆，因此在分析问题时，要注意是动杆还是定杆。(1)若轻杆用转轴或铰链连接，当杆处于平衡状态时，杆所受到的弹力方向一定沿着杆，否则会引起杆的转动。如图甲所示，若C为转轴，则轻杆在缓慢转动中，弹力方向始终沿杆的方向。
(2)若轻杆被固定不发生转动，则杆所受到的弹力方向不一定沿杆的方向。如图乙所示，水平横梁的一端A插在墙壁内，另一端装有一个小滑轮B，一轻绳的一端C固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一质量m＝10 kg的重物，∠CBA＝30°。滑轮受到绳子的作用力应为图中两段绳中拉力F1和F2的合力，如图丙所示。因为同一根绳子张力大小处处相等，都等于重物的重力，即F1＝F2＝G＝mg＝100 N，用平行四边形定则作图，可知合力F＝100 N，故滑轮受绳的作用力为100 N，方向与水平方向成30°角斜向下，弹力的方向不沿杆的方向。
2．“活结”和“死结”问题(1)当绳绕过滑轮或挂钩时，由于滑轮或挂钩对绳无约束，因此绳上张力的大小是相等的，即滑轮或挂钩只改变力的方向，不改变力的大小。例如图乙中，两段绳中的拉力F1＝F2＝mg。(2)若结点不是滑轮或挂钩，是称为“死结”的结点，则两侧绳上的张力大小不一定相等。例如图甲中，B点固定，B点下面绳中的拉力大小始终等于mg，而B点上侧绳AB中的拉力随杆的转动而变化。
如图甲所示，细绳AD跨过固定的水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为M1的物体，∠ACB＝30°；图乙中轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上，另一端G通过细绳EG拉住，EG与水平方向也成30°，轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量为M2的物体，求：(1)细绳AC段的张力FAC与细绳EG的张力FEG之比；(2)轻杆BC对C端的支持力；(3)轻杆HG对G端的支持力。
[解析] 题图甲和乙中的两个物体M1、M2都处于平衡状态，根据平衡的条件，首先判断与物体相连的细绳，其拉力大小等于物体的重力；分别取C点和G点为研究对象，进行受力分析如图(a)和(b)所示，根据平衡条件可求解。
4 2年高考·1年模拟
1．(2020·贵州铜仁一中月考)某人买了一辆前轮驱动的玩具小汽车，接通电源让小汽车自动前行，地面对前轮的摩擦力为Ff 1，对后轮的摩擦力为Ff 2；关掉电源，推着小汽车前进，地面对前轮的摩擦力为F′f 1，对后轮的摩擦力为F′f 2，则( )A．F′f 1与车前进方向相同 B．F′f 2与车前进方向相同C．Ff 1与车前进方向相同 D．Ff 2与车前进方向相同
[解析] 本题考查摩擦力方向的判断。玩具汽车接通电源前进时，前轮是主动轮，在它与地面接触处有相对地面向后滑的趋势，故受到向前的摩擦力；后轮是从动轮，它与地面接触处有相对于地面向前滑的趋势，故受向后的摩擦力。而推动玩具汽车前进时，地面对前、后轮的摩擦力方向都向后，所以Ff 1向前，Ff 2、F′f 1、F′f 2向后，故A、B、D错误，C正确。
2．(2020·贵州清华中学模拟)如图所示，光滑圆锥体固定在水平面上，一质量为m的均匀圆环套在圆锥体上，重力加速度大小为g，下列判断正确的是( )A．圆锥体对圆环的弹力方向垂直于圆锥的侧面B．圆锥体对圆环的弹力方向竖直向上C．圆环的张力方向垂直于圆锥的侧面D．圆环的张力方向指向圆环的圆心
[解析] 本题考查弹力、张力方向的判断。因为圆环受重力和圆锥体对圆环的作用力处于平衡状态，则圆锥体对圆环的作用力等于圆环的重力，即F＝mg，方向与重力的方向相反，即圆锥体对圆环的弹力方向竖直向上，故A错误，B正确；圆环套在圆锥体上，圆环有被撑开的趋势，圆环的张力方向沿圆环的切线方向，故C、D错误。
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