人教版高考物理一轮复习第2章第1讲重力弹力摩擦力PPT课件

这是一份人教版高考物理一轮复习第2章第1讲重力弹力摩擦力PPT课件，共43页。PPT课件主要包含了课标要求，备考指导，内容索引，提示如图所示，两种摩擦力对比，知识巩固，弹力方向的确定，ACD，tanθ，水平方向等内容，欢迎下载使用。

1.认识重力、弹力与摩擦力。通过实验,了解胡克定律。知道滑动摩擦和静摩擦现象,能用动摩擦因数计算滑动摩擦力的大小。2.通过实验,了解力的合成与分解,知道矢量和标量。能用共点力的平衡条件分析生产、生活中的问题。
1.本章是力学的基础,要熟练掌握各种力的性质,能判断各种力的有无及方向,掌握受力分析的方法与技巧,形成正确的物理观念,培养科学思维。2.共点力作用下的平衡问题广泛应用于力、电、热等各部分内容,重视与生活、生产实际相结合,学习过程注意从具体问题中构筑物理模型,培养正确科学推理与模型构建能力,发展学科素养。3.分析具体的平衡问题时要重视数学知识与数学方法的掌握,如相似三角形、正弦定理、余弦定理、辅助角公式等,重视科学推理及模型构建能力培养。
第一环节　必备知识落实
第二环节　关键能力形成
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。
1.弹性(1)弹性形变:有些物体在形变后撤去作用力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。2.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:弹力的方向总是与使物体发生形变的外力方向相反。
3.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,不是弹簧形变以后的长度。
追本溯源试分析图中半圆柱体上A、B、C三点所受的弹力方向。
追本溯源如图所示,商场的电梯匀加速向上运动,站在电梯上的人与电梯保持相对静止,试分析人受摩擦力吗?若受,方向如何?
提示 如图所示,人受到水平方向的摩擦力,方向水平向右。
1.思考判断(1)同一物体从赤道移到北极,其重力不仅大小变大,而且方向也变了。( )(2)重力的方向一定指向地心。( )(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静摩擦力,静止的物体也可以受滑动摩擦力。( )(5)滑动摩擦力的大小可用公式Ff=μFN计算,式中的FN大小可能等于重力与其他力的合力。( )
2.下列关于重力的说法正确的是( )A.物体只有静止时才受重力作用B.重力的方向总是指向地心C.地面上的物体在赤道上所受重力最小D.物体挂在弹簧测力计下,弹簧测力计的示数一定等于物体的重力
解析:物体受到重力的作用,与物体的运动状态无关,A错误。重力的方向总是竖直向下,不一定指向地心,B错误。赤道上重力加速度最小,因此地面上的物体在赤道上所受重力最小,C正确。物体挂在弹簧测力计下处于平衡状态时,弹簧测力计的示数才等于物体的重力,D错误。
3.如图所示,放在粗糙水平面上的物体A上叠放着物体B,A和B之间有一根处于压缩状态的弹簧,A、B均处于静止状态,下列说法正确的是( )A.B受到向左的摩擦力B.B对A的摩擦力向右C.地面对A的摩擦力向右D.地面对A没有摩擦力
解析:压缩的弹簧对B有向左的弹力,B有向左运动的趋势,受到向右的摩擦力,选项A错误。A对B的摩擦力向右,由牛顿第三定律可知,B对A的摩擦力向左,选项B错误。对整体研究,根据平衡条件分析可知,地面对A没有摩擦力,选项C错误,选项D正确。
整合构建1.弹力有无的判断“三法”
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。
【典例1】 (2020·安徽安庆质检)如图所示,固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆间的夹角为θ,在斜杆的下端固定有质量为m的小球,重力加速度大小为g,下列关于杆对球的作用力F的判断正确的是( )A.小车静止时,F=mgsin θ,方向沿杆向上B.小车静止时,F=mgcs θ,方向垂直于杆向上
归纳总结轻杆弹力的特点——“按需供给”杆的弹力方向不一定沿杆的方向,其大小和方向的判断要根据物体的运动状态来确定,即为了维持物体的状态,由受力平衡或牛顿运动定律求解得到所需弹力的大小和方向,杆就会根据需要提供相应大小和方向的弹力。
训练突破1.物体均处于静止状态。图中画出了小球A所受弹力的情况,其中正确的是( )
解析:选项A中小球只受重力和杆的弹力且处于静止状态,由二力平衡可得小球受到的弹力方向应竖直向上,所以A错误。选项B中因为绳竖直向上,如果左边的绳有拉力,则竖直向上的那根绳就会发生倾斜,所以左边的绳没有拉力,故B错误。对于球与面接触的弹力方向,过接触点垂直于接触面(即在接触点与球心的连线上),即选项D中大半圆对小球的支持力FN2应是沿着过小球与圆弧接触点的半径,且指向圆心的弹力,所以D错误。球与球相接触的弹力方向,垂直于过接触点的公切面(即在两球心的连线上),而指向受力物体,由上可知C正确。
2.(多选)(2020·湖南株洲模拟)如图所示,一倾角为45°的斜面固定于竖直墙上,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.球一定受墙的弹力且水平向左B.球可能受墙的弹力且水平向左C.球一定受斜面的弹力且垂直斜面向上D.球可能不受斜面的弹力
解析:铁球处于静止状态,当F较小时,球的受力情况如图甲所示;当F较大时,球的受力情况如图乙所示,故B、C正确。
整合构建1.静摩擦力的有无和方向的判断方法(1)假设法:利用假设法判断的思维过程如下。
(2)状态法:先判断物体的状态(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的方向。
2.静摩擦力大小的计算(1)物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动),利用力的平衡条件来判断静摩擦力的大小。(2)物体有加速度时,若只有静摩擦力,则Ff=ma。若除静摩擦力外,物体还受其他力,则F合=ma,先求合力再求静摩擦力。3.滑动摩擦力大小的计算滑动摩擦力的大小用公式Ff=μF压来计算,应用此公式时要注意以下几点:(1)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;F压为两接触面间的正压力,其大小不一定等于物体的重力。(2)滑动摩擦力的大小与物体的运动速度和接触面的大小均无关。
考向1 摩擦力有无及方向的判断【典例2】 (多选)如图甲、乙所示,倾角为θ的斜面上放置一质量为m1的滑块A,在滑块A上放置一个质量为m2的物块B,A和B相对静止一起沿光滑斜面下滑,下列说法正确的是( )A.图甲中物块B受到水平向左的静摩擦力B.图甲中物块B对A的压力大小等于B的重力大小C.图乙中物块B不受摩擦力D.图乙中物块A对B的支持力大小等于B的重力大小
思维点拨(1)甲图中,下滑过程中A和B发生相对滑动吗?(2)乙图中,A和B间存在摩擦力吗?
提示 (1)甲图中,下滑过程中A和B不发生相对滑动。(2)乙图中,A和B间不存在摩擦力。
解析:图甲中A和B一起沿斜面匀加速下滑,以A、B整体为研究对象,整体沿斜面向下的加速度为a。将加速度分解为水平方向的ax和竖直方向的ay。以B为研究对象,水平方向的摩擦力Ff=m2ax,方向向左,所以图甲中的物块B一定受到水平向左的摩擦力,故A正确。由于B有竖直向下的加速度的分量,所以B处于失重状态,对A的压力小于B的重力,故B错误。图乙中A和B一起沿斜面匀加速下滑,以整体为研究对象,(m1+m2)gsin θ=(m1+m2)a,易得加速度a=gsin θ,设A对B的摩擦力方向沿斜面向下,大小为Ff,则有m2gsin θ+Ff=m2a,得Ff=m2a-m2gsin θ=0,则B和A之间的摩擦力为零,故C正确。由对B的分析可知,B在垂直于斜面方向上受力平衡,支持力等于重力垂直斜面向下的分力,故D错误。
思维点拨(1)B在A上恰能匀速下滑,则μ=____________。放上C后,B对A的压力增大了,则摩擦力也增大了。 (2)放上C后,将B、C作为一个整体,重力沿斜面向下的分力增大了。(3)将A、B、C作为整体,A受地面的摩擦力等于推力F____________的分力。 
易错提醒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能利用公式计算,静摩擦力通常只能根据物体的运动状态求解。(2)公式Ff=μF压中,F压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。
训练突破3.(2020·江苏苏州调研)如图所示,一辆运送沙子的自卸卡车装满沙子,沙粒之间的动摩擦因数为μ1,沙子与车厢底板间的动摩擦因数为μ2(μ2>μ1),车厢的倾角用θ表示,下列说法正确的是( )A.要顺利地卸干净全部沙子,应满足tan θ<μ2B.要顺利地卸干净全部沙子,应满足sin θ>μ2C.只卸去部分沙子,车上还留有一部分沙子,应满足μ2>tan θ>μ1D.只卸去部分沙子,车上还留有一部分沙子,应满足tan θ>μ2>μ1
解析:因为μ2>μ1,可知越是上层的沙子越容易卸下,当与车厢底板接触的沙子从车上卸下时,全部沙子就能顺利地卸干净,则有mgsin θ>μ2mgcs θ,得tan θ>μ2,故A、B错误。与车厢底板不接触的沙子卸下,而与车厢底板接触的沙子未卸下时,只卸去部分沙子,车上还留有一部分沙子,这时应有mgsin θ>μ1mgcs θ,mgsin θ<μ2mgcs θ,得μ2>tan θ>μ1,故C正确,D错误。
整合构建当物体的受力或相对运动发生变化时,摩擦力也常发生突变,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突变时,两物体仍保持相对静止,则物体所受静摩擦力可能发生突变。2.动—动突变某物体相对于另一物体在滑动的过程中,若相对运动方向变了,则滑动摩擦力方向也发生突变,突变点常常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相对于另一物体静止,当其他力变化时,如果不能保持相对静止状态,则物体受到的静摩擦力将突变为滑动摩擦力,突变点常常为静摩擦力达到最大值时。4.动—静突变两物体相对滑动的过程中,若相对速度变为零,则滑动摩擦力突变为静摩擦力,突变点常常为两物体相对速度刚好为零时。
【典例4】 如图所示,粗糙长木板l的一端固定在铰链上,木块放在木板上,开始木板处于水平位置。在木板向下转动,θ角逐渐增大的过程中,摩擦力Ff的大小随θ角变化最有可能的是( )
思维点拨(1)在θ角逐渐增大的过程中,木块的运动情况是怎样的?(2)在θ 角逐渐增大的过程中,始终都是静摩擦力吗?
提示 (1)木块先静止,后沿木板加速下滑。(2)不是。运动后变为滑动摩擦力。
解析:当Ff为静摩擦力时Ff=mgsin θ,即Ff按正弦规律变化;当木块滑动后Ff为滑动摩擦力,Ff=μFN=μmgcs θ即Ff按余弦规律变化,故选项B正确。
训练突破4.如图所示,斜面固定在地面上,倾角为37°(sin 37°=0.6,cs 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Ff随时间变化的图像是下图中的(取初速度v0的方向为正方向,g取10 m/s2)( )