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文檔簡介

目標要求三年命題統計滑動摩擦力、動摩擦因數、靜摩擦力Ⅰ形變、彈性、胡克定律Ⅰ矢量和標量Ⅰ力的合成和分解Ⅱ共點力的平衡Ⅱ實驗二:探究彈力和彈簧伸長的關系實驗三:驗證力的平行四邊形定則備考策略分析近三年命題點和對核心素養的要求,2022年備考要關注以下幾點(1)復習中以彈力和摩擦力的概念及其各種狀態下的表現形式、力的合成與分解、受力分析等為主。(2)加強以生活中的實際問題或電磁場為背景的靜力學的綜合知識的訓練。(3)注重本章實驗原理、實驗操作、數據處理方法及實驗創新拓展的復習。第1講重力彈力摩擦力一、重力1.產生:由于

的吸引而使物體受到的力。2.大小:與物體的質量成

,即G=

。可用

測量重力。3.方向:總是

的。4.重心:其位置與物體的

分布和

有關。5.重心位置的確定質量分布均勻且形狀規則的物體,重心在其

;對于形狀不規則或者質量分布不均勻的薄板,重心可用

確定。地球正比mg彈簧測力計豎直向下質量形狀幾何中心懸掛法二、形變、彈性、胡克定律1.形變物體在力的作用下形狀或體積的變化叫形變。2.彈性(1)彈性形變:有些物體在形變后撤去作用力能夠

的形變。(2)彈性限度:當形變超過一定限度時,撤去作用力后,物體不能完全恢復原來的

,這個限度叫彈性限度。恢復原狀形狀3.彈力(1)定義:發生彈性形變的物體,由于要

,對與它接觸的物體會產生力的作用,這種力叫作彈力。(2)產生條件:物體相互

且發生

。(3)方向:彈力的方向總是與作用在物體上使物體發生形變的外力方向

。恢復原狀接觸彈性形變相反4.胡克定律(1)內容:彈簧發生

時,彈力的大小F跟彈簧伸長(或縮短)的長度x成

。(2)表達式:F=

。①k是彈簧的

,單位為N/m;k的大小由彈簧

決定。②x是

,但不是彈簧形變以后的長度。彈性形變正比kx勁度系數自身性質形變量三、滑動摩擦力、動摩擦因數、靜摩擦力1.靜摩擦力與滑動摩擦力對比名稱項目靜摩擦力滑動摩擦力定義兩

的物體間的摩擦力兩

的物體間的摩擦力產生條件(1)接觸面

(2)接觸處有(3)兩物體間有(1)接觸面(2)接觸處有(3)兩物體間有相對靜止相對運動粗糙壓力相對運動趨勢粗糙壓力相對運動名稱項目靜摩擦力滑動摩擦力大小(1)靜摩擦力為被動力,與正壓力無關,滿足(2)最大靜摩擦力f靜max大小與正壓力大小f=方向與受力物體相對運動趨勢的方向與受力物體相對運動的方向作用效果總是阻礙物體間的總是阻礙物體間的0<f≤f靜max有關μN相反相反相對運動趨勢相對運動相對運動粗糙程度1.“三法”判斷彈力的有無命題點一彈力的分析與計算自主探究2.彈力方向的確定3.計算彈力大小的方法(1)彈簧、橡皮條等物體的彈力可以由胡克定律F=kx計算。(2)其他彈力可以根據物體的受力情況和運動情況,利用平衡條件或牛頓第二定律來確定大小。1.如圖所示,小車內一根輕質彈簧沿豎直方向和一條與豎直方向成α角的細繩拴接一小球。當小車和小球相對靜止,一起在水平面上運動時,下列說法正確的是()A.細繩一定對小球有拉力的作用B.輕彈簧一定對小球有彈力的作用C.細繩不一定對小球有拉力的作用,但是輕彈簧對小球一定有彈力D.細繩不一定對小球有拉力的作用,輕彈簧對小球也不一定有彈力D解析:若小球與小車一起勻速運動,則細繩對小球無拉力;若小球與小車有向右的加速度a=gtanα,則輕彈簧對小球無彈力,D正確。2.圖中各物體均處于靜止狀態。圖中畫出了小球A所受彈力的情況,其中正確的是 ()C解析:選項A中小球只受重力和桿的彈力且處于靜止狀態,由二力平衡可得小球受到的彈力應豎直向上,所以A錯。選項B中如果左邊的繩有拉力,則豎直向上的那根繩就會發生傾斜,所以左邊的繩沒有拉力,故B錯。對于球與面接觸的彈力方向,過接觸點垂直于接觸面(即在接觸點與球心的連線上),即D項中大半圓對小球的支持力N2應是沿著過小球與圓弧接觸點的半徑,且指向圓心的彈力,所以D錯。球與球相接觸的彈力方向,垂直于過接觸點的公切面(即在兩球心的連線上),而指向受力物體,由此可知C對。A1.明晰“三個方向”命題點二摩擦力的分析與計算師生互動名稱釋義運動方向一般指物體相對地面(以地面為參考系)的運動方向相對運動方向指以其中一個物體為參考系,另一個物體相對參考系的運動方向相對運動趨勢方向導致兩物體間存在靜摩擦力,可以發生卻沒有發生的相對運動的方向2.掌握靜摩擦力有無及方向的判斷“三法”(1)假設法:利用假設法判斷的思維程序如下。(2)狀態法:先判明物體的運動狀態(即加速度的方向),再利用牛頓第二定律(F=ma)確定合力,然后通過受力分析確定靜摩擦力的大小及方向。(3)牛頓第三定律法:先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向,再根據“力的相互性”確定另一物體受到的靜摩擦力方向。3.熟悉摩擦力分析與計算的“三點技巧”(1)在確定摩擦力的大小之前,首先分析物體所處的狀態

,分清是靜摩擦力還是滑動摩擦力。(2)滑動摩擦力有具體的計算公式“f=μN”,其中N是接觸面間的彈力,并不總是等于物體的重力。(3)靜摩擦力要借助其他公式求解。若物體處于平衡狀態(靜止或勻速運動)時,利用力的平衡條件來計算其大小。當物體有加速度時,若只有靜摩擦力,則f=ma;若除靜摩擦力外,物體還受其他力,則F合=ma,先求合力再求靜摩擦力。摩擦力有無及方向的判斷[典例1]

如圖所示,物體A、B在力F作用下一起沿F方向勻速運動。關于物體A所受的摩擦力,下列說法正確的是 ()A.甲、乙兩圖中A均受摩擦力,且方向均與F相同B.甲、乙兩圖中A均受摩擦力,且方向均與F相反C.甲、乙兩圖中A均不受摩擦力D.甲圖中A不受摩擦力,乙圖中A受摩擦力,方向和F相同D

[解析]

題圖甲中在水平方向A不受外力,相對于B沒有運動趨勢,故題圖甲中A不受摩擦力;題圖乙中A有相對于B沿斜面下滑的運動趨勢,受到B對其沿斜面向上的摩擦力,即方向和F相同,選項D正確。摩擦力大小的計算[典例2]

如圖所示,質量為M的長木板放在水平地面上,放在長木板上的質量為m的木塊在水平向右的拉力F的作用下向右滑行,長木板保持靜止。已知木塊與長木板間的動摩擦因數為μ1,長木板與地面間的動摩擦因數為μ2,下列說法正確的是 ()A.地面對長木板的摩擦力的大小一定為μ1mgB.地面對長木板的摩擦力的大小一定為μ2MgC.地面對長木板的摩擦力的大小一定為μ2(m+M)gD.只要拉力F增大到足夠大,長木板一定會與地面發生相對滑動A

[解析]

木塊所受木板的滑動摩擦力大小為μ1mg,方向水平向左,根據牛頓第三定律可知,木板受到木塊的摩擦力方向水平向右,大小等于μ1mg,木板處于靜止狀態,水平方向受到木塊的滑動摩擦力和地面的靜摩擦力,根據平衡條件可知木板受到地面的摩擦力的大小也是μ1mg,木板相對于地面處于靜止狀態,不能使用滑動摩擦力的公式計算木板受到地面的摩擦力,所以木板與地面之間的摩擦力不一定是μ2(m+M)g,故A正確,B、C錯誤;開始時木板處于靜止狀態,說明木塊與木板之間的摩擦力小于木板與地面之間的最大靜摩擦力,與拉力F的大小無關,所以即使拉力F增大到足夠大,木板仍靜止,故D錯誤。

規律總結摩擦力分析與計算的思維流程4.(多選)如圖所示,水平地面上的L形木板M上放著小木塊m,M與m間有一個處于拉伸狀態的彈簧,整個裝置處于靜止狀態。下列說法正確的是 ()A.M對m無摩擦力作用B.M對m的摩擦力方向向左C.地面對M的摩擦力方向向左D.地面對M無摩擦力作用BD解析:對m受力分析,m受到重力、支持力、水平向右的彈簧的拉力和木板的摩擦力,根據平衡條件知,M對m的摩擦力方向向左,故A錯誤,B正確;對整體受力分析,在豎直方向上受到重力和支持力平衡,若地面對M有摩擦力,則整體合力不為零,則整個裝置不可能處于靜止狀態,故地面對M無摩擦力作用,故C錯誤,D正確。5.(2021·四川省遂寧一診)白板水平放置在地面上,在白板上用磁釘吸住一張彩紙,向右輕輕拉彩紙,未拉動。對此情景受力分析正確的是 (

)A.磁釘受到向右的摩擦力B.磁釘僅受重力和支持力兩個力C.彩紙受到白板向左的摩擦力D.白板與地面間無摩擦力C

解析:對磁釘分析可知,磁釘沒有相對彩紙的運動趨勢,所以不受摩擦力,故A錯誤;磁釘除受重力和支持力外,還要受到白板的磁性吸引力,故B錯誤;由于彩紙相對于白板有向右的運動趨勢,所以彩紙受到白板向左的摩擦力,故C正確;對整體分析可知,整體有向右的運動趨勢,所以白板和地面間有摩擦力,故D錯誤。當物體的受力情況發生變化時,摩擦力的大小和方向往往會發生變化,有可能導致靜摩擦力和滑動摩擦力之間的相互轉化。常見的摩擦力突變模型如下:命題點三摩擦力的突變問題

師生互動分類詮釋“靜—靜”突變當作用在物體上的其他力的合力發生變化時,物體仍保持靜止,而所受靜摩擦力發生“突變”,則“突變”點是靜摩擦力為零時“靜—動”突變物體放在粗糙水平面上,作用在物體上的水平力F從零逐漸增大,當物體開始滑動時,物體受水平面的摩擦力由靜摩擦力“突變”為滑動摩擦力“動—靜”突變滑塊以v0沖上斜面做減速運動,當到達某位置時速度減為零而后靜止在斜面上,滑動摩擦力“突變”為靜摩擦力“動—動”突變某物體相對于另一物體滑動的過程中,若相對運動方向變了,則滑動摩擦力方向發生“突變”,“突變”點為兩物體相對速度為零時AC

“動—靜”突變[典例4]

如圖所示,斜面固定在地面上,傾角為θ=37°(sin37°=0.6,cos37°=0.8)。質量為1kg的滑塊以初速度v0從斜面底端沿斜面向上滑行(斜面足夠長,該滑塊與斜面間的動摩擦因數為0.8),則該滑塊所受摩擦力f隨時間變化的圖像是下圖中的(取初速度v0的方向為正方向,g取10m/s2) (

)B[解析]

滑塊向上滑行過程中受滑動摩擦力,由f=μN和N=mgcos

θ聯立得f=6.4N,方向沿斜面向下;當滑塊的速度減為零后,由于重力的分力mgsinθ<μmg

cos

θ,滑塊將靜止,滑塊受到的摩擦力為靜摩擦力,由平衡條件得f′=mgsinθ,代入數據可得f′=6N,方向沿斜面向上,故選項B正確。

“靜—動”突變[典例5]

(多選)將力傳感器A固定在光滑水平桌面上,測力端通過輕質水平細繩與滑塊相連,滑塊放在較長的小車上。如圖甲所示,傳感器與計算機相連接,可獲得力隨時間變化的規律,一水平輕質細繩跨過光滑的定滑輪,一端連接小車,另一端系一沙桶,整個裝置開始處于靜止狀態。在滑塊與小車分離前緩慢向沙桶里倒入細沙,力傳感器采集的F-t圖像如圖乙所示,則 (

)A.2.5s前小車慢慢滑動B.2.5s后小車做變加速運動(假設細沙仍在加注中)C.2.5s前小車所受摩擦力不變D.2.5s后小車所受摩擦力不變BD[解析]

由題圖乙可知,2.5s之后傳感器拉力不變,說明此時小車開始運動,2.5s之前,滑塊與小車之間沒有相對滑動,屬于靜摩擦力,所以2.5s前,小車、滑塊均靜止,選項A錯誤;2.5s后小車受恒定摩擦力,但是外力增加,因此做變加速直線運動,選項B正確;根據上述分析,2.5s前滑塊受靜摩擦力,且靜摩擦力在變化,2.5s后受滑動摩擦力,且大小不變,選項C錯誤,D正確。

“動—動”突變[典例6]

(多選)如圖所示,足夠長的傳送帶與水平面夾角為θ,以速度v0逆時針勻速轉動。在傳送帶的上端輕輕放置一個質量為m的小木塊,小木塊與傳送帶間的動摩擦因數μ<tanθ,則下列選項中能客觀地反映小木塊的受力和運動情況的是 (

)BD[解析]

當小木塊速度小于傳送帶速度時,小木塊相對于傳送帶向上滑動,小木塊受到的滑動摩擦力沿傳送帶向下,加速度a=gsinθ+μg

cos

θ;當小木塊速度達到傳送帶速度時,由于μ<tanθ,即μmg

cos

θ<mgsinθ,所以速度能夠繼續增加,此時滑動摩擦力的大小不變,但方向突變為向上,a=gsinθ-μg

cos

θ,加速度變小,則vt圖像的斜率變小,所以B、D正確。易錯警示摩擦力突變問題的3點注意(1)靜摩擦力是被動力,其存在與否及大小、方向取決于物體間的相對運動的趨勢,相對滑動與相對靜止的臨界條件是靜摩擦力達到最大值。(2)題目中出現“最大”“最小”和“剛好”等關鍵詞時,一般隱藏著臨界問題。(3)研究傳送帶問題時,物體和傳送帶的速度相等的時刻往往是摩擦力的大小、方向和物體運動性質突變的分界點,如典例6中當小木塊速度達到傳送帶速度時,

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