內(nèi)容要求說明命題趨勢形變和彈力胡克定律1. 縱觀近幾年的高考題，力、物體的平衡問題必定出現(xiàn)，大部分是和其他的知識綜合出題對于力的概念、常見力的特點(diǎn)的考查，直接的概念辨析題目明顯減少，取而代之的是滲透到具體問題情景中作為一種工具性的知識進(jìn)行考查出題時往往涉及摩擦力和彈簧的彈力，其中對摩擦力大小、方向的考查頻率最高靜摩擦力滑動摩擦力摩擦力動摩擦因數(shù)內(nèi)容要求說明命題趨勢力的合成與分解力的合成與分解的計(jì)算，只限于用作圖法或直角三角形的知識解決2. 受力分析、對于共點(diǎn)力作用下物體平衡的考查，近年來難度有所降低，但是考查方式較為靈活，有動態(tài)平衡分析、極值求解、聯(lián)系實(shí)際問題等多種題目類型題型也有所創(chuàng)新，向探究題型發(fā)展，向空間力系發(fā)展.共點(diǎn)力作用下的物體平衡只要求解決一個平面內(nèi)的共點(diǎn)力平衡問題實(shí)驗(yàn)二：力的平行四邊形定則(實(shí)驗(yàn)、探究)第第1講重力彈力摩擦力講重力彈力摩擦力 1. 知道力是物體間的相互作用，并在具體問題中找出施力物體與受力物體 2. 知道力的三要素，在具體問題中畫出力的圖示或力的示意圖 3. 了解彈性形變的概念，知道彈力及彈力產(chǎn)生的條件，會分析彈力的方向 4. 知道胡克定律，并用其進(jìn)行簡單計(jì)算 5. 知道靜摩擦力產(chǎn)生的條件，知道最大靜摩擦力的概念，會判斷靜摩擦力的方向 6知道滑動摩擦力產(chǎn)生的條件，會判斷滑動摩擦力的方向 7. 知道影響滑動摩擦力大小的因素，會用動摩擦因數(shù)計(jì)算滑動摩擦力 1. 力：力是物體與物體之間的_作用力的作用效果是使物體發(fā)生_，改變物體的_ 2. 重力：由于地球?qū)ξ矬w的_而使物體受到的力大?。篏_，方向：_.相互相互形變形變運(yùn)動狀態(tài)運(yùn)動狀態(tài)吸引吸引mg豎直向下豎直向下 (1) g的特點(diǎn)： 在地球上同一地點(diǎn)g值是_ g值隨著緯度的增大而_ g值隨著高度的增大而_ (2) 重心：物體的重心與物體的_、物體的_有關(guān)；質(zhì)量分布均勻的規(guī)則物體，重心在其_；對于形狀不規(guī)則或者質(zhì)量分布不均勻的薄板，重心可用懸掛法確定一個不變的常數(shù)一個不變的常數(shù)增大增大減小減小幾何形狀幾何形狀質(zhì)量分布質(zhì)量分布 幾何中心幾何中心 3. 形變和彈力、胡克定律 (1) 物體在力的作用下_或_的變化叫做形變；在形變后撤去作用力時能夠_的形變叫做彈性形變；當(dāng)形變超過一定限度時，撤去作用力后，物體不能完全恢復(fù)原來的形狀，這個限度叫彈性限度 (2) 彈力：發(fā)生彈性形變的物體，由于要_，會對與它接觸的物體產(chǎn)生力的作用，這個力叫做彈力彈力產(chǎn)生的條件是物體相互_且物體發(fā)生_彈力的方向總是與施力物體形變的方向_形狀形狀體積體積恢復(fù)原狀恢復(fù)原狀恢復(fù)原狀恢復(fù)原狀接觸接觸彈性形變彈性形變相反相反 (3) 胡克定律：彈簧發(fā)生彈性形變時，彈力的大小F跟彈簧伸長(或縮短)的長度x成正比，表達(dá)式F_(k是彈簧的勁度系數(shù)，單位為N/m；k的大小由彈簧_決定；x是彈簧長度的變化量，不是彈簧形變以后的長度) kx自身性質(zhì)自身性質(zhì) 4. 靜摩擦力、滑動摩擦力 (1) 定義：相互接觸且發(fā)生形變的粗糙物體間，有_ 或_時，在接觸面上所產(chǎn)生的阻礙_或_的力 (2) 產(chǎn)生條件：接觸面_；接觸面間有彈力；物體間有_或相對運(yùn)動趨勢 (3) 大?。夯瑒幽Σ亮_，靜摩擦力：0ffmax. (4) 方向：與相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢方向_ (5) 作用效果：阻礙物體間的_或_相對運(yùn)動相對運(yùn)動相對運(yùn)動趨勢相對運(yùn)動趨勢相對運(yùn)動相對運(yùn)動相對運(yùn)動趨勢相對運(yùn)動趨勢粗糙粗糙相對運(yùn)動相對運(yùn)動FN 相反相反相對運(yùn)動相對運(yùn)動相對運(yùn)動趨勢相對運(yùn)動趨勢 1. 彈力有無的判斷彈力的判定和計(jì)算彈力的判定和計(jì)算方法思路條件法 根據(jù)彈力產(chǎn)生的兩個條件(接觸和形變)直接判斷假設(shè)法在一些微小形變難以直接判斷的情況下，可以先假設(shè)有彈力存在，然后判斷是否與研究對象所處狀態(tài)的實(shí)際情況相符合狀態(tài)法根據(jù)研究對象的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行受力分析，判斷是否需要彈力，物體才能保持現(xiàn)在的運(yùn)動狀態(tài) 2. 常見模型中彈力的方向彈力彈力的方向面與面接觸的彈力垂直于接觸面，指向受力物體點(diǎn)與面接觸的彈力過接觸點(diǎn)垂直于接觸面(或接觸面的切面)，指向受力物體球與面接觸的彈力在接觸點(diǎn)與球心的連線上，指向受力物體球與球接觸的彈力垂直于過接觸點(diǎn)的公切面，指向受力物體輕繩的彈力沿繩指向繩收縮的方向彈簧兩端的彈力與彈簧中心軸線重合，指向彈簧恢復(fù)原狀的方向桿的彈力可能沿桿，也可能不沿桿，應(yīng)具體情況具體分析 彈力方向除幾種典型情況(壓力、支持力、張力等)外，有時應(yīng)根據(jù)其運(yùn)動狀態(tài)結(jié)合動力學(xué)規(guī)律確定 3. 輕桿、輕繩、輕彈簧模型比較三種模型輕桿輕繩輕彈簧模型特點(diǎn)形變特點(diǎn)只能發(fā)生微小形變?nèi)彳?，只能發(fā)生微小形變，各處張力大小相等既可伸長，也可壓縮，各處彈力大小相等方向特點(diǎn)不一定沿桿，可以是任意方向只能沿繩，指向繩收縮的方向一定沿彈簧軸線，與形變方向相反作用效果特點(diǎn)可提供拉力、推力只能提供拉力可以提供拉力、推力大小突變特點(diǎn)可以發(fā)生突變可以發(fā)生突變一般不能發(fā)生突變 4. 計(jì)算彈力大小的三種方法 (1) 根據(jù)胡克定律進(jìn)行求解 (2) 根據(jù)力的平衡條件進(jìn)行求解 (3) 根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行求解 典題演示1如圖所示，一勻質(zhì)木棒擱置于臺階上保持靜止下列關(guān)于木棒所受彈力的示意圖中，正確的是()D 【解析】 木棒的下端與地面接觸，接觸面為水平面，故彈力的方向應(yīng)該與地面垂直，木棒的上端與臺階的一點(diǎn)接觸，接觸面為木棒的一個面，故彈力的方向和木棒垂直 典題演示2(多選)如圖所示，輕質(zhì)彈簧連接A、B兩物體，A放在水平地面上，B的上端通過細(xì)線掛在天花板上已知A的重力為8N，B的重力為6N，彈簧的彈力為4N.則地面受到的壓力大小和細(xì)線受到的拉力大小可能是() A. 18 N和10 N B. 4 N和10 N C. 12 N和2N D. 14 N和2NBC 【解析】 題目沒有具體說明彈簧是被拉伸還是被壓縮如果彈簧被拉伸，A、B兩物體的受力情況如圖甲所示，A物體滿足FNGAF4N；B物體滿足FTGBF10 N，B正確；如果彈簧被壓縮，A、B兩物體的受力情況如圖乙所示，A物體滿足FNGAF12 N；B物體滿足FTGBF2N，C正確 1. 假設(shè)法 利用假設(shè)法判斷的思維程序如下：摩擦力的有無及方向判斷摩擦力的有無及方向判斷 2. 反推法：從研究物體的運(yùn)動狀態(tài)反推它必須具有的條件，分析組成條件的相關(guān)因素中摩擦力所起的作用，從而判斷靜摩擦力的有無及方向 3. 狀態(tài)法：先判斷物體的運(yùn)動狀態(tài)，根據(jù)二力平衡條件、牛頓第二定律，可以判斷摩擦力的方向 4. 牛頓第三定律法：此法的關(guān)鍵是抓住“力是物體間的相互作用”，先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向，再根據(jù)“力的相互性”確定另一物體受到的靜摩擦力方向 說明：(1) 受靜摩擦力作用的物體不一定靜止，受滑動摩擦力作用的物體不一定運(yùn)動 (2) 摩擦力阻礙的是物體間的相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢，但不一定阻礙物體的運(yùn)動，即摩擦力不一定是阻力 (3) 靜摩擦力的作用點(diǎn)總是在兩物體的接觸面上且方向與接觸面相切(與對應(yīng)的彈力方向垂直) 典題演示3(2016海南卷)如圖，在水平桌面上放置一斜面體P，兩長方體物塊a和b疊放在P的斜面上，整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)若將a和b、b與P、P與桌面之間摩擦力的大小分別用f1、f2和f3表示則() A. f10，f20，f30 B. f10，f20，f30 C. f10，f20，f30 D. f10，f20，f30C 【解析】 首先對整體受力分析可知，整體相對地面沒有相對運(yùn)動趨勢，故f30，再將a和b看成一個整體，a、b整體有相對斜面向下運(yùn)動的趨勢，故b與P之間有摩擦力，即f20，再對a進(jìn)行受力可知，由于a處于靜止?fàn)顟B(tài)，且a相對于b有向下運(yùn)動的趨勢，故a和b之間存在摩擦力作用，即f10，故選項(xiàng)C正確靜摩擦力與滑動摩擦力的比較靜摩擦力與滑動摩擦力的比較靜摩擦力滑動摩擦力定義兩個具有相對運(yùn)動趨勢的物體間在接觸面上產(chǎn)生的阻礙相對運(yùn)動趨勢的力兩個具有相對運(yùn)動的物體在接觸面上產(chǎn)生的阻礙相對運(yùn)動的力產(chǎn)生條件(必要條件)(1) 接觸面粗糙(2) 接觸面有彈力(3) 兩物體間有相對運(yùn)動趨勢(仍保持相對靜止)(1) 接觸面粗糙(2) 接觸面有彈力(3) 兩物體間有相對運(yùn)動靜摩擦力滑動摩擦力大小(1) 靜摩擦力與正壓力無關(guān)，滿足0ffmax(2) 最大靜摩擦力fmax大小與正壓力大小有關(guān)滑動摩擦力：fFN(為動摩擦因數(shù)，取決于接觸面的材料及粗糙程度，F(xiàn)N為正壓力)方向沿接觸面與受力物體相對運(yùn)動趨勢的方向相反沿接觸面與受力物體相對運(yùn)動的方向相反作用點(diǎn)實(shí)際上接觸面上各點(diǎn)都是作用點(diǎn)，常把它們等效到一個點(diǎn)上，在作力的圖示或示意圖時，一般把力的作用點(diǎn)畫到物體的重心上A 【解析】 當(dāng)木塊以任意速度運(yùn)動時，無論勻速、加速或減速運(yùn)動，木塊受到的滑動摩擦力的大小均相等，且等于它勻速運(yùn)動時受到的水平拉力大小，故木塊受到的摩擦力為6 N，A正確，B、C、D錯誤 典題演示5(多選)(2014湖南湘中名校大聯(lián)考)物體M位于斜面上，受到平行于斜面的水平力F的作用處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示如果將外力F撤去，則物塊() A. 會沿斜面下滑 B. 摩擦力方向一定變化 C. 摩擦力的大小變大 D. 摩擦力的大小變小BD 【解析】 未撤去F前，將物體的重力分解為沿斜面方向和垂直于斜面方向的兩個分力，在斜面方向的分力大小為 mgsin ，方向沿斜面向下，作出物體在斜面內(nèi)的受力情況如圖， 當(dāng)物體的受力情況發(fā)生變化時，摩擦力的大小和方向往往會發(fā)生變化，有可能會導(dǎo)致靜摩擦力和滑動摩擦力之間的相互轉(zhuǎn)化常見的模型有：摩擦力的突變問題摩擦力的突變問題 該類問題常涉及摩擦力的突變問題，在分析中很容易發(fā)生失誤在解決此類問題時應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： 1. 如題干中無特殊說明，一般認(rèn)為最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力 2. 此類問題涉及的過程較為復(fù)雜，一般采用過程分析法，有時也可用特殊位置分析法解題C 1. 如圖所示，一個重為10 N的球固定在支桿AB的上端現(xiàn)用一段繩子水平拉球，使桿發(fā)生彎曲，已知繩的拉力為7.5 N，則AB桿對球的作用力() A. 大小為7.5 N B. 大小為10 N C. 方向與水平方向成53角斜向右下方 D. 方向與水平方向成53角斜向左上方DC 【解析】 當(dāng)木塊受F1、F2及摩擦力的作用而處于平衡狀態(tài)時，由平衡條件可知物體所受的摩擦力的大小為8 N，可知最大靜摩擦力Ffmax8 N當(dāng)撤去力F1后，F(xiàn)22 NFfmax，木塊仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，由平衡條件可知木塊所受的靜摩擦力大小和方向發(fā)生突變，且與作用在木塊上的F2等大反向，故選項(xiàng)C正確 3. (多選)如圖所示，將兩相同的木塊a、b置于粗糙的水平地面上，中間用一輕彈簧連接，兩側(cè)用細(xì)繩系于墻壁開始時a、b均靜止，彈簧處于伸長狀態(tài)，兩細(xì)繩均有拉力，a所受摩擦力Ffa0，b所受摩擦力Ffb0.現(xiàn)將右側(cè)細(xì)繩剪斷，則剪斷瞬間() A. Ffa大小不變 B. Ffa方向改變 C. Ffb仍然為零 D. Ffb方向向右AD 【解析】 將右側(cè)繩子剪斷的瞬間，彈簧的長度不發(fā)生變化，對a來說，還處于平衡狀態(tài)，摩擦力的大小和方向都不發(fā)生變化，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯誤對b來說，這時有向左運(yùn)動的趨勢，所以摩擦力不為零，方向向右，C項(xiàng)錯誤，D項(xiàng)正確 4. (多選)甲、乙雙方同學(xué)在水平地面上進(jìn)行拔河比賽，正僵持不下，如圖所示如果地面對甲方所有隊(duì)員的總摩擦力為6 000N，同學(xué)甲1和乙1對繩子的水平拉力均為500 N繩上的A、B兩點(diǎn)分別位于甲1和乙1、乙1和乙2之間不考慮繩子的質(zhì)量，下列說法中正確的是() A. 地面對乙方隊(duì)員的總摩擦力是6 000 N B. A處繩上的張力為零 C. B處繩上的張力為500 N D. B處繩上的張力為5500NAD 【解析】 以甲、乙雙方的隊(duì)員為整體，分析水平方向的受力情況，易知地面對乙方隊(duì)員的總摩擦力也是 6000 N，以甲隊(duì)為研究對象，水平方向受力平衡，故A處繩子的張力為6000 N，以AB段繩子為研究對象，可得B處繩子的張力為5500N.C 6. 如圖所示，一質(zhì)量不計(jì)的彈簧原長為10 cm，一端固定于質(zhì)量m2 kg的物體上，另一端施一水平拉力F.(設(shè)最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，取g10 m/s2) (1) 若物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.2，當(dāng)彈簧拉長至12 cm時，物體恰好勻速運(yùn)動，彈簧的勁度系數(shù)為多大？ 【答案】 200 N/m (2) 若將彈簧拉長至11 cm，物體受到的摩擦力大小為多少？ 【答案】 2 N (3) 若將彈簧拉長至13 cm，物體受到的摩擦力大小為多少？ 【答案】 4 N