1、第一章 力 物体的平衡,2011高考导航,1.力是物体间的相互作用，是物体发生形变和物体运动状态变化的原因力是矢量力的合成和分解 2重力重心 3形变和弹力胡克定律 4静摩擦最大静摩擦力 5滑动摩擦滑动摩擦定律 6共点力作用下物体的平衡 7实验：长度的测量8实验：探究弹力和弹簧伸长的关系9实验：验证力的平行四边形定则,2011高考导航,命题热点,1.高考对重力、弹力、摩擦力、力的合成与分解、物体的受力分析等知识的考查通常以选择题的形式出现，理解能力要求较高2高考对本章的考查频率较高的知识点是三种常见的力及物体的平衡，尤其是摩擦力和物体的平衡3本章知识往往与牛顿运动定律、动能定理、能量守恒相结合，
2、有时还与电场及磁场中的带电体的运动相结合，题目难度较大，综合性较强，能力要求也较高4本章知识还经常以现实生活中的现象为背景，或以高科技为背景考查一些综合问题这类问题，是今后高考出题的方向,第一节 重力 弹力 摩擦力,基础知识梳理,一、力 1力的概念：物体与物体之间的 作用 2力的性质 (1)物质性：力不能脱离 而存在没有“施力物体”或“受力物体”的力是 的 (2)相互性：力的作用是 的施力(受力)物体同时也是受力(施力)物体,相互,物体,相互,不存在,(3)矢量性：力是矢量，既有 ，又有 (4)独立性：一个力作用于某个物体上产生的效果，与这个物体是否受到其他力的作用 ,基础知识梳理,大小,方向
3、,无关,3力的作用效果 4力的图示和示意图 (1)力的图示：包含力的 、 、 三个要素(2)力的示意图：受力分析时，作出的表示物体受到某一力的有向线段,基础知识梳理,两个效果,使物体发生 .改变物体的 .,大小,方向,作用点,形变,运动状态,特别提示：同一性质的力可以产生不同的效果；不同性质的力可以产生相同的效果,基础知识梳理,二、重力1产生：由于地球的吸引而使物体受到的力2大小：Gmg.3方向：总是 4重心：因为物体各部分都受重力的作用，从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫做物体的重心,基础知识梳理,竖直向下,特别提示：(1)重力的方向总是与当地的水平面垂直，不同地方
4、水平面不同，其垂直水平面向下的方向也就不同(2)重力的方向不一定指向地心(3)并不是只有重心处才受到重力的作用,基础知识梳理,三、弹力1定义：发生弹性形变的物体由于要 ，对与它接触的物体产生力的作用2产生的条件(1)两物体 ；(2)发生 ,基础知识梳理,恢复原状,相互接触,弹性形变,3方向(1)轻绳的拉力沿绳指向 的方向(2)点与平面、平面与平面接触处的弹力垂直于平面(若是曲面则垂直于接触处的 )指向被压或被支持的物体(3)弹簧的弹力方向：总是沿 指向变回原长的方向(4)杆的弹力方向要依照平衡条件或牛顿定律判定,基础知识梳理,绳收缩,切线方向,弹簧轴线,4大小(1)弹簧类弹力在弹性限度内遵从胡
5、克定律，其公式为Fkx；(2)非弹簧类弹力大小应由 或动力学规律求得,基础知识梳理,平衡条件,四、摩擦力 1产生：相互接触且发生形变的粗糙物体间，有 或 时，在接触面上所受的阻碍 或 的力 2产生条件：接触面 ；接触面间有弹力；物体间有 或 ,基础知识梳理,相对运动,相对运动趋势,相对运动,相对运动趋势,粗糙,相对运动,相对运动趋势,3大小：滑动摩擦力FfFN，静摩擦力：0FfFfmax. 4方向：与相对运动或相对运动趋势方向 5作用效果：阻碍物体间的或 ,基础知识梳理,相反,相对运动,相对运动趋势,特别提示：(1)摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势，但不一定阻碍物体的运动(2)受静
6、摩擦力作用的物体不一定静止，受滑动摩擦力作用的物体不一定运动(3)接触面处有摩擦力时一定有弹力，且弹力与摩擦力方向总垂直，反之不一定成立,基础知识梳理,一、对重力和重心的理解1重力与万有引力的区别严格地讲，重力是万有引力的一个分力(另一分力是提供物体随地球自转做匀速圆周运动的向心力)，如图111所示，但在地球表面可以近似地认为重力等于万有引力同一物体的重力在地球上不同位置不等，在赤道上时，重力最小，有F引GF向，在地球两极时重力最大，有F引G.,课堂互动讲练,图111,课堂互动讲练,2重心(1)特点：重心的位置与物体的形状及质量分布有关，重心不一定在物体上，更不一定在物体的几何中心上(2)确定
7、方法质量分布均匀的形状规则的物体，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物体，重心可用悬挂法确定,1.一个圆球形薄壳容器所受重力为G，用一细线悬挂起来，如图 112所示，现在容器里装满水，若在容器底部有一个小阀门，将小阀门打开让水慢慢流出，在此过程中，系统(包括容器和水)的重心位置，重力的大小如何变化(),课堂互动讲练,图112,A重力慢慢减小B重心慢慢上升C重心先下降后上升D重心先上升后下降解析：选AC.当水流出时水的质量不断减小，依据Gmg，得重力慢慢减小，此时系统的重心不断下降，当容器中水即将流尽时，系统的重心位置又接近于容器的中心位置，故重心先下降后上升选项A、C正确,课
8、堂互动讲练,二、弹力的有无及方向的判断方法1弹力有无的判断方法(1)根据弹力产生的条件直接判断根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力此方法多用来判断形变较明显的情况,课堂互动讲练,(2)利用假设法判断对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，即把与我们所研究的物体相接触的其他物体去掉，看物体还能否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处不存在弹力，若运动状态改变，则此处一定存在弹力,课堂互动讲练,(3)根据“物体的运动状态”分析由状态分析弹力，使物体的受力必须与物体的运动状态符合， 依据物体的运动状态，由物体受力平衡(或牛顿第二定律)列方程来判断物体间的弹力是否存在,课堂互动
9、讲练,2弹力的方向的判断方法(1)弹力的方向与物体形变的方向相反，作用在迫使物体发生形变的那个物体上具体情况有以下几种：,课堂互动讲练,课堂互动讲练,(2)由物体的运动状态判断弹力的方向物体的受力必须与物体的运动状态相符合可根据物体的运动状态，先假设一个弹力的方向，由共点力的平衡条件或牛顿第二定律列方程，求出弹力若所得结果为正值，其方向与假设方向相同，如果为负值，其方向与假设方向相反,课堂互动讲练,课堂互动讲练,1绳对物体只能产生拉力，不能产生推力，且绳子弹力的方向一定沿着绳子并指向绳子收缩的方向，这是由绳子本身的特点决定的2杆既可以产生拉力，也可以产生推力，弹力的方向可以沿杆，也可以不沿杆，
10、这是杆和绳两种模型的最大区别,特别提醒,课堂互动讲练,2. (2010年福建龙岩模拟)如图113所示，小车内有一固定光滑斜面，一个小球通过细绳与车顶相连，小车在水平面上做直线运动，细绳始终保持竖直关于小球的受力情况，下列说法正确的是(),图113,A若小车静止，绳对小球的拉力可能为零B若小车静止，斜面对小球的支持力一定为零C若小车向右运动，小球一定受两个力的作用D若小车向右运动，小球一定受三个力的作用,课堂互动讲练,课堂互动讲练,解析：选B.若小车静止，则小球受力平衡，由于斜面光滑，不受摩擦力，小球受重力、绳子的拉力，重力和拉力都沿竖直方向；如果受斜面的支持力，则没法达到平衡，因此在小车静止时
11、，斜面对小球的支持力一定为零，绳子的拉力等于小球的重力，故A项错误，B项正确；若小车向右匀速运动，小球受重力和绳子拉力两个力作用；若小车向右做减速运动，则一定受斜面的支持力，可能受绳子的拉力，也可能不受绳子的拉力，故C、D项都不对,三、摩擦力的有无及方向的判断方法1假设法：即假设接触面光滑，看物体是否会发生相对运动(1)若发生相对运动，则说明物体原来虽相对静止却有相对运动的趋势，且假设接触面光滑后物体发生相对运动的方向即为原来相对运动趋势的方向，从而确定静摩擦力的方向(2)若没有发生相对运动，则说明没有静摩擦力,课堂互动讲练,2根据摩擦力的效果来判断其方向：如平衡其他力、作动力、作阻力、提供向
12、心力等，再根据平衡条件或牛顿定律来计算大小用牛顿第二定律判断，关键是先判断物体的运动状态(即加速度方向)，再利用牛顿第二定律(Fma)确定合力的方向，然后由受力分析判断静摩擦力方向,课堂互动讲练,3利用牛顿第三定律来判断此法关键是抓住“摩擦力是成对出现的”，先确定受力较少的物体受到的摩擦力方向，再确定另一物体受到的摩擦力方向,课堂互动讲练,课堂互动讲练,特别提醒,1受静摩擦力作用的物体不一定是静止的，受滑动摩擦力作用的物体不一定是运动的2摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势，但摩擦力不一定阻碍物体的运动，摩擦力的方向与物体运动的方向可能相同也可能相反，还可能成一夹角，即摩擦力可能是动力
13、也可能是阻力,课堂互动讲练,3. (2010年山东济南质检)如图114所示，质量不等的两个物体A、B，在水平拉力F的作用下，沿光滑水平面一起向右运动，滑轮及细绳质量不计则下列说法中正确的是(),图114,A物体B所受的摩擦力方向一定向左B物体B所受的摩擦力方向可能向左C物体B所受的摩擦力一定随水平力F的增大而增大D只要水平力F足够大，物体A、B间一定会打滑解析：选BCD.A、B都受到绳子向右的拉力FT，设两物体有共同的加速度a，A、B的质量分别为M、m，两物体间摩擦力大小为Ff，但由于两个物体的质量大小关系不确定，所以物体B所受摩擦力的方向不确定，,课堂互动讲练,课堂互动讲练,四、摩擦力大小的
14、计算1静摩擦力大小的计算(1)物体处于平衡状态时(静止或匀速)，利用力的平衡条件来判断其大小(2)物体有加速度时，若只有摩擦力，则Ffma，例如匀速转动的圆盘上物块靠摩擦力提供向心力产生向心加速度；若除摩擦力外，物体还受其他力，则F合ma，先求合力再求摩擦力,课堂互动讲练,2滑动摩擦力的计算(1)滑动摩擦力的大小用公式FfFN来计算，但应注意：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，FN为两接触面间正压力，其大小不一定等于物体的重力滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关，与接触面的面积大小也无关,课堂互动讲练,(2)根据物体的运动状态判断若物体处于平衡状态，利用平衡条件求解若物体
15、有加速度，利用牛顿第二定律和受力分析结合起来求解,课堂互动讲练,4. (2009年山东淄博模拟)如图115所示，物块A放在倾斜的木板上，已知木板的倾角分别为30和45时物块所受摩擦力的大小恰好相同，则物块和木板间的动摩擦因数为(),课堂互动讲练,课堂互动讲练,图115,课堂互动讲练,(2010年石家庄模拟)如图116所示固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为，在斜杆下端固定有质量为m的小球，下列关于杆对球的作用力F的判断中，正确的是(),高频考点例析,题型一 弹力的大小和方向的分析,图116,例1,A小车静止时，Fmgcos，方向沿杆向上B小车静止时，Fmgcos，方向垂直杆向上C小车向右以
16、加速度a运动时，一定有Fma/sin,高频考点例析,【思路点拨】此类题形变不明显，不能直接判断弹力的大小和方向但我们可以从运动状态出发，根据物体的平衡条件和牛顿第二定律分析出来【解析】小车静止时，由物体的平衡条件可知，此时杆对球的作用力方向竖直向上，且大小等于球的重力mg.小车向右以加速度a运动时，设小球受杆的作用力方向与竖直方向的夹角为，如图117甲所示，根据牛顿第二定律有,高频考点例析,FsinmaFcosmg两式联立解得tana/g可见，只有当球的加速度agtan时，杆对球的作用力才沿杆的方向，此时才有Fma/sin.小车向左以加速度a运动时，根据牛顿第二定律知小球受重力mg和杆对球的作
17、用力F的合力大小为ma，方向水平向左,高频考点例析,高频考点例析,图111,高频考点例析,【答案】D,【易误警示】杆产生的弹力方向可能沿杆，也可能不沿杆，需结合物体的其他受力情况、运动情况，由平衡条件或F合ma确定,高频考点例析,如图118所示，两木块的质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2，上面的木块压在上面的弹簧上(但不拴接)，整个系统处于平衡状态现缓慢地向上提上面的木块，直到它刚离开上面的弹簧，求这个过程中下面木块移动的距离,高频考点例析,题型二 胡克定律,图118,例2,【思路点拨】物块m2上移的距离等于弹簧k2长度的变化量，只要确定初、末状态弹簧k2的弹力情况即可
18、求解,高频考点例析,【解析】根据题意，向上提上面木块前，有k2x2(m1m2)g向上提上面木块后，有k2x2m2g下面木块向上移动的距离为：x2x2x2,【方法技巧】解决此类问题的关键是明确初、末状态弹簧的弹力大小、伸长还是压缩、端点和物体移动距离与形变量的关系，必要时辅以作图明示,高频考点例析,(2010年浙江杭州调研)如图119所示，斜面固定在地面上，倾角为37(sin370.6，cos370.8)，质量为1 kg的滑块，以一定的初速度沿斜面向下滑，斜面足够长，滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8.该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图象是图1110中的(取初速度方向为正方向，g取10 m/s2)
19、(),高频考点例析,题型三 滑动摩擦力的分析与计算,图119,例3,高频考点例析,图1110,【解析】由题意知，下滑力mgsin371100.6 N6 N，滑动摩擦力mgcos370.81100.8 N6.4 N，所以滑块先做匀减速运动，最后静止在斜面上，则滑块先受到滑动摩擦力，大小为6.4 N，后受静摩擦力，大小为6 N，其方向都与初速度方向相反，故A正确【答案】A,高频考点例析,(2009年高考北京理综卷)如图1111所示，将质量为m的滑块放在倾角为的固定斜面上滑块与斜面之间的动摩擦因数为.若滑块与斜面之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等，重力加速度为g，则(),高频考点例析,图1111,A将滑块由静止释放，如果tan，滑块将下滑B给滑块沿斜面向下的初速度，如果tan，滑块将减速下滑C用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动，如果tan，拉力大小应是2mgsinD用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动，如果tan，拉力大小应是mgsin,高频考点例析,解析：选C.由tan条件可知mgcosmgsin，即滑动摩擦力等于重力沿斜面向下的分力，在沿斜面向上的拉力作用下滑块匀速上滑，滑块沿斜面方向合力为零，即拉力F拉mgsin mgcos 2mgsin.,高频考点例析,随堂达标自测,点击进入,课时活页训练,点击进入,
