1、第二章 相互作用考题统计 考法分析考点内容 要求2014 2015 2016滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力形变、弹性、胡克定律 矢量和标量 力的合成和分解 共点力的平衡 实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系实验三：验证力的平行四边形定则卷 T17 6分卷 T23 9分卷 T20 6 分甲卷T14 6分乙卷T19 6分丙卷T17 6分胡克定律的应用；结合物体的平衡考查弹力；摩擦力方向的判断；静摩擦力与滑动摩擦力转换过程中摩擦力的变化；滑动摩擦力与正压力的关系在求解力学量中的应用；合力与分力的关系；静态平衡问题；动态平衡问题；实验的基本操作及数据处理第 1 讲 重力 弹力 摩擦力考点一 重力、弹力的
2、分析与计算1重力产生由于地球的吸引而使物体受到的力注意：重力不是万有引力，而是万有引力竖直向下的一个分力大小Gmg可用弹簧测力计测量注意：(1)物体的质量不会变(2)G 的变化是由在地球上不同位置处 g 的变化引起的方向 总是竖直向下的注意：竖直向下是和水平面垂直，不一定和接触面垂直，也不一定指向地心重心物体的每一部分都受重力作用，可认为重力集中作用于一点即物体的重心(1)影响重心位置的因素：物体的形状；物体的质量分布(2)不规则的薄片物体重心的确定方法：悬挂法注意：重心的位置不一定在物体上2弹力(1)形变：物体在力的作用下形状或体积的变化。(2)弹性形变：有些物体在形变后撤去外力作用后能够恢
3、复原状 的形变。(3)弹力定义：发生弹性形变的物体由于要恢复原状而对与它接触的物体产生的作用力。产生的条件：a物体间直接接触；b接触处发生弹性形变。方向：总是与物体形变的方向相反。(4)胡克定律内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小跟弹簧伸长(或缩短) 的长度 x 成正比。表达式：Fkx。k 是弹簧的 劲度系数，由弹簧自身的性质决定，单位是 牛顿每米，用符号 N/m 表示，x 是弹簧长度的变化量，不是弹簧形变以后的长度。思维诊断(1)物体的重力总等于它对竖直测力计的拉力。( )(2)物体的重心就是物体上最重的一点，所以物体的重心不可能不在这个物体上。( )(3)同一物体从赤道移到北极，其重力不仅
4、大小变大，而且方向也变了。( )(4)弹力一定产生在相互接触的物体之间。( )(5)相互接触的物体间一定有弹力。( )(6)Fkx 中“x”表示弹簧形变后的长度。 ( )答案： (1) (2) (3) (4) (5) (6)题组训练1对重力概念的理解 (多选)如图所示，两辆车在以相同的速度做匀速运动，根据图中所给信息和所学知识你可以得出的结论是( )A物体各部分都受重力作用，但可以认为物体各部分所受重力集中于一点B重力的方向总是垂直向下的C物体重心的位置与物体形状和质量分布有关D力是使物体运动的原因解析： 物体各部分都受重力作用，但可以认为物体各部分所受重力集中于一点，这个点就是物体的重心，重
5、力的方向总是和水平面垂直，是竖直向下而不是垂直向下，所以A 正确，B 错误；从题图中可以看出，汽车(包括货物) 的形状和质量分布发生了变化，重心的位置就发生了变化，故 C 正确；力不是使物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，所以 D 错误。答案： AC2弹力是否存在的判断如图所示，轻质弹簧上端固定，下端悬挂一个重球，在重球下放着一光滑斜面，球与斜面接触且处于静止状态，弹簧保持竖直，则重球受到的力有( )A重力和弹簧的拉力B重力、弹簧的拉力和斜面的支持力C重力、斜面的弹力和斜面的静摩擦力D重力、弹簧的拉力、斜面的支持力、下滑力解析： 斜面光滑，故重球不受静摩擦力，所谓下滑力是重力沿斜面的分
6、力，当谈到受重力作用后不应再提下滑力，故 C、D 错误；重球处于静止状态，且弹簧保持竖直，重球不受斜面的支持力，否则在支持力的作用下重球水平方向受到的合力不为零，弹簧不能保持竖直状态，A 正确，B 错误。答案： A3弹簧弹力的大小 如图所示的装置中，小球的质量均相同，弹簧和细线的质量均不计，一切摩擦忽略不计，平衡时各弹簧的弹力分别为 F1、F 2、F 3，其大小关系是( )AF 1F 2F 3 BF 1F 2F2 DF 3F1F2答案： A4弹力方向判断 如图中各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( )答案： C规律方法 (1)常见的弹力方向(2)弹力方向的判
7、断方法根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断。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根据胡克定律进行求解。根据力的平衡条件进行求解。根据牛顿第二定律进行求解。考点二 摩擦力的分析与计算1静摩擦力和滑动摩擦力的对比名称项目 静摩擦力 滑动摩擦力定义 两相对静止的物体间的摩擦力 两相对运动的物体间的摩擦力产生条件接触面粗糙接触处有压力两物体间有相对运动趋势接触面粗糙接触处有压力两物体间有相对运动大小、方向大小：0F fF fm方向：与受力物体相对运动趋势的方向相反大小：F fF N方向：与受力物体相对运动的方向相反作用效果总是阻碍物体间的相对运动趋
8、势 总是阻碍物体间的相对运动特别提醒 (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)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。(3)滑动摩擦力的大小与两物体间的接触面积的大小及物体的运动状态无关。2动摩擦因数(1)定义：彼此接触的物体发生相对运动时，摩擦力和正压力的比值。(2)公式： 。FfFN(3)决定因素：接触面的材料和粗糙程度。思维诊断(1)滑动摩擦力的方向一定与物体运动方向相反。( )(2)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。( )(3)静摩擦力一定是阻力，滑动摩擦力不一定是阻力。( )(4)运动的物体不可能
9、受到静摩擦力的作用。( )答案： (1) (2) (3) (4)题组训练1对摩擦力的理解 (多选)关于摩擦力，有人总结了四条 “不一定” ，其中说法正确的是( )A摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相同B静摩擦力的方向不一定与运动方向共线C受静摩擦力或滑动摩擦力的物体不一定静止或运动D静摩擦力一定是阻力，滑动摩擦力不一定是阻力解析： 摩擦力的方向与跟它相接触的物体的相对运动方向或相对运动趋势的方向相反，与它的运动方向可能相同，也可能相反，也可能不在一条直线上，故 A、B 正确；运动的物体可能受静摩擦力作用，如随传送带一起加速的物体，静止的物体可能受滑动摩擦力作用，如滑块滑过固定的木板时木板受到
10、的力，故 C 正确；静摩擦力也可以充当动力，故 D 错误。答案： ABC2摩擦力方向的判断 如图甲、乙所示，物体 A、B 在力 F 作用下一起以相同的速度沿 F 方向匀速运动，关于物体 A 所受的摩擦力，下列说法正确的是( )A两图中物体 A 均受摩擦力，且方向均与 F 相同B两图中物体 A 均受摩擦力，且方向均与 F 相反C两图中物体 A 均不受摩擦力D图甲中物体 A 不受摩擦力，图乙中物体 A 受摩擦力，方向和 F 相同解析： 图甲中，假设 A、B 之间接触面光滑，则物体 A 在水平方向不受任何外力作用，A 仍可保持原来的匀速直线运动状态，故 A 不受摩擦力；图乙中，假设物体 A 不受摩擦
11、力作用或所受摩擦力沿斜面向下，则 A 将会在重力沿斜面向下的分力或该分力与摩擦力的合力作用下，沿斜面向上做匀减速直线运动，与题设条件矛盾，故 A 所受摩擦力应沿斜面向上，即方向和 F 相同。选项 D 正确。答案： D3摩擦力大小的计算如图所示，物块 A 放在倾斜的木板上，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( )A. B12 32C. D22 52解析： 木板的倾角 为 30时物块静止，所受摩擦力为静摩擦力，由沿斜面方向二力平衡可知其大小为 mgsin 30；木板的倾角 为 45时物块滑动，所受摩擦力为滑动摩擦力，大小为 mgcos 45
12、，由二者相等可得物块和木板间的动摩擦因数为 。22答案： C方法技巧 摩擦力方向的分析技巧和计算1分析技巧：在分析两个或两个以上物体间的相互作用时，一般采用整体法与隔离法进行分析。要注意灵活应用相对运动趋势法、假设法、状态法和转换法判断静摩擦力的方向。2摩擦力的计算在确定摩擦力的大小之前，首先分析物体所处的状态，分清是静摩擦力还是滑动摩擦力。滑动摩擦力有具体的计算公式，而静摩擦力要借助其他公式，如：利用平衡条件列方程或牛顿第二定律列方程等。“F f FN”中 FN 并不总是等于物体的重力。考点三 摩擦力突变问题的分析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
13、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。静动突变 长直木板的上表面的一端放有一个铁块，木板由水平位置缓慢向上转动( 即木板与地面的夹角 变大) ，另一端不动，则铁块受到的摩擦力 Ff 随角度 的变化关系图象是图中的( )解析： 开始时，0，F f0；静摩擦力的大小分析：开始一段
14、时间，铁块相对木板静止，所受的是静摩擦力；缓慢竖起时，可认为铁块处于平衡状态，由力的平衡关系可知Ff mgsin ，静摩擦力随 的增大而增大，它们呈正弦规律变化；在铁块刚好要滑动而没滑动时，F f 达到最大值。 继续增大，铁块将开始滑动，静摩擦力变为滑动摩擦力Ff mgcos ，因此，滑动摩擦力随 的增大而减小，呈余弦规律变化，故 C 正确。答案： C题组训练1静一静突变 一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力即 F1、F 2 和摩擦力的作用，木块处于静止状态，如图所示，其中 F110 N，F 22 N，若撤去 F1，则木块受到的摩擦力为( )A10 N，方向向左 B6 N ，方向向右C
15、2 N，方向向右 D零解析： 木块受 F1、F 2 及摩擦力的作用而处于平衡状态，由平衡条件可知木块所受的摩擦力大小为 8 N，可知最大静摩擦力 Ffmax8 N。当撤去力 F1 后，F 22 NF fmax，木块仍处于静止状态，由平衡条件可知木块所受的静摩擦力大小和方向发生突变，且与作用在木块上的 F2 等大反向，故 C 正确。答案： C2动 静突变 如图所示，质量为 1 kg 的物体与地面间的动摩擦因数 0.2，从t0 开始以初速度 v0 沿水平地面向右滑行，同时受到一个水平向左的恒力 F1 N 的作用，g 取 10 m/s2，向右为正方向，该物体受到的摩擦力 Ff 随时间变化的图象是 (
16、最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )解析： 从 t0 开始物体以一定初速度 v0 向右滑行时，物体受到水平向左的滑动摩擦力，由公式 Ff FN 得摩擦力为 Ff1F Nmg 2 N；物体的最大静摩擦力Ffm mg2 N，由于 FG，物体做减速运动；当速度为零时，物体处于静止状态，此时滑动摩擦力变为静摩擦力，大小突变为与重力大小相等，故 B 正确。答案： B6.(2017忻州四校第一次联考)完全相同且质量均为 m 的物块 A、B 用轻弹簧相连，置于带有挡板 C 的固定斜面上。斜面的倾角为 ，弹簧的劲度系数为 k。初始时弹簧处于原长，A 恰好静止。现用一沿斜面向上的力拉 A，直到 B 刚要离开挡板
17、C，则此过程中物块 A 的位移大小为(弹簧始终处于弹性限度内 )( )A. Bmgk mgsin kC. D2mgk 2mgsin k解析： 初始时弹簧处于原长，A 恰好静止，根据平衡条件，有：mgsin F f，其中Ff FNmg cos ，联立解得：tan 。B 刚要离开挡板 C 时，弹簧拉力等于物块 B 重力沿斜面向下的分力和最大静摩擦力之和，即 kxmg sin F f。解得：x 。2mgsin k答案： D7(2017豫南九校联考)如图所示，在光滑水平面上以水平恒力 F 拉动小车和木块，使它们一起做加速度相同的加速运动，若小车质量为 M，木块质量为 m，加速度大小为 a，木块和小车间
18、的动摩擦因数为 。对于这个过程某同学用了以下四个式子来表示木块受到的摩擦力的大小，正确的是( )AFMa BmaCmg DMa解析： 对 m 做受力分析可得 Ffma ，故 B、D 错；m 与 M 间的摩擦力为静摩擦力，不是滑动摩擦力，故 C 错，对 M 受力分析，得 FF fMa ，可得 A 对。答案： A8如图甲所示，斜面体固定在水平面上，斜面上有一物块在拉力 F 的作用下始终处于静止状态，取沿斜面向上为正方向，拉力 F 在图乙所示的范围内变化。则物块所受的摩擦力 Ff 与时间 t 的关系可能正确的是( )解析： 物块处于平衡状态，设斜面倾角为 ，在 t1 时刻，F0，此时物块所受的摩擦力
19、大小为 mgsin ，方向沿斜面向上，选项 A、C 错误；由于 F 随时间成线性变化，由平衡条件可知 Ff 也随时间成线性变化，应先减小后反向增大，选项 B 正确，选项 D 错误。答案： B9.(2017怀化模拟)如图所示，物体 A、B 置于水平地面上，与地面间的动摩擦因数均为，物体 A、B 用一跨过动滑轮的细绳相连，现用逐渐增大的力向上提升滑轮，某时刻拉 A物体的绳子与水平面成 53，拉 B 物体的绳子与水平面成 37，此时 A、B 两物体刚要开始运动，则 A、B 两物体的质量之比 为( 认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力， sin 37mAmB0.6，cos 370.8)( )A. B4 33
20、 4 3 44 3C. D4 33 4 3 44 3解析： 设绳中张力为 F，对 A 应用平衡条件可得 Fcos 53(m AgFsin 53)，对 B应用平衡条件可得 Fcos 37( mBgFsin 37)，以上两式联立可解得： ，A 正mAmB 4 33 4确。答案： A10如图所示，四个完全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为 F 的拉力作用，而左端的情况各不相同：弹簧的左端固定在墙上；弹簧的左端受大小也为F 的拉力作用；弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动；弹簧的左端拴一小物块，物块在有摩擦的桌面上滑动。若认为弹簧质量都为零，用 L1、L 2、L 3、L 4 依次
21、表示四个弹簧的伸长量，则有( )AL 2L 1 BL 4L 3CL 1 L3 DL 2L 4解析： 弹簧伸长量由弹簧的弹力(F 弹 )大小决定。由于弹簧质量不计，这四种情况下，F 弹 都等于弹簧右端拉力 F，因而弹簧伸长量均相同，故选项 C、D 正确。答案： CD11如图所示，A、B、C 三个物体质量相等，它们与传送带间的动摩擦因数相同。三个物体随传送带一起匀速运动，运动方向如图中箭头所示。则下列说法正确的是( )AA 物体受到的摩擦力不为零，方向向右B三个物体只有 A 物体受到的摩擦力为零CB、C 受到的摩擦力大小相等，方向相同DB、C 受到的摩擦力大小相等，方向相反解析： A 物体与传送带
22、一起匀速运动，没有发生相对滑动，也没有相对运动趋势，所以 A 物体不受摩擦力，选项 A 错误；对 B、C 物体进行受力分析，可知 B、C 所受的静摩擦力大小均为 mgsin ，方向均沿传送带向上，选项 B、 C 正确，D 错误。答案： BC12(2017海口市高考调研)如图所示，斜面体 M 放在水平地面上，物块 m 静止在斜面上。若用平行于斜面向下的推力 F 推物块，但物块静止，而斜面体亦静止不动，则斜面体( )A对地面的压力增大 B对地面的压力不变C受到地面的摩擦力向左 D受到地面的摩擦力为零解析： 以 M 和 m 整体为研究对象，无推力 F 时，整体受重力 (mM) g、支持力 FN1而处
23、于平衡状态，则有 FN1 (mM )g。施加推力 F 后，整体受重力(m M)g、地面的支持力 FN2 和推力 F 的作用，设斜面的倾角为 ，则竖直方向，有 FN2( mM)gF sin ，故FN2FN1，根据牛顿第三定律可知，斜面对地面的压力也要增大，选项 A 正确，选项 B 错误；推力 F 在水平方向上存在向右的分力，若整体平衡，地面一定对斜面体有向左的摩擦力，选项 C 正确，D 错误。答案： AC13.如图所示，倾角为 的斜面体 C 置于水平面上，B 置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与 A 相连接，连接 B 的一段细绳与斜面平行，A、B、C 都处于静止状态，则( )AB 受到 C 的
24、摩擦力一定沿斜面向上BB 受到 C 的摩擦力可能沿斜面向下C水平面对 C 的摩擦力方向一定向左D水平面对 C 无摩擦力解析： 以 B 为研究对象进行受力分析，B 受到重力、绳的拉力和斜面的支持力，摩擦力的大小和方向无法确定，可能为 0，可能沿斜面向上或向下，A 错误，B 正确；利用整体法可知不论 B、C 间摩擦力大小、方向如何，水平面对 C 的摩擦力与绳的拉力在水平方向上的分力平衡，方向一定向左，C 正确，D 错误。答案： BC14.如图所示为位于水平面上的小车，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为 ，在斜杆的下端固定有质量为 m 的小球。下列关于杆对球的作用力 F 的判断中，正确的是(
25、)A小车静止时，Fmgsin ，方向沿杆向上B小车静止时，Fmgcos ，方向垂直于杆向上C小车向右做匀速运动时，一定有 Fmg，方向竖直向上D小车向右做匀加速运动时，一定有 Fmg ，方向可能沿杆向上解析： 小球受重力和杆的作用力 F 处于静止或匀速运动状态时，由力的平衡条件知，二力必等大反向，有 Fmg，方向竖直向上。小车向右做匀加速运动时，小球有向右的恒定加速度，根据牛顿第二定律知，mg 和 F 的合力应水平向右，如图所示，由图可知，Fmg，方向可能沿杆向上。答案： CD15(2017四川成都高新区月考)如图所示，斜面体 A 静置于水平地面上，其倾角为 45，上底面水平的物块 B 在 A
26、上恰能匀速下滑。现对 B 施加一个沿斜面向上的力 F，使 B 能缓慢地向上匀速运动，某时刻在 B 上轻轻地放上一个质量为 m 的小物体 C(图中未画出 )，A 始终静止，B 保持运动状态不变，关于放上 C 之后的情况，下列说法正确的是 ( )AB 受到的摩擦力增加了 mg22B推力 F 增大了 mg22C推力 F 增大了 mg2DA 受到地面的摩擦力增加了 mg解析： 设物块 B 的质量为 M，根据物块 B 在 A 上恰能匀速下滑可知 Mgsin Mg cos 。放上 C 之后，B 受到的摩擦力增加了 mgsin ，选项 A 正确；由于 B 保持运动状态不变，放上 C 之后沿斜面向上的推力增大了 2mgsin mg，选项 B 错误，C 正确；2A 受到地面的摩擦力增加了 2mgsin cos mg，D 正确。答案： ACD
