1、1重力、弹力、摩擦力全国卷 3 年考情分析三年考题考点内容 考纲要求2016 2017 2018形变、弹性、胡克定律 滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力 矢量和标量 力的合成与分解 共点力的平衡 卷T17，共点力的平衡卷T19，摩擦力卷T21，共点力的平衡卷T17，共点力的平衡实验：探究弹力和弹簧伸长的关系 卷T22实验：验证力的平行四边形定则 卷T22说明：处理物体在粗糙面上的问题，只限于已知相对运动趋势或已知相对运动方向的情况第 1 讲 重力、弹力、摩擦力基础知识填一填知识点 1 重力、弹力、胡克定律 1重力(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
2、 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2弹力(1)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(2)产生的条件物体间直接 接触 ；接触处发生 弹性形变 .(3)方向：总是与物体形变的方向 相反 .3胡克定律(1)内容：在 弹性限度 内，弹力的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度 x 成 正比 .(2)表达式： F kx.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2判断正误，正确的划“” ，错误的
3、划“” (1)相互接触的两个物体之间一定存在弹力()(2)物体所受弹力方向与自身形变的方向相同()(3)绳、杆的弹力方向一定沿绳、杆()(4)面面接触(或点面接触)的物体间的弹力垂直于面(或切面)并指向受力物体()知识点 2 滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力 滑动摩擦力和静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：0 f fmax方向：与受力物体相对运动趋势的方向 相反 大小： F F N 方向：与受力物
4、体相对运动的方向 相反 作用效果总是阻碍物体间的 相对运动趋势 总是阻碍物体间的 相对运动 滑动摩擦力大小的计算公式 F F N中 为比例常数，称为动摩擦因数，其大小与两个物体的材料和接触面的粗糙程度有关判断正误，正确的划“” ，错误的划“” (1)摩擦力的方向总是与物体间相对运动(或相对运动趋势)的方向相反，但不一定与物体的运动方向相反()(2)生活中，摩擦力只能以阻力的形式出现，不可能是动力()(3)受静摩擦力作用的物体不一定静止，但一定保持相对静止()(4)用手握紧装满水的瓶子静止提在空中时，手握瓶子的力越大，瓶子受到的摩擦力越大()教材挖掘做一做1(人教版必修 1 P56 第 1 题改
5、编)(1)如图所示，取一个圆玻璃瓶，里面盛满水，用3穿有透明细管的橡皮塞封口，使水面位于细管中，用手捏玻璃瓶，会看到什么现象？说明什么？(2)用手压橡皮泥，橡皮泥发生形变；脚踩在松软的泥土上，留下了深深的脚印(形变)，这两种形变与玻璃瓶的形变有什么不同？(3)放在水平桌面上的玻璃杯与桌面相互挤压，玻璃杯对桌面产生压力和桌面对玻璃杯产生的支持力，分别是由哪一个物体发生形变产生的？答案：(1)手捏玻璃瓶，管中水面上升，说明受压时玻璃瓶发生形变，体积变小了(2)橡皮泥、泥土受力后发生的形变，在撤去外力后不能恢复原状(非弹性形变)，玻璃瓶的形变在撤去外力后能恢复原状(弹性形变)(3)玻璃杯对桌面产生的
6、压力是玻璃杯发生形变产生的，桌面对玻璃杯的支持力是桌面发生形变产生的2(人教版必修 1 P56 第 2 题改编)在下列四个图中画出物体 A 所受弹力的示意图解析：如图所示答案：见解析3(人教版必修 1 P56 第 3 题改编)一根轻弹簧在 10.0 N 的拉力作用下，长度由原来的 5.00 cm 伸长为 6.00 cm.(1)当这根弹簧长度为 4.20 cm 时，受到压力多大？(2)当弹簧受到 15 N 的拉力时，弹簧的长度是多少？4答案：(1)8.0 N (2)6.5 cm4(人教版必修 1 P58 说一说改编)如图所示，某粮库使用电动传输机向粮垛上输送麻袋包，现将一麻袋包放置在倾斜的传送带
7、上，与传送带一起向上匀速运动，其间突遇故障，传送带减速直至停止若上述匀速和减速过程中，麻袋包与传送带始终保持相对静止，下列说法正确的是( )A匀速运动时，麻袋包只受重力与支持力作用B匀速运动时，麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上C减速运动时，麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向下D减速运动时，麻袋包受到的摩擦力一定沿传送带向上解析：B 传送带匀速运动时，麻袋包受力平衡，麻袋包除受重力、垂直斜面向上的支持力外，还要受沿斜面向上的摩擦力的作用，A 错误，B 正确；传送带向上减速运动时，麻袋包的加速度沿斜面向下，受到的摩擦力可能沿传送带向上，也有可能沿传送带向下或为零，C、D 错误5(人教版必修 1 P
8、57 思考与讨论改编)(甲)图中小明用 60 N 的水平力推木箱，没推动，此时木箱受的摩擦力为 F1；(乙)图中小明用 100 N 的水平力恰好能推动木箱，此时木箱受的摩擦力为 F2；(丙)图中小明把木箱推动了，此时木箱受的摩擦力为 F3.已知木箱对地面的压力为 300 N，木箱与地面间的动摩擦因数为 0.3，则 F1， F2， F3的大小分别为( )A60 N,100 N,90 NB0 N,100 N,300 NC60 N,100 N,300 ND0 N,100 N,90 N答案：A6(人教版必修 1 P57 演示改编)把木块放在水平桌面上，用弹簧测力计沿水平方向向右拉木块，如图所示，当测力
9、计的示数为 1.2 N 时，木块没有动；逐渐增大拉力到 2.2 N时，木块仍静止；继续增大拉力到 4.2 N 时，木块开始移动，此时拉力突然变小到 4.0 N，此后木块匀速运动，拉力保持 4.0 N 不变5(1)木块受到拉力 1.2 N 时，没有运动，说明什么问题？(2)随着外力的增大，静摩擦力怎样变化？(3)木块所受的静摩擦力沿什么方向？答案：(1)木块受到的静摩擦力与拉力平衡(2)随着拉力增大，由二力平衡可知静摩擦力也在增大(3)静摩擦力在木块与桌面间产生，方向沿接触面指向木块有相对运动趋势的反方向，即向左6考点一 弹力的分析与计算考点解读1弹力有无的判断“三法”(1)条件法：根据物体是否
10、直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力多用来判断形变较明显的情况(2)假设法：对形变不明显的情况，可假设两个物体间不存在弹力，看物体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(3)状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断是否存在弹力2弹力方向的确定典例赏析典例 1 (2017全国卷)一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距 80 cm 的两点上，弹性绳的原长也为 80 cm.将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为 100 cm；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终
11、处于弹性限度内)( )A86 cm B. 92 cmC98 cm D104 cm解题关键 关键词理解与情景构建缓慢移至同一点说明可按动态平衡处理始终处于弹性限度内说明劲度系数 k 不变原长 80 cm，固定点相距 80 cm，说明水平时弹力恰好为“0” 钩码挂在绳的中点，相当于两根绳共同承担钩码重力解析 B 设总长度为 100 cm 时与水平方向夹角为 ，则 cos ，故 37 457.总长度为 100 cm 时弹力 F kx1，设移至天花板同一点时的弹力为 kx2，则 kx1sin 12 kx2，得 x212 cm，则弹性绳的总长度为 92 cm.故 B 项正确12母题探究探究 1.弹力有无
12、的判断探究 2.弹力方向的判断母题典例 1探究 3.弹力大小的计算探究 1 弹力有无的判断 (2019武汉调研)如图所示，小车内一根轻质弹簧沿竖直方向和一条与竖直方向成 角的细绳拴接一小球当小车和小球相对静止、一起在水平面上运动时，下列说法正确的是( )A细绳一定对小球有拉力的作用B轻弹簧一定对小球有弹力的作用C细绳不一定对小球有拉力的作用，但是轻弹簧对小球一定有弹力D细绳不一定对小球有拉力的作用，轻弹簧对小球也不一定有弹力解析：D 若小球与小车一起匀速运动，则细绳对小球无拉力；若小球与小车有向右的加速度 a gtan ，则轻弹簧对小球无弹力，D 正确探究 2 弹力方向的判断 (2019聊城模
13、拟)小车上固定一根弹性直杆 A，杆顶固定一个小球 B(如图所示)，现让小车从光滑斜面上自由下滑，在下图的情况中杆发生了不同的形变，其中正确的是( )解析：C 小车在光滑斜面上自由下滑，不受阻力，则加速度 a gsin ( 为斜面的倾角)，由牛顿第二定律可知 小球所受重力和杆的弹力的合力沿斜面向下，且小球的加速度等于 gsin ，则杆的弹力方向垂直于斜面向上，杆不会发生弯曲，C 正确探究 3 弹力大小的计算 (2019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8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
14、用一沿斜面向上的力拉 A，直到 B 刚要离开挡板 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. B.mgk mgsin kC. D.2mgk 2mgsin k解析：D 初始时弹簧处于原长， A 恰好静止，根据平衡条件，有： mgsin Ff，其中 Ff F N mg 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 kx mgsin Ff，解得： x.2mgsin k弹力大小计算的三种方法1根据力的平衡条件进行求解2根据牛顿第二定律进行求解3根据胡克定律进行求解考点二 摩擦力的分析与计算考点解
15、读1静摩擦力有无及方向的三种判断方法(1)假设法利用假设法判断的思维程序如下：(2)状态法此法关键是先判明物体的运动状态(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)牛顿第三定律法此法的关键是抓住“力是物体间的相互作用” ，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方向2滑动摩擦力的计算方法可用公式 F F N计算，注意对物体间相互挤压的弹力 FN的分析，它与研究对象受到9的垂直接触面方向的力密切相关，也与研究对象在该方向上的运动状态有关3静摩擦力的计算方法(1)最大静摩擦力 fmax的
16、计算最大静摩擦力 fmax只在刚好要发生相对滑动这一特定状态下才表现出来，比滑动摩擦力稍大些，通常认为二者相等，即 fmax F N.(2)一般静摩擦力的计算结合研究对象的运动状态(静止、匀速运动或加速运动)，利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解典例赏析典例 2 (2017全国卷)如图，一物块在水平拉力 F 的作用下沿水平桌面做匀速直线运动若保持 F 的大小不变，而方向与水平面成 60角，物块也恰好做匀速直线运动物块与桌面间的动摩擦因数为( )A2 B. C. D.336 33 32审题指导 (1)匀速运动表示物体处于平衡状态(2)受力分析由平衡条件列方程(3)由 Ff F N求动摩擦因数解析
17、 C 物块在水平力 F 作用下做匀速直线运动，其受力如图甲所示由平衡条件： F f、 FN mg而 f F N mg即 F mg当 F 的方向与水平面成 60角时，其受力如图乙所示由平衡条件：Fcos 60 f1f1 F N1 (mg Fsin 60)联立解得 ，选项 C 正确33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10能用平衡条件或牛顿定律来求解2公式 F F N中 FN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母题探究探究 1.摩擦力有无的判断
18、探究 2.静摩擦力大小的计算母题典例 2探究 3.滑动摩擦力大小的计算探究 1 摩擦力有无的判断 (2019河北武邑中学高三周考)如图所示，两梯形木块 A、 B 叠放在水平地面上，A、 B 之间的接触面倾斜连接 A 与天花板之间的细绳沿竖直方向关于两木块的受力，下列说法正确的是( )A A、 B 之间一定存在摩擦力作用B木块 A 可能受三个力作用C木块 B 可能受到地面的摩擦力作用D B 受到地面的支持力一定大于木块 B 的重力解析：B 对 A 进行受力分析，则 A 可能受绳子的拉力、重力而处于平衡；此时 A、 B间没有相互的挤压，故没有摩擦力，故 A 错误；若木块对绳子没有拉力，则此时 A
19、受重力、支持力及摩擦力而处于平衡，故 B 正确；对整体受力分析可知，整体不受水平方向的推力作用，故 B 不受地面的摩擦力，故 C 错误；当 A 只受重力和绳子的拉力时， A 对 B 没有压力，故 B 只受重力和支持力而处于平衡；此时支持力等于 B 的重力，故 D 错误探究 2 静摩擦力大小的计算 (2019江西上高第二中学月考)(多选)如图所示，质量均为 m 的 a、 b 两物体，放在两固定的水平挡板之间，物体间用一竖直放置的轻弹簧连接，在 b 物体上施加水平拉力 F 后，两物体始终保持静止状态，已知重力加速度为 g，则下列说法正确的是( )11A a 物体对水平挡板的压力大小可能为 2mgB
20、 a 物体所受摩擦力的大小为 FC b 物体所受摩擦力的大小为 FD弹簧对 b 物体的弹力大小一定大于 mg解析：CD 在 b 物体上施加水平拉力 F 后，两物体始终保持静止状态，则 b 物体受到接触面的静摩擦力，即 b 物体所受摩擦力的大小为 F，有摩擦力则它们之间一定存在弹力，则弹簧的弹力大于 b 物体的重力，由整体法可知， a 物体对水平挡板的压力大小大于 2mg，故 A 错误，C、D 正确；根据摩擦力产生的条件可知， a 物体与下挡板没有相对运动的趋势，不受摩擦力，故 B 错误探究 3 滑动摩擦力大小的计算 (多选)物体 A 和 B 相对静止，以共同的速度沿斜面匀速下滑，则( ) A
21、A、 B 间无摩擦力的作用B B 受到滑动摩擦力的大小为( mA mB)gsin C B 受到的静摩擦力的大小为 mAgsin D取走 A 物体后， B 物体将匀加速下滑解析：BC 以 A 为研究对象， A 处于平衡状态，因此有 f mAgsin ，所以 A 受到 B对其沿斜面向上的摩擦力作用，故 A 错误；以整体为研究对象，根据平衡状态有：( mA mB)gsin fB，故 B 正确； A 对 B 的静摩擦力与 B 对 A 的静摩擦力大小相等，故有：f f mAgsin ，C 正确；由前面分析知：( mA mB)gsin fB，根据滑动摩擦力公式有： fB (mA mB)gcos ，得： t
22、an ，取走 A 物体后，物体 B 所受滑动摩擦力为m Bgcos ，代入 tan ，得 m Bgcos mBgsin ，即物体 B 受力平衡，则物体B 仍能沿斜面匀速下滑，故 D 错误思想方法(四) 摩擦力的“三类”突变题型题型 1 “静一静”突变物体在摩擦力和其他力的共同作用下处于静止状态，当作用在物体上的其他力的合力发生变化时，物体虽然仍保持相对静止，但物体所受的静摩擦力将发生突变典例 1 (多选)如图甲所示，放在固定斜面上的物体，受到一个沿斜面向上的力 F作用，始终处于静止状态， F 的大小随时间变化的规律如图乙所示则 0 t0时间内物体所受的摩擦力 Ff随时间 t 的变化规律可能为下
23、图中的(取沿斜面向上为摩擦力 Ff的正方向)( )12解析 BCD 物体在斜面上始终处于平衡状态，沿斜面方向受力平衡方程为：F mgsin Ff0，解得 Ff mgsin F，若初态 mgsin F，则 B 项正确；若初态 mgsin F，则 C 项正确；若初态 mgsin F，则 D 项正确题型 2 “静一动”突变物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态，当其他力变化时，如果物体不能保持静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力典例 2 (多选)如图甲所示， A、 B 两个物体叠放在水平面上， B 的上下表面均水平，A 物体与一拉力传感器相连接，连接拉力传感器和物体 A 的细绳保持水
24、平从 t0 时刻起，用一水平向右的力 F kt(k 为常数)作用在 B 物体上，拉力传感器的示数随时间变化的图线如图乙所示，已知 k、 t1、 t2，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力据此可求( )A A、 B 之间的最大静摩擦力B水平面与 B 之间的滑动摩擦力C A、 B 之间的动摩擦因数 ABD B 与水平面间的动摩擦因数 解析 AB 当 B 被拉动后，力传感器才有示数，地面对 B 的最大静摩擦力为Ffm kt1， A、 B 相对滑动后，力传感器的示数保持不变，则 FfAB kt2 Ffm k(t2 t1)，A、B 两项正确；由于 A、 B 的质量未知，则 AB 和 不能求出，C、D 两项错误题
25、型 3 “动一静”突变在摩擦力和其他力作用下，做减速运动的物体突然停止滑行时，物体将不再受滑动摩擦力作用，滑动摩擦力可能“突变”为静摩擦力典例 3 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 f 随时间变化的图象是(最大静摩擦力等于13滑动摩擦力)( )解析 A 物体在力 F 和摩擦力作用下向右做匀减速直线运动，此时滑动摩擦力水平向左，大小为 Ff1 mg 2 N，物体的速度为零后，物体在力 F 作用下处于静止状态，物体受水平向右的静摩擦力，大小为 Ff2 F1 N，故只有图 A 正确14
