【備戰(zhàn)2025年高考】高中物理一輪復(fù)習(xí) 直線運(yùn)動專題第2章第1講　重力　彈力　摩擦力導(dǎo)學(xué)案（教師版+學(xué)生版）-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

1.認(rèn)識重力、彈力與摩擦力。通過實(shí)驗(yàn),了解胡克定律。知道滑動摩擦和靜摩擦現(xiàn)象,能用動摩擦因數(shù)計(jì)算滑動摩擦力的大小。
2.通過實(shí)驗(yàn),了解力的合成與分解,知道矢量和標(biāo)量。能用共點(diǎn)力的平衡條件分析生產(chǎn)生活中的問題
核心素養(yǎng)
試題情境
第1講重力彈力摩擦力
物理觀念
1.掌握重力的大小、方向及重心的概念.
2.掌握彈力的有無、方向的判斷及彈力大小的計(jì)算方法，理解并掌握胡克定律.
科學(xué)探究
1.會判斷摩擦力的方向，會計(jì)算摩擦力的大?。?br>考點(diǎn)一重力和重心
梳理·必備知識
1．力
(1)定義：力是一個(gè)物體對另一個(gè)物體的作用．
(2)作用效果：使物體發(fā)生形變或改變物體的運(yùn)動狀態(tài)(即產(chǎn)生加速度)．
(3)性質(zhì)：力具有物質(zhì)性、相互性、矢量性、獨(dú)立性等特征．
2．重力
(1)產(chǎn)生：由于地球的吸引而使物體受到的力．
注意：重力不是萬有引力，而是萬有引力豎直向下的一個(gè)分力．
(2)大?。篏＝mg，可用彈簧測力計(jì)測量．同一物體G的變化是由在地球上不同位置處g的變化引起的．
(3)方向：豎直向下．
(4)重心：物體的各部分都受到重力的作用，可認(rèn)為重力集中作用于一點(diǎn)，即物體的重心．
①影響重心位置的因素：物體的幾何形狀；物體的質(zhì)量分布．
②不規(guī)則薄板形物體重心的確定方法：懸掛法．
注意：重心的位置不一定在物體上．
1．重力就是地球?qū)ξ矬w的吸引力。( × )
2．形狀規(guī)則的物體的重心一定在物體的幾何中心。( × )
3．重力加速度g的大小與在地球表面的位置有關(guān)。( √ )
4．重力的方向總是指向地心。( × )
5．地面上的同一物體在赤道上所受重力最小。( √ )
提升·關(guān)鍵能力
考向一對重力的理解
例1 下列關(guān)于重力的說法中正確的是( )
A．物體只有靜止時(shí)才受重力作用
B．重力的方向總是指向地心
C．地面上的同一物體在赤道上所受重力最小
D．物體掛在彈簧測力計(jì)下，彈簧測力計(jì)的示數(shù)一定等于物體的重力
答案 C
解析物體受到重力的作用，與物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，A錯(cuò)誤；重力的方向總是豎直向下，不一定指向地心，B錯(cuò)誤；物體的重力隨緯度增大而增大，因此地面上的同一物體在赤道上所受重力最小，C正確；物體掛在彈簧測力計(jì)下處于平衡狀態(tài)時(shí)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)才等于物體的重力，D錯(cuò)誤．
重力是由地球的吸引產(chǎn)生的,但重力與地球引力是有區(qū)別的;另外,重力加速度g在不同空間位置不是絕對恒量,不能說重力與質(zhì)量成正比。
考向二對重心的理解
例2 (2022·浙江1月選考·4)如圖所示，公園里有一仿制我國古代欹器的U形水桶，桶可繞水平軸轉(zhuǎn)動，水管口持續(xù)有水流出，過一段時(shí)間桶會翻轉(zhuǎn)一次，決定桶能否翻轉(zhuǎn)的主要因素是( )
A．水桶自身重力的大小
B．水管每秒出水量的大小
C．水流對桶沖擊力的大小
D．水桶與水整體的重心高低
答案 D
解析水管口持續(xù)有水流出，而過一段時(shí)間桶會翻轉(zhuǎn)一次，主要原因是流入的水導(dǎo)致水桶與水整體的重心往上移動，桶中的水到一定量之后水桶不能保持平衡，發(fā)生翻轉(zhuǎn)，故選D.
考點(diǎn)二彈力
梳理·必備知識
1．彈力
(1)定義：發(fā)生形變的物體，要恢復(fù)原狀，對與它接觸的物體會產(chǎn)生的力的作用．
(2)產(chǎn)生條件：
①物體間直接接觸；
②接觸處發(fā)生形變．
(3)方向：總是與施力物體形變的方向相反．
2．彈力有無的判斷方法
3.接觸面上的彈力方向判斷
4.彈力大小的計(jì)算
(1)應(yīng)用胡克定律F＝kx計(jì)算彈簧的彈力．注意：x表示形變量．
(2)物體靜止或做勻速直線運(yùn)動時(shí)，用共點(diǎn)力平衡條件來計(jì)算彈力．
(3)物體不處于平衡狀態(tài)時(shí)可應(yīng)用牛頓第二定律計(jì)算彈力．
1．只要物體發(fā)生形變就會產(chǎn)生彈力作用．( × )
2．輕繩產(chǎn)生的彈力方向一定沿著繩并指向繩收縮的方向．( √ )
3．輕桿產(chǎn)生的彈力方向一定沿著桿的方向．( × )
提升·關(guān)鍵能力
輕繩、輕桿、彈性繩和輕彈簧的比較
考向1 彈力的有無及方向判斷
例3 下列圖中各物體均處于靜止?fàn)顟B(tài)．圖中畫出了小球A所受彈力的情況，其中正確的是( )
答案 C
解析選項(xiàng)A中小球只受重力和桿的彈力的作用，且處于靜止?fàn)顟B(tài)，由二力平衡可得小球受到的彈力方向應(yīng)豎直向上，故A錯(cuò)誤；選項(xiàng)B中，因?yàn)橛疫叺睦K豎直向上，如果左邊的繩有拉力，則豎直向上的那根繩就會發(fā)生傾斜，所以左邊的繩沒有拉力，故B錯(cuò)誤；球與球接觸處的彈力方向，垂直于過接觸點(diǎn)的公切面(即在兩球心的連線上)，且指向受力物體，故C正確；球與面接觸處的彈力方向，過接觸點(diǎn)垂直于接觸面(即在接觸點(diǎn)與球心的連線上)，即選項(xiàng)D中大半圓對小球的支持力FN2的方向應(yīng)是沿著過小球與圓弧接觸點(diǎn)的半徑，且指向圓心，故D錯(cuò)誤．
例4 如圖所示，小車內(nèi)沿豎直方向的一根輕質(zhì)彈簧和一條與豎直方向成α角的輕質(zhì)細(xì)繩拴接一小球，此時(shí)小車與小球保持相對靜止，一起在水平面上運(yùn)動，下列說法正確的是( )
A．細(xì)繩一定對小球有拉力
B．輕彈簧一定對小球有彈力
C．細(xì)繩不一定對小球有拉力，但是輕彈簧一定對小球有彈力
D．細(xì)繩不一定對小球有拉力，輕彈簧也不一定對小球有彈力
答案 D
解析當(dāng)小車勻速運(yùn)動時(shí)，彈簧彈力大小等于小球重力大小，此時(shí)細(xì)繩的拉力FT＝0；當(dāng)小車和小球向右做勻加速直線運(yùn)動時(shí)，繩的拉力不可能為零，彈簧彈力有可能為零，故D正確．
考向2 桿的彈力方向判斷及大小計(jì)算
例5 如圖所示為位于水平面上的小車，固定在小車上的支架的斜桿與豎直桿的夾角為θ，在斜桿下端固定有質(zhì)量為m的小球，重力加速度為g.現(xiàn)使小車以加速度a(a≠0)向右做勻加速直線運(yùn)動，下列說法正確的是( )
A．桿對小球的彈力一定豎直向上
B．桿對小球的彈力一定沿桿斜向上
C．桿對小球的彈力大小為mg
D．桿對小球的彈力大小為eq \r(?mg?2＋?ma?2)
答案 D
解析對小球受力分析如圖，由圖可知，當(dāng)a大小不同時(shí)，桿上的彈力與豎直方向的夾角也不同，方向不一定沿桿，但一定是斜向上，且F>mg，選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤；由幾何關(guān)系可知，F(xiàn)＝eq \r(?mg?2＋?ma?2)，選項(xiàng)D正確．
考向3 胡克定律的理解及應(yīng)用
例6 兩個(gè)勁度系數(shù)分別為k1和k2的輕質(zhì)彈簧a、b串接在一起，a彈簧的一端固定在墻上，如圖所示，開始時(shí)彈簧均處于原長狀態(tài)，現(xiàn)用水平力作用在b彈簧的P端向右拉動彈簧，當(dāng)a彈簧的伸長量為L時(shí)( )
A．b彈簧的伸長量為eq \f(k2,k1)L
B．b彈簧的伸長量也為L
C．P端向右移動的距離為2L
D．P端向右移動的距離為(1＋eq \f(k1,k2))L
答案 D
解析由題意知，兩根輕彈簧串接在一起，則兩彈簧彈力大小相等，根據(jù)胡克定律F＝kx得，x與k成反比，則得b彈簧的伸長量為eq \f(k1L,k2)，故A、B錯(cuò)誤；P端向右移動的距離等于兩根彈簧伸長量之和，即為L＋eq \f(k1,k2)L＝(1＋eq \f(k1,k2))L，故C錯(cuò)誤，D正確．
考點(diǎn)三摩擦力
梳理·必備知識
1．定義：兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對運(yùn)動或具有相對運(yùn)動的趨勢時(shí)，在接觸面上會產(chǎn)生阻礙相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢的力．
2．產(chǎn)生條件
(1)接觸面粗糙；
(2)接觸處有壓力；
(3)兩物體間有相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢．
3．方向：與受力物體相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢的方向相反．
4．大小
(1)滑動摩擦力：Ff＝μFN，μ為動摩擦因數(shù)；
(2)靜摩擦力：0μ2
答案 CD
解析第1張白紙相對于滾輪的運(yùn)動趨勢與滾輪的運(yùn)動方向相反，則受到滾輪的靜摩擦力方向與滾輪的運(yùn)動方向相同，即受到滾輪的摩擦力向右，A錯(cuò)誤；對除第1張白紙外的所有白紙進(jìn)行研究，處于靜止?fàn)顟B(tài)，水平方向受到第1張白紙的滑動摩擦力，方向與滾輪的運(yùn)動方向相同，則根據(jù)平衡條件知，最后1張白紙受到紙槽底座的摩擦力方向與滾輪的運(yùn)動方向相反，即水平向左，B錯(cuò)誤；根據(jù)題意，因上一張白紙相對下一張白紙向右滑動或有向右滑動的趨勢，則上一張白紙受到下一張白紙的摩擦力一定向左，那么下一張白紙受到上一張白紙的摩擦力一定向右，C正確；正常情況下單張紙打印必須滿足滾輪與白紙之間的滑動摩擦力大于紙與紙之間的滑動摩擦力，則μ1>μ2，D正確．
考向2 摩擦力大小的計(jì)算
例9 (2023·江蘇省昆山中學(xué)模擬)一本書約重6 N，有424頁，書本正面朝上．現(xiàn)將一張A4紙夾在106～107頁間，A4紙幾乎能夠覆蓋整個(gè)書頁，如圖所示．若要將A4紙抽出，至少需用約1 N的拉力．不計(jì)書皮及A4紙的質(zhì)量，則A4紙和書頁之間的動摩擦因數(shù)最接近( )
A．0.33 B．0.45
C．0.56 D．0.67
答案 A
解析需用約1 N的拉力克服最大靜摩擦力，A4紙受正反兩面的兩個(gè)摩擦力，不計(jì)書皮及A4紙的質(zhì)量，有1 N＝2μeq \f(G,n)n1＝2×μ×eq \f(6,424)×106 (N)，解得μ≈0.33，故選A.
例10 如圖所示，位于水平桌面上的物塊P，由跨過定滑輪的輕繩與物塊Q相連，從滑輪到P和到Q的兩段繩都是水平的，已知Q與P之間以及P與桌面之間的動摩擦因數(shù)都為μ＝0.4，物塊P重為40 N，物塊Q重為20 N，滑輪的質(zhì)量、滑輪軸上的摩擦都不計(jì)，若用一水平向右的力F拉P使它做勻速運(yùn)動，求：
(1)物塊Q所受到的滑動摩擦力的大小和方向；
(2)物塊P所受桌面的滑動摩擦力的大小和方向；
(3)拉動物塊P所需的力F的大?。?br>答案 (1)8 N 水平向右 (2)24 N 水平向左 (3)40 N
解析 (1)物塊Q所受到的滑動摩擦力的大小
Ff1＝μFNQ＝μGQ＝0.4×20 N＝8 N
方向水平向右．
(2)物塊P所受桌面的滑動摩擦力的大小
Ff2＝μFNP＝μ(GP＋GQ)＝0.4×(40＋20) N＝24 N
方向水平向左．
(3)設(shè)跨過定滑輪的輕繩拉力大小為FT，對物塊Q，由平衡條件得FT＝Ff1＝8 N
對物塊P受力分析，P水平方向受到向右的拉力F、向左的輕繩拉力FT、Q對P向左的摩擦力Ff1′及桌面對P向左的摩擦力Ff2，根據(jù)平衡條件，有F＝Ff1′＋Ff2＋FT＝8 N＋24 N＋8 N＝40 N.
練習(xí)·固本增分
1、(2023湖南長沙模擬)小明在參觀科技館時(shí)觀察到有一個(gè)十分有趣的“錐體上滾”實(shí)驗(yàn)。如圖所示,將一個(gè)雙圓錐體輕輕放在傾斜軌道的低端,就會看到它似乎在向“上”滾去,關(guān)于錐體的運(yùn)動說法正確的是( )
A.雙圓錐體的重心在錐體的外部,不在錐體上
B.在雙圓錐體上滾的過程中,錐體的重心在向上運(yùn)動
C.雙圓錐體上滾實(shí)驗(yàn)中,雖然看到的現(xiàn)象好像是錐體在上滾,但是從側(cè)面觀察的話錐體重心其實(shí)是下移的
D.當(dāng)雙圓錐體在軌道的最低處時(shí),它的重心在最低處;當(dāng)雙圓錐體在軌道最高處時(shí),它的重心在最高處
答案 C
解析錐體上滾的原理是重心運(yùn)動,雖然看到的現(xiàn)象好像是錐體在上滾,但是從側(cè)面觀察的話錐體重心其實(shí)是下移的,B錯(cuò)誤,C正確;錐體的重心在錐體內(nèi)部幾何中心上,不在錐體外部,A錯(cuò)誤;雙圓錐體放在軌道的低處時(shí),放手后它會向軌道高處滾動,這是因?yàn)楫?dāng)雙圓錐體在軌道的最低處時(shí),它的重心在最高處,當(dāng)雙圓錐體在軌道最高處時(shí),它的重心在最低處,D錯(cuò)誤。
2、(2023上海川沙中學(xué)模擬)三個(gè)半徑相同的小球放置于相同的凹形槽上,如圖所示。在圖甲、乙、丙中,小球的重心分別在球心上方、球心處和球心下方,對應(yīng)凹形槽對小球的兩個(gè)彈力之間的夾角分別為θ1、θ2和θ3,則三個(gè)夾角的關(guān)系為( )
A.θ1>θ2>θ3
B.θ1=θ2=θ3
C.θ1

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