第1讲 重力 弹力 摩擦力 [考试标准] 知识内容 考试要求 说明 重力、基本相互作用 c 1.万有引力与重力的相互关系不作要求． 2.多个弹簧的串、并联问题不作要求． 3.不要求引入静摩擦因数． 4.不要求判断不在同一直线上做相对运动时的滑动摩擦力的方向. 弹力 c 摩擦力 c 一、重力 基本相互作用 1．重力的理解 1产生由于地球吸引而使物体受到的力． 2大小G＝mg，可用弹簧测力计测量． 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． 5重心位置的确定 质量分布均匀的规则物体，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薄板，重心可用两次悬挂来确定． 2．基本相互作用 1万有引力 2电磁相互作用 3强相互作用 4弱相互作用 自测1 下列关于重力和重心的说法正确的是 A．物体所受的重力就是地球对物体产生的吸引力 B．重力的方向总是指向地心 C．用细线将重物悬挂起来，静止时物体的重心一定在悬线所在的直线上 D．重心就是物体所受重力的等效作用点，故重心一定在物体上 答案 C 二、弹力 1．形变与弹性形变 1形变物体在力的作用下形状或体积的变化叫形变． 2弹性形变有些物体在形变后撤去作用力时能够恢复原状的形变． 3弹性限度当形变超过一定限度时，撤去作用力后，物体不能完全恢复原来的形状，这个限度叫弹性限度． 2．弹力 1定义发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力． 2产生条件物体相互接触且发生弹性形变． 3方向弹力的方向总是与施力物体形变的方向相反． 3．胡克定律 1内容弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长或缩短的长度x成正比． 2表达式F＝kx. 说明k是弹簧的劲度系数，单位为N/m；
k的大小由弹簧自身性质决定． x是弹簧长度的变化量，不是弹簧形变以后的长度． 自测2 多选下列说法正确的是 A．木块放在桌面上受到一个向上的弹力，这是由于木块发生微小形变而产生的 B．拿一根竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿的弹力，这是由于竹竿发生形变产生的 C．绳对物体的拉力的方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向 D．挂在电线下面的电灯受到向上的拉力，是因为电线发生微小形变而产生的 答案 BCD 三、摩擦力 1．静摩擦力与滑动摩擦力 名称 静摩擦力 滑动摩擦力 产生条件 接触面粗糙 接触处有弹力 两物体间有相对运动趋势 接触面粗糙 接触处有弹力 两物体间有相对运动 大小、方向 大小0＜Ff≤Ffm 方向与受力物体相对运动趋势的方向相反 大小Ff＝μFN 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势 总是阻碍物体间的相对运动 2.动摩擦因数 1定义彼此接触的物体发生相对运动时，滑动摩擦力和正压力的比值．μ＝. 2决定因素接触面的材料和粗糙程度． 自测3 多选关于摩擦力，以下说法中正确的是 A．运动物体可能受到静摩擦力作用，但静止物体不可能受到滑动摩擦力作用 B．静止物体可能受到滑动摩擦力作用，但运动物体不可能受到静摩擦力作用 C．正压力越大，摩擦力可能越大，也可能不变 D．摩擦力方向可能与速度方向在同一直线上，也可能与速度方向不在同一直线上 答案 CD 命题点一 弹力的分析和求解 1．弹力有无的判断“三法” 1条件法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． 2假设法假设两个物体间弹力不存在，若运动状态不变，则此处不存在弹力；
若运动状态改变，则此处一定有弹力． 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弹力是否存在． 2．弹力方向 3．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弹簧弹力． 模型一 物体与物体间的弹力 例1 多选如图1所示，一倾角为45的斜面固定于竖直墙上，为使一光滑的铁球静止，需加一水平力F，且F通过球心，下列说法正确的是 图1 A．球一定受墙的弹力且水平向左 B．球可能受墙的弹力且水平向左 C．球一定受斜面的弹力且垂直于斜面向上 D．球可能受斜面的弹力且垂直于斜面向上 答案 BC 解析 铁球处于静止状态，当F较小时，球的受力情况如图甲所示，当F较大时，球的受力情况如图乙所示，故B、C正确． 变式1 如图2所示，A、B两物体并排放在水平桌面上，C物体叠放在A、B上，D物体悬挂在线的下端时线恰好竖直，且D物体与斜面接触．若接触面均光滑，所有物体均静止，下列说法中正确的是 图2 A．A对B的弹力方向水平向右 B．C对地面的压力大小等于C的重力 C．D对斜面没有压力作用 D．斜面对D的支持力垂直斜面向上 答案 C 解析 物体接触并产生弹性形变时就能产生弹力作用，无法直接判断有无形变时，可用假设法．若A、B间有弹力作用，则A、B不能保持静止状态，所以A和B之间没有弹力，A错误；
C对A、B产生向下的压力作用，对地面并不产生压力，B错误；
如果去掉斜面，D物体仍然静止，保持原来的状态，所以D与斜面之间没有弹力作用，C正确，D错误． 模型二 绳的弹力 例2 如图3所示，质量为m的小球套在竖直固定的光滑圆环上，轻绳一端固定在圆环的最高点A，另一端与小球相连．小球静止时位于环上的B点，此时轻绳与竖直方向的夹角为60，则轻绳对小球的拉力大小为重力加速度为g 图3 A．2mg B.mg C．mg D.mg 答案 C 解析 对B点处的小球受力分析，如图所示，则有 FT sin 60＝FN sin 60 FT cos 60＋FN cos 60＝mg 解得FT＝FN＝mg，故C正确． 模型三 弹簧的弹力 例3 如图4所示，小球a的质量为小球b的质量的一半，分别与轻弹簧A、B和轻绳相连接并处于平衡状态．轻弹簧A与竖直方向的夹角为60，轻弹簧A、B的伸长量刚好相同，则下列说法正确的是 图4 A．轻弹簧A、B的劲度系数之比为1∶3 B．轻弹簧A、B的劲度系数之比为2∶1 C．轻绳上拉力与轻弹簧A上拉力的大小之比为2∶1 D．轻绳上拉力与轻弹簧A上拉力的大小之比为∶2 答案 D 解析 设轻弹簧A、B的伸长量都为x，小球a的质量为m，则小球b的质量为2m.对小球b，由平衡条件知，弹簧B中弹力为kBx＝2mg；
对小球a，由平衡条件知，竖直方向上，有kBx＋mg＝kAxcos 60，联立解得kA＝3kB，选项A、B错误；
水平方向上，轻绳上拉力FT＝kAxsin 60，选项C错误，D正确． 变式2 如图5所示，某一弹簧测力计外壳的质量为m，弹簧及与弹簧相连的挂钩质量忽略不计．将其放在光滑水平面上，现用两水平拉力F1、F2分别作用在与弹簧相连的挂钩和与外壳相连的提环上，关于弹簧测力计的示数，下列说法正确的是 图5 A．只有F1＞F2时，示数才为F1 B．只有F1＜F2时，示数才为F2 C．不论F1、F2大小关系如何，示数均为F1 D．不论F1、F2大小关系如何，示数均为F2 答案 C 解析 弹簧测力计的示数一定等于弹簧挂钩上的拉力F1，与F1、F2的大小关系无关，C正确． 模型四 杆的弹力 例4 如图6所示，与竖直墙壁成53角的轻杆一端斜插入墙中并固定，另一端固定一个质量为m的小球，水平轻质弹簧处于压缩状态，弹力大小为mgg表示重力加速度，则轻杆对小球的弹力大小为 图6 A.mg B.mg C.mg D.mg 答案 D 解析 小球处于静止状态，其所受合力为零，小球受力如图所示，由图中几何关系可得F＝＝mg，选项D正确． 命题点二 静摩擦力的分析和计算 1．静摩擦力有无及方向的判断“三法” 1假设法利用假设法判断的思维程序如下 2状态法先判断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．静摩擦力大小的计算 1物体处于平衡状态静止或匀速直线运动，利用力的平衡条件来计算其大小． 2物体有加速度时，若合外力为静摩擦力，则Ff＝ma.若除静摩擦力外，物体还受其他力，则F合＝ma，先求合力再求静摩擦力． 例5 如图7所示，两块木板紧紧夹住木块，一直保持静止，木块重为30 N，木块与木板之间的动摩擦因数为0.2，若左右两端的正压力F都是100 N，则木块所受的摩擦力的大小和方向是 图7 A．30 N，方向向上 B．20 N，方向向上 C．40 N，方向向下 D．100 N，方向向上 答案 A 解析 由于木块静止，故摩擦力与重力平衡，Ff＝G＝30 N，方向向上． 变式3 如图8所示，物体A、B在力F作用下一起以大小相等的速度沿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 图8 A．甲、乙两图中物体A均受摩擦力，且方向均与F相同 B．甲、乙两图中物体A均受摩擦力，且方向均与F相反 C．甲、乙两图中物体A均不受摩擦力 D．甲图中物体A不受摩擦力，乙图中物体A受摩擦力，方向和F相同 答案 D 解析 用假设法分析甲图中，假设A受摩擦力，与A做匀速运动在水平方向所受合力为零不符合，所以A不受摩擦力；
乙图中，假设A不受摩擦力，A将相对B沿斜面向下运动，则知A受沿F方向的摩擦力，故选D. 变式4 一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力的作用，木块处于静止状态，如图9所示，其中F1＝10 N，F2＝2 N，若撤去F1，则木块受到的摩擦力为 图9 A．10 N，方向向左 B．6 N，方向向右 C．2 N，方向向右 D．0 答案 C 解析 当木块受F1、F2及摩擦力的作用而处于平衡状态时，由平衡条件可知木块所受的静摩擦力的大小为8 N，可知最大静摩擦力Fmax≥8 N．当撤去力F1后，F2＝2 N＜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． 命题点三 滑动摩擦力的分析和计算 1．滑动摩擦力的方向 总是跟接触面相切，并且与物体相对运动的方向相反． 2．滑动摩擦力大小的计算 1用公式Ff＝μFN计算． 2结合研究对象的运动状态匀速运动或匀变速运动利用平衡条件或牛顿运动定律求解． 例6 如图10所示，A、B两个物体质量分别为m1和m2，A与B间动摩擦因数为μ1，B与地面间动摩擦因数为μ2.现用力F拉着A物体向右运动，B保持静止，则关于地面对B物体的摩擦力大小和方向下列说法正确的是 图10 A．μ2m1＋m2g，方向水平向左B．μ2m1＋m2g，方向水平向右 C．μ2m2g，方向水平向左D．μ1m1g，方向水平向左 答案 D 解析 对A受力分析，A受到重力、支持力、拉力和B对A的摩擦力FfBA＝μ1m1g，方向水平向左；
对B受力分析，在水平方向B受到A对B的摩擦力FfAB与地面对B的摩擦力，由于B保持静止，所以地面对B的摩擦力与A对B的摩擦力大小相等，方向相反，又因为A对B的摩擦力和B对A的摩擦力是相互作用力，大小相等，方向相反，故地面对B物体的摩擦力大小为μ1m1