2025秋高考物理一轮复习第二章相互作用第1讲重力弹力摩擦力课件（74页PPT）

(共74张PPT)
第二章　相互作用
第1讲　重力　弹力　摩擦力
常设情境　①生活实践类：生活中的摩擦力的应用，生活中物体的悬挂、千斤顶、木楔等工作原理.
②学习探索类：探究弹簧弹力与形变量关系，探究两个互成角度的力的合成规律，共点力平衡条件及临界问题，动态平衡等.
素养目标　1.能从真实的物理情境中认识弹力、摩擦力、动摩擦因数.（物理观念） 2.会应用弹力、摩擦力的产生条件分析弹力、摩擦力的有无及方向.（科学思维） 3.能应用假设法、状态法、平衡法分析、计算弹力和摩擦力的大小.（科学思维）
一、重力和重心
A. 飞行的蝴蝶只受重力的作用
B. 蝴蝶转弯时所受合力沿运动方向
C. 小猫在空中受重力和弹力的作用
D. 小猫蹬地时弹力大于所受重力
D
解析：飞行的蝴蝶除了受到重力还受到来自空气的作用力，A错误；蝴蝶转弯时做曲线运动，其所受合力方向与速度方向不共线，B错误；小猫腾空之后，身体与其他物体没有接触，不受弹力的作用，C错误；小猫蹬地时弹力大于重力，其重心才能加速运动腾空而起，D正确.
地球
正比
mg
弹簧测力计
竖直向下
质量
形状
几何中心
悬挂法
深化1　　重力的大小和方向
（1）重力的大小用G＝mg计算，重力与物体在地球上的位置有关，与环境和运动状态无关.
（2）重力方向是竖直向下，不一定指向地心.
深化2　　对重心的理解
（1）重心不是重力的真实作用点，重力作用在整个物体上，重心是重力的等效作用点.
（2）重心不是物体上最重的一点，也不一定是物体的几何中心.
（3）重心在物体上的相对位置与物体的位置、放置状态及运动状态无关，重心可以不在物体上.
D
A. 水桶自身重力的大小
B. 水管每秒出水量的大小
C. 水流对桶撞击力的大小
D. 水桶与水整体的重心高低
解析：水管口持续有水流出而过一段时间桶会翻转一次，说明主要原因是装的水到一定量之后，导致水桶与水整体的重心往上移动，竖直向下的重力作用线偏离中心转轴，导致水桶不能稳定平衡，发生翻转，故选D.
A. 在地球上的物体都要受到重力作用，所受的重力与它的运动状态无关，也与是否存在其他力的作用无关
B. 在地球各处的重力方向都是一样的
C. 物体的重力作用在重心上，把重心挖去物体就不会受到重力作用
D. 对某一物体而言，其重力的大小总是一个恒量，不因物体从赤道移到南极而变化
A
解析：物体受到的重力是由于地球的吸引而产生的，是万有引力的一个分力，而万有引力与运动状态无关，与其他力无关，故A正确；重力的方向总是竖直向下的，在不同的位置方向不一定相同，故B错误；一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫作物体的重心，所以重心是等效出来的，与其他部分没有区别，故C错误；重力等于质量与重力加速度的乘积，在不同的地方，质量不变，但重力加速度有可能会变化，两极的重力加速度最大，赤道最小，所以在地球的不同地方，物体的重力有可能变化，故D错误.
二、弹力的分析与计算
B
恢复原状
接触
弹性形变
相反
弹性形变
正比
kx
劲度系数
自身性质
形变量
深化1　　弹力有无的判断
深化2　　弹力方向的判断
深化3　　计算弹力大小的三种方法
（1）根据胡克定律进行求解.
（2）根据力的平衡条件进行求解.
（3）根据牛顿第二定律进行求解.
D
A. 细绳一定对小球有拉力
B. 轻弹簧一定对小球有弹力
C. 细绳不一定对小球有拉力，但是轻弹簧一定对小球有弹力
D. 细绳不一定对小球有拉力，轻弹簧也不一定对小球有弹力
解析：当小车匀速运动时，弹簧弹力大小等于小球重力大小，此时细绳的拉力FT＝0；当小车和小球向右做匀加速直线运动时，细绳的拉力不可能为零，弹簧弹力有可能为零，故D正确.
C
解析：选项A中小球只受重力和杆的弹力的作用，且处于静止状态，由二力平衡可得小球受到的弹力方向应竖直向上，故A错误；选项B中，因为右边的绳竖直向上，如果左边的绳有拉力，则竖直向上的那根绳就会发生倾斜，所以左边的绳没有拉力，故B错误；球与球接触处的弹力方向，垂直于过接触点的公切面（即弹力方向在两球心的连线上），且指向受力物体，球与墙面接触处的弹力方向过接触点垂直于接触面，故C正确；球与面接触处的弹力方向，过接触点垂直于接触面（即弹力方向在接触点与球心的连线上），即选项D中大半圆对小球的支持力FN2的方向应是沿着过小球球心与圆弧接触点的半径，且指向圆心，故D错误.
角度2　有关弹力的“三类模型问题”
模型1　弹簧的弹力
B
A. b弹簧的伸长量也为L
C. P端向右移动的距离为2L
A. 75 N B. 125 N
C. 150 N D. 200 N
C
A. 杆对小球的弹力一定竖直向上
B. 杆对小球的弹力一定沿杆斜向上
C. 杆对小球的弹力大小为mg
D
三、摩擦力的分析与计算
三、摩擦力的分析与计算
A. Ff1＜Ff2＜Ff3 B. Ff1＝Ff2＜Ff3
C. Ff1＝Ff3＜Ff2 D. Ff1＝Ff2＝Ff3
解析：根据滑动摩擦力公式Ff＝μFN，1、2、3号货箱与直木板间正压力相同，各表面材质和粗糙程度均相同，摩擦力大小与接触面积大小无关，则Ff1＝Ff2＝Ff3，D正确.
D
1. 静摩擦力与滑动摩擦力对比
相对静止
相对运动
粗糙
压力
相对运动趋势
粗糙
压力
相对运动
0＜F≤Fmax
有关
μFN
相反
相反
相对运动趋势
相对运动
相对运动
粗糙程度
深化1　　静摩擦力的有无及方向的判断方法
假设法
状态法 根据平衡条件、牛顿第二定律，通过受力分析确定静摩擦力的方向
转换
对象法 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
深化2　　摩擦力大小的计算
（1）滑动摩擦力的大小
公式法 若μ已知，则Ff＝μFN，FN是两物体间的正压力，通常先找到支持力，依据牛顿第三定律得到压力
状态法 若μ未知，可结合物体的运动状态和其他受力情况，利用平衡条件或牛顿第二定律列方程求解
（2）静摩擦力的大小
①物体处于平衡状态（静止或匀速直线运动），利用力的平衡条件求解.
②物体有加速度时，应用牛顿第二定律F合＝ma求解.
③最大静摩擦力与接触面间的压力成正比，其值大于滑动摩擦力，但通常认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力.
A. 物块B不受摩擦力作用
B. 物块B受摩擦力作用，大小恒定，方向水平向左
C. 物块B受摩擦力作用，大小恒定，方向水平向右
D. 因小车的运动方向不能确定，故物块B受到的摩擦力情况无法判断
B
解析：对小球A受力分析，它受绳的拉力和自身重力作用，两力的合力水平向左，且大小恒定，故小车有向左的恒定加速度，则物块B也有水平向左的加速度.由受力分析知，物块B必受到水平向左的摩擦力，且大小恒定，故B正确，A、C、D错误.
　 　
A. A物体受到的摩擦力方向向右
B. B、C受到的摩擦力方向相同
C. B、C受到的摩擦力方向相反
D. 若传送带突然加速，则A物体受到的摩擦力向右
BD
解析：A物体与传送带一起匀速运动，它们之间无相对运动或相对运动趋势，即无摩擦力作用，故A错误；B、C两物体虽运动方向不同，但都处于平衡状态，由沿传送带方向所受合力为零可知，B、C两物体均受沿传送带方向向上的摩擦力作用，故B正确，C错误；若传送带突然加速，根据牛顿第二定律，可知A物体受到向右的摩擦力作用，故D正确.
A. 沙发与地面之间的动摩擦因数为0.18
B. 沙发与地面之间的最大静摩擦力为90 N
C. 若用100 N的水平力推静止的沙发，沙发所受的摩擦力大小为100 N
D. 若用60 N的水平力推已经运动的沙发，沙发所受的摩擦力大小为85 N
BD
解析：用85 N的水平力可使沙发保持匀速直线运动，则沙发的滑动摩擦力Ff＝85 N，
平推力大小为90 N时沙发恰好开始运动，可知最大静摩擦力为90 N，B正确；100 N的
水平推力大于最大静摩擦力，沙发所受摩擦力为滑动摩擦力，即85 N，C错误；由于
沙发处于运动状态，所以即使减小水平力的大小，其所受摩擦力仍为滑动摩擦力，则
沙发所受的摩擦力大小为85 N，D正确.
AD
A. 木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1mg
B. 木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2（m＋M）g
C. 当F＞μ2（M＋m）g时，木板便会开始运动
D. 无论怎样改变F的大小，木板都不可能运动
解析：由于木块在木板上运动，所以木块受到木板的滑动摩擦力的作用，其大小为μ1mg，根据牛顿第三定律可得木块对木板的滑动摩擦力也为μ1mg.又由于木板处于静止状态，木板在水平方向上受到木块的摩擦力μ1mg和地面的静摩擦力的作用，二力平衡，选项A正确，B错误；若增大F的大小，只能使木块的加速度大小变化，但木块对木板的滑动摩擦力大小不变，因而也就不可能使木板运动起来，选项C错误，D正确.
四、摩擦力“突变”四类问题
C
A. 实验中必须让木板保持匀速运动
B. 图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化曲线
C. 最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10∶7
D. 只用图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数
解析：滑动摩擦力Ff＝μFN，所以保持木板与物块发生相对滑动即可，木板不一定要保持匀速运动，A错误.题图乙中F是对物块的拉力，B错误.由题图乙可知，物块所受拉力最大值约为10 N，此时拉力与最大静摩擦力大小相等；拉力最终稳定时约为7 N，此时拉力与滑动摩擦力大小相等，C正确.题目中没有提及物块质量，物块与木板间的正压力未知，因此无法计算物块与木板间的动摩擦因数，D错误.
深化1　　“静—静”突变
物体在摩擦力和其他力的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，如果物体仍然保持静止状态，则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变.
深化2　　“静—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，“突变”点为静摩擦力达到最大值时.
深化3　　“动—静”突变
两物体相对减速滑动的过程中，若相对速度变为零，则滑动摩擦力“突变”为静摩擦力，“突变”点为两物体相对速度刚好为零时.
深化4　　“动—动”突变
指滑动摩擦力大小与方向变化，例如滑块沿斜面下滑到水平面，滑动摩擦力会发生变化.
A. 物体A相对小车向右运动
B. 物体A受到的摩擦力减小
C. 物体A受到的摩擦力大小不变
D. 物体A受到的弹簧的拉力增大
C
解析：由题意得，物体A与小车的上表面间的最大静摩擦力Ffm≥5 N，小车加速运动时，假设物体A与小车仍然相对静止，则物体A所受合力F合＝ma＝10 N，可知此时小车对物体A的摩擦力为5 N，方向向右，且为静摩擦力，所以假设成立，物体A受到的摩擦力大小不变，故选项A、B错误，C正确；同理可知，物体A受到的弹簧的拉力大小不变，故D错误.
ABC
A. 可求出空沙桶的重力
B. 可求出滑块与小车之间的滑动摩擦力的大小
C. 可求出滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小
D. 可判断第50s后小车做匀速直线运动（滑块仍在车上）
解析：t＝0时刻，力传感器显示拉力为2N，则滑块受到的摩擦力为静摩擦力，大小为2N，由小车与空沙桶受力平衡可知空沙桶的重力也等于2N，A选项正确；t＝50s时静摩擦力达到最大值，即最大静摩擦力为3.5N，同时小车启动，说明沙子与沙桶总重力等于3.5N，此时摩擦力突变为滑动摩擦力，滑动摩擦力大小为3N，B、C选项正确；此后由于沙子和沙桶总重力3.5N大于滑动摩擦力3N，故50s后小车将做匀加速直线运动，D选项错误.
角度3　“动—静”突变
B
解析：滑块上升过程中受到滑动摩擦力作用，由Ff＝μFN和FN＝mgcos θ联立得Ff＝6.4 N，方向为沿斜面向下.当滑块的速度减为零后，由于重力的分力mgsin θ＜μmgcos θ，滑块不动，滑块受到的摩擦力为静摩擦力，由平衡条件得Ff＝mgsin θ，代入数据可得Ff＝6 N，方向沿斜面向上，故选项B正确.
角度4　“动—动”突变
BD
解析：当滑块速度小于传送带速度时，a＝gsin θ＋μgcos θ，当滑块速度达到传送带速度时，由于μ＜tan θ，即μmgcos θ＜mgsin θ，所以速度能够继续增加，此时摩擦力方向突变为向上，加速度大小为a＝gsin θ－μgcos θ，所以B、D正确.
限时跟踪检测
A级·基础对点练
题组一　重力和重心
A. 把物体当成质点来处理，主要采用了“微元法”
B. 建立“重心”概念时，主要采用了“极限法”
C. 卡文迪什利用扭秤实验测出了引力常量的数值，主要采用了“放大法”
D. 利用v－t图像推导匀变速直线运动位移与时间公式时，主要采用了“控制变量法”
C
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解析：把物体当成质点来处理，抓住主要因素，忽略次要因素，主要采用了理想模型法，A错误；建立“重心”概念时，主要采用了“等效法”，B错误；卡文迪什利用扭秤实验测出了引力常量的数值，主要采用了“放大法”，C正确；在推导匀变速运动的位移公式时，采用微元法将变速运动等效近似为很多小段的匀速运动，D错误.故选C.
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题组二　弹力的分析与计算
A. 甲图中，由于书的形变，对桌面产生向下的弹力F1
B. 乙图中，弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧的长度成正比
C. 丙图中，碗对筷子的弹力沿筷子斜向上，如图中箭头所示
D. 丁图中，绳的拉力不一定沿着绳收缩的方向
A
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解析：F1为桌面受到的压力，是由于书的形变，对桌面产生向下的弹力，A正确；根据胡克定律可知，弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧的形变量成正比，B错误；碗对筷子的弹力应垂直该处碗的切面斜向上，即接触点与碗心的连线向上，C错误；绳的拉力一定沿着绳而指向绳收缩的方向，D错误.
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C. 弹簧的原长为3l1－3l2
D. 弹簧的原长为3l1－2l2
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题组三　摩擦力的分析与计算
A. 物体B对物体A的摩擦力方向水平向右
B. 地面与物体C之间的摩擦力大小为5 N
C. 物体C对物体B的摩擦力方向水平向左
D. 地面与物体C之间无摩擦力
C
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解析：A处于静止状态，所受外力的合力为0，则A只受重力与支持力，物体B对物体A没有摩擦力作用，A错误；对A、B、C整体分析，由于F1＝20 N＞F2＝5 N，所以地面对物体C的摩擦力方向水平向左，大小为Ff＝F1－F2＝15 N，B、D错误；对A、B整体分析，由于F1的作用，整体相对C有向右运动的趋势，则物体C对物体B的摩擦力方向水平向左，C正确.
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A. 弹簧的压缩量变为2.5 cm
B. 木块B所受静摩擦力为0
C. 木块A所受静摩擦力大小为5 N
D. 木块B所受静摩擦力大小为5 N
D
题组四　摩擦力“突变”四类问题
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解析：根据胡克定律可知F弹＝kΔx＝4 N，木块B静止，所受静摩擦力FfB＝4 N，当B受推力F＝9 N时，F－F弹＝5 N，Ffm＝μG＝5 N，故木块B能够继续保持静止，此时B与地面间达到最大静摩擦力，弹簧的压缩量仍为2.0 cm，故A、B错误，D正确；木块A受力平衡，故其所受静摩擦力大小为FfA＝F弹＝4 N，故C错误.
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B
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解析：推力F＝FN＝kt，开始时物体沿墙面竖直向下滑动，摩擦力Ff＝μFN＝μkt为正比例函数；当Ff增加到大于G时，物体开始做减速运动，Ff继续增大，当速度减为零时，物体静止，此时摩擦力为静摩擦力，大小等于物体的重力且不再变化，故B正确.
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B级·能力提升练
A. 图甲中物块m受到摩擦力
B. 图乙中物块m受到摩擦力
C. 图甲中物块m受到水平向左的摩擦力
D. 图乙中物块m受到与斜面平行向上的摩擦力
甲
乙
BD
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解析：对题图甲：设物块m受到重力、支持力、摩擦力的作用，而重力与支持力平衡，若受到摩擦力作用，其方向与接触面相切，方向水平，则物块m受力将不平衡，与题中条件矛盾，故假设不成立，A、C错误；对题图乙：设物块m不受摩擦力，由于m匀速下滑，m必受力平衡，若m只受重力、支持力作用，由于支持力与接触面垂直，故重力、支持力不可能平衡，则假设不成立，由受力分析知：m受到与斜面平行向上的摩擦力，B、D正确.
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B. 2mgsin θ
A
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9. （2025·山东德州联考）一横梁起重机移动货物时因出现故障而失去动力，工作人员在货物上作用一水平恒力，使货物和起重机一起缓慢向右移动，此过程可简化为如图所示的模型.已知起重机的质量为m1，货物的质量为m2，绳索与水平轨道间的夹角为θ，重力加速度大小为g，绳索的质量不计，求：
（1）水平恒力的大小F；
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（2）水平横梁对起重机的阻力大小与横梁受到的压力大小的比值k.
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