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第二章
第一节重力、弹力、摩擦力
知识内容
必考要求
1.重力、基本相互作用
c
2.弹力
c
3.摩擦力
c
考点一 重力、基本相互作用
[巩固基础]
1．重力
(1)产生：由于地球的吸引而使物体受到的力。
(2)大小：G＝mg。
(3)g的特点
①在地球上同一地点g值是一个不变的常数。
②g值随着纬度的增大而增大。
③g值随着高度的增大而减小。
(4)方向：竖直向下。
(5)重心
①相关因素：物体的几何形状；物体的质量分布。
②位置确定：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，重心可用悬挂法确定。
[提醒]
重心可以不在物体上，物体的重心与物体的形状和质量分布都有关系，重心是一个等效的概念，重心是一个等效替代点，不要认为只有重心处受重力，物体的其他部分不受重力。
2．四种基本相互作用
自然界中的四种基本相互作用是：万有引力、电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用。
[演练考法]
1.(2016·4月浙江学考)如图所示是某人在投飞镖，飞镖在飞行途中受到的力有( )
A．推力
B．重力、空气阻力
C．重力、推力
D．重力、推力、空气阻力
解析：选B 飞镖飞行途中受到重力和空气阻力的作用，B正确。
2.(2016·10月浙江学考)中国女排在2016年奥运会比赛中再度夺冠，如图为比赛中精彩瞬间的照片，此时排球受到的力有( )
A．推力
B．重力、推力
C．重力、空气对球的作用力
D．重力、推力、空气对球的作用力
解析：选C 排球此时在空中，与人体没有接触，故排球受到重力、空气对球的作用力，故选C。
考点二 弹力
[巩固基础]
1．形变：物体形状或体积的变化叫形变。
2．弹力
(1)定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，会对与它接触的物体产生力的作用。
(2)产生条件：
物体相互接触；物体发生弹性形变。
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。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。
[提升能力]
1．弹力有无的判断方法
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。此方法多用来判断形变较明显的情况
假设法
对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，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，则此处一定有弹力
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
替换法
可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换，看能否维持原来的运动状态
2．弹力方向的判断方法：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。
[演练考法]
3.(2017·湖州期末)如图所示，某人手拉弹簧，使其伸长了5 cm(在弹性限度内)，若此时弹簧的两端所受拉力各为10 N，则( )
A．弹簧所受的合力大小为10 N
B．弹簧的劲度系数为200 N/m
C．弹簧的劲度系数为400 N/m
D．弹簧的劲度系数随弹簧的拉力的增大而增大
解析：选B 轻弹簧的两端各受10 N拉力F的作用，所以弹簧所受的合力为零，故A错误。根据胡克定律F＝kx得弹簧的劲度系数k＝＝200 N/m，故B正确，C错误。弹簧的伸长量与受到的拉力成正比，弹簧的劲度系数k与弹簧弹力F的变化无关，与弹簧本身有关，故D错误。
4．一根轻质弹簧，当它上端固定、下端悬挂重为G的物体时，长度为L1；当它下端固定在水平地面上，上端压一重为G的物体时，其长度为L2，则它的劲度系数是( )
A. B. C. D.
解析：选D 设弹簧的原长为L0，劲度系数为k，则根据胡克定律得
G＝k(L1－L0)①
G＝k(L0－L2)②
联立①②得k＝。故选D。
考点三 摩擦力
[巩固基础]
1．定义：两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力。
2．产生条件
(1)接触面粗糙；
(2)接触处有挤压作用；
(3)两物体间有相对运动或相对运动的趋势。
3．方向：与受力物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。
4．大小
(1)滑动摩擦力：F＝μFN；μ为动摩擦因数，其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关。
(2)静摩擦力：[提升能力]
一、静摩擦力方向的判断
[例1] 如图所示，A、B两物块叠放在一起，在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动，运动过程中B受到的摩擦力( )
A．方向向左，大小不变 B．方向向左，逐渐减小
C．方向向右，大小不变 D．方向向右，逐渐减小
[解析] 对A、B整体受力分析如图所示，滑动摩擦力F使整体产生加速度a，a等于μg不变，对B受力分析知，B所受静摩擦力Ff＝mB·a＝μmBg，大小不变，方向向左，故A对，B、C、D错。
[答案] A
[规律总结]
判断静摩擦力方向的常用方法
(1)假设法：静摩擦力的方向一定与物体相对运动趋势方向相反，利用“假设法”可以判断出物体相对运动趋势的方向。
(2)状态法：根据二力平衡条件、牛顿第二定律，可以判断静摩擦力的方向。
(3)利用牛顿第三定律(即作用力与反作用力的关系)来判断，此法关键是抓住“力是成对出现的”，先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据“反向”确定另一物体受到的静摩擦力的方向。
二、摩擦力大小的计算
[例2] 如图所示，放在水平桌面上的木块A处于静止状态，所挂的砝码和托盘的总质量为0.6 kg，弹簧测力计读数为2 N，滑轮摩擦不计。若剪断木块和托盘间的轻绳，将会出现的情况是(g＝10 m/s2)( )
A．弹簧测力计的读数将变小
B．A对桌面的摩擦力变小
C．A对桌面的摩擦力变大
D．A所受的合力将要变小
[解析] 初态时，对A受力分析，则摩擦力Ff＝F1－F2＝6 N－2 N＝4 N，说明最大静摩擦力Fmax≥4 N，当剪断木块和托盘间的轻绳时，拉力变为0，弹簧的弹力仍小于最大静摩擦力，物体仍静止，合力仍为零；弹簧测力计的示数不变，故摩擦力变为Ff′＝2 N，桌面对A的静摩擦力变小，那么A对桌面的摩擦力变小。故A、C、D错误，B正确。
[答案] B
[易错提醒]
计算摩擦力时首先要分清是静摩擦力还是滑动摩擦力
(1)滑动摩擦力可由公式F＝μFN计算，应用此公式时要注意以下两点：
①两接触面间的正压力FN的大小不一定等于物体的重力。
②滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关，与接触面积的大小无关。
(2)静摩擦力的计算没有直接公式可用
①它的大小和方向都跟产生相对运动趋势的力密切相关，跟接触面相互挤压力FN无直接关系。
②它的大小和方向具有可变性。对具体问题，要根据物体所处的状态(平衡、加速等)，由力的平衡条件或牛顿运动定律求解。
③最大静摩擦力Fmax是物体将要发生相对运动这一临界状态时的摩擦力。它的数值与FN成正比。在FN不变的情况下，Fmax比滑动摩擦力稍大些，具体问题中通常认为二者相等。
