英恋物理
《高考物理顶层
系列资料点考向通01
种基本力的分析
资料编号
力的概念和分类
习题编号
)力是物体间的相互作用
成对出现的,这一对力的性质相同,不接触的物
有力的作用,如重力、电磁力等
(2)力是矢量,其作用效果由大
向及作用点三个要素决定。力的作用效果是使物体
产生形变或加速度。
力的分类
按力的性质可分为重力
力、摩擦力、安培力、洛伦兹力、分
核力等
按力的效果可分为动力
力、回复力
力、压力、支持力等
使力
的作用效果相同,这些力产生的条件及性质也不一定相
三种常见的力
地球对物体的
使物体受到的
动状态无关,与物体所在的纬度、高度有关
3)方向:竖直向下或垂直于水平面向
(4)作用点
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,重心可用悬挂法确定
(5)测量:用弹簧测力计测量
使物体
衡
2、形变
)形变:物体在力的作用下形状或体积的变
)弹性形变:有些物体在形变后撤去外力作用后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
度叫弹性限
3、弹力(接触力)
)定义:发生弹性形变的物体
恢复原状
接触的物体产生的作用力。即弹
力产生于恢复形变的过程中。
(2)产生条件
物体间直接接触
※关于弹力的应用技巧
力有无的判断
弹力产生的条件即条件法
两物体相
物体发生明显弹性形变
这两个条件缺一不
是接触力,但相互接触的物体间不一定存在弹力,还要
看两物体间有没有挤压而发生弹性形变
(2)判断是否发生形变
形变明显的
变直接判断
变
时,通常用下面的三种方法进行分析判断
英恋物理
《高考物理顶层
系列资料考点考向通02
假设法
替代法
状态法
2、弹力方向的判断
)根据形变
断
(2)由物体的运动状态,根据共点力的平衡条件或牛顿第
进行判断
)根据接触方式判断
与面唾产公共接触
有球的接触,弹力位于接
垂直于切
触点到球心的连线上
“自由杆”即在连接处
以自由转动的杆,杆的受
力一定沿杆的方向,否则
就会转动;“固定杆”即
轻杆
在迮接处不能自由转动的
杆,杆的受力不一定沿杆
的方向,应由物体所处的
状态决定。
弹力的大
(1)与形变大小有关,同一物体形变越大,弹力越
(2)一根张紧的轻绳上的张力大小处处相等
(3)对于弹簧,弹力的大小可以由胡克定律F=kx进行计算
簧本身的特性决定,与F、x无关。k
个弹等电后,k≠k十k并联
κ是弹簧的形变量,是弹簧伸长或缩短的长度,而不是弹簧的原长,也不是弹簧形变后
实际长度。弹簧仲长或压缩相同长度,弹力大小相等,但方向不同
③弹力F与形变量x的关系
图所
点的倾斜直线,其斜率k=反映了劲度系数
△
胡克定律还可写成ΔF=k△x,即弹力
量跟弹簧形变的105
三种基本力的分析(例题)
【例1】将一物块分成相等的A、B两部分靠在一起，下端放置在地面上，上端用绳子拴在天花板上，绳子处于竖直伸直状态，整个装置静止，则（ ）
A．绳子上拉力可能为零
B．地面受的压力可能为零
C．地面与物体间可能存在摩擦力
D．A、B之间不可能存在摩擦力
【分析】隔离对A分析，根据平衡条件判断绳子拉力的有无．对整体分析，判断地面有无摩擦力以及对地面的压力与重力关系．
【解答】解：A、如果B对A的作用力和A的重力平衡，则绳子拉力为零，A正确；
B、地面受的压力一定不可能为零，B错误；
C、以整体为研究对象可知，整体水平方向合力为零，地面与物体间不存在摩擦力，C错误；
D、当绳子拉力与A的重力相等时，A和B之间没有摩擦力，如果不相等，则A和B之间一定存在摩擦力，所以D错误。
故选：A。
【点评】解决本题的关键能够正确地进行受力分析，运用共点力平衡求解，采用隔离法和整体法进行研究．
【例2】如图两个弹簧的质量不计，劲度系数分别为k1、k2，它们一端固定在质量为m的物体上，另一端分别固定在Q、P上，当物体平衡时上面的弹簧处于原长，若把固定的物体换为质量为2m的物体（弹簧的长度不变，且弹簧均在弹性限度内），当物体再次平衡时，物体比第一次平衡时的位置下降了x，则x为（ ）
A．
B．
C．
D．
【分析】当物体的质量为m时，弹簧k2处于原长，下方弹簧k1的弹力等于mg，由胡克定律求出其压缩的长度．将物体的质量增为原来的2倍时，上方的弹簧伸长的长度与下方弹簧压缩量增加的长度相等，等于物体下降的高度，两弹簧弹力之和等于2mg，再由胡克定律求解物体下降的高度．
【解答】解：当物体的质量为m时，下方弹簧被压缩的长度为：x1＝…①
当物体的质量变为2m时，设物体下降的高度为x，则上方弹簧伸长的长度为x，
下方弹簧被压缩的长度为x1+x，两弹簧弹力之和等于2mg由胡克定律和平衡条件得：
k2x+k1（x1+x）＝2mg…②
由①②联立解得：x＝；
故选：A。
【点评】本题由胡克定律和平衡条件分别研究两种情况下弹簧的压缩量，要抓住第二情况下，两弹簧形变量与物体下降高度相等进行列式．
【例3】如图所示，与水平面夹角为30°的固定斜面上有一质量m＝1.0kg的物体．细绳的一端与物体相
连，另一端经摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧秤相连．物体静止在斜面上，弹簧秤的示数为
4.9N．关于物体受力的判断（取g＝9.8m/s2），下列说法正确的是（ ）
A．斜面对物体的支持力大小为4.9N，方向垂直斜面向上
B．斜面对物体的摩擦力大小为4.9N，方向沿斜面向上
C．斜面对物体的支持力大小为4.9N，方向竖直向上
D．斜面对物体的摩擦力大小为零
【分析】对物体受力分析，求出物体重力与斜面方向上的分力大小，与弹簧的拉力比较判断出摩擦力的大小和方向．根据共点力平衡求出支持力的大小．
【解答】解：B、D、物体重力沿斜面方向下的分力Gx＝mgsin30°＝1.0×9.8×0.5＝4.9N，与弹簧的弹力相等，根据共点力平衡，知物体不受摩擦力作用。故B错误，D正确；
A、C、根据共点力平衡得，N＝mgcos30°＝1.0×9.8×0.5＝4.9N，方向垂直于斜面向上。故A错误、C错误；
故选：D。
【点评】解决本题的关键能够正确地进行受力分析，运用共点力平衡进行求解．
【例4】如图所示为位于水平面上的小车，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ，在斜杆下端固定有质量为m的小球。下列关于杆对球的作用力F的判断中，正确的是（ ）
A．小车静止时，F＝mgcos
θ，方向垂直于杆向上
B．小车向右匀速运动时，一定有F＝mg，方向竖直向上
C．小车向右匀加速运动时，方向一定沿杆子向上
D．小车向右匀加速运动时，一定有F＞mg，方向可能沿杆向上
【分析】小球和小车具有相同的加速度，当小车静止或匀速直线运动时，小球处于平衡状态，根据平衡确定杆对球的作用力F的大小和方向。当小车匀加速运动时，抓住小球的合力方向，根据牛顿第二定律确定F的大小和方向。
【解答】解：A、小车静止时，小球处于平衡状态，则杆对球的弹力大小
F＝mg，方向竖直向上，故A错误。
B、小车向右匀速运动时，小球受到重力mg和力F，由平衡条件知F＝mg，方向竖直向上，故B正确。
CD、小球向右匀加速运动时，小球具有水平向右的加速度，则小球的合力水平向右，如图所示，根据平行四边形定则知，F＞mg，但是方向不一定沿杆向上，当a＝gtanθ时，F才方向沿杆子向上，故C错误，D正确。
故选：BD。
【点评】解决本题的关键是要知道小球和小车具有相同的加速度，结合牛顿第二定律和共点力平衡进行求解，要注意杆对小球的弹力方向不一定沿杆向上。
【例5】三个质量均为1kg的相同木块a、b、c和两个劲度系数均为500N/m的相同轻弹簧p、q用轻绳连接，如图所示，其中a放在光滑水平桌面上。开始时p弹簧处于原长，木块都处于静止状态。现用水平力F缓慢地向左拉p弹簧的左端，直到c木块刚好离开水平地面为止，g取10m/s2．该过程中（ ）
A．p弹簧的左端向左移动的距离是4cm
B．q弹簧的上端向上移动的距离是6cm
C．p弹簧的左端向左移动的距离是8cm
D．q弹簧的上端向上移动的距离是4cm
【分析】对b分析，根据共点力平衡求出q弹簧
的压缩量，从而得出q弹簧的长度。当c恰好离开地面时，对c分析，根据共点力平衡求出弹簧q的伸长量，对bc整体分析，求出绳子的拉力，从而得出弹簧p的弹力，结合胡克定律求出p的伸长量，通过两个弹簧形变量的变化得出p弹簧的左端向左移动的距离和q弹簧上端移动的距离。
【解答】解：AC、对物块b分析受力可知，q弹簧初始时压缩量为：△x1＝＝m＝0.02m＝2cm。
对物块c分析受力可知，q弹簧末状态时伸长量为：△x2＝＝m＝0.02m＝2cm。
末状态下，对bc整体分析受力可知，细线对B向上的拉力大小为2mg，由于物块a平衡，所以p弹簧的弹力大小也为2mg，则末状态下p弹簧伸长：
△x3＝＝m＝0.04m＝4cm。
比较初末状态可得：p弹簧左端向左移动的距离为：s＝△x1+△x2+△x3＝8cm，故A错误、C正确。
BD、q弹簧的上端向上移动的距离为：x＝△x1+△x2＝4cm，故B错误、D正确。
故选：CD。
【点评】本题考查了胡克定律和共点力平衡的基本运用，关键选择好研究对象，结合共点力平衡，以及抓住弹簧的初末状态分析求解。
【例6】如图所示，一轻质弹簧两端分别与竖直墙壁和物块连接，物块位于水平面上。A、B是物块能保持静止的位置中离墙壁最近和最远的点，A、B两点离墙壁的距离分别是x1、x2．物块与地面的最大静摩擦力为Ffm，则弹簧的劲度系数为（ ）
A．
B．
C．
D．
【分析】分别对物体处于对A、B点时进行受力分析，根据平衡条件和胡克定律列方程即可求解。
【解答】解：物块在离墙壁的最近和最远点，受到的静摩擦力等于最大静摩擦力Ffm，
由平衡条件和胡克定律可得：Ffm＝k（L0﹣x1），Ffm＝k（x2﹣L0），
解得：k＝，C正确。
故选：C。
【点评】本题考查了平衡条件以及胡克定律的直接应用，列出平衡方程，代入数据即可。基础题。
【例7】如图所示，物体A、B在力F作用下一起以相同速度沿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( D )
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
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合力为零不符，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；选项D正确．
【例8】如图所示，质量为m的木块P在质量为M的长木板ab上滑行，长木板放在水平面上一直处于静止状态．若ab与地面间的动摩擦因数为μ1，木块P与长木板ab间的动摩擦因数为μ2，则长木板ab受到地面的摩擦力大小为( C )
A．μ1Mg
B．μ1(m＋M)g
C．μ2mg
D．μ1Mg＋μ2mg
解析：木块P对长木板的滑动摩擦力大小为F＝μ2mg，长木板始终静止，则地面对长木板的静摩擦力大小为F′＝F＝μ2mg，故选项C正确．
【例9】(多选)如图甲所示，A、B两个物体叠放在水平地面上，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的细绳保持水平．从t＝0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( AB )
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μAB
D．B与水平面间的动摩擦因数μ
解析：当B被拉动后，拉力传感器才有示数，地面对B的最大静摩擦力为Ffm＝kt1，A、B相对滑动后，拉力传感器的示数保持不变，则FfAB＝kt2－Ffm＝k(t2－t1)，选项A、B正确；由于A、B的质量未知，则μAB和μ不能求出，选项C、D错误．
【例10】表面粗糙的长直木板的上表面的一端放有一个木块，如图所示，木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与地面的夹角α变大，最大静摩擦力大于滑动摩擦力)，另一端不动，则木块受到的摩擦力Ff随角度α变化的图象是下列图中的( )
【审题关键点】 开始木块受静摩擦力作用，当α大于某值时，木块受滑动摩擦力作用．
【解析】 本题涉及摩擦力的渐变和突变，我们分阶段研究：①初始木板处于水平位置，此时有a＝0，f＝0；②从木板开始转动到木块与木板发生相对滑动前，木块所受的是静摩擦力，由于木板缓慢转动，可认为木块处于平衡状态．由平衡条件可知，f静＝mgsinα，因此，静摩擦力随α的增大而增大，它们满足正弦规律变化；③木块相对于木板刚要滑动时达到临界状态，此时木块所受的静摩擦力为最大静摩擦力fm，随着α继续增大，木块将开始滑动，静摩擦力变为滑动摩擦力，且满足fm>f滑；④木块相对于木板开始滑动后，f滑＝μmgcosα，则木块所受的滑动摩擦力随α的增大而减小，满足余弦规律变化；⑤最后，α＝，f＝0.据以上分析可知，选项C正确．
【答案】 C
【例10】．[“静—静”突变]
(多选)木块A、B分别重50
N和60
N，它们与水平地面间的动摩擦因数均为0.25，夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2
cm，弹簧的劲度系数为400
N/m，系统置于水平地面上静止不动，现用F＝1
N的水平拉力作用在木块B上，如图所示，设滑动摩擦力与最大静摩擦力相等，则力F作用后( AC )
A．木块A所受摩擦力大小是8
N
B．木块A所受摩擦力大小是11.5
N
C．木块B所受摩擦力大小是9
N
D．木块B所受摩擦力大小是7
N
解析：未加F时，木块A在水平方向上受弹簧的弹力F1及静摩擦力FA作用，且FA＝F1＝kx＝8
N，木块B在水平方向上受弹簧弹力F2和静摩擦力FB作用，且FB＝F2＝kx＝8
N，在木块B上施加F＝1
N的向右的拉力后，由于F2＋F<μGB，故木块B所受摩擦力仍为静摩擦力，其大小FB′＝F2＋F＝9
N，木块A的受力情况不变，A、C对．
【例11】．[“动—静”突变]
如图所示，斜面固定在地面上，倾角为θ＝37°(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)．质量为1
kg的滑块以初速度v0从斜面底端沿斜面向上滑行(斜面足够长，该滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8)，则该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图象是下图中的(取初速度v0的方向为正方向)(g＝10
m/s2)( B )
解析：滑块上升过程中受滑动摩擦力，由Ff＝μFN和FN＝mgcosθ联立得Ff＝6.4
N，方向沿斜面向下．当滑块的速度减为零后，由于重力的分力mgsinθ<μmgcosθ，滑块不动，滑块受到的摩擦力为静摩擦力，由平衡条件得Ff＝mgsinθ，代入可得Ff＝6
N，方向沿斜面向上，故选项B正确．
【例12】．[“静—动”突变]
(多选)在探究静摩擦力变化的规律及滑动摩擦力变化的规律的实验中，设计了如图甲所示的演示装置，力传感器A与计算机连接，可获得力随时间变化的规律，将力传感器固定在光滑水平桌面上，测力端通过细绳与一滑块相连(调节传感器高度使细绳水平)，滑块放在较长的小车上，小车一端连接一根轻绳并跨过光滑的轻定滑轮系一只空砂桶(调节滑轮使桌面上部细绳水平)，整个装置处于静止状态．实验开始时打开传感器同时缓慢向砂桶里倒入砂子，小车一旦运动起来，立即停止倒砂子，若力传感器采集的图象如图乙所示，则结合该图象，下列说法正确的是( ABC )
A．可求出空砂桶的重力
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50秒后小车做匀速直线运动(滑块仍在车上)
解析：t＝0时刻，传感器显示拉力为2
N，则滑块受到的摩擦力为静摩擦力，大小为2
N，由车与空砂桶受力平衡可知空砂桶的重力也等于2
N，A对；t＝50
s时摩擦力达到最大值，即最大静摩擦力为3.5
N，同时小车开始运动，说明带有砂的砂桶重力等于3.5
N，此时摩擦力立即变为滑动摩擦力，最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，故摩擦力突变为3
N的滑动摩擦力，B、C对；此后由于砂和砂桶重力3.5
N大于滑动摩擦力3
N，故第50
s后小车将加速运动，D错．
【例13】．[摩擦力方向与运动方向相同]
(多选)如图所示，皮带运输机将物体匀速地送往高处，下列结论正确的是( ACD )
A．物体受到与运动方向相同的摩擦力作用
B．传送的速度越大，物体受到的摩擦力越大
C．物体所受的摩擦力与传送的速度无关
D．物体受到的静摩擦力为物体随皮带运输机上升的动力
解析：物体随皮带运输机一起上升的过程中，物体具有相对于皮带下滑的趋势，受到沿皮带向上的摩擦力作用，是使物体向上运动的动力，其大小等于物体重力沿皮带向下的分力，与传送的速度大小无关，故A、C、D正确，B错误．
【例14】．[摩擦力方向与运动方向相反]
(多选)为了测定木块和竖直墙壁之间的动摩擦因数，某同学设计了一个实验：用一根弹簧将木块压在墙上，同时在木块下方有一个拉力F2作用，使木块恰好匀速向下运动(弹簧随木块一起向下运动)，如图所示．现分别测出了弹簧的弹力F1、拉力F2和木块的重力G，则以下结论正确的是( BD )
A．木块受到竖直向下的滑动摩擦力
B．木块所受的滑动摩擦力阻碍木块下滑
C．木块与墙壁之间的动摩擦因数为
D．木块与墙壁之间的动摩擦因数为
解析：
木块相对于竖直墙壁下滑，受到竖直向上的滑动摩擦力，阻碍木块下滑，A错误，B正确．
分析木块受力如图所示．由平衡条件可得：FN＝F1，Ff＝G＋F2，又Ff＝μFN，以上三式联立可解得：μ＝，故C错误，D正确．
【例15】．[摩擦力方向与运动方向不共线]
(多选)如图所示，质量为m的长方体物块放在水平放置的钢板C上，物块与钢板间的动摩擦因数为μ，由于光滑固定导槽A、B的控制，该物块只能沿水平导槽运动．现使钢板以速度v1向右匀速运动，同时用水平力F拉动物块使其以速度v2(v2的方向与v1的方向垂直，沿y轴正方向)沿槽匀速运动，以下说法正确的是( BD )
A．若拉力F的方向在第一象限，则其大小一定大于μmg
B．若拉力F的方向在第二象限，则其大小可能小于μmg
C．若拉力F的方向沿y轴正方向，则此时F有最小值，其值为
μmg
D．若拉力F的方向沿y轴正方向，则此时F有最小值，其值为
μmg
解析：
物块有相对于钢板水平向左的速度v1和沿导槽的速度v2，故物块相对于钢板的速度如图所示，滑动摩擦力方向与相对运动方向相反，物块做匀速运动，所受导槽的作用力和拉力F的合力与滑动摩擦力大小相等、方向相反，由几何关系易知，F的方向沿y轴正方向时有最小值，即F＝fcosθ＝μmgcosθ＝μmg<μmg，故B、D正确．
日期：2020/5/16
20:48:16；用户：云众学校物理；邮箱：yzxx002@；学号：22049688
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