第講重力、彈力、摩擦力(對應(yīng)人教版必修第一冊相關(guān)內(nèi)容及問題)第三章第1節(jié)閱讀“重力”這一部分內(nèi)容，為什么不說“地球?qū)ξ矬w的吸引力就是重力”？重力指向地心嗎？提示：重力是地球?qū)ξ矬w吸引力的一個分力，二者不總是相等。重力的方向豎直向下，并不一定指向地心。第三章第1節(jié)圖3.1-1和圖3.1-2，說明什么問題？提示：說明了質(zhì)量分布均勻的形狀規(guī)則的物體的重心在它的幾何中心上，而質(zhì)量分布不均勻的物體，重心的位置除了跟物體的形狀有關(guān)外，還跟物體內(nèi)質(zhì)量的分布有關(guān)。第三章第1節(jié)圖3.1-7及“彈力”部分最后兩段文字，歸納彈力產(chǎn)生的原因及彈力的方向。提示：彈力產(chǎn)生的原因是施力物體發(fā)生了形變，要恢復(fù)原狀；彈力的方向與施力物體形變方向相反。第三章第2節(jié)閱讀“滑動摩擦力”這一部分內(nèi)容，滑動摩擦力公式可以寫成Ff＝μmg嗎？提示：不能，滑動摩擦力的公式為Ff＝μF壓，壓力F壓的大小不一定等于物體的重力mg。第三章第2節(jié)閱讀“靜摩擦力”這一部分內(nèi)容，只有靜止的物體才受靜摩擦力嗎？靜摩擦力的大小有何特點？提示：不是，運動的物體也可能受到靜摩擦力；大小可以變化，0<F≤Fmax?？键c一重力1．產(chǎn)生：由于eq\x(\s\up1(01))地球的吸引而使物體受到的力。2．大?。何矬w受到的重力G與物體的質(zhì)量m的關(guān)系是G＝eq\x(\s\up1(02))mg，其中g(shù)是自由落體加速度。3．方向：總是eq\x(\s\up1(03))豎直向下。4．重心：其位置與物體的eq\x(\s\up1(04))質(zhì)量分布和eq\x(\s\up1(05))形狀有關(guān)。關(guān)于重力和重心的理解需注意的幾個方面(1)重力不是萬有引力，而是萬有引力在豎直方向的一個分力。(2)同一物體的重力G的變化是由在地球上不同位置處g的變化引起的。在地球表面，從赤道向兩極，g越來越大；同一經(jīng)緯度，從低海拔向高海拔，g越來越小。(3)重心是物體所受重力的等效作用點。重心的位置不一定在物體上?？梢杂脩揖€法確定不規(guī)則薄板形物體重心的位置。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下，彈簧測力計的示數(shù)一定等于物體的重力[答案]C[解析]物體受到重力的作用，與物體的運動狀態(tài)無關(guān)，A錯誤；重力的方向總是豎直向下，不一定指向地心，B錯誤；赤道上重力加速度最小，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下處于平衡狀態(tài)時，彈簧測力計的示數(shù)才等于物體的重力，D錯誤?？键c二彈力1．形變物體在力的作用下eq\x(\s\up1(01))形狀或eq\x(\s\up1(02))體積的變化叫作形變。2．彈性(1)彈性形變：物體發(fā)生形變后，如果撤去作用力能夠eq\x(\s\up1(03))恢復(fù)原狀，這種形變叫作彈性形變。(2)彈性限度：如果形變過大，超過一定的限度，撤去作用力后物體不能完全恢復(fù)原來的eq\x(\s\up1(04))形狀，這個限度叫作彈性限度。3．彈力(1)定義：發(fā)生eq\x(\s\up1(05))形變的物體，要恢復(fù)原狀，對與它接觸的物體產(chǎn)生的作用力。(2)產(chǎn)生的條件：①物體間直接eq\x(\s\up1(06))接觸；②接觸處發(fā)生eq\x(\s\up1(07))彈性形變。(3)方向：總是與物體彈性形變的方向eq\x(\s\up1(08))相反。4．胡克定律(1)內(nèi)容：在彈性限度內(nèi)，彈簧發(fā)生eq\x(\s\up1(09))彈性形變時，彈力F的大小跟彈簧伸長(或縮短)的長度x成eq\x(\s\up1(10))正比。(2)表達(dá)式：F＝eq\x(\s\up1(11))kx。k叫作彈簧的eq\x(\s\up1(12))勁度系數(shù)，由彈簧自身的性質(zhì)決定，單位是eq\x(\s\up1(13))牛頓每米，用符號eq\x(\s\up1(14))N/m表示。x是彈簧長度的eq\x(\s\up1(15))變化量，不是彈簧形變以后的長度。只知彈簧彈力大小時，彈簧可能處于拉伸狀態(tài)，也可能處于eq\x(\s\up1(16))壓縮狀態(tài)，兩種情況都要考慮。1．相互接觸的物體間一定有彈力。()2．輕繩、輕桿的彈力方向一定沿繩、桿。()答案：1.×2.×1．彈力有無的判斷“四法”(1)條件法：根據(jù)物體是否直接接觸并發(fā)生彈性形變來判斷是否存在彈力。此方法多用來判斷形變較明顯的情況。(2)假設(shè)法：對形變不明顯的情況，可假設(shè)兩個物體間彈力不存在，看物體能否保持原有的運動狀態(tài)，若運動狀態(tài)不變，則此處可能不存在彈力；若運動狀態(tài)改變，則此處一定有彈力。(3)狀態(tài)法：根據(jù)物體的運動狀態(tài)，利用牛頓第二定律或共點力的平衡條件判斷彈力是否存在。(4)替換法：可以將硬的、形變不明顯的施力物體用軟的、易產(chǎn)生明顯形變的物體來替換，看能否發(fā)生形狀的變化，若發(fā)生形變，則此處一定有彈力。2．彈力方向的確定3．彈力大小的計算方法(1)對有明顯形變的彈簧、橡皮條等物體，彈力的大小可以由胡克定律F＝kx計算。注意：x表示彈簧伸長(或縮短)的長度，形變量沒有超出彈性限度。(2)對于難以觀察的微小形變，可以根據(jù)物體的受力情況和運動情況，運用共點力的平衡條件或牛頓第二定律來確定彈力大小。例2如圖所示，一本書放在水平桌面上保持靜止，下列說法中正確的是()A．書對桌面的壓力就是書受到的重力B．書對桌面的壓力是由于桌面發(fā)生形變產(chǎn)生的C．書對桌面的壓力與桌面對書的支持力都是彈力D．書對桌面的壓力是書發(fā)生形變的原因[答案]C[解析]書對桌面的壓力是彈力，與書受到的重力是兩種不同性質(zhì)的力，A錯誤；書對桌面的壓力是由于書發(fā)生形變而產(chǎn)生的，是桌面發(fā)生形變的原因，B、D錯誤；書對桌面的壓力與桌面對書的支持力都是彈力，C正確。例3畫出下圖中物體A受力的示意圖(各接觸面均光滑)。[答案]例4(2025·寧夏中衛(wèi)市高三上期中)如圖所示為一輕質(zhì)彈簧的彈力大小隨長度變化的關(guān)系圖像(輕質(zhì)彈簧始終未超過彈性限度)，下列說法不正確的是()A．彈簧的原長為6cmB．彈簧的勁度系數(shù)為100N/mC．彈簧兩端各加4N拉力時，彈簧的長度為14cmD．彈簧的長度為0.16m時彈力的大小為10N[答案]C[解析]根據(jù)題圖可知，當(dāng)彈簧的長度為6cm時，彈簧的彈力為零，即彈簧的原長為l0＝6cm，故A正確；根據(jù)題圖可知，彈簧的勁度系數(shù)為k＝eq\f(ΔF,Δl)＝eq\f(2－0,（8－6）×10－2)N/m＝100N/m，故B正確；彈簧兩端各加4N拉力時，彈簧的彈力為F1＝4N，則彈簧的伸長量Δx＝eq\f(F1,k)＝0.04m＝4cm，彈簧的長度為l1＝l0＋Δx＝10cm，故C錯誤；彈簧的長度為l2＝0.16m時，彈力的大小為F2＝k(l2－l0)＝10N，故D正確。本題選說法不正確的，故選C?？键c三摩擦力1．滑動摩擦力和靜摩擦力的對比名稱項目滑動摩擦力靜摩擦力定義兩個相互接觸的物體，當(dāng)它們eq\x(\s\up1(01))相對滑動時，在接觸面上會產(chǎn)生一種阻礙相對運動的力，這種力叫作滑動摩擦力相互接觸的兩個物體之間只有eq\x(\s\up1(02))相對運動的趨勢，而沒有相對運動時的摩擦力，叫作靜摩擦力產(chǎn)生條件①接觸面eq\x(\s\up1(03))粗糙；②接觸處有eq\x(\s\up1(04))壓力；③兩物體間有eq\x(\s\up1(05))相對滑動①接觸面eq\x(\s\up1(06))粗糙；②接觸處有eq\x(\s\up1(07))壓力；③兩物體間有eq\x(\s\up1(08))相對運動趨勢大小、方向大?。篎f＝eq\x(\s\up1(09))μF壓方向：沿著接觸面，與受力物體相對運動的方向eq\x(\s\up1(10))相反大?。篹q\x(\s\up1(11))0<F≤eq\x(\s\up1(12))Fmax方向：沿著接觸面，與受力物體相對運動趨勢的方向eq\x(\s\up1(13))相反作用效果總是阻礙物體間的eq\x(\s\up1(14))相對運動總是阻礙物體間的eq\x(\s\up1(15))相對運動趨勢2.滑動摩擦力大小的計算公式Ff＝μF壓中μ為比例常數(shù)，稱為動摩擦因數(shù)，其大小與兩個物體的材料和接觸面的粗糙程度有關(guān)。說明：最大靜摩擦力Fmax略大于滑動摩擦力Ff。1．運動的物體也可以受靜摩擦力。()2．接觸處的摩擦力一定與彈力方向垂直。()3．兩物體接觸處的彈力增大時，接觸面間的摩擦力大小可能不變。()答案：1.√2.√3.√1．靜摩擦力的有無及方向的判斷方法(1)假設(shè)法(2)狀態(tài)法：根據(jù)平衡條件、牛頓第二定律，判斷靜摩擦力的有無及方向。(3)牛頓第三定律法：先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向，再根據(jù)“力的相互性”確定另一物體受到的靜摩擦力方向。2．求解摩擦力的技巧例5如圖甲、乙所示，物體P、Q在力F作用下一起以相同速度沿力F方向勻速運動，圖乙中斜面體固定不動，關(guān)于物體P所受的摩擦力，下列說法正確的是()A．圖甲、乙中物體P均受摩擦力，且方向均與力F相同B．圖甲、乙中物體P均受摩擦力，且方向均與力F相反C．圖甲、乙中物體P均不受摩擦力D．圖甲中物體P不受摩擦力，圖乙中物體P受摩擦力，且方向與力F方向相同[答案]D[解析]在題圖甲中，P做勻速直線運動，在水平方向所受合力為零，所以P不受摩擦力；在題圖乙中，假設(shè)P不受摩擦力，P將相對Q沿斜面向下運動，因此P受與力F方向相同的摩擦力。D正確。例6(多選)一重為100N的木箱放在水平地板上，至少要用35N的水平推力，才能使它從原地開始運動。木箱從原地移動以后，用30N的水平推力，就可以使木箱繼續(xù)做勻速直線運動。由此可知()A．木箱與地板間的最大靜摩擦力為35NB．木箱所受的滑動摩擦力為30NC．木箱與地板間的動摩擦因數(shù)為0.35D．木箱與地板間的動摩擦因數(shù)為0.3[答案]ABD[解析]由題意知，木箱與地板間的最大靜摩擦力為35N，滑動摩擦力為30N，由Ff＝μFN，F(xiàn)N＝mg，聯(lián)立得μ＝eq\f(Ff,mg)＝eq\f(30N,100N)＝0.3，故A、B、D正確，C錯誤。例7在水平地面固定傾角為θ的斜面體，質(zhì)量為m的物體在平行于底邊、大小為F的水平力作用下靜止于斜面上，如圖所示。重力加速度大小為g。該物體受到的摩擦力大小為()A．F B．F＋mgC．F＋mgsinθ D.eq\r(F2＋（mgsinθ）2)[答案]D[解析]對物體受力分析可知，物體受重力、支持力、水平力F以及摩擦力的作用而處于平衡狀態(tài)；將重力分解為垂直于斜面和沿斜面的兩個分力，根據(jù)平衡條件可知，在沿斜面方向上，重力的分力mgsinθ與水平力F以及摩擦力的合力為零，則摩擦力大小等于水平力與重力沿斜面向下的分力的合力，由幾何關(guān)系可知，該物體受到的摩擦力大小