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(共74張PPT)
第二章　相互作用
第1講　重力　彈力　摩擦力
常設情境　①生活實踐類：生活中的摩擦力的應用，生活中物體的懸掛、千斤頂、木楔等工作原理.
②學習探索類：探究彈簧彈力與形變量關系，探究兩個互成角度的力的合成規律，共點力平衡條件及臨界問題，動態平衡等.
素養目標　1.能從真實的物理情境中認識彈力、摩擦力、動摩擦因數.（物理觀念） 2.會應用彈力、摩擦力的產生條件分析彈力、摩擦力的有無及方向.（科學思維） 3.能應用假設法、狀態法、平衡法分析、計算彈力和摩擦力的大小.（科學思維）
一、重力和重心
A. 飛行的蝴蝶只受重力的作用
B. 蝴蝶轉彎時所受合力沿運動方向
C. 小貓在空中受重力和彈力的作用
D. 小貓蹬地時彈力大于所受重力
D
解析：飛行的蝴蝶除了受到重力還受到來自空氣的作用力，A錯誤；蝴蝶轉彎時做曲線運動，其所受合力方向與速度方向不共線，B錯誤；小貓騰空之后，身體與其他物體沒有接觸，不受彈力的作用，C錯誤；小貓蹬地時彈力大于重力，其重心才能加速運動騰空而起，D正確.
地球
正比
mg
彈簧測力計
豎直向下
質量
形狀
幾何中心
懸掛法
深化1　　重力的大小和方向
（1）重力的大小用G＝mg計算，重力與物體在地球上的位置有關，與環境和運動狀態無關.
（2）重力方向是豎直向下，不一定指向地心.
深化2　　對重心的理解
（1）重心不是重力的真實作用點，重力作用在整個物體上，重心是重力的等效作用點.
（2）重心不是物體上最重的一點，也不一定是物體的幾何中心.
（3）重心在物體上的相對位置與物體的位置、放置狀態及運動狀態無關，重心可以不在物體上.
D
A. 水桶自身重力的大小
B. 水管每秒出水量的大小
C. 水流對桶撞擊力的大小
D. 水桶與水整體的重心高低
解析：水管口持續有水流出而過一段時間桶會翻轉一次，說明主要原因是裝的水到一定量之后，導致水桶與水整體的重心往上移動，豎直向下的重力作用線偏離中心轉軸，導致水桶不能穩定平衡，發生翻轉，故選D.
A. 在地球上的物體都要受到重力作用，所受的重力與它的運動狀態無關，也與是否存在其他力的作用無關
B. 在地球各處的重力方向都是一樣的
C. 物體的重力作用在重心上，把重心挖去物體就不會受到重力作用
D. 對某一物體而言，其重力的大小總是一個恒量，不因物體從赤道移到南極而變化
A
解析：物體受到的重力是由于地球的吸引而產生的，是萬有引力的一個分力，而萬有引力與運動狀態無關，與其他力無關，故A正確；重力的方向總是豎直向下的，在不同的位置方向不一定相同，故B錯誤；一個物體的各部分都受到重力的作用，從效果上看，可以認為各部分受到的重力作用集中于一點，這一點叫作物體的重心，所以重心是等效出來的，與其他部分沒有區別，故C錯誤；重力等于質量與重力加速度的乘積，在不同的地方，質量不變，但重力加速度有可能會變化，兩極的重力加速度最大，赤道最小，所以在地球的不同地方，物體的重力有可能變化，故D錯誤.
二、彈力的分析與計算
B
恢復原狀
接觸
彈性形變
相反
彈性形變
正比
kx
勁度系數
自身性質
形變量
深化1　　彈力有無的判斷
深化2　　彈力方向的判斷
深化3　　計算彈力大小的三種方法
（1）根據胡克定律進行求解.
（2）根據力的平衡條件進行求解.
（3）根據牛頓第二定律進行求解.
D
A. 細繩一定對小球有拉力
B. 輕彈簧一定對小球有彈力
C. 細繩不一定對小球有拉力，但是輕彈簧一定對小球有彈力
D. 細繩不一定對小球有拉力，輕彈簧也不一定對小球有彈力
解析：當小車勻速運動時，彈簧彈力大小等于小球重力大小，此時細繩的拉力FT＝0；當小車和小球向右做勻加速直線運動時，細繩的拉力不可能為零，彈簧彈力有可能為零，故D正確.
C
解析：選項A中小球只受重力和桿的彈力的作用，且處于靜止狀態，由二力平衡可得小球受到的彈力方向應豎直向上，故A錯誤；選項B中，因為右邊的繩豎直向上，如果左邊的繩有拉力，則豎直向上的那根繩就會發生傾斜，所以左邊的繩沒有拉力，故B錯誤；球與球接觸處的彈力方向，垂直于過接觸點的公切面（即彈力方向在兩球心的連線上），且指向受力物體，球與墻面接觸處的彈力方向過接觸點垂直于接觸面，故C正確；球與面接觸處的彈力方向，過接觸點垂直于接觸面（即彈力方向在接觸點與球心的連線上），即選項D中大半圓對小球的支持力FN2的方向應是沿著過小球球心與圓弧接觸點的半徑，且指向圓心，故D錯誤.
角度2　有關彈力的“三類模型問題”
模型1　彈簧的彈力
B
A. b彈簧的伸長量也為L
C. P端向右移動的距離為2L
A. 75 N B. 125 N
C. 150 N D. 200 N
C
A. 桿對小球的彈力一定豎直向上
B. 桿對小球的彈力一定沿桿斜向上
C. 桿對小球的彈力大小為mg
D
三、摩擦力的分析與計算
三、摩擦力的分析與計算
A. Ff1＜Ff2＜Ff3 B. Ff1＝Ff2＜Ff3
C. Ff1＝Ff3＜Ff2 D. Ff1＝Ff2＝Ff3
解析：根據滑動摩擦力公式Ff＝μFN，1、2、3號貨箱與直木板間正壓力相同，各表面材質和粗糙程度均相同，摩擦力大小與接觸面積大小無關，則Ff1＝Ff2＝Ff3，D正確.
D
1. 靜摩擦力與滑動摩擦力對比
相對靜止
相對運動
粗糙
壓力
相對運動趨勢
粗糙
壓力
相對運動
0＜F≤Fmax
有關
μFN
相反
相反
相對運動趨勢
相對運動
相對運動
粗糙程度
深化1　　靜摩擦力的有無及方向的判斷方法
假設法
狀態法 根據平衡條件、牛頓第二定律，通過受力分析確定靜摩擦力的方向
轉換
對象法 先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向，再根據“力的相互性”確定另一物體受到的靜摩擦力方向
深化2　　摩擦力大小的計算
（1）滑動摩擦力的大小
公式法 若μ已知，則Ff＝μFN，FN是兩物體間的正壓力，通常先找到支持力，依據牛頓第三定律得到壓力
狀態法 若μ未知，可結合物體的運動狀態和其他受力情況，利用平衡條件或牛頓第二定律列方程求解
（2）靜摩擦力的大小
①物體處于平衡狀態（靜止或勻速直線運動），利用力的平衡條件求解.
②物體有加速度時，應用牛頓第二定律F合＝ma求解.
③最大靜摩擦力與接觸面間的壓力成正比，其值大于滑動摩擦力，但通常認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.
A. 物塊B不受摩擦力作用
B. 物塊B受摩擦力作用，大小恒定，方向水平向左
C. 物塊B受摩擦力作用，大小恒定，方向水平向右
D. 因小車的運動方向不能確定，故物塊B受到的摩擦力情況無法判斷
B
解析：對小球A受力分析，它受繩的拉力和自身重力作用，兩力的合力水平向左，且大小恒定，故小車有向左的恒定加速度，則物塊B也有水平向左的加速度.由受力分析知，物塊B必受到水平向左的摩擦力，且大小恒定，故B正確，A、C、D錯誤.
　 　
A. A物體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. 若傳送帶突然加速，則A物體受到的摩擦力向右
BD
解析：A物體與傳送帶一起勻速運動，它們之間無相對運動或相對運動趨勢，即無摩擦力作用，故A錯誤；B、C兩物體雖運動方向不同，但都處于平衡狀態，由沿傳送帶方向所受合力為零可知，B、C兩物體均受沿傳送帶方向向上的摩擦力作用，故B正確，C錯誤；若傳送帶突然加速，根據牛頓第二定律，可知A物體受到向右的摩擦力作用，故D正確.
A. 沙發與地面之間的動摩擦因數為0.18
B. 沙發與地面之間的最大靜摩擦力為90 N
C. 若用100 N的水平力推靜止的沙發，沙發所受的摩擦力大小為100 N
D. 若用60 N的水平力推已經運動的沙發，沙發所受的摩擦力大小為85 N
BD
解析：用85 N的水平力可使沙發保持勻速直線運動，則沙發的滑動摩擦力Ff＝85 N，
平推力大小為90 N時沙發恰好開始運動，可知最大靜摩擦力為90 N，B正確；100 N的
水平推力大于最大靜摩擦力，沙發所受摩擦力為滑動摩擦力，即85 N，C錯誤；由于
沙發處于運動狀態，所以即使減小水平力的大小，其所受摩擦力仍為滑動摩擦力，則
沙發所受的摩擦力大小為85 N，D正確.
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. 當F＞μ2（M＋m）g時，木板便會開始運動
D. 無論怎樣改變F的大小，木板都不可能運動
解析：由于木塊在木板上運動，所以木塊受到木板的滑動摩擦力的作用，其大小為μ1mg，根據牛頓第三定律可得木塊對木板的滑動摩擦力也為μ1mg.又由于木板處于靜止狀態，木板在水平方向上受到木塊的摩擦力μ1mg和地面的靜摩擦力的作用，二力平衡，選項A正確，B錯誤；若增大F的大小，只能使木塊的加速度大小變化，但木塊對木板的滑動摩擦力大小不變，因而也就不可能使木板運動起來，選項C錯誤，D正確.
四、摩擦力“突變”四類問題
C
A. 實驗中必須讓木板保持勻速運動
B. 圖乙中曲線就是摩擦力隨時間的變化曲線
C. 最大靜摩擦力與滑動摩擦力之比約為10∶7
D. 只用圖乙中數據可得出物塊與木板間的動摩擦因數
解析：滑動摩擦力Ff＝μFN，所以保持木板與物塊發生相對滑動即可，木板不一定要保持勻速運動，A錯誤.題圖乙中F是對物塊的拉力，B錯誤.由題圖乙可知，物塊所受拉力最大值約為10 N，此時拉力與最大靜摩擦力大小相等；拉力最終穩定時約為7 N，此時拉力與滑動摩擦力大小相等，C正確.題目中沒有提及物塊質量，物塊與木板間的正壓力未知，因此無法計算物塊與木板間的動摩擦因數，D錯誤.
深化1　　“靜—靜”突變
物體在摩擦力和其他力的作用下處于靜止狀態，當作用在物體上的其他力的合力發生變化時，如果物體仍然保持靜止狀態，則物體受到的靜摩擦力的大小和方向將發生突變.
深化2　　“靜—動”突變
物體在摩擦力和其他力作用下處于靜止狀態，當其他力變化時，如果物體不能保持靜止狀態，則物體受到的靜摩擦力將“突變”成滑動摩擦力，“突變”點為靜摩擦力達到最大值時.
深化3　　“動—靜”突變
兩物體相對減速滑動的過程中，若相對速度變為零，則滑動摩擦力“突變”為靜摩擦力，“突變”點為兩物體相對速度剛好為零時.
深化4　　“動—動”突變
指滑動摩擦力大小與方向變化，例如滑塊沿斜面下滑到水平面，滑動摩擦力會發生變化.
A. 物體A相對小車向右運動
B. 物體A受到的摩擦力減小
C. 物體A受到的摩擦力大小不變
D. 物體A受到的彈簧的拉力增大
C
解析：由題意得，物體A與小車的上表面間的最大靜摩擦力Ffm≥5 N，小車加速運動時，假設物體A與小車仍然相對靜止，則物體A所受合力F合＝ma＝10 N，可知此時小車對物體A的摩擦力為5 N，方向向右，且為靜摩擦力，所以假設成立，物體A受到的摩擦力大小不變，故選項A、B錯誤，C正確；同理可知，物體A受到的彈簧的拉力大小不變，故D錯誤.
ABC
A. 可求出空沙桶的重力
B. 可求出滑塊與小車之間的滑動摩擦力的大小
C. 可求出滑塊與小車之間的最大靜摩擦力的大小
D. 可判斷第50s后小車做勻速直線運動（滑塊仍在車上）
解析：t＝0時刻，力傳感器顯示拉力為2N，則滑塊受到的摩擦力為靜摩擦力，大小為2N，由小車與空沙桶受力平衡可知空沙桶的重力也等于2N，A選項正確；t＝50s時靜摩擦力達到最大值，即最大靜摩擦力為3.5N，同時小車啟動，說明沙子與沙桶總重力等于3.5N，此時摩擦力突變為滑動摩擦力，滑動摩擦力大小為3N，B、C選項正確；此后由于沙子和沙桶總重力3.5N大于滑動摩擦力3N，故50s后小車將做勻加速直線運動，D選項錯誤.
角度3　“動—靜”突變
B
解析：滑塊上升過程中受到滑動摩擦力作用，由Ff＝μFN和FN＝mgcos θ聯立得Ff＝6.4 N，方向為沿斜面向下.當滑塊的速度減為零后，由于重力的分力mgsin θ＜μmgcos θ，滑塊不動，滑塊受到的摩擦力為靜摩擦力，由平衡條件得Ff＝mgsin θ，代入數據可得Ff＝6 N，方向沿斜面向上，故選項B正確.
角度4　“動—動”突變
BD
解析：當滑塊速度小于傳送帶速度時，a＝gsin θ＋μgcos θ，當滑塊速度達到傳送帶速度時，由于μ＜tan θ，即μmgcos θ＜mgsin θ，所以速度能夠繼續增加，此時摩擦力方向突變為向上，加速度大小為a＝gsin θ－μgcos θ，所以B、D正確.
限時跟蹤檢測
A級·基礎對點練
題組一　重力和重心
A. 把物體當成質點來處理，主要采用了“微元法”
B. 建立“重心”概念時，主要采用了“極限法”
C. 卡文迪什利用扭秤實驗測出了引力常量的數值，主要采用了“放大法”
D. 利用v－t圖像推導勻變速直線運動位移與時間公式時，主要采用了“控制變量法”
C
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解析：把物體當成質點來處理，抓住主要因素，忽略次要因素，主要采用了理想模型法，A錯誤；建立“重心”概念時，主要采用了“等效法”，B錯誤；卡文迪什利用扭秤實驗測出了引力常量的數值，主要采用了“放大法”，C正確；在推導勻變速運動的位移公式時，采用微元法將變速運動等效近似為很多小段的勻速運動，D錯誤.故選C.
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題組二　彈力的分析與計算
A. 甲圖中，由于書的形變，對桌面產生向下的彈力F1
B. 乙圖中，彈簧發生彈性形變時，彈力的大小F跟彈簧的長度成正比
C. 丙圖中，碗對筷子的彈力沿筷子斜向上，如圖中箭頭所示
D. 丁圖中，繩的拉力不一定沿著繩收縮的方向
A
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解析：F1為桌面受到的壓力，是由于書的形變，對桌面產生向下的彈力，A正確；根據胡克定律可知，彈簧發生彈性形變時，彈力的大小F跟彈簧的形變量成正比，B錯誤；碗對筷子的彈力應垂直該處碗的切面斜向上，即接觸點與碗心的連線向上，C錯誤；繩的拉力一定沿著繩而指向繩收縮的方向，D錯誤.
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C. 彈簧的原長為3l1－3l2
D. 彈簧的原長為3l1－2l2
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題組三　摩擦力的分析與計算
A. 物體B對物體A的摩擦力方向水平向右
B. 地面與物體C之間的摩擦力大小為5 N
C. 物體C對物體B的摩擦力方向水平向左
D. 地面與物體C之間無摩擦力
C
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解析：A處于靜止狀態，所受外力的合力為0，則A只受重力與支持力，物體B對物體A沒有摩擦力作用，A錯誤；對A、B、C整體分析，由于F1＝20 N＞F2＝5 N，所以地面對物體C的摩擦力方向水平向左，大小為Ff＝F1－F2＝15 N，B、D錯誤；對A、B整體分析，由于F1的作用，整體相對C有向右運動的趨勢，則物體C對物體B的摩擦力方向水平向左，C正確.
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A. 彈簧的壓縮量變為2.5 cm
B. 木塊B所受靜摩擦力為0
C. 木塊A所受靜摩擦力大小為5 N
D. 木塊B所受靜摩擦力大小為5 N
D
題組四　摩擦力“突變”四類問題
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解析：根據胡克定律可知F彈＝kΔx＝4 N，木塊B靜止，所受靜摩擦力FfB＝4 N，當B受推力F＝9 N時，F－F彈＝5 N，Ffm＝μG＝5 N，故木塊B能夠繼續保持靜止，此時B與地面間達到最大靜摩擦力，彈簧的壓縮量仍為2.0 cm，故A、B錯誤，D正確；木塊A受力平衡，故其所受靜摩擦力大小為FfA＝F彈＝4 N，故C錯誤.
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B
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解析：推力F＝FN＝kt，開始時物體沿墻面豎直向下滑動，摩擦力Ff＝μFN＝μkt為正比例函數；當Ff增加到大于G時，物體開始做減速運動，Ff繼續增大，當速度減為零時，物體靜止，此時摩擦力為靜摩擦力，大小等于物體的重力且不再變化，故B正確.
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B級·能力提升練
A. 圖甲中物塊m受到摩擦力
B. 圖乙中物塊m受到摩擦力
C. 圖甲中物塊m受到水平向左的摩擦力
D. 圖乙中物塊m受到與斜面平行向上的摩擦力
甲
乙
BD
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解析：對題圖甲：設物塊m受到重力、支持力、摩擦力的作用，而重力與支持力平衡，若受到摩擦力作用，其方向與接觸面相切，方向水平，則物塊m受力將不平衡，與題中條件矛盾，故假設不成立，A、C錯誤；對題圖乙：設物塊m不受摩擦力，由于m勻速下滑，m必受力平衡，若m只受重力、支持力作用，由于支持力與接觸面垂直，故重力、支持力不可能平衡，則假設不成立，由受力分析知：m受到與斜面平行向上的摩擦力，B、D正確.
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B. 2mgsin θ
A
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9. （2025·山東德州聯考）一橫梁起重機移動貨物時因出現故障而失去動力，工作人員在貨物上作用一水平恒力，使貨物和起重機一起緩慢向右移動，此過程可簡化為如圖所示的模型.已知起重機的質量為m1，貨物的質量為m2，繩索與水平軌道間的夾角為θ，重力加速度大小為g，繩索的質量不計，求：
（1）水平恒力的大小F；
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（2）水平橫梁對起重機的阻力大小與橫梁受到的壓力大小的比值k.
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