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文檔簡介
1、第三章相互作用第1節(jié)重力基本相互作用一個靜止的球,我們踢它一腳,就可以把力作用在球上,使它開始運動,并產生速度;假如再去頂它一下,那就不只改變了它的運動方向,同時也改變了它的速度力也可以使物體的形狀改變,譬如撐桿跳時,可以使桿發(fā)生彎曲力的性質和特點有哪些呢?.要點一、力和力的圖示1力的概念力是物體與物體之間的相互作用2力的特征(1)力的物質性力不能離開物體而獨立存在,無論是什么物體,它都要受到力的作用;而只要有力的存在,就必須有施力物體和受力物體(2)力的效果性力的效果性可以體現(xiàn)在兩個方面:物體運動狀態(tài)的變化即物體速度的變化不管是速度的大小還是方向發(fā)生變化,都說這個物體的運動狀態(tài)發(fā)生了變化;物
2、體形狀的變化當我們用手壓鋸條的時候,鋸條變彎,我們就說鋸條發(fā)生了形狀的變化(3)力的相互性力存在于施力物體和受力物體之間,力的作用是相互的,施力物體同時也一定是受力物體我們將兩個物體之間的作用力稱為作用力與反作用力(4)力的矢量性力是矢量,力既有大小,又有方向力的方向不同,作用效果往往不同所以,要把一個力完整地表示出來,既要說明力的大小又要說明力的方向(5)力的瞬時性力可以發(fā)生突變,既可以瞬間產生,也可以瞬間消失(6)力的三要素力的大小、方向、作用點,共同稱為力的三要素3力的圖示(1)力的測量:力的大小可以用測力計(彈簧秤)測量(2)力的單位:國際單位制中,力的單位是牛頓,簡稱牛,符號是N.(
3、3)力的圖示:物理學中用一根有向線段來形象、直觀地表示力,線段的長度表示力的大小,箭頭的指向表示力的方向,用箭頭或箭尾表示力的作用點,這種表示力的方法叫做力的圖示(4)作力的圖示需要“四定”:定標選定作圖的標度,即單位長度的線段表示多大的力有幾個力時,應當兼顧各個力的大小,一般采用這幾個力的最大公約數(shù)作為共同的標度定點確定力的作用點畫在何處畫一個方塊或一個點表示受力物體,并確定力的作用點定線從力的作用點開始,沿力的作用方向畫一線段(根據(jù)所選標度和該力的大小確定線段的長度),并在線段上加上刻度定向在線段的末端加注箭頭,指明力的方向,并且在箭頭的旁邊標出表示這個力的字母、數(shù)值和單位要點二、重力和重
4、心1概念地面附近的一切物體都受到地球的吸引,由于地球的吸引而使物體受到的力叫做重力,重力也叫重量理解重力要把握好以下幾個方面:(1)本質:由于地球的吸引而使物體受到的力(2)重力的施力物體是地球(3)地球表面附近的一切物體,不論是靜止還是運動的,不論是否與地面接觸,都受重力作用,重力與運動狀態(tài)和接觸面的情況均無關(4)重力的方向總是豎直向下的(5)重力大小的計算公式是Gmg.式中m是物體的質量,單位用kg,g是一個與地球位置有關的量,叫重力加速度(g值隨地球緯度的增加而增大,隨距地面高度的增大而減小)通常情況下,g取9.8 N/kg,表示質量是1 kg的物體受到的重力是9.8 N.(6)重力的
5、大小可以用彈簧秤測出2重心一個物體的各部分都要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,這一點叫做物體的重心(1)重心是重力的等效作用點(2)物體重心的位置跟物體的形狀和物體內質量的分布都有關系,跟物體的放置情況和運動狀態(tài)無關(3)對于薄板狀物體,可以用懸掛法找出其重心所在的位置這種方法依據(jù)的主要原理是二力平衡條件一、力的理解例1 下列說法中不正確的是()A甲用力把乙推倒,說明只是甲對乙有力的作用,乙對甲沒有力的作用B只有有生命或有動力的物體才會施力,無生命或無動力的物體只受到力,不會施力C只有直接接觸的物體相互作用才有力的作用D小說水滸中的花和尚魯智深是一位“大力士”
6、,是說他有很大的力解析甲推乙的同時,乙也推甲,力的作用是相互的,故A錯誤不論物體是否有生命或是否有動力,它們受到別的物體作用時都會施力,也就是說,受力物體一定同時也是施力物體,如馬拉車,車也拉馬,故B選項錯兩個物體發(fā)生了力的作用,不一定需要直接接觸,如磁鐵隔著一段距離時也能吸引鐵屑,故選項C錯物理學中的“力”與現(xiàn)實中的“力”是兩個不同的概念,故選項D錯誤答案ABCD(1)力的作用是相互的,施力物體同時也是受力物體(2)力可以發(fā)生在接觸和不接觸的物體之間. 二、力的圖示例2 一個重20 N的物體沿著斜面下滑,如下圖所示,關于物體所受重力的圖示不正確的是()答案BC解析重力的方向總是豎直向下即垂直
7、于水平面向下,不一定與接觸面垂直;另外,選取不同的標度,力的圖示會有所不同根據(jù)上述原則可知A、D圖示正確,B、C則不正確三、重力的理解例3 如果重力消失了,將會發(fā)生的情況是()A天不會下雨,也不會刮風B一切物體的質量都沒有了C用天平仍然可以測出物體的質量D河水不會流動解析下雨、刮風以及河水流動都是由于物體受到重力作用而引起的,如果重力消失,這些自然現(xiàn)象都不會發(fā)生,故A、D正確質量是物體本身的固有屬性,與重力是否消失無關,故B錯如果重力消失,放在天平托盤上的物體對托盤天平無壓力,所以天平也就無法測量物體的質量了,所以C錯答案AD四、重心的理解例4 關于物體的重心,下列說法正確的是()A物體的重心
8、一定在物體上B用線豎直懸掛的物體靜止時,線的方向一定通過重心C一磚塊平放、側放或立放時,其重心在磚內的位置不變D舞蹈演員在做各種優(yōu)美的動作時,其重心在體內位置不變解析物體的重心是重力的等效作用點,不一定在物體上,所以A項錯誤;懸掛法確定物體重心時,線的方向一定通過重心,因此B項正確;物體重心與質量分布和形狀有關,當質量分布不變、形狀不變時,其重心不變,而形狀改變時重心位置也改變,所以C項正確,D項錯誤答案BC1.關于地面上物體的重力,下列說法正確的是()A只有靜止時,物體才受重力B物體對地面的壓力就是物體的重力C彈簧測力計和桿秤都能稱量物體的重力大小D同一地點,物體的重力與其質量成正比答案D解
9、析重力是由于地球對物體的吸引而使物體受到的力,故物體運動時也受到重力作用由實驗可知,在同一地點,物體的重力與其質量是成正比的2. 關于力的說法正確的是()A力是改變物體運動狀態(tài)的原因B運動物體在運動方向上一定受到力的作用C一個力必然涉及兩個物體D力的大小相等,作用效果不一定相同答案ACD3. 下列有關力的一些說法正確的是()A物體被豎直向上拋出后,因為受到一個豎直向上的升力作用才上升B放在斜面上的物體會沿斜面下滑,是因為受了一個下滑力的作用C放在水中的木塊浮于水面,是因為受了一個浮力的作用D運動員跳遠騰空后,是因為受了一個強大的沖力作用,所以能前進幾米答案C4. 下列說法正確的是()A甲打乙一
10、拳,乙感到痛,而甲未感覺到痛,說明甲對乙施加了力,而乙未對甲施加力B“風吹草動”,草受到了力,但沒有施力物體,說明沒有施力物體的力也是存在的C磁鐵吸引鐵釘時,磁鐵不需要與鐵釘接觸,說明力可以脫離物體而存在D網球運動員用力擊球,網球受力飛出后,網球受力的施力物體不再是人答案D5下列說法中正確的是()A自然界所有的相互作用力都可歸納為四種基本相互作用B在四種基本相互作用中,萬有引力是最強的C四種基本相互作用的規(guī)律是完全獨立的,不可能再統(tǒng)一了D萬有引力和電磁力是長程力,強相互作用和弱相互作用是短程力答案AD6一飲料杯裝滿水,如圖311所示,杯的底部有一小孔,在水從小孔不斷流出的過程中,杯連同水的共同
11、重心將()圖311A一直下降 B一直上升C先升高后降低 D先降低后升高答案D7在圖312中,質量分布均勻的物體A受到的重力都是8 N,試畫出物體A所受重力的示意圖圖312答案8一根密度和粗細均勻的直銅棒,它的重心在何處?水平放置、豎直放置和傾斜放置時,它的重心位置是否相同?為什么?如果把直銅棒變成弧形,它的重心位置是否改變?為什么?答案直銅棒的重心在棒的幾何中心;當變換放置方式時,重心位置相同,這是因為物體重心與物體形狀和物體的質量分布有關;形狀發(fā)生了改變,所以,銅棒的重心位置也發(fā)生改變題型1 力的相互性和作用效果的理解例1 關于力的作用效果的說法中正確的是()A物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化,一定受
12、到外力作用B物體的運動狀態(tài)不發(fā)生變化,一定不受外力作用C力對物體的作用效果完全由力的大小決定D物體受到力的作用后,一定同時出現(xiàn)形變和運動狀態(tài)發(fā)生變化的現(xiàn)象答案A解析當物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化,則說明物體一定受到外力的作用,故A正確,同時也說明了B、D不正確,如彈簧受外力被拉伸穩(wěn)定后,發(fā)生了形變,但運動狀態(tài)并沒有發(fā)生變化力的作用效果由力的大小、方向、作用點三要素共同決定,故C錯誤拓展探究若氣球下掛一重物,沿與水平面成45°角的方向斜向上勻速上升,如圖311所示,不考慮空氣阻力,從力的相互性和作用效果的角度,分析氣球和重物整體受力情況,下列說法正確的是:()圖311A受重力、浮力、水平方向
13、的風力B只受重力和浮力的作用C受重力、浮力、斜向上的沖力D受重力、浮力、風力、斜向上的沖力答案B解析根據(jù)力是物體間的相互作用可知,對于一個力總是同時對應著受力物體和施力物體,對于C、D選項中的沖力,我們找不到相應的施力物體,因此不存在,所以C、D錯誤;根據(jù)力的作用效果可知,物體受到力的作用會改變運動狀態(tài)或發(fā)生形變,反過來我們也能根據(jù)物體的運動狀態(tài)來判定物體的受力情況,我們發(fā)現(xiàn)如果氣球和重物整體受重力、浮力、水平方向的風力三個力的作用,就不可能做勻速直線運動,故A錯,只有B選項正確1力的作用效果:當物體受到力的作用時其運動狀態(tài)會發(fā)生改變或產生形變,反之如果物體的運動狀態(tài)發(fā)生了改變或產生了形變,則
14、物體一定受到力的作用2力的作用效果由力的大小、方向、作用點三要素共同決定3物體的運動狀態(tài)由速度來描述,只要物體的速度發(fā)生了變化,不管是速度的大小還是方向發(fā)生了改變,都說物體的運動狀態(tài)發(fā)生了變化4分析一個力是否存在時,要看它是否有施力物體和受力物體. 題型2 重力的理解例2 下列說法正確的是()A自由下落的石塊速度越來越大,說明石塊所受重力越來越大B在空中飛行的物體不受重力作用C一拋出的石塊軌跡是曲線,說明石塊所受的重力方向始終在改變D將一石塊豎直向上拋出,在先上升后下降的整個過程中,石塊所受重力的大小與方向都不變答案D解析在地球上的同一位置,同一物體的重力為一定值,故A錯;只要在地球上,物體所
15、受重力就不為零,故B錯;重力的方向始終豎直向下,與物體運動狀態(tài)無關,故C錯拓展探究一個質量為60 kg的人,在地球上的重量為588 N,在月球上的重量為98 N該人做摸高運動時,在地球上的高度為0.5 m,那么在月球上的觸摸高度為多少?答案3.0 m解析人在地球和月球上的質量相等,由Gmg得,地球表面的自由落體加速度g m/s29.8 m/s2,月球表面的自由落體加速度g m/s21.63 m/s2設人在地球上的觸摸高度為h,在月球上的觸摸高度為h.由vv2ax得,解得hh×0.5 m3.0 m.1重力的大小Gmg,只與重力加速度g有關,與物體的運動狀態(tài)無關2重力加速度g與物體所處的
16、緯度和高度有關,在赤道處,g最小,在兩極處,g最大;海拔越高,g越小,離地越近,g越大. 題型3 力的圖示圖312例3 如圖312所示,物體A對物體B的壓力是10 N,試畫出這個力的圖示答案見解析圖解析畫力的圖示,按以下步驟進行選定標度,此題可選3 mm長的線段表示2 N的力;從作用點沿力的方向畫一線段,線段長短根據(jù)選定的標度和力的大小畫,線段畫上刻度如下圖甲從O點豎直向下畫一段五倍于標度(3 mm)線段;在線段上加箭頭表示力的方向為了簡便,也可以照圖乙那樣,不畫B物體,而用O點代替B物體,畫出力F的圖示力是矢量,既有大小又有方向力的作用點不同,作用效果不同所以要把一個力完全表達出來,必須表明
17、力的大小、方向、作用點在物理學中通常用力的圖示來形象、直觀地表示某個力. 1.下列說法中正確的是()A用手壓彈簧,手先給彈簧一個作用,彈簧壓縮后再反過來給手一個作用B運動員將壘球拋出后,壘球的運動狀態(tài)仍在變化,壘球仍為受力物體,但施力物體不是運動員C施力物體對受力物體施加了力,施力物體本身可能不受力的作用D某物體作為一個施力物體,也一定是受力物體答案BD解析力是改變物體運動狀態(tài)的原因,物體運動狀態(tài)發(fā)生變化,一定是有力作用在物體上力的作用是相互的,一個物體是施力物體,同時也是受力物體2關于重力的大小和方向,下列說法中正確的是()A物體重力的大小等于它對豎直懸繩拉力的大小或等于它對水平支持面壓力的
18、大小B在地球各處的重力方向都是相同的C重心是理想化的物理模型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答案C解析物體的重力大小與它對豎直懸線的拉力大小或它對水平支持面壓力的大小并不一定相等,只有在物體靜止或做勻速直線運動時才相等,故A錯誤;在地球上各處的重力方向都是豎直向下的,但各個地方的豎直向下并不是指向同一方向,例如南極和北極的重力方向恰好相反,同一物體在不同緯度處的重力大小也是不同的,在地球表面上,越靠近兩極其重力的大小也越大,故B、D錯誤;重心是為研究問題的方便引入的一個物理模型,物體各個部分都受重力作用,可以等效地看作集中在一點上,故C正確3對下列情況中
19、的物體進行受力分析,正確的是()A汽車剎車時,車上人向前傾倒,是因為突然受到向前的沖力B物體在桌面上靜止不動,是因為它沒有受到任何外力C被踢向空中的足球,不再受到腳踢球的作用力D放風箏時,只要有線拉動,不需要空氣提供作用力答案C4一個物體所受的重力在下列哪些情形下要發(fā)生變化()A把它從赤道拿到兩極B把它運到月球上去C把它從地面浸入水中D把它置于運行的電梯內答案AB解析由Gmg可知,物體質量不變,當重力加速度g發(fā)生變化時,重力G隨之改變由于地球兩極的g值大于赤道上的g值,地球上的g值大于月球上的g值,所以選項A、B正確;由于重力大小與物體所處的環(huán)境和運動狀態(tài)無關,所以C、D兩種情況下物體的重力沒
20、有發(fā)生變化5物體受到力的作用可能發(fā)生的變化是()A速度的大小發(fā)生變化B發(fā)生形變C運動方向發(fā)生改變D速度的大小和方向都發(fā)生變化答案ABCD6關于物體的重力和重心,下列說法正確的是()A物體所受的重力是由于受到地球的吸引而產生的,所以方向總是垂直于地面向下B同一物體在地球上的不同位置,當用不同彈簧秤測量時其所受重力大小是不同的,當用同一彈簧秤測量時所受重力大小一定相同C物體的重心就是物體各部分所受重力的合力的作用點D形狀規(guī)則的物體(例如正方體),其重心一定在其幾何中心處答案C解析重力的方向是豎直向下,“垂直”是典型的錯誤說法;同一物體在地球上的不同位置,所受重力的大小一般不同,利用彈簧秤測量當然也
21、一般不同;影響重心的分布有兩個因素,一是質量分布是否均勻,二是物體的幾何外形,只有質量分布均勻、形狀規(guī)則的物體,其重心才在其幾何中心處7如圖313所示,一物體A受到一個大小為10 N的拉力作用,該拉力方向與水平方向成30°角斜向上,畫出這個拉力的圖示圖313解析題圖僅是拉力的示意圖,而不是拉力的圖示,畫力的圖示時,應按以下步驟進行:(1)選定標度,本題我們可以選取1 cm長的線段表示5 N的力(2)沿力的方向并且從力的作用點開始,按比例畫出一線段,下圖中有向線段的長度為2 cm.(3)在線段末端標出箭頭,如上圖所示為了簡便,還可以將受力物體用一個點來代替,將力畫成如右上圖所示的形式8
22、根據(jù)下列要求用圖示法畫出力:(1)水平桌面對桌面上的書產生30 N的支持力;(2)用1 600 N的力沿與水平方向成30°角的斜上方拉車答案見解析解析水平桌面對書的支持力豎直向上,作用點可認為在書的中部拉車時可取車上前部某點為作用點(1)取3 mm長的線段表示10 N,作用點為A,書所受支持力為FA,力的圖示如下圖(a)所示,力的示意圖如下圖(b)所示(2)取3 mm長的線段表示400 N,作用點為B,車所受拉力為FB力的圖示,如下圖(a)所示,力的示意圖如下圖(b)所示圖3149如圖314所示,繩對物體豎直向上的拉力的大小為100 N,請用力的圖示法表示拉力指出此力的施力物體和受力
23、物體,并畫出該物體受到的重力與拉力的示意圖答案見解析解析(1)選取合適的標度:1 cm長線段表示25 N,并用線段表示出;(2)從作用點沿力的方向畫一線段,線段長短按選定的標度和力的大小畫,如圖甲所示,從O點豎直向上畫一段4倍于標度的線段;(3)在線段終點上加箭頭表示力的方向為了簡便,也可以按照圖乙那樣不畫物體,而用質點來表示物體,畫出拉力F的圖示該力F的施力物體是繩受力物體即該物體,該物體所受重力和拉力的示意圖如圖丙所示甲乙丙10(1)把一條盤在地面上長為L的勻質繩向上提起,當繩剛好被拉直時,它的重心升高了多少?(2)把一個長為a,寬為b的勻質長方形木板ABCD(如圖315所示),繞C點翻到
24、對角線AC處于豎直位置時,其重心位置升高了多少?圖315答案(1)L(2)解析(1)繩子被提起時,重心位于其中點上,故它的重心升高.(2)開始時,木板重心的高度為.當木板繞C點翻到AC處于豎直位置時,重心的高度為,故木板重心位置升高了.第2節(jié) 彈力“蹦床”比賽是北京奧運會的比賽項目之一,在“蹦床”上我們會看到運動員跳得越來越高用手拉彈簧會感覺手也受到拉力的作用,蹦床和彈簧有什么共同特征呢?要點一、對形變的理解形變有兩個方面:1形狀的改變:指受力時物體的外觀發(fā)生變化,如橡皮條拉緊時,由短變長;跳水館中的跳板本來是水平伸直的,當運動員在上面起跳時,平直的板變得彎曲;撐桿跳高時,運動員手中的撐桿由直
25、變曲2體積的改變:指受力時物體的體積發(fā)生變化,如用力壓排球,排球的體積變小;用力壓海綿,海綿的體積變小任何物體都能發(fā)生形變,不能發(fā)生形變的物體是不存在的,不過有的形變比較明顯,可以直接看見;有的形變極其微小,要用儀器才能顯示出來3觀察微小形變的方法:(1)物理放大法圖323如圖323所示,為用圓柱形水瓶演示固體形變的實驗雙手用力緊捏瓶時,難以觀察出瓶體本身的形變先將水瓶中裝滿水,用橡皮塞蓋嚴,再在橡皮塞上鉆一小孔,插上一根細玻璃管當在水瓶上施加一個力時,水瓶發(fā)生微小形變,但用肉眼難以直接觀察到這個形變這時,插在瓶中的細玻璃管中液面的變化將這個形變明顯地顯現(xiàn)出來,其顯著程度取決于細管直徑的大小要
26、使實驗現(xiàn)象更明顯些,可以讓玻璃管細些,但當玻璃管太細時,由于毛細現(xiàn)象,液面的阻力將變大,水柱上升后,將不再下降,所以細玻璃管并非越細越好,應該粗細適當細管液面升降放大法是通過透明細管中的有色液面的上升或下降來反映某種物理量(如體積、溫度、壓強、熱量、內能等)的微小變化(2)光學放大法光點反射放大法是使光的反射角的微小變化通過反射線投射到遠處光屏上的光點的移位來顯示,其變化的顯著程度取決于反射鏡至光的投射點之間的距離光學放大法是一種非常重要的物理方法,根據(jù)光學放大法,物理學家測出了很多難以直接測量的物理常數(shù),如卡文迪許巧妙地運用光點反射放大法解決了測量石英絲微小扭轉角的難題,進而算出了萬有引力常
27、數(shù)圖324如圖324為演示桌面微小形變的實驗裝置一束光線依次被平面鏡M和N反射,最后射到標有刻度的面鏡L上,形成一個光點當用力壓桌面時,鏡子就要向箭頭所示的方向傾斜,由于兩面鏡子之間的距離較大,光點就會在刻度尺上有明顯的移動,從而把桌面的微小形變通過光程放大顯示出來圖325(3)間接觀察法直接觀察作用在水平桌面或者水平木板上的力產生的微小形變,觀察效果不明顯,我們可以借助其他手段來間接觀察,如圖325所示,當觀察水平桌面受力發(fā)生的形變時,可以在水平桌面上放置一個水平儀,當有力作用在水平桌面上時,桌面將向下凹,這時水平儀中的小氣泡將發(fā)生移動,從而表明桌面發(fā)生了形變要點二、彈力有無的判斷1對于形變
28、明顯的情況(如彈簧)可由形變直接判斷2對于形變不明顯的情況通常有以下三種方法(1)假設法:可以假設將與物體接觸的物體撤去看物體還能否保持原來的狀態(tài),若能則無彈力,若不能,則存在彈力(2)狀態(tài)法:因為物體的受力必須與物體的運動狀態(tài)相吻合,所以可以依據(jù)物體的運動狀態(tài)由相應的規(guī)律(如二力平衡等)來判斷物體間的彈力(3)替換法:可以將硬的、形變不明顯的施力物體用軟的、易產生明顯形變的物體來替換如將側壁、斜面用海綿來替換、將硬桿用輕彈簧來替換判斷彈力時,不僅要看物體間是否接觸,更需要考察接觸處是否發(fā)生形變,有些難以直接判斷的情況,可以采用以上三種方法來分析要點三、彈力方向的判定1彈力是接觸力,不同的物體
29、接觸,彈力方向的判斷方法不同:類型方向圖示接觸方式面與面垂直公共接觸面點與面過點垂直于面點與點垂直于切面輕繩沿繩收縮方向輕桿可沿桿可不沿桿2.彈力方向的判定步驟找出使該物體發(fā)生形變的外力的方向找出使該物體發(fā)生形變的外力的方向確定該物體產生彈力的方向3注意:根據(jù)力作用的特點,一個物體受到的力,一定是另一個物體施于的,故一個物體受到的彈力作用,一定是另一個物體的形變引起的要點四、胡克定律1胡克定律的內容在彈性限度內,彈簧的彈力大小跟彈簧的形變量成正比,即Fkx.其中x是彈簧的伸長量或壓縮量;k稱為彈簧的勁度系數(shù),簡稱勁度,單位是N/m.2胡克定律的成立是有條件的,就是彈簧發(fā)生“彈性形變”,即必須在
30、彈性限度內3Fkx中的x是彈簧的形變量,是彈簧伸長(或縮短)的長度,而不是彈簧的長度4彈簧的勁度系數(shù)k,它表示了彈簧固有的力學性質,大小由彈簧本身的物理條件決定,如材料、長度、截面積等5在應用Fkx時,要把各物理量的單位統(tǒng)一到國際單位制中6公式Fkx可作為胡克定律的推論使用,式中F、x分別表示彈力變化量和形變變化量.一、對形變和彈力的理解例1 下列有關物體受外力及形變的說法正確的是()A有力作用在物體上,物體一定發(fā)生形變,撤去此力后形變完全消失B有力作用在物體上物體不一定發(fā)生形變C力作用在硬物體上,物體不發(fā)生形變;力作用在軟物體上,物體才發(fā)生形變D一切物體受到外力作用都要發(fā)生形變,外力撤去后形
31、變不一定完全消失解析只要有力作用在物體上,物體就一定會發(fā)生形變,故B項錯誤;發(fā)生形變后的物體,當撤去外力后,有些能完全恢復原狀,有些不能完全恢復原狀,A項錯誤,D項正確;不管是硬物體還是軟物體,只要有力作用都會發(fā)生形變,C項錯誤答案D(1)對于彈性形變,當力撤去后可以恢復原狀(2)若兩個物體在直接接觸的同時,也存在彈性形變,則兩個物體間有彈力的作用(3)彈力大小與形變量有關,對于接觸面情況一定的前提下,形變越大,彈力也越大. 二、彈力有無的判斷圖329例2 如圖329所示,細繩下懸掛一小球D,小球與光滑的靜止斜面接觸,且細繩處于豎直狀態(tài),則下列說法中正確的是()A斜面對D的支持力垂直于斜面向上
32、BD對斜面的壓力豎直向下CD與斜面間無相互作用力D因D的質量未知,所以無法判定斜面對D支持力的大小和方向解析對D進行受力分析可知,D一定受到豎直向上的繩的拉力和豎直向下的重力,其中有無彈力可用假設法假設去掉斜面,D仍保持原來的靜止狀態(tài),可判斷出D與斜面間無相互作用力答案C判斷彈力是否存在一般有以下兩種方法:假設法;根據(jù)物體的運動狀態(tài)判斷 三、彈力方向的分析例3 作出圖3210中物塊、球、桿等受到各接觸面作用的彈力示意圖圖3210解析分析此類問題的關鍵是確定接觸面,對于點面接觸,面面接觸類問題容易確定,這里出現(xiàn)的面即為接觸面;對于點弧面接觸,過接觸點的弧面的切面即為接觸面各物體所受彈力如下圖所示
33、答案見解析圖四、彈力大小的計算圖3211例4 如圖3211所示,A、B兩物體的重力分別是GA3 N,GB4 NA用細線懸掛在頂板上,B放在水平面上,A、B間輕彈簧中的彈力F2 N,則細線中的張力FT及B對地面的壓力FN的可能值分別是()A5 N和6 N B5 N和2 NC1 N和6 N D1 N和2 N解析彈簧如果處于被拉伸的狀態(tài),它將有收縮到原狀的趨勢,會向下拉A,向上提B,則B正確;如果處于被壓縮的狀態(tài),將向兩邊恢復原狀,會向上頂A,向下壓B,則C正確,故選B、C.答案BC判斷彈簧彈力的方向時,要注意彈簧是被拉伸還是被壓縮,或兩者均有可能,計算彈簧彈力大小的方法一般是根據(jù)胡克定律,有時也根
34、據(jù)平衡條件來計算. 1.下列說法正確的有()A木塊放在桌面上要受到一個向上的彈力,這是由于木塊發(fā)生微小形變而產生的B拿一細桿撥動水中的木頭,木頭受到細桿的彈力,這是由于木頭發(fā)生形變而產生的C繩對物體的拉力方向總是沿著繩而指向繩子收縮的方向D掛在電線下面的電燈受到向上的拉力,是因為電線發(fā)生微小形變而產生的答案CD解析由彈力的概念可知,發(fā)生形變的桌子,由于要恢復原狀,對跟它接觸的木塊產生了力的作用,即木塊受到彈力是由于桌子發(fā)生形變而產生的,不是木塊自己發(fā)生形變引起的,同理,木塊受到細桿作用力是由于細桿發(fā)生形變而產生的,所以選項A、B是錯誤的;用繩懸掛物體時,對物體的拉力是因為繩子發(fā)生形變,由于要恢
35、復原狀,對物體產生力的作用,故繩對物體的拉力是指向繩子收縮的方向,所以C、D是正確的,應選C、D.2關于彈力的方向,以下說法正確的是()A壓力的方向總是垂直于接觸面,并指向被壓物體B支持力的方向總是垂直于支持面,并指向被支持物體C繩對物體拉力的方向總是沿著繩,并指向繩收縮的方向D桿對物體的彈力方向總是沿著桿,并指向桿收縮的方向答案ABC解析需要注意的是桿對物體產生的彈力可能沿桿方向,也可能不沿桿方向,這點與繩是不同的3如圖3212所示,彈簧的勁度系數(shù)為k,小球重為G,平衡時球在A位置,今用力F將小球向下拉長x至B位置,則此時彈簧的彈力為()圖3212Akx BkxGCGkx D以上都不對答案B
36、解析此題很容易誤解而選A項,但選項A是錯誤的其原因是x不是彈簧變化后的長度與未發(fā)生形變時彈簧長度的差值(即不是彈簧的總形變量),球在A位置時彈簧已經伸長了(令它為x),這樣球在B位置時,F(xiàn)彈k(xx)kxkx.因為球在A位置平衡,有Gkx,所以F彈kxG.故選項B是正確的4一條輕繩承受的拉力達到1 000 N時就會被拉斷,若用此繩進行拔河比賽,兩邊的拉力大小都是600 N時,則繩子()A一定會斷B一定不會斷C可能斷,也可能不斷D要是繩子兩邊的拉力相等,不管拉力多大,合力總為零,繩子永遠不會斷答案B解析因為繩子內的彈力處處相等,假設將繩子分為兩部分,其中一部分對另一部分的拉力大小為600 N,小
37、于繩子能承受的最大拉力1 000 N,所以繩子一定不會斷裂圖32135如圖3213所示,繩下吊一鐵球,則球對繩有彈力,繩對球也有彈力,關于兩個彈力的產生,下述說法正確的是()A球對繩的彈力,是球發(fā)生形變產生的彈力作用于繩的B球對繩的彈力,是繩發(fā)生形變產生的彈力作用于繩的C繩對球的彈力,是繩發(fā)生形變產生的彈力作用于球的D繩對球的彈力,是球發(fā)生形變產生的彈力作用于球的答案AC解析繩和球發(fā)生了彈性形變,由于要恢復原狀,從而對跟它接觸的物體產生彈力作用,故A、C正確6如圖3214所示,各接觸面光滑且物體A靜止,畫出物體A所受彈力的示意圖圖3214答案如圖所示圖32157如圖3215所示,為一輕質彈簧的
38、長度l和彈力F大小的關系圖象,試由圖線確定:(1)彈簧的原長;(2)彈簧的勁度系數(shù);(3)彈簧長為0.20 m時彈力的大小答案(1)10 cm(2)200 N/m(3)20 N解析讀懂圖象是求解本題的關鍵:(1)當彈簧的彈力為零時,彈簧處于原長狀態(tài),由圖可知原長l010 cm.(2)當彈簧長度為15 cm時,彈力大小為10 N,對應彈簧的伸長量為l(1510) cm5×102 m由胡克定律Fkx得:k N/m200 N/m.(3)當彈簧長為0.20 m時,彈簧伸長量為:l(0.200.10) m0.10 m由胡克定律Fkx得:Fkl200×0.10 N20 N.8下表是某同
39、學為探究彈力和彈簧伸長量的關系所測的幾組數(shù)據(jù):彈力:F/N0.51.01.52.02.5彈簧的伸長量:x/cm2.65.06.89.812.4(1)請你在圖3216中的坐標紙上作出Fx的圖象圖3216(2)寫出曲線所代表的函數(shù)(x用m作單位)(3)解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義答案見解析解析根據(jù)已有數(shù)據(jù)選好坐標軸每格所代表的物理量的多少,是作好圖象的關鍵,作圖象的方法:用平滑的曲線(或直線)將坐標紙上的各點連接起來,若是直線,應使各點均勻分布于直線兩側,偏離直線太大的點,應舍棄掉(1)將x軸每一小格取為1 cm,F(xiàn)軸每一小格取為0.25 N,將各點點到坐標紙上,并連成直線,如下圖所示(2)由圖
40、象得:F20x.(3)函數(shù)表達式中的常數(shù):表示使彈簧伸長(或壓縮)1 m所需的拉力為20 N.題型1 彈力有無的判斷圖321例1 如圖321所示,物體A靠在豎直墻面上,在力F作用下,A、B兩個物體都保持靜止狀態(tài)則關于A、B兩個物體間及墻面間彈力的說法正確的是()AA、B兩個物體間只是接觸,沒有彈力BA、B兩個物體間不僅接觸,一定有彈力的作用C物體A與墻面間只是接觸,沒有彈力D物體A與墻面之間不僅接觸,一定有彈力的作用答案BC解析利用假設法判斷彈力是否存在首先以物體A為研究對象,假設沒有物體B將其支撐,如果將物體B拿走,容易想到物體A會落下,不能保持現(xiàn)在的靜止狀態(tài),由此可判斷A、B兩個物體間不僅
41、接觸,一定有彈力的作用;以A、B整體分析,A與墻只是接觸,沒有彈力拓展探究圖322如圖322所示,一小球用兩根輕繩掛于天花板上,球靜止,繩1傾斜,繩2恰好豎直,則小球所受的作用力有()A1個 B2個 C3個 D4個答案B解析假設繩1對球有作用力,該作用力的方向斜向左上方,另外,球在豎直方向上受重力和繩2的拉力,在這三個力的作用下球不可能保持平衡而靜止,所以繩1不可能對球施加拉力判斷有沒有彈力,可以從下列步驟入手:(1)選擇研究對象,明確接觸情況(2)假設在接觸處將與研究對象接觸的另一物體去掉,分析研究對象是否在該位置處保持原來的狀態(tài)(3)若研究對象不能保持原來狀態(tài),說明原來該處有彈力;反之,則
42、無彈力. 題型2 彈力方向的分析例2 分析下列各種情況下物體所受彈力的方向:圖323(1)如圖323所示,桿的一端與墻接觸,另一端與地面接觸,且處于靜止狀態(tài),分析桿AB受的彈力答案見解析解析桿的A端屬于點與豎直平面接觸,彈力FN1的方向垂直豎直墻面水平向右,桿的B端屬于點與水平平面接觸,彈力FN2的方向垂直地面向上,如圖所示(2)如圖324所示,桿處在半圓形光滑碗的內部,且處于靜止狀態(tài),分析桿受的彈力圖324答案見解析解析桿的B端屬于點與曲面接觸,彈力FN2的方向垂直于過B點的切面,桿在A點屬于點與平面接觸,彈力FN1的方向垂直桿,如圖所示(3)如圖3-2-5所示,將物體放在水平地面上,且處于
43、靜止狀態(tài),分析物體受的彈力圖325答案見解析解析物體和地面接觸屬于平面與平面接觸,彈力FN的方向垂直地面,如圖所示(4)如圖3-2-6所示,一圓柱體靜止在地面上,桿與圓柱體接觸也處于靜止狀態(tài),分析桿受的彈力圖326答案見解析解析桿的B端與地面接觸屬于點與平面接觸,彈力FN2的方向垂直地面桿與圓柱體接觸的A點屬于平面與曲面接觸,彈力FN1的方向過圓心垂直于桿向上如圖所示(5)如圖3-2-7所示,兩條細繩上端固定,下端與物體接觸,物體處于平衡狀態(tài),分析物體受的彈力圖327答案見解析解析物體在重力的作用下,兩條繩均發(fā)生形變,由于彈力的方向與繩發(fā)生形變的方向相反,所以物體受的彈力FT1、FT2均沿繩收
44、縮的方向如圖所示(6)如圖3-2-8甲、乙、丙所示,桿與物體接觸且均處于靜止狀態(tài),分析桿對物體的彈力圖328答案見解析解析由于桿對物體可以產生拉力也可以產生支持力,桿的彈力可能沿桿的方向也可能不沿桿的方向由二力平衡可知,彈力F大小等于mg,其方向如下圖甲、乙、丙所示判斷彈力方向的方法:(1)選擇研究對象,分析接觸處的實際情況(2)若為壓力或支持力,則彈力方向總是垂直于接觸面指向受力物體,具體有如下幾種情況:平面平面接觸,彈力垂直于平面.點平面接觸,彈力垂直于平面.點線接觸,彈力垂直于線點弧接觸,彈力垂直于切面.弧面弧面接觸,彈力垂直于切面.(3)繩的拉力方向沿著繩而指向繩收縮的方向;彈簧彈力的
45、方向指向彈簧恢復原長的方向題型3彈簧彈力和胡克定律圖329例3 如圖329所示,摩擦及繩子、滑輪的質量均不計,物體A重4 N,物體B重1 N,以下說法正確的是()A地面對A的支持力是3 NB測力計的讀數(shù)為2 NC物體A受到地面的支持力為2 ND測力計示數(shù)為3 N答案AB解析向上拉A的力應等于B的重力1 N,這樣A受三個力的作用:地球對A向下的重力為4 N,向上的繩子的拉力為1 N,地面對A的支持力應豎直向上為3 N,故A正確,而C錯誤;而測力計的示數(shù)應為兩繩子向下的拉力之和,都等于B的重力,故應為2 N,所以B正確,而D錯誤拓展探究圖3210如圖3210所示,一根彈簧其自由端B在未懸掛重物時,
46、正對刻度尺的零刻度線掛上100 N重物時,正對刻度20.(1)當彈簧分別掛50 N和150 N重物時,自由端所對刻度的讀數(shù)應是多少?(2)若自由端所對刻度是18,這時彈簧下端懸掛了多重的重物?答案(1)1030(2)90 N解析設掛50 N和150 N重物時,自由端所對刻度值分別是x1,x2,由胡克定律有,解得x110,x230.(2)設自由端刻度是18時,所掛重物為G,由胡克定律得,G90 N.1.關于彈力的產生,下列說法正確的是()A只要兩物體接觸就一定產生彈力B只要兩物體相互吸引就一定產生彈力C只要物體發(fā)生形變就一定有彈力產生D只有發(fā)生彈性形變的物體才會對與它接觸的物體產生彈力作用答案D
47、解析此題根據(jù)彈力的產生條件,接觸和彈性形變缺一不可A、C都只是彈力產生條件的一個方面,而B只說是“有相互吸引”,只能證明有力存在,不是彈力,故選D.2關于胡克定律,下列說法正確的是()A由Fkx可知,在彈性限度內彈力F的大小與彈簧形變量x成正比B由k可知,勁度系數(shù)k與彈力F成正比,與彈簧的長度改變量x成反比C彈簧的勁度系數(shù)k是由彈簧本身的因素決定的,與彈力F的大小和彈簧形變量x的大小無關D彈簧的勁度系數(shù)在數(shù)值上等于彈簧伸長(或縮短)單位長度時彈力的大小答案ACD圖32113如圖3211所示,兩個彈簧質量不計,兩個小球的重力均為2 N,則A、B兩彈簧在靜止時的彈力分別是()A2 N,2 N B4
48、 N,4 NC2 N,4 N D4 N,2 N答案D圖32124如圖3212所示,一傾角為45°的斜面固定于豎直墻上,為使一光滑的鐵球靜止,需加一水平力F,且F通過球心,下列說法正確的是()A球一定受墻的彈力且水平向左B球可能受墻的彈力且水平向左C球一定受斜面的彈力且垂直斜面向上D球可能受斜面的彈力且垂直斜面向上答案BC5如圖3213所示,彈簧秤和細繩重力不計,不計一切摩擦,物體重G5 N,當裝置穩(wěn)定時彈簧秤A和B的讀數(shù)分別為()圖3213A5 N,0 B5 N,10 NC5 N,5 N D10 N,5 N答案C解析彈簧秤的示數(shù)即為彈簧秤所承受的力的大小,圖中無論彈簧秤的右端是固定在
49、支架上還是掛上重物,其作用效果是相同的,彈簧秤承受的力都等于物體的重力圖32146如圖3214所示,一根彈性桿的一端固定在傾角為30°的斜面上,桿的另一端固定一個質量為m0.2 kg的小球,小球處于靜止狀態(tài),彈性桿對小球的彈力為()A大小為2 N,方向平行于斜面向上B大小為1 N,方向平行于斜面向上C大小為2 N,方向垂直于斜面向上D大小為2 N,方向豎直向上答案D解析球受重力G和彈力F,由二力平衡條件可知,桿對球的彈力方向與重力方向相反,豎直向上,大小FGmg2 N,故D正確7如圖3215甲所示,一個彈簧一端固定在傳感器上,傳感器與電腦相連,當對彈簧施加變化的作用力(拉力或壓力)時
50、,在電腦上得到了彈簧長度的形變量與彈簧產生的彈力大小的關系圖象(如圖乙)則下列判斷正確的是()圖3215A彈簧產生的彈力和彈簧的長度成正比B彈簧長度的增加量與對應的彈力增加量成正比C該彈簧的勁度系數(shù)是200 N/mD該彈簧受到反向壓力時,勁度系數(shù)不變答案BCD解析彈簧長度的增加量即形變量的增量,由Fkx得Fkx,故B對;k200 N/m,C對彈簧的勁度系數(shù)k是由彈簧本身的因素決定的,與彈力F的大小和彈簧形變量x的大小無關,D對8某同學在探究彈簧彈力與彈簧伸長量之間的關系時,實驗步驟如下:將彈簧平放在水平桌面上自然伸長時,測出其長度為原長將彈簧豎直懸掛好,在下面依次掛上1個、2個、3個相同的鉤碼
51、,并量出彈簧相應的長度l1、l2、l3填寫下表:鉤碼個數(shù)123彈力大小G2G3G彈簧長度l1l2l3伸長量xl1l0l2l0l3l0畫出Fx圖象如圖3216所示圖3216問:(1)該圖線未過原點的原因是什么?(2)BC段為曲線的原因可能是什么?(3)還能利用該圖象計算彈簧勁度系數(shù)嗎?答案見解析解析(1)該圖線未過原點的原因是在步驟(1)中,彈簧原長測量錯誤,應將彈簧豎直懸掛自然伸長后進行測量(2)BC段為曲線,可能由于此時彈簧已經超過了彈性限度(3)還能利用該圖象的直線AB段來計算,其斜率大小即為勁度系數(shù)圖32179如圖3217所示,兩木塊質量分別為m1和m2,兩輕質彈簧的勁度系數(shù)分別為k1和
52、k2,上面木塊壓在上面的彈簧上(但不拴接),整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)試求兩彈簧的壓縮量x1和x2.答案見解析解析解答此類問題時,應先根據(jù)物體的受力情況求出彈簧的彈力,然后再根據(jù)胡克定律求出彈簧的形變量根據(jù)二力平衡,上面彈簧對m1的彈力F1與m1的重力m1g是一對平衡力,有:F1m1g,根據(jù)胡克定律,F(xiàn)1k1x1,得上面彈簧的壓縮量x1;把m1和m2看作一個整體,根據(jù)二力平衡,下面彈簧對整體的彈力F2與總重力(m1m2)g是一對平衡力,有:F2(m1m2)g,根據(jù)胡克定律F2k2x2,得下面彈簧的壓縮量x2.第3節(jié)摩擦力通過傳送帶我們能把物體從低處運送到高處,如圖所示,而物體相對傳送帶卻靜止不動;要將靜止放在地面上的箱子推動,需要施加足夠大的推力
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