高考物理新課標一輪復習第二章相互作用第1講重力彈力分析

1、課標版課標版 物理物理第1講重力 彈力一、力一、力1.定義:力是物體間的相互作用。2.作用效果:改變物體的 或使物體發(fā)生 。3.力的三要素: 、 、 。4.基本特征(1)物質性:力不能脫離物體而獨立存在。(2)相互性:物體間力的作用是 的,只要有作用力,就一定有對應的 。(3)獨立性:一個力作用于某個物體上產生的效果,與這個物體是否受到其他力的作用無關。教材研讀教材研讀運動狀態(tài)運動狀態(tài)形變形變大小大小方向方向作用點作用點相互相互反作用力反作用力(4)矢量性:力既有大小,又有方向,力的運算遵循平行四邊形定則或三角形定則。自測1下列說法正確的是( )A.施力物體同時也是受力物體B.只有直接接觸的物

2、體間才有力的作用C.用腳踢出去的足球,在向前飛行的過程中,始終受到向前的力來維持它向前運動D.甲用力把乙推倒,說明甲對乙的作用力在先,乙對甲的作用力在后答案 A力的作用不一定要直接接觸,例如地球與物體之間的萬有引力,選項B錯誤;力的作用離不開物體,用腳踢出去的足球,在向前飛行的過程中,球沒有受到向前的力來維持它向前運動,球是因為具有慣性,所以才向前運動,選項C錯誤;兩個物體之間的相互作用力是同時產生的,選項D錯誤。二、重力二、重力1.產生:由于地球對物體的吸引而使物體受到的力。2.大小:G=mg。3.g的變化:重力加速度g會隨著緯度的增大而增大,隨著高度的增大而減小。4.方向: 向下。5.重心

3、(1)定義:為了研究方便而人為認定的重力的作用點。(2)位置確定a.質量分布均勻的規(guī)則物體,重心在其 。豎直豎直幾何中心幾何中心 b.對于形狀不規(guī)則或者質量分布不均勻的薄板,重心可用 確定。注意 (1)重力的方向總是與當地的水平面垂直,不同地方水平面不同,其垂直水平面向下的方向也就不同。(2)重力的方向不一定指向地心。自測2關于物體受到的重力,下列說法中正確的是( )A.空氣不受重力作用B.物體只有落向地面時才受到重力作用C.將物體豎直向上拋出,物體在上升階段所受的重力比落向地面時小D.物體所受重力的大小與物體的質量有關,與物體是否運動及怎樣運動無關懸掛法懸掛法答案 D物體受到的重力是由于地球

4、對物體的吸引而產生的,不管物體是靜止還是運動,也不管物體是上升還是下降,無論物體是固態(tài)、液態(tài)還是氣態(tài),地球表面附近一切物體都受重力作用,選項A、B錯誤;重力大小與物體的質量有關,與運動狀態(tài)無關,選項C錯誤、D正確。定義發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復原狀,對與它接觸的物體產生力的作用,這種力叫做彈力產生條件物體間相互接觸;并且發(fā)生彈性形變方向彈力的方向總是與物體形變的方向相反大小彈簧類物體的彈力在彈性限度內遵從胡克定律F= 非彈簧類物體的彈力大小可以由平衡條件或牛頓運動定律求解三、彈力三、彈力1.彈力kx2.胡克定律a.內容:實驗表明,彈簧發(fā)生 時,彈力的大小跟彈簧伸長(或縮短)的長度x成正比,即

5、F=kx。k稱為彈簧的勁度系數,單位是牛頓每米,符號用N/m表示。一般來說,k越大,彈簧越“硬”;k越小,彈簧越“軟”。k的大小與彈簧的 、 、 、 等因素有關。b.彈力與彈簧伸長量的關系可用F-x圖像表示,如圖所示。彈性形變彈性形變粗細粗細 長度長度材料材料匝數匝數自測自測3 (辨析題)(1)物體所受彈力的方向與其形變方向相同。( )(2)繩對物體的拉力方向總是豎直向上。( )(3)桿的彈力不一定沿桿。( )(4)彈簧彈力與其長度成正比( )答案 (1) (2) (3) (4)自測自測4 (2015廣東珠海六校第二次聯(lián)考)在日常生活及各項體育運動中,有彈力出現的情況比較普遍,如圖所示的情況就

6、是一個實例。當運動員踩壓跳板使跳板彎曲到最低點時,下列說法正確的是( )A.跳板發(fā)生形變,運動員的腳沒有發(fā)生形變B.運動員受到的支持力,是跳板發(fā)生形變而產生的C.此時跳板對運動員的支持力和運動員的重力等大D.此時跳板對運動員的支持力大于運動員對跳板的壓力答案 B發(fā)生相互作用的物體均要發(fā)生形變,選項A錯誤;發(fā)生彈性形變的物體,為了恢復原狀,會對與它接觸的物體產生彈力的作用,選項B正確;在最低點,跳板對運動員的支持力等于運動員對跳板的壓力,不等于運動員的重力,選項C、D錯誤。自測自測5一根很輕的彈簧,在彈性限度內,當它的伸長量為4.0 cm時,彈簧的彈力大小為8.0 N;當它的壓縮量為1.0 cm

7、時,該彈簧的彈力大小為( )A.2.0 NB.4.0 NC.6.0 ND.8.0 N答案 A由胡克定律有F1=kx1,F2=kx2,代入x1=4.0 cm,F1=8.0 N,x2=1.0 cm,可解得F2=2.0 N,選項A正確?？键c一力的基本概念、重力考點一力的基本概念、重力1.注意力的矢量性、相互性、物質性等特征;2.對于重力的方向不能說指向地球球心,只能說豎直向下,要清楚重力和萬有引力的關系;3.重心是一個理想模型,是為研究重力對物體的宏觀作用效果而引入的等效作用點。考點突破考點突破典例典例1 (2015福建質檢)(多選)關于力的概念,下列說法中正確的是( )A.一個力一定能同時找到受力

8、物體和施力物體B.給出一個受力物體,可以同時找到幾個施力物體C.放在桌面上的書本受到桌面對它向上的彈力,這是由于書本發(fā)生微小形變而產生的D.壓縮彈簧時,手先給彈簧一個壓力,等彈簧被壓縮一段距離后才反過來給手一個彈力答案 AB根據力的定義可知選項A正確;一個物體同時受到多個力的作用時,該物體受到的每一個力對應一個施力物體,選項B正確;彈力是施力物體發(fā)生彈性形變而對受力物體的作用力,選項C中書本受到的彈力是由于桌面發(fā)生微小形變而產生的,選項C錯誤;壓縮彈簧時,手給彈簧的壓力與彈簧給手的彈力是一對作用力和反作用力,它們同時產生,選項D錯誤。1-1孔明燈又叫天燈,相傳是由三國時的諸葛孔明(即諸葛亮)所

9、發(fā)明。當年,諸葛孔明被司馬懿圍困于平陽,無法派兵出城求救?？酌魉銣曙L向,制成會飄浮的紙燈籠,系上求救的信息,其后果然脫險,于是后世就稱這種燈籠為孔明燈。現有一孔明燈升空后向著東北偏上方向勻速上升,則此時孔明燈所受空氣作用力的大小和方向是( )A.0 B.mg,東北偏上方向C.mg,豎直向上 D. mg東北偏上方向2答案 C因孔明燈勻速運動,則其受力平衡,根據二力平衡條件可知,孔明燈所受空氣的作用力與重力大小相等、方向相反,與孔明燈運動方向無關,選項C正確。考點二彈力的分析和計算考點二彈力的分析和計算1.彈力有無的判定(1)條件法:根據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。(2)假設

10、法:對形變不明顯的情況,可假設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:根據物體的運動狀態(tài),利用牛頓第二定律或共點力平衡條件判斷彈力是否存在。(4)撤物法:將與研究對象接觸的物體撤掉,看研究對象能否維持原來的運動狀態(tài)。2.彈力的方向的判斷方法(1)彈力的方向與物體形變的方向相反,作用在迫使物體發(fā)生形變的那個物體上。具體情況有以下幾種:(2)由物體的運動狀態(tài)判斷彈力的方向物體的受力必須與物體的運動狀態(tài)相符合?？筛鶕矬w的運動狀態(tài),先假設一個彈力的方向,由共點力的平衡條件或牛頓第二定律列方程,求出彈力。若所

11、得結果為正值,其方向與假設方向相同;如果為負值,其方向與假設方向相反。注意 (1)繩對物體只能產生拉力,不能產生推力,且繩子彈力的方向一定沿著繩子并指向繩子收縮的方向,這是由繩子本身的特點決定的。(2)桿既可以產生拉力,也可以產生推力,彈力的方向可以沿桿,也可以不沿桿,這是桿和繩兩種模型的最大區(qū)別。3.彈力大小計算的三種方法:(1)根據力的平衡條件進行求解。(2)根據牛頓第二定律進行求解。(3)根據胡克定律進行求解。典例典例2 (2015湖北武漢一模)如圖所示,小車上固定著一根彎成角的曲桿,桿的另一端固定著一質量為m的小球。試分析下列情況下桿對球的彈力的大小和方向:(1)小車靜止;(2)小車以

12、加速度a水平向右加速運動。答案 (1)FN=mg方向豎直向上(2)FN=m方向與豎直方向的夾角滿足 tan =且斜向右上方解析以小球為研究對象,其受力情況為:重力和桿對它的彈力。(1)當小車靜止時,小球處于平衡狀態(tài),由平衡條件可知:G與FN必為一對平衡力,即大小相等,方向相反,故彈力FN的大小等于mg,方向豎直向上,如圖甲所示。22gaag(2)當小車以加速度a水平向右運動時,設彈力方向與豎直方向夾角為,如圖乙所示,根據牛頓第二定律有:FN sin =ma,FN cos =mg解得FN=mtan =22gaag可見,彈力FN的大小為m,方向與豎直方向的夾角滿足 tan =且斜向右上方。22ga

13、ag解答本題時應注意以下三點:(1)桿對小球的彈力方向不一定沿桿;(2)小車靜止時,由平衡條件可以求解彈力的大小和方向;(3)小車加速運動時,可由牛頓第二定律求解彈力的大小和方向。2-1如圖所示,已知小球靜止,甲中的細線豎直,乙中的細線傾斜,試判斷圖中小球所受彈力的方向。答案甲圖中小球受細線向上的彈力;乙圖中小球受細線斜向上的彈力和斜面對其垂直于斜面向上的彈力。解析小球除受重力外,還受其他力的作用,甲、乙兩圖中均可采用“假設法”分析:在兩圖中,若去掉細線,則小球將下滑,故兩細線中均有沿細線方向的拉力;在甲圖中若去掉斜面體,小球仍能在原位置保持靜止狀態(tài),則斜面與小球間無彈力;在乙圖中若去掉斜面體

14、,則小球不會在原位置靜止,則斜面對小球有垂直斜面向上的彈力。考點三活結與死結問題考點三活結與死結問題1.跨過滑輪、光滑桿、光滑釘子的細繩的兩端張力的大小相等。2.死結模型:如幾個繩端有“結點”,即幾段繩子系在一起,謂之“死結”,那么這幾段繩中的張力不一定相等。3.同樣要注意輕質固定桿的彈力方向不一定沿桿的方向,彈力的方向需要結合平衡方程或牛頓第二定律求得,而輕質活動桿中的彈力方向一定沿桿的方向。典例典例3如圖所示,輕繩AD跨過固定在水平橫梁BC右端的定滑輪掛住一個質量為10 kg的物體,ACB=30,g取10 m/s2,求:(1)輕繩AC段的張力FAC的大小;(2)橫梁BC對C端的支持力大小及

15、方向。答案 (1)100 N(2)100 N方向與水平方向成30角斜向右上方解析物體M處于平衡狀態(tài),根據平衡條件可判斷,與物體相連的輕繩的拉力大小等于物體的重力大小,取C點為研究對象,進行受力分析,如圖所示。(1)圖中輕繩AD跨過定滑輪拉住質量為M的物體,物體處于平衡狀態(tài),繩AC段的拉力大小為:FAC=FCD=Mg=1010 N=100 N(2)由幾何關系得:FC=FAC=Mg=100 N方向與水平方向成30 角斜向右上方(1)一般情況下,插入墻中的桿屬于固定桿,彈力方向不一定沿桿,而用鉸鏈相連的桿屬于活動桿,彈力方向一定沿桿。(2)力學中的幾個理想模型 輕繩彈性繩輕彈簧輕桿質量大小0000受

16、外力作用時形變的種類拉伸形變拉伸形變拉伸形變、壓縮形變拉伸形變、壓縮形變、彎曲形變受外力作用時形變量大小微小,可忽略較大,不可忽略較大,不可忽略微小,可忽略彈力方向沿著繩,指向繩收縮的方向沿著繩,指向繩收縮的方向沿著彈簧,指向彈簧恢復原長的方向既能沿著桿,也可以跟桿成任意角度彈力大小變化情況可以突變不能突變不能突變可以突變3-1若將上面例題中的橫梁BC換為水平輕桿,且B端用鉸鏈固定在豎直墻上,如圖所示,輕繩AD拴接在C端,求:(1)輕繩AC段的張力FAC的大小;(2)輕桿BC對C端的支持力。答案 (1)200 N (2)173 N,方向水平向右解析 物體M處于平衡狀態(tài),與物體相連的輕繩的拉力大

17、小等于物體的重力,取C點為研究對象,進行受力分析,如圖所示。(1)由FAC sin 30=FCD=Mg得:FAC=2Mg=21010 N=200 N(2)由FAC cos 30-FC=0解得FC=2Mg cos 30= Mg173 N方向水平向右3考點四胡克定律的應用考點四胡克定律的應用在中學物理中的“彈簧”和“橡皮繩”都是理想模型,在其彈性限度內遵從胡克定律,解答相關問題時要注意以下幾點:(1)彈力遵循胡克定律F=kx,其中x是彈簧的形變量。(2)胡克定律推論式F=kx,其中F是彈簧的彈力的變化量,x是彈簧的形變量的變化量。(3)沒有特別說明時,彈簧(或橡皮繩)的質量不計,此種情況下彈簧兩端

18、對外的彈力等大、反向。(4)彈簧既能受到拉力作用,也能受到壓力作用(沿著彈簧的軸線),橡皮繩只能受到拉力作用,不能受到壓力作用。(5)由于彈簧和橡皮繩受到力的作用時,其形變較大,發(fā)生形變需要一段時間,所以彈簧和橡皮繩中的彈力不能突變,但當彈簧和橡皮繩被剪斷時,它們產生的彈力則立即消失。 典例典例4如圖所示,兩木塊的質量分別為m1和m2,兩輕質彈簧的勁度系數分別為k1和k2,上面木塊壓在下面彈簧上(但不拴接),整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)?，F緩慢向上提上面的木塊,直到它剛離開上面的彈簧。在此過程中下面木塊移動的距離為( )A. B. C. D.答案 D根據胡克定律,在沒有施加外力向上提時,下面的彈簧被壓縮的長度為:x2=。在用力緩慢向上提m1直至m1剛離開上面彈簧時,下面的彈簧仍被壓縮,壓縮量為x2=。所以在此過程中,下面木塊移動的距離為:x2-x2=,選項C正確。11m gk22m gk12m gk21m gk122()mm gk22m gk12m gk解答彈簧問題的關鍵:(1)抓住關鍵狀態(tài)(初態(tài)和末態(tài)),并注意看清彈簧是處于原長還是壓縮,或者拉伸;(