高考物理新課標(biāo)一輪復(fù)習(xí)第二章相互作用第1講重力彈力分析

1、課標(biāo)版課標(biāo)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(zhì)性:力不能脫離物體而獨(dú)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(duì)應(yīng)的 。(3)獨(dú)立性:一個(gè)力作用于某個(gè)物體上產(chǎn)生的效果,與這個(gè)物體是否受到其他力的作用無(wú)關(guān)。教材研讀教材研讀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)形變形變大小大小方向方向作用點(diǎn)作用點(diǎn)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(yùn)算遵循平行四邊形定則或三角形定則。自測(cè)1下列說(shuō)法正確的是( )A.施力物體同時(shí)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(guò)程中,始終受到向前的力來(lái)維持它向前運(yùn)動(dòng)D.甲用力把乙推倒,說(shuō)明甲對(duì)乙的作用力在先,乙對(duì)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(wàn)有引力,選項(xiàng)B錯(cuò)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(guò)程中,球沒有受到向前的力來(lái)維持它向前運(yùn)動(dòng),球是因?yàn)榫哂袘T性,所以才向前運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;兩個(gè)物體之間的相互作用力是同時(shí)產(chǎn)生的,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。二、重力二、重力1.產(chǎn)生:由于地球?qū)ξ矬w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(huì)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(rèn)定的重力的作用點(diǎn)。(2)位置確定a.質(zhì)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(duì)于形狀不規(guī)則或者質(zhì)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(dāng)?shù)氐乃矫娲怪?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(cè)2關(guān)于物體受到的重力,下列說(shuō)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(shí)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(shí)小D.物體所受重力的大小與物體的質(zhì)量有關(guān),與物體是否運(yùn)動(dòng)及怎樣運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)懸掛法懸掛法答案 D物體受到的重力是由于地球

4、對(duì)物體的吸引而產(chǎn)生的,不管物體是靜止還是運(yùn)動(dòng),也不管物體是上升還是下降,無(wú)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(xiàng)A、B錯(cuò)誤;重力大小與物體的質(zhì)量有關(guān),與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān),選項(xiàng)C錯(cuò)誤、D正確。定義發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復(fù)原狀,對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生力的作用,這種力叫做彈力產(chǎn)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(nèi)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(yùn)動(dòng)定律求解三、彈力三、彈力1.彈力kx2.胡克定律a.內(nèi)容:實(shí)驗(yàn)表明,彈簧發(fā)生 時(shí),彈力的大小跟彈簧伸長(zhǎng)(或縮短)的長(zhǎng)度x成正比,即

5、F=kx。k稱為彈簧的勁度系數(shù),單位是牛頓每米,符號(hào)用N/m表示。一般來(lái)說(shuō),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(guān)。b.彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系可用F-x圖像表示,如圖所示。彈性形變彈性形變粗細(xì)粗細(xì) 長(zhǎng)度長(zhǎng)度材料材料匝數(shù)匝數(shù)自測(cè)自測(cè)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(duì)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(zhǎng)度成正比( )答案 (1) (2) (3) (4)自測(cè)自測(cè)4 (2015廣東珠海六校第二次聯(lián)考)在日常生活及各項(xiàng)體育運(yùn)動(dòng)中,有彈力出現(xiàn)的情況比較普遍,如圖所示的情況就

6、是一個(gè)實(shí)例。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員踩壓跳板使跳板彎曲到最低點(diǎn)時(shí),下列說(shuō)法正確的是( )A.跳板發(fā)生形變,運(yùn)動(dòng)員的腳沒有發(fā)生形變B.運(yùn)動(dòng)員受到的支持力,是跳板發(fā)生形變而產(chǎn)生的C.此時(shí)跳板對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力和運(yùn)動(dòng)員的重力等大D.此時(shí)跳板對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力大于運(yùn)動(dòng)員對(duì)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(xiàng)A錯(cuò)誤;發(fā)生彈性形變的物體,為了恢復(fù)原狀,會(huì)對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生彈力的作用,選項(xiàng)B正確;在最低點(diǎn),跳板對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力等于運(yùn)動(dòng)員對(duì)跳板的壓力,不等于運(yùn)動(dòng)員的重力,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。自測(cè)自測(cè)5一根很輕的彈簧,在彈性限度內(nèi),當(dāng)它的伸長(zhǎng)量為4.0 cm時(shí),彈簧的彈力大小為8.0 N;當(dāng)它的壓縮量為1.0 cm

7、時(shí),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(xiàng)A正確?？键c(diǎn)一力的基本概念、重力考點(diǎn)一力的基本概念、重力1.注意力的矢量性、相互性、物質(zhì)性等特征;2.對(duì)于重力的方向不能說(shuō)指向地球球心,只能說(shuō)豎直向下,要清楚重力和萬(wàn)有引力的關(guān)系;3.重心是一個(gè)理想模型,是為研究重力對(duì)物體的宏觀作用效果而引入的等效作用點(diǎn)。考點(diǎn)突破考點(diǎn)突破典例典例1 (2015福建質(zhì)檢)(多選)關(guān)于力的概念,下列說(shuō)法中正確的是( )A.一個(gè)力一定能同時(shí)找到受力

8、物體和施力物體B.給出一個(gè)受力物體,可以同時(shí)找到幾個(gè)施力物體C.放在桌面上的書本受到桌面對(duì)它向上的彈力,這是由于書本發(fā)生微小形變而產(chǎn)生的D.壓縮彈簧時(shí),手先給彈簧一個(gè)壓力,等彈簧被壓縮一段距離后才反過(guò)來(lái)給手一個(gè)彈力答案 AB根據(jù)力的定義可知選項(xiàng)A正確;一個(gè)物體同時(shí)受到多個(gè)力的作用時(shí),該物體受到的每一個(gè)力對(duì)應(yīng)一個(gè)施力物體,選項(xiàng)B正確;彈力是施力物體發(fā)生彈性形變而對(duì)受力物體的作用力,選項(xiàng)C中書本受到的彈力是由于桌面發(fā)生微小形變而產(chǎn)生的,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;壓縮彈簧時(shí),手給彈簧的壓力與彈簧給手的彈力是一對(duì)作用力和反作用力,它們同時(shí)產(chǎn)生,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。1-1孔明燈又叫天燈,相傳是由三國(guó)時(shí)的諸葛孔明(即諸葛亮)所

9、發(fā)明。當(dāng)年,諸葛孔明被司馬懿圍困于平陽(yáng),無(wú)法派兵出城求救?？酌魉銣?zhǔn)風(fēng)向,制成會(huì)飄浮的紙燈籠,系上求救的信息,其后果然脫險(xiǎn),于是后世就稱這種燈籠為孔明燈?，F(xiàn)有一孔明燈升空后向著東北偏上方向勻速上升,則此時(shí)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(yùn)動(dòng),則其受力平衡,根據(jù)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(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān),選項(xiàng)C正確。考點(diǎn)二彈力的分析和計(jì)算考點(diǎn)二彈力的分析和計(jì)算1.彈力有無(wú)的判定(1)條件法:根據(jù)物體是否直接接觸并發(fā)生彈性形變來(lái)判斷是否存在彈力。(2)假設(shè)

10、法:對(duì)形變不明顯的情況,可假設(shè)兩個(gè)物體間彈力不存在,看物體能否保持原有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變,則此處不存在彈力,若運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)狀態(tài),利用牛頓第二定律或共點(diǎn)力平衡條件判斷彈力是否存在。(4)撤物法:將與研究對(duì)象接觸的物體撤掉,看研究對(duì)象能否維持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)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(gè)物體上。具體情況有以下幾種:(2)由物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷彈力的方向物體的受力必須與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相符合。可根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),先假設(shè)一個(gè)彈力的方向,由共點(diǎn)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(jié)果為正值,其方向與假設(shè)方向相同;如果為負(fù)值,其方向與假設(shè)方向相反。注意 (1)繩對(duì)物體只能產(chǎn)生拉力,不能產(chǎn)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(diǎn)決定的。(2)桿既可以產(chǎn)生拉力,也可以產(chǎn)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(jì)算的三種方法:(1)根據(jù)力的平衡條件進(jìn)行求解。(2)根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行求解。(3)根據(jù)胡克定律進(jìn)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(zhì)量為m的小球。試分析下列情況下桿對(duì)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(yùn)動(dòng)。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?yàn)檠芯繉?duì)象,其受力情況為:重力和桿對(duì)它的彈力。(1)當(dāng)小車靜止時(shí),小球處于平衡狀態(tài),由平衡條件可知:G與FN必為一對(duì)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(dāng)小車以加速度a水平向右運(yùn)動(dòng)時(shí),設(shè)彈力方向與豎直方向夾角為,如圖乙所示,根據(jù)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(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn):(1)桿對(duì)小球的彈力方向不一定沿桿;(2)小車靜止時(shí),由平衡條件可以求解彈力的大小和方向;(3)小車加速運(yùn)動(dòng)時(shí),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(xì)線豎直,乙中的細(xì)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(xì)線向上的彈力;乙圖中小球受細(xì)線斜向上的彈力和斜面對(duì)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(shè)法”分析:在兩圖中,若去掉細(xì)線,則小球?qū)⑾禄?故兩細(xì)線中均有沿細(xì)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?fàn)顟B(tài),則斜面與小球間無(wú)彈力;在乙圖中若去掉斜面體

14、,則小球不會(huì)在原位置靜止,則斜面對(duì)小球有垂直斜面向上的彈力?？键c(diǎn)三活結(jié)與死結(jié)問(wèn)題考點(diǎn)三活結(jié)與死結(jié)問(wèn)題1.跨過(guò)滑輪、光滑桿、光滑釘子的細(xì)繩的兩端張力的大小相等。2.死結(jié)模型:如幾個(gè)繩端有“結(jié)點(diǎn)”,即幾段繩子系在一起,謂之“死結(jié)”,那么這幾段繩中的張力不一定相等。3.同樣要注意輕質(zhì)固定桿的彈力方向不一定沿桿的方向,彈力的方向需要結(jié)合平衡方程或牛頓第二定律求得,而輕質(zhì)活動(dòng)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(guò)固定在水平橫梁BC右端的定滑輪掛住一個(gè)質(zhì)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(duì)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(jù)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(diǎn)為研究對(duì)象,進(jìn)行受力分析,如圖所示。(1)圖中輕繩AD跨過(guò)定滑輪拉住質(zhì)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(guān)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(dòng)桿,彈力方向一定沿桿。(2)力學(xué)中的幾個(gè)理想模型 輕繩彈性繩輕彈簧輕桿質(zhì)量大小0000受

16、外力作用時(shí)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(shí)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(fù)原長(zhǎng)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(duì)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(diǎn)為研究對(duì)象,進(jìn)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(diǎn)四胡克定律的應(yīng)用考點(diǎn)四胡克定律的應(yīng)用在中學(xué)物理中的“彈簧”和“橡皮繩”都是理想模型,在其彈性限度內(nèi)遵從胡克定律,解答相關(guān)問(wèn)題時(shí)要注意以下幾點(diǎn):(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(shuō)明時(shí),彈簧(或橡皮繩)的質(zhì)量不計(jì),此種情況下彈簧兩端

18、對(duì)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(shí),其形變較大,發(fā)生形變需要一段時(shí)間,所以彈簧和橡皮繩中的彈力不能突變,但當(dāng)彈簧和橡皮繩被剪斷時(shí),它們產(chǎn)生的彈力則立即消失。 典例典例4如圖所示,兩木塊的質(zhì)量分別為m1和m2,兩輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)分別為k1和k2,上面木塊壓在下面彈簧上(但不拴接),整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)緩慢向上提上面的木塊,直到它剛離開上面的彈簧。在此過(guò)程中下面木塊移動(dòng)的距離為( )A. B. C. D.答案 D根據(jù)胡克定律,在沒有施加外力向上提時(shí),下面的彈簧被壓縮的長(zhǎng)度為:x2=。在用力緩慢向上提m1直至m1剛離開上面彈簧時(shí),下面的彈簧仍被壓縮,壓縮量為x2=。所以在此過(guò)程中,下面木塊移動(dòng)的距離為:x2-x2=,選項(xiàng)C正確。11m gk22m gk12m gk21m gk122()mm gk22m gk12m gk解答彈簧問(wèn)題的關(guān)鍵:(1)抓住關(guān)鍵狀態(tài)(初態(tài)和末態(tài)),并注意看清彈簧是處于原長(zhǎng)還是壓縮,或者拉伸;(