2022年高考物理一輪復(fù)習(xí)夯實核心素養(yǎng)-重力　彈力（解析版）

第二章相互作用一一力

學(xué)物理觀念科學(xué)思維科學(xué)探究科學(xué)態(tài)度

科

與責(zé)任

素

養(yǎng)力的合成與分科學(xué)推理：假設(shè)法判斷利用圖像培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)

解、物體的平驗證胡克的科學(xué)態(tài)

彈力、摩擦力的有無；

衡條件定律；作度，注意

整體法與隔離法受力分力的圖示應(yīng)用平衡

驗證平行條件分析

析

四邊形定生活中的

模型建構(gòu)：彈簧模型、則實際問題

斜面模型、滑輪模型、

活結(jié)死結(jié)模型

考情分析該部分知識是力學(xué)的基礎(chǔ)，高考對本章知識單獨考查一個知識點的

試題非常少，大多數(shù)情況都是同時涉及幾個知識點，命題率較高的

題型有：

(1)結(jié)合物體的平衡條件考查彈力、摩擦力；

(2)靜摩擦力和滑動摩擦力的突變；

(3)整體法和隔離法的應(yīng)用；

(4)靜態(tài)平衡和動態(tài)平衡問題；

(5)力的平衡中的臨界和極值問題；

(6)實驗探究彈簧形變與彈力的關(guān)系；

(7)探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律。

備考指導(dǎo)1.牢記基礎(chǔ)知識，熟練基本方法，明確基本題型。

2.盡量多地積累不同物體、不同環(huán)境，不同運(yùn)動形式下的應(yīng)用類型

及有效解決問題的方法。

3.結(jié)合生活實際，從具體問題中抽象出物理模型。

4.熟練分析平衡問題的幾種數(shù)學(xué)方法，如相似三角形、正弦定理等

2.1重力、彈力

必備知識清單

一、重力

1.產(chǎn)生：由于地球吸引而使物體受到的力.注意：重力不是萬有引力，而

是萬有引力豎直向下的一個分力.

2.大?。篏=mg,可用彈簧測力計測量.注意：(1)物體的質(zhì)量不會變；

(2)G的變化是由在地球上不同位置處g的變化引起的.

3.方向：總是豎直向下的.注意：豎直向下是和水平面垂直，不一定和接

觸面垂直，也不一定指向地心.

4.重心：物體的每一部分都受重力作用，可認(rèn)為重力集中作用于一點即物

體的重心.

(1)影響重心位置的因素：物體的幾何形狀；物體的質(zhì)量分布.

(2)不規(guī)則薄板形物體重心的確定方法：懸掛法.注意：重心的位置不一定

在物體上.

二'彈力

1.彈性形變：撤去外力作用后能夠恢復(fù)原狀的形變.

2.彈力

(1)定義：發(fā)生形變的物體由于要恢復(fù)原狀而對與它接觸的物體產(chǎn)牛的作用

力.

(2)產(chǎn)生條件：

①物體間直接接觸.

②接觸處發(fā)生形變.

(3)方向：總是與施力物體形變的方向相反.

3.胡克定律

(1)內(nèi)容：在彈性限度內(nèi)，彈力和彈簧形變大小(伸長或縮短的量)成正工

(2)表達(dá)式：F=kx.

①人是彈簧的勁度系數(shù),單位是牛頓每米，用符號N/m表示；左的大小由

彈簧自身性質(zhì)決定.

②x是彈簧長度的變化量,不是彈簧形變以后的長度.

命題點精析(一)彈力有無及方向的判斷

1.彈力的判斷

(1)彈力有無的判斷

根據(jù)彈力產(chǎn)生的兩個條件一接觸和形變直接判斷)

條件法

假設(shè)兩個物體間彈力不存在，看物體能否保持原有

［假設(shè)法的狀態(tài)，若運(yùn)動狀態(tài)不變，則此處不存在彈力；若

運(yùn)動狀態(tài)改變，則此處一定有彈力

根據(jù)物體的運(yùn)動狀態(tài)，由平衡條件或牛頓第二定律

狀態(tài)法

I進(jìn)行判斷

(2)彈力方向的判斷

①五種常見模型中彈力的方向

垂直于公

一共接觸面

彈

力

的過點垂直

方于面

向

一垂直于公

切面

廠~(^面T沿繩收縮方向卜~

彈

力

的

方廠(可沿桿—

向

一

HiE)—

■(不沿桿卜

②根據(jù)共點力的平衡條件或牛頓第二定律確定彈力的方向。

2.彈力大小計算的三種方法

(1)根據(jù)胡克定律進(jìn)行求解；

(2)根據(jù)力的平衡條件進(jìn)行求解；

(3)根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行求解。

典型例題

【例1】如圖所示，一小車的表面由一光滑水平面和光滑斜面連接而成，其上

放一球，球與水平面的接觸點為與斜面的接觸點為6.當(dāng)小車和球一起在水

平桌面上做直線運(yùn)動時，下列結(jié)論正確的是()

A.球在a、b兩點處一定都受到支持力

B.球在a點一定受到支持力，在力點處一定不受支持力

C.球在。點一定受到支持力，在b點處不一定受到支持力

D.球在。點處不一定受到支持力，在b點處也不一定受到支持力

【答案】D

【解析】若球與小車一起做水平勻速運(yùn)動，則球在b處不受支持力作用；若

球與小車一起做水平向左勻加速運(yùn)動或向右的勻減速運(yùn)動，則球在°處受到的

支持力可能為零，選項D正確.

【練1】勻速前進(jìn)的車廂頂部用細(xì)線豎直懸掛一小球，如圖所示，小球下方與一光滑斜面

接觸.關(guān)于小球的受力，下列說法正確的是（）

A.重力和細(xì)線對它的拉力

B.重力、細(xì)線對它的拉力和斜面對它的支持力

C.重力和斜面對它的支持力

D.細(xì)線對它的拉力和斜面對它的支持力

【答案】A

【解析】小球勻速運(yùn)動，處于平衡狀態(tài)，合力為零，則水平方向不能有力的作用，否

則細(xì)線不可能處于豎直狀態(tài)，故選項A正確.

【練2】如圖所示，小車內(nèi)一根輕質(zhì)彈簧沿豎直方向和一條與豎直方向成a角

的細(xì)繩拴接一小球.當(dāng)小車和小球相對靜止，一起在水平面上運(yùn)動時，下列說

法正確的是（）

A.細(xì)繩一定對小球有拉力的作用

B.輕彈簧一定對小球有彈力的作用

C.細(xì)繩不一定對小球有拉力的作用，但是輕彈簧對小球一定有彈力

D.細(xì)繩不一定對小球有拉力的作用，輕彈簧對小球也不一定有彈力

【答案】D

【解析】若小球與小車一起做勻速運(yùn)動，則細(xì)繩對小球無拉力；若小球與小

車有向右的加速度a=gtana,則輕彈簧對小球無彈力，D正確.

命題點精析(二)“四類模型”中的彈力

1.輕繩、輕桿、彈性繩和輕彈簧的比較

輕繩輕桿彈性繩輕彈簧

質(zhì)量大小0000

拉伸形變、壓

受外力作用時拉伸形變、壓縮

拉伸形變縮形變、彎曲拉伸形變

形變的種類形變

形變

受外力作用時

微小，可忽略微小，可忽略較大，不可忽略較大，不可忽略

形變量大小

既能沿著桿，沿著彈簧，指向

沿著繩，指向沿著繩，指向繩

彈力方向也可以跟桿成彈簧恢復(fù)原長的

繩收縮的方向收縮的方向

任意角度方向

彈力大小變化

可以突變可以突變不能突變不能突變

情況

2.計算彈力大小的三種方法

(1)根據(jù)胡克定律進(jìn)行求解：

(2)根據(jù)力的平衡條件進(jìn)行求解；

(3)根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行求解.

【例2】如圖所示，固定在小車上的支架的斜桿與豎直桿間的夾角為仇在斜桿的

下端固定有質(zhì)量為〃2的小球，下列關(guān)于桿對球的作用力尸的判斷正確的是

)

A.小車靜止時，F(xiàn)=mgsm0,方向沿桿向上

B.小車靜止時，F(xiàn)=mgcos0,方向垂直于桿向上

ma

C.小車以向右的加速度a運(yùn)動時，一定有尸=—-

sin3

D.小車以向左的加速度“運(yùn)動時，F(xiàn)=^(ma)2+(mg)2,方向斜向左上

方，與豎直方向的夾角仇滿足tan仇=，

g

【答案】D

【解析】小車靜止時，由物體的平衡條件知，此時桿對小球

的作用力方向豎直向上，大小等于球的重力用g,A、B錯誤；

小車以向右的加速度a運(yùn)動，設(shè)小球受桿的作用力的方向與豎

直方向的夾角為仇，如圖甲所示.根據(jù)牛頓第二定律，有Esin

.a

O\=ma,FeosO\=mg,兩式相除可得tan優(yōu)=-，只有當(dāng)小球的

g

加速度a=gtan。時，桿對小球的作用力才沿桿的方向，此

mama

時才有尸=——,沿桿的方向，此時才有尸=——，C錯

sin0sin0

誤；小車以加速度“向左加速運(yùn)動時，由牛頓第二定律，可

知小球所受到的重力mg與桿對球的作用力的合力大小為

ma,方向水平向左，如圖乙所示.所以桿對球的作用力的大小E=

J(ma)2+(mg)2,方向斜向左上方，tan0\=~,D正確.

、g

【練3】(多選)如圖所示，為一輕質(zhì)彈簧的彈力大小和長度的關(guān)系，根據(jù)圖象判斷，正確的結(jié)

論是()

6

5

4

3

2

1

0

A.彈簧的勁度系數(shù)為1N/m

B.彈簧的勁度系數(shù)為100N/m

C.彈簧的原長為6cm

D.彈簧伸長0.02m時，彈力的大小為4N

【答案】BC

【解析】彈力與彈簧長度的關(guān)系圖象中，圖象的斜率表示勁度系數(shù)，圖象與橫軸的交

△F2

點（橫軸的截距）表示彈簧的原長.k=—~~——N/m=100N/m,選項A錯誤，B正

AZ,2X10-2

確：彈黃原長為6cm,選項C正確；彈簧伸長2cm,即￡=8cm時，彈力大小為2N,選

項D錯誤.

【練4】如圖所示，水平直桿。尸右端固定于豎直墻上的。點，長為￡=2m的輕繩一端固定

于直桿尸點，另一端固定于墻上。點正下方的。點，O尸長為d=1.2m,重為8N的鉤碼

用質(zhì)量不計的光滑掛鉤掛在輕繩上且處于靜止?fàn)顟B(tài)，則輕繩的彈力大小為（）

A.IONB.8NC.6ND.5N

【答案】D

【解析】設(shè)掛鉤所在處為N點，延長PN交墻于A/點，如圖所示:

同一條繩子拉力相等，根據(jù)對稱性可知兩邊的繩子與豎直方向的夾角相等，設(shè)為a,則根

據(jù)幾何關(guān)系可知故NQ=MN,即尸W等于繩長；

PO1.2

根據(jù)幾何關(guān)系可得：sina=—=——=0.6,則cosa=0.8,根據(jù)平衡條件可得：2尸MOSa=

PM2

G,解得：FT=5N,故D正確.

核心素養(yǎng)大提升

“死結(jié)”“活結(jié)”“動桿”“定桿”問題分析

一、“動桿”和“定桿”問題

1.動桿：若輕桿用轉(zhuǎn)軸或較鏈連接，當(dāng)桿處于平衡時桿所受到的彈力方向一定沿著

桿，否則會引起桿的轉(zhuǎn)動.如圖甲所示，若C為轉(zhuǎn)軸，則輕桿在緩慢轉(zhuǎn)動中，彈力方向始

終沿桿的方向.

2.定桿：若輕桿被固定不發(fā)生轉(zhuǎn)動，則桿所受到的彈力方向不一定沿桿的方向.如圖

乙所示，水平橫梁的一端Z插在墻壁內(nèi)，另一端裝有一個小滑輪8,一輕繩的一端C固定

于墻壁上，另一端跨過滑輪后懸掛一質(zhì)量“=10kg的重物，NC8Z=30。.滑輪受到繩子的

作用力應(yīng)為圖丙中兩段繩中拉力吊和B的合力，因為同一根繩子張力處處相等，都等于

重物的重力，即尸i=B=G="?g=100N.用平行四邊形定則作圖，可知合力產(chǎn)=100N,

所以滑輪受繩的作用力為100N,方向與水平方向成30。角斜向下，彈力的方向不沿桿.

二、“活結(jié)”和“死結(jié)”問題

1.活結(jié)：當(dāng)繩繞過滑輪或掛鉤時，由于滑輪或掛鉤對繩無約束，因此繩上的力是相等

的，即滑輪只改變力的方向不改變力的大小，例如圖乙中，兩段繩中的拉力大小都等于重

物的重力.

2.死結(jié)：若結(jié)點不是滑輪時，是固定點，稱為“死結(jié)”結(jié)點，則兩側(cè)繩上的彈力不一

定相等.

【例3】如圖所示，一不可伸長的輕繩左端固定于。點，右端跨過位于O'點的光滑定滑輪懸

掛一質(zhì)量為1kg的物體，OO'段水平，。、O'間的距離為1.6m,繩上套一可沿繩自由

滑動的輕環(huán)，現(xiàn)在輕環(huán)上懸掛一鉤碼（圖中未畫出），平衡后，物體上升0.4m,物體未碰到

定滑輪.則鉤碼的質(zhì)量為（）

廠業(yè)

A.1.2kgB.1.6kgCR2kgD—kg

【答案】A

【解析】重新平衡后，繩子形狀如圖所示:

0.8m

Mgmg

設(shè)鉤碼的質(zhì)量為由幾何關(guān)系知：繩子與豎直方向夾角為0=53。，根據(jù)平衡條件可得:

2/wgcos530=A/g,解得：M=1.2kg,故A正確，B、C、D錯誤.

【練5】如圖所示，滑輪本身的質(zhì)量可忽略不計，滑輪軸O安在一根輕桿8

上，一根輕繩/C繞過滑輪，/端固定在墻上，且繩保持水平，C端掛一重物,

80與豎直方向夾角。=45。，系統(tǒng)保持平衡.若保持滑輪的位置不變，改變夾

角。的大小，則滑輪受到輕桿作用力大小變化情況是（）

A.只有角，變小，作用力才變大

B.只有角。變大，作用力才變大

C.不論角。變大或變小，作用力都是變大

D.不論角。變大或變小，作用力都不變

【答案】D

【解析】由于兩側(cè)輕繩中拉力不變，若保持滑輪的位置不變，改變夾角

夕的大小，則滑輪受到輕桿作用力大小等于兩側(cè)輕繩中拉力的合力，始終保持

不變，故選項D正確，A、B、C錯誤.

【練6】如圖所示，一根繩的兩端分別固定在兩座山的4、B處,A.8兩點水平距離80=16

m,豎直距離工。=2m,A,8間繩長為20m.重力為120N的猴子抓住套在繩子上的光

滑輕質(zhì)滑環(huán)在間滑動，某時刻猴子在最低點C處靜止，則此時繩的張力大小為（繩處于

拉直狀態(tài)）（）

C.150ND.200N

【答案】B

【解析】對猴子受力分析如圖所示

mg

164

設(shè)拉力戶r與水平方向的夾角為。，由幾何關(guān)系可得：cos0=—=-,解得9=37。，又由平

mg120

衡條件得：2后皿n解得：F=——=----------N=100N,故A、C、D錯誤，B正

T2sin63

2X5

確.

【例4】如圖為兩種形式的吊車的示意圖，04為可繞。點轉(zhuǎn)動的輕桿，輕桿的重力不計，AB

為纜繩，當(dāng)它們吊起相同重物時，桿0/在圖（a）、（b）中的受力分別為尸a、Fb，則下列關(guān)

系正確的是（）

A.Fa=FbB.F/A

C.Fa<FbD.大小不確定

【答案】A

【解析】對題圖中的/點受力分析，則由圖甲可得乙=居'=2mgcos30°=y^mg

mg

由圖乙可得tan30°=--

Fb

則Fb=Fb'=^3mg

故Fa=F.

【練7】如圖甲所示，輕桿08可繞8點自由轉(zhuǎn)動，另一端。點用細(xì)繩0Z拉

住，固定在左側(cè)墻壁上，質(zhì)量為用的重物用細(xì)繩0c懸掛在輕桿的。點，OA

與輕桿的夾角/8。4=30°。乙圖中水平輕桿08一端固定在豎直墻壁上，另

一端。裝有小滑輪，用一根繩跨過滑輪后懸掛一質(zhì)量為用的重物，圖中N8O4

=30°,求：

(1)甲、乙兩圖中細(xì)繩的拉力；

(2)甲圖中輕桿受到的彈力；

(3)乙圖中輕桿對滑輪的作用力；

【答案】(1)2mgmg(2甫mg(3)mg

【解析】(1)由于題圖甲中的桿可繞8轉(zhuǎn)動，是轉(zhuǎn)軸桿(“活桿”)，故其受

力方向沿桿方向，O點的受力情況如圖(a)所示，則O點所受繩子