《2018年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二章 相互作用 第1講 重力 彈力教學(xué)案（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二章 相互作用 第1講 重力 彈力教學(xué)案（含解析）（11頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第1講　重力　彈力 ? 教材知識梳理 一、力 1．定義：力是________________的相互作用． 2．作用效果：使物體發(fā)生形變或改變物體的________(即產(chǎn)生加速度)． 3．性質(zhì)：力具有物質(zhì)性、相互性、共存性、矢量性、獨(dú)立性等特征． 4．基本相互作用 (1)四種基本相互作用：________相互作用、________相互作用、強(qiáng)相互作用和弱相互作用． (2)重力屬于引力相互作用，彈力、摩擦力、電場力、磁場力等本質(zhì)上是________相互作用的不同表現(xiàn)． 二、重力 1．定義：由于地球的________而使物體受到的力． 2．大小：與物體的質(zhì)量成______

2、__，即G＝mg. 3．方向：________． 4．重心：重力宏觀作用效果的________作用點(diǎn)． 三、彈力 1．定義：發(fā)生________的物體由于要恢復(fù)原狀而使物體受到的力． 2．產(chǎn)生條件：兩物體相互接觸且發(fā)生了________． 3．方向：沿________恢復(fù)原狀的方向． 4．胡克定律：在彈簧的彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力大小與形變量成________，即F＝kx，其中k表示彈簧的勁度系數(shù)，反映彈簧的性質(zhì)． 答案：一、1.物體和物體之間　2.運(yùn)動狀態(tài) 4．(1)引力　電磁　(2)電磁 二、1.吸引　2.正比　3.豎直向下　4.等效 三、1.彈性形變　2.彈性形變　3

3、.施力物體　4.正比 【思維辨析】 (1)重力的方向一定指向地心．(　　) (2)彈力可以產(chǎn)生在不直接接觸的物體之間．(　　) (3)相互接觸的物體間不一定有彈力．(　　) (4)F＝kx中“x”表示彈簧伸長量．(　　) (5)形狀規(guī)則的物體的重心一定在物體幾何中心．(　　) (6)勁度系數(shù)和彈簧長度沒有關(guān)系．(　　) (7)掛在繩上靜止的物體受到的重力就是繩對它的拉力．(　　) (8)硬度很大的物體如果受到的外力較小，則不會發(fā)生形變．(　　) 答案：(1)(×)　(2)(×)　(3)(√)　(4)(×)　(5)(×) (6)(×)　(7)(×)　(8)(×)

4、 ? 考點(diǎn)互動探究 　考點(diǎn)一　重力的辨析、彈力有無的判定 1.(多選)(重力的辨析)關(guān)于地球上的物體，下列說法中正確的是(　　) A．在“天上”繞地球飛行的“天宮一號”飛船不受重力作用 B．地面上的物體受到的重力垂直于水平面 C．重心是物體受到重力的等效作用點(diǎn)，故重心一定在物體上 D．物體所受重力的大小與物體運(yùn)動狀態(tài)無關(guān) 答案：BD 2．(彈力有無的判斷)如圖2-3-1所示，小車內(nèi)有一固定的光滑斜面，一個小球通過細(xì)繩與車頂相連，小車在水平面上做直線運(yùn)動，細(xì)繩始終保持豎直．關(guān)于小球的受力情況，下列說法正確的是(　　) 圖2-3-1 A．若小車靜止，繩對小球的拉力

5、可能為零 B．若小車靜止，斜面對小球的支持力一定為零 C．若小車向右運(yùn)動，小球一定受兩個力的作用 D．若小車向右運(yùn)動，小球一定受三個力的作用 答案：B　[解析] 若小車靜止，則小球受力平衡，由于斜面光滑，小球不受摩擦力，如果受到斜面的支持力，則無法達(dá)到平衡，因此在小車靜止時，斜面對小球的支持力一定為零，繩子的拉力等于小球的重力，故A錯誤，B正確．若小車向右勻速運(yùn)動，小球受重力和繩子拉力兩個力的作用；若小車向右做減速運(yùn)動，則一定受斜面的支持力，可能受繩子的拉力，也可能不受繩子的拉力，故C、D錯誤． ■ 要點(diǎn)總結(jié) 1．重力方向與重心 (1)重力方向：總是豎直向下的．但不一定和接觸

6、面垂直，也不一定指向地心． (2)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(diǎn)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．彈力有無的判斷 (1)“條件法”：根據(jù)彈力產(chǎn)生的兩個條件——接觸和形變直接判斷． (2)“假設(shè)法”：在一些微小形變難以直接判斷的情況下，可以先假設(shè)有彈力存在，然后判斷是否與研究對象所處狀態(tài)的實際情況相符合． (3)“狀態(tài)法”：根據(jù)研究對象的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行受力分析，判斷物體保持現(xiàn)在的運(yùn)動狀態(tài)是否需要彈力． (4)替換法：可以將硬的、形變不明顯的施力物體用軟的、易產(chǎn)生明顯形變的物體來替換，看能否維持原來的運(yùn)動狀態(tài)． 　

7、考點(diǎn)二　彈力的方向與計算 1.彈力方向：可根據(jù)力的特點(diǎn)判斷，也可根據(jù)運(yùn)動狀態(tài)、平衡條件或牛頓運(yùn)動定律確定(如桿的彈力)． 2．彈力大小除彈簧類彈力由胡克定律計算外，一般也要結(jié)合運(yùn)動狀態(tài)，根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律求解． 1．(彈力方向判斷)圖2-3-2中各物體均處于靜止?fàn)顟B(tài)．圖中畫出了小球A所受彈力的情況，其中正確的是(　　) 圖2-3-2 答案：C　[解析] 選項A中桿對小球的力應(yīng)豎直向上，選項B中F2應(yīng)為零，該繩沒有發(fā)生形變，選項D中半圓形容器擠壓了小球，有指向圓心的彈力，只有選項C正確． 2．(由狀態(tài)分析彈力方向)如圖2-3-3所示，一重為10 N的小球固定在支桿AB

8、的上端，今用一段繩子水平拉球，使桿發(fā)生彎曲，已知繩的拉力為7.5 N，則AB桿對球的作用力(　　) 圖2-3-3 A．大小為7.5 N B．大小為10 N C．方向與水平方向成53°角斜向右下方 D．方向與水平方向成53°角斜向左上方 答案：D　[解析] 對小球進(jìn)行受力分析如圖所示，AB桿對球的作用力與繩的拉力的合力與小球的重力等大反向，設(shè)AB桿對小球的作用力FN與水平方向夾角為α，可得tan α＝＝，則α＝53°，F(xiàn)N＝＝12.5 N，選項D正確． 3．(由狀態(tài)分析彈力方向)如圖2-3-4所示，質(zhì)量為m的球置于斜面上，被一個豎直擋板擋住．現(xiàn)用一個力F拉斜面體，使斜面

9、體在水平面上做加速度為a的勻加速直線運(yùn)動，忽略一切摩擦，以下說法中正確的是(　　) 圖2-3-4 A．若加速度足夠小，豎直擋板對球的彈力可能為零 B．若加速度足夠大，斜面對球的彈力可能為零 C．斜面和擋板對球的彈力的合力等于ma D．擋板對球的彈力不僅存在，而且是一個定值 答案：D　[解析] 球在重力、斜面的支持力和擋板的彈力作用下做加速運(yùn)動，則球受到的合力水平向右，為ma，如圖所示．設(shè)斜面傾角為θ，擋板對球的彈力為F1，由正交分解法得F1－FNsin θ＝ma，F(xiàn)Ncos θ＝G，解得F1＝ma＋Gtan θ，可見，彈力為一定值，選項D正確． ■ 要點(diǎn)總結(jié) (1)

10、任何彈力都是由于形變引起的，與彈力大小和形變大小無關(guān)．(2)對于難以觀察的微小形變，通常從狀態(tài)出發(fā)，利用“假設(shè)法”、平衡條件和牛頓第二定律等方法確定彈力是否存在及彈力的大小和方向．(3)胡克定律適用于能發(fā)生明顯形變的彈簧、橡皮筋等物體． 　考點(diǎn)三　輕繩、輕桿、輕彈簧模型 考向一　輕繩 輕繩忽略質(zhì)量、形變，輕繩上的彈力一定沿著繩的方向，輕繩上的力處處大小相等．輕繩上的力可以突變． 1 如圖2-3-5所示，彈簧測力計和細(xì)繩重力不計，不計一切摩擦，物體的重力為G＝5 N，當(dāng)裝置穩(wěn)定時彈簧測力計A和B的讀數(shù)分別為(　　) 圖2-3-5 A．5 N、0 B．5 N、10 N C．5

11、N、5 N D．10 N、5 N 答案：C　 [解析] 彈簧測力計的示數(shù)為彈簧測力計所承受的力的大小，圖中無論彈簧測力計的右端是固定在支架上還是掛上重物，其作用效果是相同的，所以彈簧測力計受到的拉力都等于物體的重力，選項C正確． 式題1 如圖2-3-6所示，一個物體由繞過定滑輪的繩子拉著，分別用圖中所示的三種情況拉住物體靜止不動．在這三種情況下，若繩子的張力分別為T1、T2、T3，定滑輪對軸心的作用力分別為FN1、FN2、FN3，滑輪的摩擦、質(zhì)量均不計，則(　　) 圖2-3-6 A．T1＝T2＝T3，F(xiàn)N1＞FN2＞FN3 B．T1>T2>T3，F(xiàn)N1＝FN2＝FN3 C．

12、T1＝T2＝T3，F(xiàn)N1＝FN2＝FN3 D．T1

13、木樁ab、cd固定，一不可伸長的輕繩兩端固定在a、c端，繩長為L，一質(zhì)量為m的物體A通過輕質(zhì)光滑掛鉤掛在輕繩中間，靜止時兩段輕繩的 夾角為120°.現(xiàn)把輕繩換成自然長度為L的橡皮筋，物體A懸掛后仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，橡皮筋處于彈性限度內(nèi)．若重力加速度大小為g，關(guān)于上述兩種情況，下列說法正確的是(　　) 圖2-3-7 A．輕繩的彈力大小為2mg B．輕繩的彈力大小為mg C．橡皮筋的彈力大于mg D．橡皮筋的彈力大小可能為mg 答案：B　[解析] 設(shè)兩桿間的距離為s，靜止時兩段輕繩的夾角為120°，由于重物的拉力的方向豎直向下，所以三個力之間的夾角都是120°.根據(jù)矢量的合成可知，這三

14、個力的大小是相等的，故輕繩的彈力大小為mg，選項A錯誤，選項B正確；若把輕繩換成自然長度為L的橡皮筋，橡皮筋受到拉力后長度增大，桿之間的距離不變，所以重物靜止后兩根繩子之間的夾角一定小于120°，兩個分力之間的夾角減小，而合力不變，所以兩個分力減小，即橡皮筋的彈力小于mg，選項C、D錯誤． 考向二　輕彈簧 “輕彈簧”“橡皮繩”是理想化模型，具有如下特性：(1)在彈性限度內(nèi)，彈力遵循胡克定律F＝kx，其中x是彈簧的形變量．(2)輕彈簧(或橡皮繩)的質(zhì)量可視為零．(3)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．輕彈簧上的力不能突變．

15、2 如圖2-3-8所示，四個完全相同的彈簧都處于水平位置，它們的右端受到大小均為F的拉力作用，而左端的情況各不相同：①中彈簧的左端固定在墻上；②中彈簧的左端受大小也為F的拉力作用；③中彈簧的左端拴一小物塊，物塊在光滑的桌面上滑動；④中彈簧的左端拴一小物塊，物塊在有摩擦的桌面上滑動．若認(rèn)為彈簧的質(zhì)量都為零，以L1、L2、L3、L4依次表示四個彈簧的伸長量，則有(　　) 圖2-3-8 A．L1＝L2＜L3＜L4 B．L2＞L1＞L3＞L4 C．L1＝L2＝L3＝L4 D．L1＝L2＞L3＝L4 答案：C　[解析] 無論彈簧的左端情況怎樣，輕彈簧的兩端拉力總相等．設(shè)兩端拉力分別為F、

16、F′，則F－F′＝ma，輕彈簧的質(zhì)量為0，因此ma＝0，即F＝F′，且此拉力等于彈簧的彈力，所以L4＝L3＝L2＝L1. 式題 如圖2-3-9所示，小球a的質(zhì)量為小球b的質(zhì)量的一半，分別與輕彈簧A、B和輕繩相連接并處于平衡狀態(tài)．輕彈簧A與豎直方向的夾角為60°，輕彈簧A、B的伸長量剛好相同，則下列說法正確的是(　　) 圖2-3-9 A．輕彈簧A、B的勁度系數(shù)之比為1∶3 B．輕彈簧A、B的勁度系數(shù)之比為2∶1 C．輕繩上拉力與輕彈簧A上拉力的大小之比為2∶1 D．輕繩上拉力與輕彈簧A上拉力的大小之比為∶2 答案：D　[解析] 設(shè)輕彈簧A、B的伸長量都為x，小球A的質(zhì)量為m，則

17、小球B的質(zhì)量為2m.對小球b，由平衡條件知，彈簧B中彈力為kBx＝2mg；對小球a，由平衡條件知，豎直方向上，有kBx＋mg＝kAxcos 60°，聯(lián)立解得kA＝3kB，選項A、B錯誤；水平方向上，輕繩上拉力F＝kAxsin 60°，選項C錯誤，D正確． 考向三　輕桿(活桿與死桿) 輕桿忽略質(zhì)量、形變，桿上的彈力不一定沿著桿． 3 如圖2-3-10所示，小車上固定著一根彎成θ角的曲桿，桿的另一端固定一個質(zhì)量為m的小球．下列關(guān)于桿對球的作用力F的判斷正確的是(重力加速度為g)(　　) 圖2-3-10 A．小車靜止時，F(xiàn)＝mgcos θ，方向沿桿向上 B．小車靜止時，F(xiàn)＝mgcos

18、 θ，方向垂直桿向上 C．小車向右以加速度a運(yùn)動時，一定有F＝ D．小車向右以加速度a運(yùn)動時，F(xiàn)＝，方向斜向右上方，與豎直方向的夾角為α＝arctan 答案：D　[解析] 小車靜止時，由物體的平衡條件知，桿對球的作用力方向豎直向上，且大小等于球的重力mg，故A、B錯誤．小車向右以加速度a運(yùn)動時，彈力F的方向一定指向右上方，只有這樣，才能保證小球在豎直方向上受力平衡，在水平方向上具有向右的加速度．假設(shè)小球所受彈力方向與豎直方向的夾角為α，如圖所示，據(jù)牛頓第二定律得Fsin α＝ma，F(xiàn)cos α＝mg，解得F＝m，tan α＝.可見，只有當(dāng)球的加速度a＝gtan θ時，桿對球的作用力才沿桿

19、的方向，此時才有F＝，故C錯誤，D正確． 式題1 如圖2-3-11所示，與豎直墻壁成53°角的輕桿一端斜插入墻中并固定，另一端固定一個質(zhì)量為m的小球，水平輕質(zhì)彈簧處于壓縮狀態(tài)，彈力大小為mg(g表示重力加速度)，則輕桿對小球的彈力大小為(　　) 圖2-3-11 A.mg B.mg C.mg D.mg 答案：D　[解析] 小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，其合力為零，小球受力如圖所示，由圖中幾何關(guān)系可得F＝＝mg，選項D正確． 式題2 如圖2-3-12甲所示，輕繩AD跨過固定在水平橫梁BC右端的定滑輪掛住一個質(zhì)量為10 kg的物體，∠ACB＝30°；圖乙中輕桿HP一端用鉸鏈固

20、定在豎直墻上，另一端P通過細(xì)繩EP拉住，EP與水平方向也成30°，輕桿的P點(diǎn)用細(xì)繩PQ拉住一個質(zhì)量也為10 kg的物體．g取10 N/kg，求輕繩AC段的張力大小FAC與細(xì)繩EP的張力大小FEP之比． 圖2-3-12 答案： [解析] 題圖甲和乙中的兩個物體都處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡條件可判斷，與物體相連的細(xì)繩拉力大小等于物體的重力．分別取C點(diǎn)和P點(diǎn)為研究對象，進(jìn)行受力分析如圖(a)和(b)所示． 圖(a)中，輕繩AD跨過定滑輪拉住質(zhì)量為M1的物體，物體處于平衡狀態(tài)，繩AC段的拉力 FAC＝FCD＝M1g 圖(b)中，由FEPsin 30°＝FPQ＝M2g 得FEP＝2M2

21、g 所以得＝＝. ■ 建模點(diǎn)撥 1．輕繩模型 (1)活結(jié)模型：跨過滑輪、光滑桿、光滑釘子的細(xì)繩為同一根細(xì)繩，繩上各點(diǎn)及兩端張力大小相等．(2)死結(jié)模型：如幾個繩上有“結(jié)點(diǎn)”，即幾段繩子系在一起，那么這幾段繩子的張力不一定相等． 2．輕桿模型 (1)“死桿”：輕質(zhì)固定桿，它的彈力方向不一定沿桿的方向，作用力的方向需要結(jié)合平衡方程或牛頓第二定律求得．(2)“活桿”：一端有鉸鏈相連的桿屬于活動桿，輕質(zhì)活動桿彈力方向一定沿桿的方向． 【教師備用習(xí)題】 1．畫出圖中物體A或結(jié)點(diǎn)A或滑輪A所受彈力的示意圖(所有接觸面均光滑)． [答案] 如圖所示 2．如圖所示，橫梁BC為水平輕桿，且B端用鉸鏈固定在豎直墻上，輕繩AD拴接在C端，物體質(zhì)量M＝10 kg，g取10 m/s2，∠ACB＝30°.求：(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字) (1)輕繩AC段的張力FAC的大?。? (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] 對結(jié)點(diǎn)C受力分析如圖所示． 根據(jù)平衡條件，有 FACsin 30°＝Mg FACcos 30°＝FBC 解得FAC＝＝200 N，F(xiàn)BC＝≈173 N，方向水平向右． 11