高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二章 相互作用 第1講 重力、彈力課件

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1、物理課標(biāo)版第1講重力、彈力考點(diǎn)一力的基本概念、重力考點(diǎn)一力的基本概念、重力一、力1.定義:力是物體間的相互作用。2.作用效果:改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或使物體發(fā)生形變。3.力的三要素:大小、方向、作用點(diǎn)。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:物體間力的作用是相互的,只要有作用力,就一定有對(duì)應(yīng)的反作用力。(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關(guān)。(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和三角形定則。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

2、增大而增大,隨著高度的增大而減小。4.方向:豎直向下。5.重心(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,重心可用懸掛法確定。1.對(duì)于重力的方向不能說指向地球球心,只能說豎直向下,與當(dāng)?shù)厮矫娲怪?要清楚重力和萬有引力的關(guān)系;2.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)。1-1(多選)關(guān)于力的概念,下列說法中正確的是()A.一個(gè)力一定能同時(shí)找到受力物體和施力物體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

3、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來給手一個(gè)彈力答案答案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。1-2 (2017河北保定測試)關(guān)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(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

4、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)無關(guān)答案答案D物體受到的重力是由于地球?qū)ξ矬w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)無關(guān),選項(xiàng)C錯(cuò)誤、D正確?？键c(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=k

5、x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2.胡克定律a.內(nèi)容:實(shí)驗(yàn)表明,彈簧發(fā)生彈性形變時(shí),彈力的大小跟彈簧伸長(或縮短)的長度x成正比,即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。一般來說,k越大,彈簧越“硬”;k越小,彈簧越“軟”。k的大小與彈簧的粗細(xì)、長度、材料、匝數(shù)等因素有關(guān)。b.彈力與彈簧伸長量的關(guān)系可用F-x圖像表示,如圖所示。(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)彈簧彈力與其長度成正比。()答案答案(1)(2)(3)(4)1.彈力有無的判定條件法根據(jù)物體是

6、否直接接觸并發(fā)生彈性形變來判斷是否存在彈力假設(shè)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?？筛鶕?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

7、列方程,求出彈力。若所得結(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。2-1(2016江蘇單科,1,3分)一輕質(zhì)彈簧原長為8cm,在4N的拉力作用下伸長了2cm,彈簧未超出彈性限度。則該彈簧的勁度系數(shù)為()A.40m/NB.40

8、N/mC.200m/ND.200N/m答案答案D根據(jù)胡克定律有F=kx,則k=N/m=200N/m,故D正確。Fx242 102-2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)小車以加速度a水平向右加速運(yùn)動(dòng)。答案答案(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22gaag解析解析以小球?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

9、直向上,如圖甲所示。(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:FNsin=ma,FNcos=mg解得FN=mtan=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。22gaag22gaag方法指導(dǎo)方法指導(dǎo)解答2-2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?？键c(diǎn)三輕繩模型與輕桿模型考點(diǎn)三輕繩模型與輕桿模型1.輕繩模型活結(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,其兩端張力大小相等死結(jié)模型

10、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)”,那么這幾段繩子的張力不一定相等2.輕桿模型死桿即輕質(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活桿即一端有鉸鏈相連的桿屬于活動(dòng)桿,輕質(zhì)活動(dòng)桿中的彈力方向一定沿桿的方向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

11、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(gè)質(zhì)量為10kg的物體,ACB=30,g取10m/s2,求:(1)輕繩AC段的張力FAC的大小;(2)橫梁BC對(duì)C端的支持力大小及方向。答案答案(1)100N(2)100N方向與水平方向成30角斜向右上方解析解析物體處于平衡狀態(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跨過定滑輪拉住質(zhì)量為M的

12、物體,物體處于平衡狀態(tài),繩AC段的拉力大小為:FAC=FCD=Mg=1010N=100N(2)由幾何關(guān)系得:FC=FAC=Mg=100N方向與水平方向成30角斜向右上方3-2若將3-1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。答案答案(1)200N(2)173N,方向水平向右解析解析物體處于平衡狀態(tài),與物體相連的輕繩的拉力大小等于物體的重力,取C點(diǎn)為研究對(duì)象,進(jìn)行受力分析,如圖所示。(1)由FACsin30=FCD=Mg得:FAC=2Mg=21010N=200N(2)由FACcos

13、30-FC=0解得FC=2Mgcos30=Mg173N方向水平向右3方法指導(dǎo)方法指導(dǎo)(1)跨過滑輪、光滑桿、光滑釘子的細(xì)繩的兩端張力的大小相等。(2)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?？键c(diǎn)四胡克定律的應(yīng)用考點(diǎn)四胡克定律的應(yīng)用輕彈簧模型輕彈簧模型在中學(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)遵循胡克定律,解答相關(guān)問題時(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。1.沒有特別說明

14、時(shí),彈簧(或橡皮繩)的質(zhì)量不計(jì),此種情況下彈簧兩端對(duì)外的彈力等大、反向。2.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。3.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。A.B.C.D.11m gk22m gk12m gk21m gk4-1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,上面木塊壓在上面彈簧上(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。在此過程中下面

15、木塊移動(dòng)的距離為 ()答案答案C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=。所以在此過程中,下面木塊移動(dòng)的距離為:x2-x2=,選項(xiàng)C正確。122()mm gk22m gk12m gk4-2在4-1中,若要求在所述過程中分析上面木塊移動(dòng)的距離,則應(yīng)為()A.B.C.+D.+答案答案 D根據(jù)胡克定律,在沒有施加外力向上提時(shí),上面彈簧的壓縮量為x1=,下面彈簧的壓縮量為x2=;在用力緩慢向上提m1直至m1剛離開上面的彈簧時(shí),上面的彈簧恢復(fù)原長,壓縮量為x1=0,此時(shí)下面彈簧的壓縮量為x2=,所以上面木塊移動(dòng)的距離為x=x1-x1+x2-x2=+,選項(xiàng)D正確。122()mm gk121()mm gk21m gk12m gk12m gk11m gk11m gk122()mm gk22m gk12m gk11m gk方法指導(dǎo)方法指導(dǎo)解答彈簧類問題的關(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還是壓縮,或者拉伸;(2)分清彈力、彈力的變化、形變量、形變量的變化。