2019届新课标高考物理一轮复习第二章相互作用第1讲重力弹力讲义资料.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,物理,课标版,第,1,讲重力、弹力,考点一力的基本概念、重力,一、力,1.,定义,:,力是物体间的相互作用。,2.,作用效果,:,改变物体的,运动状态,或使物体发生,形变,。,3.,力的三要素,:,大小,、,方向,、,作用点,。,4.,基本特征,(1),物质性,:,力不能脱离物体而独立存在。,(2),相互性,:,物体间力的作用是,相互,的,只要有作用力,就一定有对,应的,反作用力,。,(3),独立性,:,一个力作用于某个物体上产生的效果,与这个物体是否受到,其他力的作用无关。,(4),矢量性,:,力既有大小,又有方向,力的运算遵循平行四边形定则和三角形定则。,二、重力,1.,产生,:,由于地球对物体的吸引而使物体受到的力。,2.,大小,:,G,=,mg,。,3.,g,的变化,:,重力加速度,g,会随着纬度的增大而增大,随着高度的增大而减小。,4.,方向,:,竖直,向下。,5.,重心,(1),定义,:,为了研究方便而人为认定的重力的作用点。,(2),位置确定,a.,质量分布均匀的规则物体,重心在其,几何中心,。,b.,对于形状不规则或者质量分布不均匀的薄板,重心可用,悬挂法,确定。,1.,对于重力的方向不能说指向地球球心,只能说竖直向下,与当地水,平面垂直,要清楚重力和万有引力的关系,;,2.,重心是一个理想模型,是为研究重力对物体的宏观作用效果而引入的,等效作用点。,1-1,(,多选,),关于力的概念,下列说法中正确的是,(,),A.,一个力一定能同时找到受力物体和施力物体,B.,给出一个受力物体,可以同时找到几个施力物体,C.,放在桌面上的书本受到桌面对它向上的弹力,这是由于书本发生微小,形变而产生的,D.,压缩弹簧时,手先给弹簧一个压力,等弹簧被压缩一段距离后才反过,来给手一个弹力,答案,AB,根据力的定义可知选项,A,正确,;,一个物体同时受到多个力,的作用时,该物体受到的每一个力对应一个施力物体,选项,B,正确,;,弹力,是施力物体发生弹性形变而对受力物体的作用力,选项,C,中书本受到的,弹力是由于桌面发生微小形变而产生的,选项,C,错误,;,压缩弹簧时,手给弹簧的压力与弹簧给手的弹力是一对作用力和反作用力,它们同时产,生,选项,D,错误。,1-2,(2017,河北保定测试,),关于物体受到的重力,下列说法中正确的是,(,),A.,空气不受重力作用,B.,物体只有落向地面时才受到重力作用,C.,将物体竖直向上抛出,物体在上升阶段所受的重力比落向地面时小,D.,物体所受重力的大小与物体的质量有关,与物体是否运动及怎样运动,无关,答案,D,物体受到的重力是由于地球对物体的吸引而产生的,不管物,体是静止还是运动,也不管物体是上升还是下降,无论物体是固态、液,态还是气态,地球表面附近一切物体都受重力作用,选项,A,、,B,错误,;,重力,大小与物体的质量有关,与运动状态无关,选项,C,错误、,D,正确。,考点二弹力的分析和计算,1.,弹力,定义,发生弹性形变的物体由于要恢复原状,对与它接触的物体产生力的作,用,这种力叫做弹力,产生条件,物体间相互接触并且发生弹性形变,方向,弹力的方向总是与物体形变的方向相反,大小,弹簧类物体的弹力在弹性限度内遵从胡克定律,F,=,kx,非弹簧类物体的弹力大小可以由平衡条件或牛顿运动定律求解,2.,胡克定律,a.,内容,:,实验表明,弹簧发生,弹性形变,时,弹力的大小跟弹簧伸长,(,或缩短,),的长度,x,成正比,即,F,=,kx,。,k,称为弹簧的劲度系数,单位是牛顿每米,符号用,N/m,表示。一般来说,k,越大,弹簧越“硬”,;,k,越小,弹簧越“软”。,k,的大小与弹簧的,粗细,、,长度,、,材料,、,匝数,等因素有关。,b.,弹力与弹簧伸长量的关系可用,F,-,x,图像表示,如图所示。,(1),物体所受弹力的方向与其形变方向相同。,(,),(2),绳对物体的拉力方向总是竖直向上。,(,),(3),杆的弹力不一定沿杆。,(,),(4),弹簧弹力与其长度成正比。,(,),答案,(1),(2),(3),(4),1.,弹力有无的判定,条件法,根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力,假设法,对形变不明显的情况,可假设两个物体间弹力不存在,看物体能否保持原有的运动状态,若运动状态不变,则此处不存在弹力,若运动状态改变,则此处一定有弹力,状态法,根据物体的运动状态,利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力,是否存在,撤物法,将与研究对象接触的物体撤掉,看研究对象能否维持原来的运动状态,2.,弹力的方向的判断方法,(1),弹力的方向与物体形变的方向相反,作用在迫使物体发生形变的那,个物体上。具体情况有以下几种,:,(2),由物体的运动状态判断弹力的方向,物体的受力必须与物体的运动状态相符合。可根据物体的运动状态,先,假设一个弹力的方向,由共点力的平衡条件或牛顿第二定律列方程,求,出弹力。若所得结果为正值,其方向与假设方向相同,;,如果为负值,其方,向与假设方向相反。,注意,(1),绳对物体只能产生拉力,不能产生推力,且绳子弹力的方向一,定沿着绳子并指向绳子收缩的方向,这是由绳子本身的特点决定的。,(2),杆既可以产生拉力,也可以产生推力,弹力的方向可以沿杆,也可以不,沿杆,这是杆和绳两种模型的最大区别。,3.,弹力大小计算的三种方法,(1),根据力的平衡条件进行求解。,(2),根据牛顿第二定律进行求解。,(3),根据胡克定律进行求解。,2-1,(2016,江苏单科,1,3,分,),一轻质弹簧原长为,8 cm,在,4 N,的拉力作用下,伸长了,2 cm,弹簧未超出弹性限度。则该弹簧的劲度系数为,(,),A.40 m/N,B.40 N/m,C.200 m/N,D.200 N/m,答案,D,根据胡克定律有,F,=,kx,则,k,=,=,N/m=200 N/m,故,D,正,确。,2-2,如图所示,小车上固定着一根弯成,角的曲杆,杆的另一端固定着,一质量为,m,的小球。试分析下列情况下杆对球的弹力的大小和方向,:,(1),小车静止,;,(2),小车以加速度,a,水平向右加速运动。,答案,(1),F,N,=,mg,方向竖直向上,(2),F,N,=,m,方向与竖直方向的夹角,满足,tan,=,且斜向右上方,解析,以小球为研究对象,其受力情况为,:,重力和杆对它的弹力。,(1),当小车静止时,小球处于平衡状态,由平衡条件可知,:,G,与,F,N,必为一对,平衡力,即大小相等,方向相反,故弹力,F,N,的大小等于,mg,方向竖直向上,如图甲所示。,(2),当小车以加速度,a,水平向右运动时,设弹力方向与竖直方向夹角为,如图乙所示,根据牛顿第二定律有,:,F,N,sin,=,ma,F,N,cos,=,mg,解得,F,N,=,m,tan,=,可见,弹力,F,N,的大小为,m,方向与竖直方向的夹角,满足,tan,=,且斜向右上方。,方法指导,解答,2-2,时应注意以下三点,(1),杆对小球的弹力方向不一定沿杆,;,(2),小车静止时,由平衡条件可以求解弹力的大小和方向,;,(3),小车加速运动时,可由牛顿第二定律求解弹力的大小和方向。,考点三轻绳模型与轻杆模型,1.,轻绳模型,活结模型,跨过滑轮、光滑杆、光滑钉子的细绳为同一根细绳,其两端张力大小相等,死结模型,如几个绳端有“结点”,即几段绳子系在一起,谓之“死结”,那么这几段绳子的张力不一定相等,2.,轻杆模型,死杆,即轻质固定杆,它的弹力方向不一定沿杆的方向,作用力的方向需要结,合平衡方程或牛顿第二定律求得,活杆,即一端有铰链相连的杆属于活动杆,轻质活动杆中的弹力方向一定沿,杆的方向,1.,一般情况下,插入墙中的杆属于固定杆,弹力方向不一定沿杆,而,用铰链相连的杆属于活动杆,弹力方向一定沿杆。,2.,力学中的几个理想模型,轻绳,弹性绳,轻弹簧,轻杆,质量大小,0,0,0,0,受外力作用时,形变的种类,拉伸形变,拉伸形变,拉伸形变、压缩形变,拉伸形变、压缩形变、弯曲形变,受外力作用时,形变量大小,微小,可忽略,较大,不可忽略,较大,不可忽略,微小,可忽略,弹力方向,沿着绳,指向,绳收缩的方向,沿着绳,指向,绳收缩的方向,沿着弹簧,指向弹簧恢复原长的方向,既能沿着杆,也可以跟杆成任意角度,弹力大小,变化情况,可以突变,不能突变,不能突变,可以突变,3-1,如图所示,轻绳,AD,跨过固定在水平横梁,BC,右端的定滑轮挂住一个,质量为,10 kg,的物体,ACB,=30,g,取,10 m/s,2,求,:,(1),轻绳,AC,段的张力,F,AC,的大小,;,(2),横梁,BC,对,C,端的支持力大小及方向。,答案,(1)100 N,(2)100 N,方向与水平方向成,30,角斜向右上方,解析,物体处于平衡状态,根据平衡条件可判断,与物体相连的轻绳的,拉力大小等于物体的重力大小,取,C,点为研究对象,进行受力分析,如图,所示。,(1),图中轻绳,AD,跨过定滑轮拉住质量为,M,的物体,物体处于平衡状态,绳,AC,段的拉力大小为,:,F,AC,=,F,CD,=,Mg,=10,10 N=100 N,(2),由几何关系得,:,F,C,=,F,AC,=,Mg,=100 N,方向与水平方向成,30,角斜向右上方,3-2,若将,3-1,题中的横梁,BC,换为水平轻杆,且,B,端用铰链固定在竖直墙,上,如图所示,轻绳,AD,拴接在,C,端,求,:,(1),轻绳,AC,段的张力,F,AC,的大小,;,(2),轻杆,BC,对,C,端的支持力。,答案,(1)200 N,(2)173 N,方向水平向右,解析,物体处于平衡状态,与物体相连的轻绳的拉力大小等于物体的重,力,取,C,点为研究对象,进行受力分析,如图所示。,(1),由,F,AC,sin 30,=,F,CD,=,Mg,得,:,F,AC,=2,Mg,=2,10,10 N=200 N,(2),由,F,AC,cos,30,-,F,C,=0,解得,F,C,=2,Mg,cos,30,=,Mg,173 N,方向水平向右,方法指导,(1),跨过滑轮、光滑杆、光滑钉子的细绳的两端张力的大小相等。,(2),要注意轻质固定杆的弹力方向不一定沿杆的方向,弹力的方向需要,结合平衡方程或牛顿第二定律求得,而轻质活动杆中的弹力方向一定沿,杆的方向。,考点四胡克定律的应用,轻弹簧模型,在中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”都是理想模型,在其弹性限,度内遵循胡克定律,解答相关问题时要注意以下几点,:,(1),弹力遵循胡克定律,F,=,kx,其中,x,是弹簧的形变量。,(2),胡克定律推论式,F,=,k,x,其中,F,是弹簧的弹力的变化量,x,是弹簧,的形变量的变化量。,1.,没有特别说明时,弹簧,(,或橡皮绳,),的质量不计,此种情况下弹簧两,端对外的弹力等大、反向。,2.,弹簧既能受到拉力作用,也能受到压力作用,(,沿着弹簧的轴线,),橡皮绳,只能受到拉力作用,不能受到压力作用。,3.,由于弹簧和橡皮绳受到力的作用时,其形变较大,发生形变需要一段时,间,所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变,但当弹簧和橡皮绳被剪断时,它们产生的弹力则立即消失。,A.,B.,C.,D.,4-1,如图所示,两木块的质量分别为,m,1,和,m,2,两轻质弹簧的劲度系数分,别为,k,1,和,k,2,上面木块压在上面弹簧上,(,但不拴接,),整个系统处于平衡状,态。现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面的弹簧。在此过程中,下面木块移动的距离为,(,),答案,C,根据胡克定律,在没有施加外力向上提时,下面的弹簧被压缩,的长度为,:,x,2,=,。在用力缓慢向上提,m,1,直至,m,1,刚离开上面弹簧,时,下面的弹簧仍被压缩,压缩量为,x,2,=,。所以在此过程中,下面木块,移动的距离为,:,x,2,-,x,2,=,选项,C,正确。,4-2,在,4-1,中,若要求在所述过程中分析上面木块移动的距离,则应为,(,),A.,B.,C.,+,D.,+,答案,D,根据胡克定律,在没有施加外力向上提时,上面弹簧的压缩量,为,x,1,=,下面弹簧的压缩量为,x,2,=,;,在用力缓慢向上提,m,1,直至,m,1,刚离开上面的弹簧时,上面的弹簧恢复原长,压缩量为,x,1,=0,此时下面,弹簧的压缩量为,x,2,=,所以上面木块移动的距离为,x,=,x,1,-,x,1,+,x,2,-,x,2,=,+,选项,D,正确。,方法指导,解答弹簧类问题的关键,:,(1),抓住关键状态,(,初态和末态,),并注意看清弹簧是处于原长还是压缩,或者拉伸,;,(2),分清弹力、弹力的变化、形变量、形变量的变化。,