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1、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=m
2、g。 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
3、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
4、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,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
5、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,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
6、。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
7、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)FN=mg 方向竖直向上 (2)FN=m 方向与竖
8、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FN必为一对 平衡力,即大小相等,方向相反,故弹力FN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: FN sin =ma,FN cos =mg 解得FN=m tan = 可见,弹力FN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
9、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,2.轻杆模型,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,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/s2,求: (1)轻绳AC段的张力FAC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
10、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: FAC=FCD=Mg=1010 N=100 N,(2)由几何关系得:FC=FAC=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FAC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
11、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,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
12、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=kx,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
13、图所示,两木块的质量分别为m1和m2,两轻质弹簧的劲度系数分 别为k1和k2,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:x2= 。在用力缓慢向上提m1直至m1刚离开上面弹簧 时,下面的弹簧仍被压缩,压缩量为x2= 。所以在此过程中,下面木块 移动的距离为:x2-x2= ,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x1= ,下面弹簧的压缩量为x2= ;在用力缓慢向上提m1直至 m1刚离开上面的弹簧时,上面的弹簧恢复原长,压缩量为x1=0,此时下面 弹簧的压缩量为x2= ,所以上面木块移动的距离为x=x1-x1+x2-x2= + ,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。,
