第1讲 力 重力 弹力

nullnull跨越高考 第一轮总复习 物 理null第1讲　力　重力　弹力 　　本讲知识虽然一般不在高考中单独考查，但往往会穿插在每年各地的考题中．本讲内容是以后受力分析的基础，其中对弹力的有无、大小、方向的分析有一定的难度，需要在本讲的复习中深刻理解，强化训练．null　　知识梳理 　　一、力 　　1．力的基本特征 　　(1)物质性：力不能离开物体而独立存在． 　　(2)相互性：力的作用是相互的，施力物体同时也是受力物体，受力物体同时也是施力物体． 　　(3)矢量性：力是矢量，既有大小又有方向． 　 2．力的作用效果 ： (1)使物体发生形变； 　　(2)改变物体的运动状态(产生加速度)．null　　3．力的图示与力的示意图 　　4．力的测量和单位 　　5．力的分类 　　null　　二、重力 1．产生原因：是由于地球对物体吸引而产生的． 2．大小：同一地点重力的大小与质量成正比，即G＝mg． (1)定性分析：重力源于地球 对物体的万有引力．严格地说， 重力一般不等于地球对物体的 万有引力．重力是地球对物体 的万有引力的一个分力，万有 引力的另一个分力提供物体随 地球一同绕地轴转动时所需要的向 null　　(2)定量计算：由于自转引起的重力与万有引力之差远小于万有引力，在高中物理中可认为mg＝G． 　　　3．方向：竖直向下(垂直当地的水平面)．除了在赤道和极地附近，重力方向不通过地心． 　　4．作用点：重心． 　　物体的重心不一定在物体上，质量分布均匀、形状规则的物体，其重心在几何中心上；质量分布不均匀或形状不规则的物体，其重心可用悬挂法来确定．null　　三、弹力 1．产生的原因：发生弹性形变的物体有恢复原状的趋势 2．产生的条件：两个物体直接接触，并发生弹性形变． 3．方向：垂直接触面，与物体形变的方向相反，或者说和使物体发生形变的外力方向相反． 　　(1)绳的拉力方向总是沿着绳且指向绳收缩的方向． 　　(2)压力或支持力的方向总是垂直于支持面且指向被压或者被支持的物体． 　　(3)杆对物体的弹力不一定沿杆的方向．如果轻直杆有一端点固定在铰链上，另一个端点受力，则轻杆两端对物体的弹力的方向一定沿杆的方向．null4．大小 　(1)对有明显形变的弹簧、橡皮条等物体，弹力的大小可以由胡克定律计算． 　　胡克定律可表示为(在弹性限度内)：F＝kx． 　 (2)对没有明显形变的物体(如桌面、绳子等)，弹力大小由物体的受力情况和运动情况共同决定，解题时可利用平衡条件、牛顿第二定律、动能定理等求解．null　　1．(浙江金华一中2010届高三期中)放在水平桌面上的书，它对桌面的压力和它的重力之间的关系是(　　) 　　A．压力就是重力 　　B．压力和重力是一对平衡力 　　C．压力的施力物体是重力的受力物体 　　D．压力的受力物体是重力的施力物体 　　　　【答案】Cnull　　2．(湖北省随州二中2010届高三期中)下列说法正确的是(　　) 　　A．甲用力把乙推倒而自己不倒，说明只是甲对乙有力的作用，乙对甲没有力的作用 　　B．只有有生命或有动力的物体才会施力，无生命或无动力的物体只会受到力，不会施力 　　C．只有运动的物体才会受到力的作用 　　D．找不到施力物体的力是不存在的 　　 　　【答案】Dnull　3．(湖北省襄樊四中2010届高三摸底考试) S1、S2表示劲度系数分别为k1、k2的两根弹簧，且k1＞k2；a和b表示质量分别为ma和mb的两个小物体，且ma＞mb．将弹簧与物体按图1－2所示的方式悬挂起来，现要求两根弹簧的总长度最短，则应使(　　) A．S1在上，a在上 B．S1在上，b在上 C．S2在上，a在上 D．S2在上，b在上 　　　　【答案】Anull　　4．(上海市建平中学2010届高三摸底测试)如图1－3甲所示，有一等边三角形ABC，在B、C两处各放一个质量为m的小球，在A处放一个质量为2m的小球，求这个系统的重心在何处． 　　　　【答案】在BC边上的高的中点处null一、弹力有无的判断 　　例1　如图1－4所示，在甲图中悬挂小球的细线处于竖直状态，在乙图中悬线与竖直方向成α角，在图丙和图丁中都是一支持面水平，另一面倾斜，且各面都光滑．各图中小球均处于静止状态．试判定甲、乙、丙、丁各图中小球是否对斜面有弹力． 　　　　 图1－4null方法概述 　　 弹力有无的判断方法－－假设法 假设法：将与研究对象接触的某一物体假设不存在弹力，看物体的运动状态是否能保持原来的状态．若保持原来的状态，说明接触处没有弹力，若状态改变，则说明接触处有弹力null二、弹力方向的判定 　　例2　如图1－5甲所示，一表面光滑、质量分布不均匀的小球，其重心在圆心O点下方的P点上，小球被夹在墙AC与板BC之间处于静止状态，试画出小球的受力示意图． 　　null　　方法概述 　　弹力的方向可根据“弹力总是跟两接触物体的接触面(公切面)垂直，并作用在与施力物体相接触的受力物体接触点上，和使物体产生弹性形变的外力方向相反”这一规律来判断． 　　常见的有以下几种情况(所举示例中的物体均处于静止状态) 　　(1)线与物接触：弹力方向沿线收缩方向，如图1－6甲所示　　　　 图1－6甲null(2)点与面接触：弹力方向垂直于接触点的公切面，指向被支持的物体 (3)轻杆既可承受压力，也可承受拉力，且方向不一定沿着杆．null　　三、弹力大小的计算 　　1．有明显形变的弹性体(如弹簧) 　　F＝kx或ΔF＝kΔx．null　　对没有明显形变的物体，如桌面、绳子等物体，弹力大小由物体的受力情况和运动情况共同决定，可利用平衡条件或牛顿运动定律求解． 　　几种典型物体模型的弹力特点null　　高考排雷 例1　(2004年全国理综卷Ⅱ)如图，四个完全相同的轻弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为F的拉力作用，而左端的情况各不相同：①中弹簧的左端固定在墙上；②中弹簧的左端也受大小为F 的拉力作用；③中弹簧的左端拴一小 物块，物块在光滑的桌面上滑动；④ 中弹簧的左端拴一小物块，物块在有 摩擦的桌面上滑动．若不计弹簧的质 量, 以l1、l2、l3、l4依次表示四个弹簧 的伸长量，则有(　　) 图1－9 　　 A．l2＞l1　　B．l4＞l3　　C．l1＞l3　　D．l2＝l4null　　【错解】在2004年高考中，较多考生因③、④中弹簧做加速运动，以及图④中桌面粗糙而选择了B、C． 　　【剖析】高中物理试题中的弹簧一般都注明“轻弹簧”，这是一理想模型——即质量为零的弹簧．故无论何种情形下它两端受的弹力一定大小相等，方向相反，否则由牛顿第二 定律可得：a＝ ＝∞．但要注意弹簧秤的外壳拉环的 受力与挂钩的受力不一定大小相等，因为外壳的质量不能忽略，读数应等于挂钩受的拉力． 　　【正解】在任何情形下，轻弹簧两端对外的弹力(受的弹 力)总是大小相等，方向相反，弹簧的伸长量x＝ (其中F即 为某一端的弹力大小)．故l1＝l2＝l3＝l4． 　　【答案】Dnull　　体验成功 　　1．(上海市建平中学2010届高三摸底测试)下列有关弹力的说法中，正确的是(　　) 　　A．弹力的大小总是与形变成正比 　　B．弹力的反作用力不一定是弹力 　　C．弹力的平衡力一定是弹力 　　D．桌子上的铅笔给桌子的压力是由于铅笔发生形变而产生的 　　　　【答案】Dnull　　2．(长沙市一中2010届高三第二次月考) 在图1－10中, a、b(a、b均处于静止状态)间一定有弹力的是(　　) 【答案】Bnull　　3．(湖北省随州二中2010届高三摸底考试)有一原长为16 cm的轻质弹簧，当甲、乙两人同时用100 N的力由两端反向拉伸此弹簧时，弹簧长度变为18 cm．若将弹簧一端固定在墙上，另一端由甲用200 N的力拉，这时弹簧长度变为______cm，此弹簧的劲度系数为______N/m． 　　 　　【答案】20　5×103null　　4．如图1－12所示，一根弹性杆的一端固定在倾角为30°的斜面上，杆的另一端固定一个重为2 N的小球，小球处于静止状态时，弹性杆对小球的弹力 A．大于2 N，方向沿杆末端的切线方向 　　B．大小为1 N，方向平行于斜面向上 　　C．大小为2 N，方向垂直于斜面向上 　　D．大小为2 N，方向竖直向上 　　【答案】Dnull　　5．如图所示，有三个质量、形状都相同的光滑圆柱体，它们的重心位置不同，放在同一方形槽上．为了方便，将它们画在同一图上，其重心分别用C1、C2、C3表示，N1、N2、N3分别表示三个圆柱体对槽P的压力，则有(　　)　　 　　A．N1＝N2＝N3　　　 B．N1＜N2＜N3 　　C．N1＞N2＞N3 D．N1＝N2＞N3 　　【答案】Anull6．关于物体的重心，下列说法正确的是(　　) 　　A．重心就是物体上最重的一点 　　B．任何有规则形状的物体，它的重心一定在其几何中心 　　C．重心是物体所受重力的作用点，所以重心总是在物体上，不可能在物体外 　　D．悬挂在细线下的薄木板处于平衡状态，则薄木板的重心一定在沿细线方向的竖直线上null7．如图甲所示，物体A靠在竖直 墙面上，在力F的作用下，A、B保持 静止．按力的性质分析,物体B的受力 个数为(　　) A．2　　B．3 C．4　　D．5 　 【答案】Cnull8．如图所示，物体P用一小动滑轮挂在绳上，可在绳上无摩擦地滑动，P处于平衡时绳中拉力为T1．现保持A端不动，把B端沿PB方向移至B′(绳长大于AB′的直线距离)，当P再次平衡时，绳中拉力为T2．则前后两次绳中拉力的关系为(　　) 　A．T1＜T2 　B．T1＝T2 　C．T1＞T2 　D．重新平衡后两边绳的张力不等，不能比较 　　【答案】Anull9．如图，物体P、Q跨过定滑轮用轻绳连接，物体P静止在倾角为37°的斜放木板上，Q悬挂着．已知P、Q的质量mP、mQ的大小关系为mQ＝mP．现将斜放木板的倾角从37°增大到45°，物体P仍保持静止而没有滑动，若不计滑轮处的摩擦，则下列说法中正确的是(　　)　　 A．绳子的张力将变大 B．物体P受到的静摩擦力将变小 C．物体P对斜板的压力将变小 D．绳子的张力和物体P受到的 摩擦力均不变 【答案】BCnull10．如图，极限承受力为200 N的细绳AB两端分别固定在两堵墙上．绳上C处固定一重物P，使AC段处于水平，BC段与竖直墙成60°角．那么，重物P的最大重力(　　) A．不能超过100 N B．不能超过400 N C．若超过允许的最大值，则BC段先断 D．若超过允许的最大值，则AC段先断 【答案】ACnull11．如图，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ，在斜杆下端固定有质量为m的小球．下列关于杆对球的作用力F的判断中，正确的是(　　) A．小车静止时，F＝mgsin θ，方向沿杆向上 B．小车静止时，F＝mgcos θ，方向垂直杆向上 C．小车向右以加速度a运动时，一定有F＝ D．小车向左以加速度a运动时，F＝ ， 方向斜向左上方，与竖直方向的夹角α＝arctannull　　12．如图甲所示，长5 m的绳子的两端分别系于竖立在地面上相距为4 m的两杆的顶端A、B处．绳子上挂一个光滑的轻质挂钩，其下端连着一个重为12 N的物体，求平衡时绳中的张力(拉力)大小． 　 　 甲null　　【解析】“光滑的挂钩”提示我们：物体挂在绳子上后将沿着绳子滑动，直到找到平衡位置，并最终静止在该位置．由于AOB是同一根绳子，所以各处的拉力大小相等，物体要平衡，两段绳子与竖直方向的夹角必须相等． 　　图乙为平衡点O的受力分析图，由对称性可知，AO＝CO，绳长AOB＝COB，sin α＝＝0.8，cos α＝0.6 　　 乙 　　2Tcosα＝G,所以T＝10 N,即平衡时绳中的拉力为10 N． 　　【答案】10 Nnull　　13．如图甲所示，在光滑的水平杆上穿两个重均为2 N的球A、B，在两球之间夹一弹簧，弹簧的劲度系数为10 N/m，用两条等长的线将球C与A、B相连，此时弹簧被压短10 cm，两条线的夹角为60°，问： 甲 　　(1)杆对A球的支持力为多大？ 　　(2)C球的重力为多大？null　　【解析】(1)A(或B)、C球的受力情况分别如图乙、丙所示．其中F＝kx＝1 N，对于A球，由平衡条件得： 　　 乙　　　　　　丙 　　F＝FT·sin 30°，FN＝GA＋FTcos 30° 　　解得：杆对A球的支持力FN＝(2＋ ) N． 　　(2)由(1)可得：两线的张力FT＝2 N 　　对于C球，由平衡条件得：2Tcos 30°＝GC 　　解得：C球的重力GC＝2 N． 　　【答案】(1)(2＋ ) N　(2)2 N