2020高考物理大一轮复习第3讲重力、弹力学案（无答案）新人教版.docx

1、1第 3 讲 重力、弹力一、力1.定义:力是 的相互作用 . 2.作用效果:使物体发生形变或改变物体的 (即产生加速度) . 3.性质:力具有物质性、相互性、共存性、矢量性、独立性等特征 .4.基本相互作用(1)四种基本相互作用: 相互作用、 相互作用、强相互作用和弱相互作用 .(2)重力属于引力相互作用,弹力、摩擦力、电场力、磁场力等本质上是 相互作用的不同表现 . 二、重力1.定义:由于地球的 而使物体受到的力 . 2.大小:与物体的质量成 ,即 G=mg. 3.方向: . 4.重心:重力宏观作用效果的 作用点 . 三、弹力1.定义:发生 的物体由于要恢复原状而使物体受到的力 . 2.产生

2、条件:两物体相互接触且发生了 . 3.方向:沿 恢复原状的方向 . 4.胡克定律:在弹簧的弹性限度内,弹簧的弹力大小与形变量成 ,即 F=kx,其中 k 表示弹簧的劲度系数,反映弹簧的性质 . 【辨别明理】(1)重力的方向一定指向地心 . ( )(2)弹力可以产生在不直接接触的物体之间 . ( )(3)相互接触的物体间不一定有弹力 . ( )(4)F=kx 中的 x 表示弹簧伸长量 . ( )(5)形状规则的物体的重心一定在物体几何中心 . ( )(6)劲度系数和弹簧长度没有关系 . ( )2(7)挂在绳上静止的物体受到的重力就是绳对它的拉力 . ( )(8)有弹力就一定有形变,但有形变不一定

3、有弹力 . ( )考点一 关于重力、弹力有无的判断1.(多选)鲁科版必修 1 改编在对重力图 3-1的本质还未认清之前,我国古代劳动人民就对其有了比较复杂的应用 .我国西安半坡出土了一件距今约五千年的尖底陶瓶,如图 3-1 所示,这种陶瓶口小、腹大、底尖,有两耳在瓶腹偏下的地方 .若用两根绳子系住两耳吊起瓶子,就能从井中取水,下列说法正确的是 ( )A.陶瓶的重心在装水前后始终不变B.陶瓶的重心随装水的多少发生变化C.陶瓶未装水时,其重心在两吊耳的下方D.陶瓶装满水时,其重心在两吊耳的上方2.(力的示意图)画出图 3-2 中物体 A 受力的示意图 .图 3-23图 3-33.(弹力有无的判断)

4、(多选)如图 3-3 所示,用两根细线把 A、 B 两小球悬挂在天花板上的同一点 O,并用第三根细线连接 A、 B 两小球,然后用某个力 F 作用在小球 A 上,使三根细线均处于拉直状态,且 OB 细线恰好沿竖直方向,两小球均处于静止状态,则该力可能为图中的( )A.F1B.F2C.F3D.F4要点总结1.重力方向与重心(1)重力方向:总是竖直向下的,但不一定和接触面垂直,也不一定指向地心 .(2)重心:物体的每一部分都受重力作用,可认为重力集中作用于一点即物体的重心 .影响重心位置的因素: 物体的几何形状; 物体的质量分布 .2.弹力有无的判断(1)条件法:根据弹力产生的两个条件接触和形变直

5、接判断 .(2)假设法:在一些微小形变难以直接判断的情况下,可以先假设有弹力存在,然后判断是否与研究对象所处状态的实际情况相符合 .(3)状态法:根据研究对象的运动状态进行受力分析,判断物体保持现在的运动状态是否需要弹力 .(4)替换法:可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换,看能否维持原来的运动状态 .考点二 弹力的分析与计算(1)弹力方向:可根据力的特点判断,也可根据运动状态、平衡条件或牛顿运动定律确定(如杆的弹力) .4(2)弹力大小除弹簧类弹力由胡克定律计算外,一般要结合运动状态,根据平衡条件或牛顿第二定律求解 .图 3-41.(弹力的方向)有三个重力、形状

6、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,如图 3-4 所示,其重心分别用 C1、 C2、 C3表示,FN1、 FN2、 FN3分别表示三个圆柱体对槽的压力,则 ( )A.FN1=FN2=FN3 B.FN1FN2FN3 D.FN1=FN3FN2图 3-52.(由状态分析弹力方向)(多选)如图 3-5 所示,小车上固定着一根弯成 角的曲杆,杆的另一端固定一个质量为 m 的小球 .下列关于杆对球的作用力 F 的判断正确的是(重力加速度为g) ( )A.小车静止时, F=mg,方向竖直向上B.小车静止时, F=mgcos ,方向垂直于杆向上C.小车向右

7、以加速度 a 运动时, F 的方向沿杆向上D.小车向右以加速度 a 运动时, F 的方向斜向右上方,可能不沿杆图 3-63.(由状态分析弹力大小)如图 3-6 所示,某钢制工件上开有一个楔形凹槽,凹槽的截面是一个直角三角形 ABC, CAB=30, ABC=90,在凹槽中放有一个光滑的金属球,当金属球静止时,金属球对凹槽的 AB 边的压力大小为 F1,对 BC 边的压力大小为 F2,则 的值为 ( )F1F2A. B. C. D.12 3 33 2335要点总结(1)任何弹力都是由于形变引起的 .(2)对于难以观察到的微小形变,通常从状态出发,利用“假设法”、平衡条件和牛顿第二定律等确定弹力是

8、否存在及弹力的大小和方向 .(3)胡克定律适用于能发生明显形变的弹簧、橡皮筋等物体 .考点三 轻绳、轻杆、轻弹簧模型四种材料的弹力比较对比项 弹力表现形式 弹力方向 能否突变轻绳 拉力 沿绳收缩方向 能轻杆 拉力、支持力 不确定 能轻弹簧 拉力、支持力 沿弹簧轴线 否橡皮条 拉力沿橡皮条收缩方向否考向一 轻绳忽略轻绳质量、形变,轻绳上的弹力一定沿着绳的方向,轻绳上的力处处大小相等 .轻绳上的力可以突变 .例 1 如图 3-7 所示,一个物体由绕过定滑轮的绳子拉着,分别按图中所示的三种情况拉住物体静止不动 .在这三种情况下,若绳子的张力大小分别为 T1、 T2、 T3,定滑轮对轴心的作用力大小分

9、别为 FN1、 FN2、 FN3,滑轮的摩擦、质量均图 3-7不计,则 ( )A.T1=T2=T3,FN1FN2FN3B.T1T2T3,FN1=FN2=FN3C.T1=T2=T3,FN1=FN2=FN3D.T1T2T3,FN1FN2FN36图 3-8变式题如图 3-8 所示,一轻质细绳一端固定于竖直墙壁上的 O 点,另一端跨过大小可忽略、不计摩擦的定滑轮 P 悬挂物块 B,OP 段的绳子水平,长度为 L.现将一带挂钩的物块 A 挂到 OP段的绳子上, A、 B 物块最终静止 .已知 A(包括挂钩)、 B 的质量之比 = ,则此过程中物块 BmAmB85上升的高度为 ( )A.L B. C. D

10、.L3 2L3 4L5考向二 轻弹簧“轻弹簧”“橡皮绳”是理想化模型,具有如下特性:(1)在弹性限度内,弹力遵循胡克定律 F=kx,其中 x 是弹簧的形变量 .(2)轻弹簧(或橡皮绳)的质量可视为零 .(3)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 .轻弹簧(或橡皮绳)上的力不能突变 .图 3-9例 2(多选)如图 3-9 所示,在竖直方向上,两根完全相同的轻质弹簧 a、 b 一端与质量为 m 的物体相连接,另一端分别固定,当物体平衡时,如果( )A.a 被拉长,则 b 一定被拉长B.a 被压缩,则 b 一定被压缩C.b 被拉长,则 a

11、 一定被拉长D.b 被压缩,则 a 一定被拉长变式题2017全国卷 一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距 80cm 的两点上,弹性绳的原长也为 80cm.将一钩码挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为 100cm;再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点,则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内) ( )7A.86cm B.92cm C.98cm D.104cm考向三 轻杆忽略轻杆质量、形变,杆上的弹力不一定沿着杆 .例 3 如图 3-10 甲所示,轻细绳 AD 跨过固定的水平轻杆 BC 右端的光滑定滑轮挂住一个质量为 M1的物体, ACB=30;图乙中轻杆 HG 一端

12、用铰链固定在竖直墙上,另一端 G 通过轻细绳EG 拉住, EG 与水平方向也成 30角,在轻杆的 G 点用轻细绳 GK 拉住一个质量为 M2的物体,求:(1)细绳 AC 段的张力 FTAC与细绳 EG 的张力 FTEG之比;(2)轻杆 BC 对 C 端的支持力;(3)轻杆 HG 对 G 端的支持力 .图 3-10图 3-11变式题如图 3-11 所示,轻杆与竖直墙壁成 53角,斜插入墙中并固定,另一端固定一个质量为 m 的小球,水平轻质弹簧处于压缩状态,弹力大小为 mg(g 为重力加速度),则轻杆对小球34的弹力大小为 ( )A. mg B. mg C. mg D. mg53 35 45 54建模点拨“死结与活结”和“死杆与活杆”对比项 特点“死结”绳子出现结点、绳子中间某点固定在某处或几段绳子系在一起,结点或固定点两端绳子的拉力大小不一定相等“活结” 整根绳子跨过光滑滑轮或挂钩等物体,没有打结,轻绳内各点的张力大小相等8“死杆”杆的一端固定,不能随意转动,轻质固定杆中的弹力方向不一定沿杆的方向,需要结合平衡条件或牛顿第二定律求得 .“活杆” 杆的一端有转轴,可以自由转动,轻质活动杆中的弹力方向一定沿杆的方向 .