重力 弹力分析.docx

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重力弹力分析

重力　弹力

一、力的初步概念

1．力是物体对物体的作用（即力的物质性）．

2．物体间力的作用总是相互的（即力的相互性）．

3．力的三要素

大小、方向、作用点．

表示力的方法有“力的图示”和“力的示意图”．

（1）“力的图示”要求较严格，必须把力的三要素都表达出来．即线段的长短表示力的大小，（同时还要标度），箭头表示力的方向，在力的作用处画一点表示力的作用点．其中箭头有时易丢，这样力的矢量性就无法表达出来．

（2）“力的示意图”只表示力的方向和作用点，对大小只要能大致描绘出即可．在“受力分析”中使用“力的示意图”，其力的作用点一般画在“质心”上.

4．力的测量

（1）力的测量用的是测力计，一般用弹簧秤来测量．

当物体静止时，物体的重力的数值等于：

①拉紧竖直悬绳的力；②物体对水平支持面的压力．以上谈的是指物体“静止”时，悬绳“竖直”，支持面“水平”等．若没有这个条件，上面的说法不成立．若物体在竖直方向有加速度时，它的数值是不等的．需要根据牛顿运动定律求解．

（2）判断一种测量仪器是测力的，还是测质量的，依据是：

凡是利用∑F＝0原理来测量的工具都是测力的，如弹簧秤．利用∑M＝0原理来测量的工具都是测质量的，如天平、杆秤等．

弹簧秤的示数表示弹簧秤受到的拉力大小，不是弹簧秤所受的合外力．称量时，弹簧秤受到的合力为0，

如图所示，弹簧秤示数均为G.

5．力的作用效果

力有两种作用效果，可从“动”与“静”两方面把握．

（1）使物体发生形变．

如课本小实验（显示微小形变），用力握墨水瓶，形变效应是通过细管水面的升与降来体现的．

（2）使物体运动状态变化．（或使物体产生加速度）

特别强调：

力不是产生和维持运动的原因．

6．力的分类

（1）按力的性质分：

可分为万有引力（包含重力）、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等．

（2）按力的作用效果分：

可分为压力、支持力、动力、阻力、向心力、回复力等．

（3）按作用方式分：

可分为场力和接触力、万有引力、电磁力等均属于场力，弹力、摩擦力等均属于接触力．

（4）按研究对象分：

可分为外力和内力．

该知识点在“受力分析”中应注意：

“受力分析”分析的是性质力，不是效果力．如：

对做圆周运动的物体进行受力分析，不能添加“向心力”，因“向心力”是效果力．对确定的研究对象进行受力分析，分析的是“外力”不是“内力”．

【考题随练1】　（创新题）力的概念是从打击碰撞过程中抽象出来的.1966年曾在地球的上空完成了以牛顿第二定律为基础的测定质量的实验，实验时，用双子星号宇宙飞船（简称飞船）去接触正在轨道上运行的火箭组（简称火箭，发动机已熄火），如图所示，接触以后，开动飞船尾部的推进器，使飞船和火箭共同加速，推进器的平均推力为F，下列说法正确的是（　　）

A．推力F是由宇宙飞船和火箭的相互作用产生的

B．推力F通过飞船传递给了火箭，火箭受力为F

C．力F是宇宙飞船和周围的空气间的相互作用产生的

D．力F是宇宙飞船和推进器喷出的物质间的相互作用产生的

【考题随练2】　（创新题）台秤上放一重40N的盛水的杯子，有一重物挂在弹簧上，在空气中弹簧秤的读数是20N，当重物浸在水中时，弹簧秤的读数是12N．如图所示，这时台秤的读数应是（　　）

A．52N　　　　　　　B．48N

C．40ND．32N

二、重力

1．重力产生的原因

地球表面附近物体由于地球的吸引而使物体受到的力．

2．重力的大小

（1）计算：

G＝mg，其中g＝9.8N/kg，无特殊说明均取此值，粗略计算g＝10N/kg.

（2）测量：

用弹簧秤测量．物体处于平衡时，弹簧秤的示数为重力的大小．

3．方向

竖直向下，不一定指向地心．物体在两极与赤道上重力方向指向地心．

4．重心——重力的作用点

（1）概念：

物体的各部分都受重力的作用，我们可以认为各部分受到的重力都集中于一点，这个点就是重力的作用点，叫做物体的重心．重心概念的实质是从作用效果上命名的，是一种等效的处理方法．

2）测量：

物体的重心可用悬挂法测出（二力平衡原理）．

（3）几种情况的重心位置：

质量分布均匀，有规则形状的物体的重心即几何中心．

均匀杆或链的重心，随其形状变化而变化．

重心不一定在物体上，如匀质环．

质量分布不均匀的物体，重心位置除跟物体的形状有关外，还与物体的质量分布情况有关．例如载重汽车的重心，随所装货物多少和装载位置而变化．

【考题随练4】　关于重力的说法中，正确的是（　　）

A．重力就是地球对物体的万有引力

B．重力是物体因地球吸引而受到的力

C．重力的大小等于物体对支持面的压力

D．重力的方向始终指向地心

【考题随练5】　下列说法正确的是（　　）

A．物体的重心就是物体各部分所受重力的合力的作用点

B．物体的重心可以不在物体上，对于一个确定的物体，它的重心的位置是确定的，当物体被举高或倾斜时，重心相对物体的位置不变，但相对地面的位置是变化的

C．同一物体，在地球上各处的重力都相等

D．物体的重心，不是物体上最重的点，也不一定是它的中心

1．（2015·福建摸底）

一个圆球形薄壳容器所受重力为G，用一细线悬挂起来，如图所示．现在容器里装满水，若在容器底部有一个小阀门，将小阀门打开让水慢慢流出，在此过程中，对容器和容器内的水组成的系统，下列说法正确的是（　　）

A．系统的重心慢慢下降

B．系统的重心先下降后上升

C．系统对地球的引力先减小后增大

D．有可能绳的方向不竖直

三、弹力

1．概念

发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，会对跟它接触的物体产生力的作用，这种力叫弹力．

2．弹力产生的条件

（1）直接接触．

（2）发生弹性形变．

接触只是产生弹力的条件之一，然而物体接触是否一定发生形变，这要看两物体间是否有“形变”．

3．弹力有无的判断

（1）方法一：

假设法

把与研究对象接触的物体，看成“挡板”．撤去“挡板”，若物体运动，说明有力的作用，即有形变．反之，则无形变．

（2）方法二：

根据物体运动性质来确定

物体接触体现的弹力为被动力，它的有无与物体的存在状态有关．

4．胡克定律

（1）物体的形变：

物体的形变可分为三种：

①物体的长度发生变化，叫拉伸或压缩形变．

②物体发生弯曲时产生的形变叫弯曲形变．

③物体被扭转时发生的形变，叫扭转形变．

不论是哪种形变，都是形变越大，产生的弹力越大．

第一种拉伸或压缩形变产生的弹力与形变的关系最简单，弹力由胡克定律确定．

（2）胡克定律：

①弹簧弹力的大小f和弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比．公式为f＝kx.k为倔强系数（劲度），单位N/m，只与弹簧的粗细、长短、材料有关，与f、x均无关，但f∝x.x是指弹簧的形变量，注意区分“伸长到”“伸长了”“原长”．

②一般来说对确定的弹性物体，形变越大，引起的弹力就越大，但对于大多数弹性物体，其形变与所引起的弹力的大小并不成正比．

2.玩具汽车停在模型桥面上，如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．桥面受向下的弹力，是因为桥梁发生了弹性形变

B．汽车没有发生形变，所以汽车不受弹力

C．汽车受向上的弹力，是因为桥梁发生了弹性形变

D．汽车受向上的弹力，是因为汽车发生形变

3．（2015·孝感三中高三）

倾角为45°的斜面固定于墙角，一质量分布均匀的光滑球体在大小为F的水平推力作用下静止在如图所示的位置，F的作用线通过球心．设球所受重力大小为G，竖直墙对球的弹力大小为N1，斜面对球的弹力大小为N2，则下列说法正确的是（　　）

A．N1一定等于F　　　　B．N1一定大于F

C．N2一定大于GD．N2一定大于N1

4．如图所示，在一粗糙水平面上有两个质量分别为m1和m2的木块1和2，中间用一原长为l、劲度系数为k的轻弹簧连接起来，木块与地面间的动摩擦因数为μ，现用一水平力向右拉木块2，当两木块一起匀速运动时，两木块之间的距离是（　　）

A．l＋

m1gB．l＋

（m1＋m2）g

C．l＋

m2gD．l＋

（

）g

5．（原创题）

如图所示，m1、m2两木块叠在一起以v的初速度被斜向上抛出去，不考虑空气阻力，抛出后m2的受力情况是（　　）

A．只受重力作用

B．受重力和m1的压力

C．受重力、m2的压力和摩擦力的作用

D．所受合力方向同初速度方向一致

【考题随练6】　一辆拖拉机停在水平地面上，请在下列关于拖拉机和地面受力的叙述中选出正确叙述（　　）

A．地面受到了向下的弹力，是因为地面发生了弹性形变；拖拉机没有发生形变，所以拖拉机不受弹力

B．地面受到了向下的弹力，是因为地面发生了弹性形变；拖拉机受到了向上的弹力，是因为拖拉机也发生了弹性形变

C．拖拉机受到了向上的弹力，是因为地面发生了形变；地面受到向下的弹力，是因为拖拉机发生了形变

D．以上说法都不正确

【考题随练7】　下列图中各静止物体所受的弹力正确的是（各接触面均光滑）（　　）

【考题随练8】　如图所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛（不计空气阻力）．下列说法正确的是（　　）

A．在上升和下降过程中A对B的压力一定为零

B．上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力

C．下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力

D．在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的

【考题随练9】　一根轻质弹簧一端固定，用大小为F1的力压弹簧的另一端，平衡时长度为l1；改用大小为F2的力拉弹簧，平衡时长度为l2，弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，该弹簧的劲度系数为（　　）

四种情况下弹力方向的判断

情况一：

压力、支持力的方向

11．（2014·广东）如图所示，水平地面上堆放着原木，关于原木P在支撑点M、N处受力的方向，下列说法正确的是（　　）

A．M处受到的支持力竖直向上

B．N处受到的支持力竖直向上

C．M处受到的摩擦力沿MN方向

D．N处受到的摩擦力沿MN方向

13．一有固定斜面的小车在水平面上做直线运动，小球通过细绳与车顶相连．小球某时刻正处于如图所示状态．设斜面对小球的支持力为N，细绳对小球的拉力为T，关于此时刻小球的受力情况，下列说法正确的（　　）

A．若小车向左运动，N可能为零

B．若小车向左运动，T可能为零

C．若小车向右运动，N不可能为零

D．若小车向右运动，T不可能为零

情况二：

绳子拉力的方向

绳子、链条、钢丝等柔软物体，只能因受拉力而发生形变，也就是说，绳子只能承受拉力，因此，弹力的方向总是沿着绳子并指向绳收缩方向．

【考题随练2】　如图所示，长度为l的轻绳上端固定在O点，下端系一质量为m的小球（小球的大小可以忽略）．在水平拉力F的作用下，轻绳与竖直方向的夹角为α，小球保持静止．画出此时小球的受力图，并求力F的大小．

【考题随练3】　如图所示，水平放置的两固定的光滑硬杆OA、OB成α角，在两杆上各套一个轻环，两环用轻绳相连，现用恒力F沿OB方向拉下面的环，当两环稳定时，绳的张力大小为________．

6.两小球用等长的绝缘细线悬挂于同一点O，两小球因带同号电荷，使球b悬线竖直地靠在墙上，a被推开一定角度而平衡，如图所示．今使其失去部分电量，结果θ角变小后又重新平衡，则关于悬线对a球的拉力大小变化情况为（　　）

A．一定增大B．一定减小

C．一定不变D．无法确定

情况三：

杆上的弹力方向

杆上的弹力既可以是拉力，也可以是压力，可沿杆，也可不沿杆．杆上弹力的方向要根据物体的运动状态来确定．

【考题随练4】　如图所示，小车上固定着一根弯成α角的曲杆，杆的另一端固定一个质量为m的球，当小车以加速度a水平向右运动时，求杆对球的弹力的大小和方向．

情况四：

弹簧弹力的方向

研究对象作用在弹簧上的力与弹簧施加在研究对象上的力为一对相互作用力，其大小均为F＝kΔx（其中k为弹簧的劲度系数，Δx为弹簧的形变量）．

【考题随练5】　如图所示，在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q（q＞0）的相同小球，小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接．当3个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为l，已知静电力常量为k，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为（　　）

7．实验室常用的弹簧秤如图甲所示，弹簧的一端与连接有挂钩的拉杆相连，另一端固定在外壳上的O点，外壳上固定一个圆环，整个外壳重为G，弹簧和拉杆的质量忽略不计．现将该弹簧秤以如图乙和丙的两种方式固定在地面上，并分别用同样的力F0（F0＞G）竖直向上拉弹簧秤，则稳定后弹簧秤的读数分别为（　　）

A．乙图读数为F0－G，丙图读数为F0＋G

B．乙图读数为F0＋G，丙图读数为F0－G

C．乙图读数为F0，丙图读数为F0－G

D．乙图读数为F0－G，丙图读数为F0

8．（2015·江苏徐州）如图所示，一个“Y”字形弹弓顶部跨度为L，两根相同的橡皮条均匀且弹性良好，其自由长度均为L，在两橡皮条的末端用一块软羊皮（长度不计）做成裹片可将弹丸发射出去．若橡皮条的弹力满足胡克定律，且劲度系数为k，发射弹丸时每根橡皮条的最大长度为2L（弹性限度内），则弹丸被发射过程中所受的最大弹力为（　　）

A.

B.

C．kLD．2kL

9．（2015·江西南昌）两个劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧a、b串接在一起，a弹簧的一端固定在墙上，如图所示．开始时弹簧均处于原长状态，现用水平力作用在b弹簧的P端向右拉动弹簧，已知a弹簧的伸长量为L，则（　　）

A．b弹簧的伸长量也为L

B．b弹簧的伸长量

C．P端向右移动的距离为2L

D．P端向右移动的距离为（1＋

）L

10．（2015·浙江乐清）如图所示的装置中，三个相同的弹簧在未受力状态下的原长和劲度系数都相等，小球的质量均相同，弹簧和细线的质量均不计，一切摩擦忽略不计．平衡时各弹簧的长度分别为L1、L2、L3，其大小关系是（　　）

A．L1＝L2＝L3B．L1＝L2＜L3

C．L1＝L3＞L2D．L3＞L1＞L2