第1课时 力重力和弹力.docx

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第1课时力重力和弹力

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重力与弹力复习资料

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内容

要求

说明

11.力是物体间的相互作用，是物体发生形变和物体运动状态变化的原因.力是矢量.力的合成和分解

12.重力.重心

13.形变和弹力.胡克定律

14.静摩擦力.最大静摩擦力

15.滑动摩擦力.滑动摩擦力的计算

24.共点力作用下物体的平衡

113.实验：

长度的测量

115.实验：

探

究弹力和弹簧伸长的关系

116.实验：

验证力的平行四边形定则

Ⅱ

Ⅱ

Ⅱ

Ⅰ

Ⅱ

Ⅱ

不要求知道静摩擦因数

备考方略

静摩擦力是一种非常“聪明”的力，它的大小、方向、存亡都会随其他力的变化而发生变化.因此分析静摩擦力.应学会从物体的运动状态和应用牛顿运动定律来进行分析.通过一定量的具体实例的分析、练习，掌握各种常见弹力的方向.特别是轻杆的弹力.当杆受力较复杂时，杆中弹力的大小和方向要结合存在状态分析.把力的合成与分解与数学方法有机结合，平衡问题一定要与受力分析密切结合，养成良好的解题习惯，提高应试能力.

第一课时力重力和弹力

第一关：

基础关展望高考

基础知识

一、力的概念

知识讲解

1.力的定义：

力是物体对物体的作用，在国际单位制中，力的单位是牛顿，简称牛，符号是N.

2.力的三要素：

大小、方向、作用点.

力的大小用测力计（弹簧测力计）测量.力不仅有大小，而且有方向，要把一个力完全表达出来，还要说明它的方向.大小和方向都相同的力，作用在物体上的不同位置，即力的作用点不同，产生的效果一般也不同.

3.力的基本特征

（1）力的物质性：

力是物体对物体的作用，一个物体受到力的作用，一定有另一个物体对它施加这种作用，力是不能离开物体而独立存在的.

（2）力的相互性：

力的作用是相互的，任何两个物体之间力的作用总是相互的，施力物体同时也一定是受力物体.

（3）力的矢量性：

力是矢量，既有大小，也有方向，物理学中把既有大小又有方向的物理量称为矢量.

（4）力的独立性：

一个力作用于某一物体上产生的效果，与这个物体是否同时受其他力无关.

活学活用

1.下列关于力的说法中正确的是（）

A.物体受几个力作用时，状态一定改变

B.由相距一定距离的磁铁间有相互作用力可知，力可以离开物体而独立存在

C.一个人练拳时用了很大的力，但没有击中物体，这个力只有施力物体而没有受力物体

D.力的大小可以用弹簧秤测量

解析:

选项A考查力的作用效果之一，使物体状态发生改变，但当受几个力时效果可能相互抵消，状态不变，所以A错.相距较远的磁铁有力的作用，仍需要有两个磁铁，离不开物体，故B不对.施力物体和受力物体总是同时存在的，练拳时，各部分肌肉发生相互作用，有受力物体，故C不对.正确选项应为D.

答案:

D

二、重力

知识讲解

1.重力的定义

由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力.实际上重力是地球对物体引力的一个分力，而引力的另一个分力提供物体随地球自转所需的向心力.

说明：

①地球表面附近的物体都受到重力的作用.

②重力是由于地球的吸引而产生的，但不能说重力就是地球的吸引力.

③重力的施力物体就是地球.

2.重力的大小

①由G=mg计算，g=9.8N/kg.

②用弹簧测力计测量，物体处于平衡状态（即静止或匀速运动状态），弹簧测力计的示数等于重力的大

小.

说明：

①在地球表面上不同的地方，物体的重力大小是不同的，纬度越高，物体的重力越大，因而同一物体，在两极比赤道受到的重力大.

②一个物体的重力不受运动状态的影响，与是否还受其他力的作用也无关系.

③在处理物理问题时，在地球表面和在地球附近某一高度的地方，一般认为同一物体受的重力不变.

3.重力的方向：

竖直向下（即垂直于水平面向下）.

①重力的方向沿铅垂线方向，与水平面垂直，不一定指向地心，但在两极和在赤道上的物体，所受重力的方向指向地心.②重力的方向不受其他作用力的影响，与运动状态也没有关系.

4.重力和质量的关系

项目

质量

重力

不同

性质

物体本身的一种属性

是物体受到地球的吸引力的一个分力

变化情况

不随地理位置的改变而发生变化

随着地理位置的不同而有所变化

测量工具

天平（杠杆原理）

测量工具测力计（二力平衡原理）

物理性质

标量

矢量

联系

G＝mg

说明：

重力的大小由物体本身的质量和所处位置的重力加速度决定，与其他因素都没有关系.

活学活用

2.关于物体重心的下列说法正确的是（）

A.物体各部分所受重力的合力集中于一点，该点即为物体的重心

B.有规则形状的物体，重心即是其几何中心

C.物体的重心可能不在该物体上

D.物体的形状不变，当它被举高或倾斜时，重心在物体上的位置

不变

解析:

重心就是指重力在物体上的作用点，即物体各部分所受重力的合力的作用点.只有质量分布均匀,形状规则的物体,重心才在其几何中心;只有形状规则,其质量不一定分布均匀.物体的重心不随其所在位置变化而变化,且可在物体上,也可能在物体外,如均匀圆环、呼拉圈等.

选项A、C、D正确.

答案:

ACD

三、弹力

知识讲解

1.弹力的定义

发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，要对与它接触的物体产生力的作用，这种力称为弹力.如图所示，用手向右拉弹簧，弹簧因形变（伸长）而产生弹力F，它作用在手上，方向向左.因此，弹力的施力者是发生弹性形变的物体，受力者是使它发生弹性形变的物体.

2.弹力的产生条件：

①两物体直接接触.②两物体发生弹性形变.

3.弹力的大小：

与物体的形变程度有关，形变量越大，产生的弹力越大；形变量越小，产生的弹力越小.

一般情况下，弹力的大小可以利用平衡条件或牛顿定律计算出来；对于弹簧的弹力，在弹性限度内遵循胡克定律.

4.弹力的方向

弹力的方向总是与作用在物体上使物体发生形变的外力的方向相反，或者就是物体恢复原状的趋势的方向.

活学活用

3.三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相同的光滑圆球a,b,c,支点P、Q在同一水平面上，a的重心位于球心，b,c的重心位于球心的正上方和正下方，如图所示，三球皆静止，试分析三种情况下支点P、Q对球的弹力方向是怎样的。

解析:

相互作用的物体属于点、点接触，弹力的方向与过接触点的切面垂直，且指向球心，与重心位置无关，故三种情况下弹力方向是一致的.

如图所示，均同a相同过球心.

4.如图所示，用细线将A物体悬挂在天花板上，B物

体放在水平地面上.A、B间有一劲度系数为100N/m的轻弹簧，此时弹簧的形变量为2cm.已知A、B两物体的重力分别是3N和5N.则细线的拉力及B对地面的压力可能是（）

A.1N和0NB.5N和7N

C.5N和3ND.1N和7N

解析：

弹力大小F=kx=2N,若弹簧伸长了2cm，分别研究A、B的受力情况，由力的平衡，可推出选项C正确；若弹簧被压缩了2cm,同理可推出选项D正确.所以，正确答案为CD.

答案：

CD

第二关：

技法关解读高考

解题技法

一、判断弹力有无的方法

技法讲解

弹力的方向总是跟形变的方向相反，但是在很多情况下，接触处的形变不明显，这就给弹力是否存在的判定带来了困难.通常用以下两种办法可以解决：

（1）假设法：

即假设接触处有弹力，看物体的运动状态是否与当前情况一致，若一致，则假设正确，接触处有弹力；若不一致，则假设错误,接触处无弹力.

但是“假设法”有一定的局限性

，只对较简单的情况适用.我们深入思考弹力产生的原因可知,弹力是被动出现的,它属于被动力.弹力是否存在,是由主动力和运动状态决定的.

（2）分析物体所受的主动力和运动状态,是判断弹力有或无的金钥匙.

分析主动力,就是分析沿弹力所在的直线上,除弹力以外其他力的合力,看这些力的合力是否满足题目给定的状态,若满足,则不存在弹力;若不满足,则存在弹力.

典例剖析

例1

如图所示,光滑球静止于水平面BC和斜面AB之间,试分析AB面对球是否有弹力.

解析：

光滑球处于静止状态，竖直方向受两个力：

重力G和水平面BC的支持力F，假若AB面对球有弹力，则弹力的方向垂直斜面向上，如图所示.显然，球受这样的三个力作用是不能处于静止状态的，即假设不成立，即AB面对球无弹力.

例2

如图所示，细绳竖直拉紧，小球和光滑斜面接触，并处于平衡状态，则小球受到的力是（）

A.重力、绳的拉力

B.重力、绳的拉力、斜面的弹力

C.重力、斜面的弹力

D.绳的拉力、斜面的弹力

解析：

（1）本题的关键之处在于分析斜面是否给小球弹力作用，可用假设法，如果小球受到斜面的弹力作用，则小球受力情况如图所示，小球在此三个力的作用下受力不平衡，所以小球没有受到斜面给它的弹力作用，故答案应选A.

答案：

A

二、判断弹力方向的方法

技法讲解

对弹力方向的判定,可分以下几种情况:

（1）对于点与面接触,面与面接触的情况,弹力的方向总是过接触点并且和接触面垂直;对于接触处有曲面的情况,则应先画出通过接触点的曲面的切线,弹力的方向过切点并且和曲面的切线垂直.对于有面接触的情况,弹力的方向总是和接触面垂直,而与物体的运动状态无关.

（2）对于杆的弹力方向问题,要特别注意.因为杆可以发生拉伸形变,压缩形变,弯曲形变等,所以杆产生的弹力方向可能沿杆,也可能不沿杆,弹力沿杆的方向只是一种特殊情况.如图（a）和（b）所示的情况中,弹力的方向都不沿杆的方向.

这两种情况都是点与面接触,若是点与平面接触,则弹力方向过该点与平面垂直;若是点与曲面接触,则弹力的方向过该点且沿曲面上该点的半径方向.

（3）当杆和接触处的情况不易确定时,应根据物体的运动状态,利用平衡条件或动力学规律来判断.

典例剖析

例3

一光滑斜面，放置于光滑水平面上，物块A从光滑斜面自由下滑的过程中，斜面沿水平面向右运动，如图所示.试分析物块A受到的斜面支持力的方向.

解析：

若斜面固定不动，很容易判定物块A受的斜面支持力的方向.根据弹力的面与面接触的特点可知支持力方向与斜面垂直向上，当它们运动起来时，物块A受的斜面的支持力的方向还是垂直于斜面向上.

例4

如图所示，小车上固定一根折成θ角的折杆，杆的另一端固定一个质量为m的小球，试分析下列情况，杆对球的弹力.

（1）小车静止；

（2）小车以加速度a水平向右运动.

解析：

以球为研究对象，对球受力分析如图所示.

（1）当小车静止时，小球处于平衡状态，由平衡条件可知：

FN=mg,方向竖直向上.

（2）当小车水平向右加速运动时，小球所受重力和杆对小球的弹力的合力一定水平向右，和加速度方向相同，所以杆的弹力方向一定指向右上方.设弹力的方向和竖直方向的夹角为α，由牛顿第二定律和平衡条件得：

FNsinα=ma,FNcosα=mg,由以上两式得：

.

三、弹力大小的计算方法

技法讲解

弹力的大小计算分以下两种情况:

（1）对于弹簧,弹力的大小与形变量成正比,即F=kx,k是由弹簧本身特性决定的物理量,叫劲度系数.

（2）除弹簧外,其他物体所受弹力的大小,只能根据物体的运动状态,利用平衡条件（F合=0）或牛顿第二定律（F合=ma）建立方程求解.

典例剖析

例5如图所示，A、B两个物体的重力分别为GA=3N，GB=4N，弹簧重力不计，整个装置沿竖直方向处于静止状态，此时弹簧的弹力F=2N.则天花板受到的拉力和底板受到的压力有可能是（）

A.1N和6N

B.5N和6N

C.1N和2N

D.5N和2N

解析：

弹簧有两种状态：

拉伸或压缩，当弹簧处于拉伸时，由A、B受力平衡可知D正确.若弹簧处于压缩状态，同理可得A正确.

答案：

AD

第三关：

训练关笑对高考

随堂训练

1.下列关于力的说法中，正确的是（）

A.只有相互接触的两物体之间才有力的作用

B.力是使物体发生形变或使物体运动的原因

C.只要两个力的大小相同，它们产生的作用效果一定相同

D.力必定联系着两个物体，其中每个物体既是受力物体又是施力物体

2.病人在医院里输液时，液体一滴滴从玻璃瓶中滴下，在液体不断滴下的过程中，玻璃瓶连同瓶中液体共同的重心将（）

A.一直下降

B.一直上升

C.先降后升

D.先升后降

3.物体A静置于水平桌面上，下列关于物体所受作用力的说法中正确的是（）

A.桌面受到的压力就是物体的重力

B.桌面受到的压力是由于它本身发生了微小形变而产生的

C.桌面由于发生了微小形变而对物体产生了垂直于桌面的压力

D.物体由于发生了微小形变而对桌子产生了垂直于桌面的压力

4.如图所示，汽车正在水平向右行驶，一轻杆的上端固定在车的顶部，另一端固定一个质量为m的小球，杆与竖直方向的夹角为θ.杆对球的弹力方向（）

A.不可能竖直向上

B.不可能斜向左上方

C.可能斜向右上方，但不一定沿杆的方向

D.一定沿杆且与竖直方向的夹角为θ

5.如图所示，a,b,c为三个物块，M、N为两个轻质弹簧，R为跨过光滑定滑轮的轻绳，该系统处于平衡状态，则下列判断正确的是（）

A.有可能N处于拉伸状态而M处于压缩状态

B.有可能N处于压缩状态而M处于拉伸状态

C.有可能N处于不伸不缩状态而M处于拉伸状态

D.有可能N处于压缩状态而M处于不伸不缩状态

课时作业一力重力和弹力

1.下列对运动的认识不正确的是（）

A.亚里士多德认为物体的自然状态是静止的，只有当它受到力的作用才会运动

B.伽利略认为力不是维持物体速度的原因

C.牛顿认为力的真正效应是改变物体的速度，而不仅仅是使之运动

D.伽利略根据理想实验推论出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去

2举世瞩目的第29届奥运会于2008年8月8日在北京“鸟巢”体育馆开幕，奥运会吉祥物“福娃”活泼可爱，下图是福娃在几个项目中的运动形象，下列几种说法正确的是（）

A.用力踢足球，足球会飞出去，说明力能使物体运动状态发生改变

B.投篮球时，篮球脱手后地球对篮球有力的作用，篮球对地球没有力的作用，所以篮球落到地上

C.击出的羽毛球能在空中继续飞行，是由于羽毛球具有向前的冲力

D.用桨向后划水时皮划艇会向前进，这是由于力的作用是相互的

3.如图，P是位于水平的粗糙桌面上的物块.用跨过定滑轮的轻绳将P与小盘相连，小盘内有砝码，小盘与砝码的总质量为m.在P运动的过程中，若不计空气阻力，则关于P在水平方向受到的作用力与相应的施力物体，下列说法正确的是（）

A.拉力和摩擦力，施力物体是地球和桌面

B.拉力和摩擦力，施力物体是绳和桌面

C.重力mg和摩擦力，施力物体是地球和桌面

D.重力mg和摩擦力，施力物体是绳和桌面

4.如图所示，两辆车在以相同的速度做匀速运动；根据图中所给信息和所学知识你可以得出的结论是（）

A.物体各部分都受重力作用，但可以认为物体各部分所受重力集中于一点

B.重力的方向总是垂直向下的

C.物体重心的位置与物体形状和质量分布有关

D.力是使物体运动的原因

5.如图，质量为M的楔形物块静置在水平地面上，其斜面的倾角为θ.斜面上有一质量为m的小物块，小物块与斜面之间存在摩擦.用恒力F沿斜面向上拉小物块，使之匀速上滑.在小物块运动的过程中，楔形物块始终保持静止.地面对楔形物块的支持力为（）

A.（M+m）gB.（M+m）g-FC.（M+m）g+Fsinθ

D.（M+m）g-Fsinθ

6.如图所示，有一箱装得很满的土豆，以一定的初速度在动摩擦因数为μ的水平地面上做匀减速运动，不计其他外力及空气阻力，则其中一个质量为m的土豆A受其他土豆对它的总作用力的大小是（）

A.mg

B.μmgC.

D.

7.如图所示，四个完全相同的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中弹簧的左端受大小也为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.

若认为弹簧的质量都为零，以l1、l2、l3、l4依次表示四个弹簧的伸长量，则有（）

A.l2＞l1

B.l4＞l3

C.l1＞l3

D.l2=l4

8.实验室常用的弹簧测力计如图所示，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.现将该弹簧测力计以如图（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）竖直向上拉弹簧测力计，则稳定后弹簧测力计的读数分别为（）

A.乙图读数为F0-G，丙图读数为F0

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+G

9.如图所示，原长分别为L1和L2、劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧竖直地悬挂在天花板下.两弹簧之间有一个质量为m1的物体，最下端挂着质量为m2的另一物体.整个装置处于静止状态，这时两个弹簧长度为________.用一个质量为m的平板把下面的物体竖直地缓慢地向上托起，直到两个弹簧的总长度等于两弹簧的原长之和，这时平板受到下面物体的压力大小等于_____.

10.如图所示，半径为R、内壁光滑的空心圆筒放在地上，将两个重力都是G、半径都是r的球（R＜2r＜2R）放在圆筒中，求:

（1）筒底对球A的弹力？

（2）筒壁对球A的弹力是否大于筒壁对球B的弹力？

（3）球A对球B的弹力一定大于重力

G吗？

（4）球B对筒壁的压力一定小于重力G吗？

11.如图所示，为一轻质弹簧的长度L和弹力F的大小关系图线，试由图线确定：

（1）弹簧的原长；

（2）弹簧的劲度系数；

（3）弹簧伸长0.15m时，弹力的大小.

12.如图所示，劲度系数为k2的轻质弹簧，竖直放在桌面上，上面压一质量为m的物体，另一劲度系数为k1的轻质弹簧竖直地放在物体上面，其下端与物块上表面连接在一起，要想物体在静止时，下面弹簧承受物重的2/3，应将上面弹簧持上端A竖直向上提高多大的距离？