高考物理二轮专题复习讲析练精品学案第8讲 力的概念重力弹力.docx

1、高考物理二轮专题复习讲析练精品学案第8讲 力的概念重力弹力2013年高考物理一轮复习讲析练精品学案第8讲 力的概念、重力、弹力基础精讲1力的概念（1）力是物体对物体的作用力的物质性：力不能脱离物体独立存在力的相互性：力的作用是相互的力的矢量性：力是矢量，既有大小，又有方向力的独立性：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到其他力的作用无关（2）力的作用效果：使物体发生形变或使物体的运动状态发生改变（3）力的三要素：大小、方向、作用点（4）力的图示：用一个带箭头的线段表示力的大小、方向、作用点的方法，叫做力的图示（5）力的单位为牛顿（N），即使质量1的物体产生1m/s2加速度的力

2、为1N，力的大小可用弹簧测力计测量（6）力的分类按性质分：重力（万有引力）、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力 等（按现代物理学理论，物体间的相互作用分四种：万有引力、电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用宏观物体间只存在前两种相互作用）按效果分：压力、支持力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力等按作用方式分：场力（如万有引力、电磁力等）和接触力（如弹力、摩擦力等）按研究对象分：内力和外力 2重力（1）产生原因：重力是由于地球的吸引而产生的地球周围的物体，无论与地球接触与否，运动状态如何，都要受到地球的吸引力，因此任何物体都要受到重力的作用说明：重力是万有引力的一个分力，万有引力的另一个分力提供

3、物体随地球自转所需的向心力，在两极处重力等于万有引力一般情况下在地球表面附近近似认为重力等于万有引力（2）方向：总是竖直向下，并不严格指向地心（赤道、两极除外），不可理解为跟支持面垂直（3）大小：Gmg g为重力加速度重力的大小可用弹簧秤测量当物体在竖直方向静止或匀速运动时，物体对弹簧测力计的拉力或压力，大小等于物体受到的重力（4）重心：重力的等效作用点重心的位置与物体的形状和质量的分布有关重心不一定在物体上质量分布均匀、形状规则的物体的重心在几何中心上薄板类物体的重心可用悬挂法确定3弹力（1）定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体产生力的作用，这种力叫弹力（2）产生条件：

4、两物体直接接触、接触处有弹性形变（3）方向：弹力的方向与施力物体的形变方向相反压力、支持力的方向总是垂直于接触面或接触面的切面，总指向被压、被支持的物体绳的拉力总是沿绳指向绳收缩的方向杆的弹力不一定沿杆的方向如果轻直杆只有两个端点受力而处于平衡状态，则轻杆两端对物体的弹力的方向一定沿杆的方向轻弹簧的拉力或压力沿弹簧的轴线方向 （4）弹力的大小对弹簧，在弹性限度内弹力的大小可以由胡克定律F = kx 计算，其中k 表示弹簧的劲度系数，由弹簧本身的性质决定，x 表示弹簧的形变量（即伸长或缩小的长度）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，一般由力学规

5、律（如平衡条件、牛顿运动定律、动能定理、动量定理等）求出一根张紧的轻绳上的拉力大小处处相等考点精析考点一 弹力的分析与计算1弹力有无的判断 对于形变明显的情况，由形变情况直接判断对于形变不明显的情况通常用以下一些方法来判断（1）消除法将与研究对象接触的物体解除接触，判断研究对象的运动状态是否发生改变若运动改变则存在弹力，否则不存在弹力如图2-1-1所示，斜面光滑，a中的细线竖直，小球处于静止状态假设将斜面取走，这时a中小球的运动状态不变，故a中小球与斜面间无弹力b中的细线倾斜，小球处于静止状态，假设将斜面取走，b中小球的运动状态改变，故b中小球与斜面接触间有弹力（2）假设法 其基本思路是：假设

6、接触处存在弹力，作出物体的受力图，再根据物理的平衡条件判断是否存在弹力如要判断图2-1-2中静止在光滑水平面上的球是否受到斜面对它的弹力作用，可先假设有弹力FN2存在，则此球在水平方向所受合力不为零，必加速运动，与所给静止状态矛盾，说明此球与斜面间虽接触，但并不挤压，故不存在弹力FN2（3）根据“物体的运动状态分析”分析弹力 由运动状态分析弹力，即物体的受力必须与物体的运动状态相符合，依据物体的运动状态，由二力平衡或牛顿运动定律等，求解物体间的弹力2弹力方向的判断弹力的方向与物体形变方向相反，作用在迫使物体发生形变的那个物体上弹力垂直于两物接触面，具体分析弹力时，应利用到弹力的以下特点：（1）

7、弹簧两端的弹力方向，与弹簧中心轴线重合，指向弹簧恢复原状方向（2）轻绳（或橡皮条）对物体的弹力方向，沿绳指向绳收缩的方向（3）点与面接触时的弹力方向，过接触点垂直于接触面（或接触面切线方向）而指向受力物体（4）面与面接触时弹力的方向，垂直于接触面而指向受力物体（5）球与面接触时弹力的方向，在接触点与球心的连线上而指向受力物体（6）球与球相接触时弹力的方向，垂直过接触点的分切面，通过两球球心而指向受力物体（7）轻杆可沿杆也可不沿杆，弹力的方向应视题意而定，常利用平衡条件或动力学规律来判断【例1】画出图2-1-2中小球或杆受到的弹力除（2）中的地面外，其他各接触面均光滑，O为圆心【解析】根据不同接

8、触面上弹力的特点，作图如图2-1-3所示 【答案】如图2-1-3所示【点拨】准确掌握不同接触面上弹力方向的特点，是解决这类题的关键 拓展三个质量和直径都相等的光滑圆球a、b、c分别放在三个相同的支座上，支点P、Q在同一水平面上，a球的重心Oa位于球心，b球的重心Ob位于球心的正上方，C球的重心Oc位于球心的正下方三个球都处于平衡状态支点P对a球、b球、c球的弹力分别为Fa、Fb、Fc，则（ ）AFaFbFc BFbFaFcCFbFaFc DFaFbFc【解析】三种情况下，支点P、Q作用于球的弹力均应指向球心而不是重心，球的重力的作用线也通过球心，球所受的三个力为共点力由于三球质量和直径都相等，

9、所以三球受力情况完全相同，因此P点对三球的弹力相同故选项A正确【答案】A【实战演练】（上海市卢湾区2011届高三期末考试）质量均匀的硬直杆AB、CD分别可绕A、C轴在竖直平面内自由转动，O为铰链。当两杆在如图所示的位置上恰好平衡时，杆CD对杆AB的作用力方向有可能是图中的（ ）（A）T1 （B）T2 （C）T3 （D）T43几种典型物体模型的弹力特点比较模型轻绳轻杆弹簧形变情况伸长忽略不计认为长度不变可伸长可缩短施力与受力情况只能受拉力即能受拉力又能受压力同杆力的方向始终沿绳不一定沿杆沿弹簧轴向力的变化可发生突变可发生突变只能发生渐变【实战演练】(2011年黄山模拟)如图所示，小车内有一固定光

10、滑斜面，一个小球通过细绳与车顶相连，细绳始终保持竖直关于小球的受力情况，下列说法正确的是()A若小车静止，绳对小球的拉力可能为零B若小车静止，斜面对小球的支持力一定为零C若小车向右运动，小球一定受两个力的作用D若小车向右运动，小球一定受三个力的作用【答案】选B.【详解】若小车静止，则小球受力平衡，由于斜面光滑，不受摩擦力，小球受重力、绳子的拉力，重力和拉力都沿竖直方向；如果受斜面的支持力，则没法达到平衡，因此在小车静止时，斜面对小球的支持力一定为零，绳子的拉力等于小球的重力，故A项错误，B项正确；若小车向右匀速运动时，小球受重力和绳子拉力两个力的作用；若小车运动时加速度向左，则一定受斜面的支持

11、力，可能受绳子的拉力，也可能不受绳子的拉力，故C、D项都不对【例 2】如图2-1-5所示，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为，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，方向沿杆向上B小车静止时，F=mgcos，方向垂直杆向上C小车向右以加速度a运动时，一定有F=ma/sinD小车向左以加速度a运动时，方向斜向左上方，与竖直方向的夹角为=arctan（a/g）【解析】小车静止时，由物体的平衡条件知杆对球的作用力方向竖直向上，且大小等于球的重力mg小车向右以加速度a运动，设小球受杆的作用力方向与竖直方向的夹角为，如图2-1-

12、6（1）所示根据牛顿第二定律有Fsin=ma，Fcos=mg，两式相除得tan=a/g只有当球的加速度a=gtan时，杆对球的作用力才沿杆的方向，此时才有F=ma/sin小车向左以加速度a运动，根据牛顿第二定律知小球所受重力mg和杆对球的作用力F的合力大小为ma，方向水平向左根据力的合成知三力构成图2-1-6（2）所示的矢量三角形，方向斜向左上方，与竖直方向的夹角为=arctan（a/g）【答案】D 【点拨】杆对物体的弹力方向与物体的运动状态有关，并不一定沿杆的方向，在本题中只有小球的加速度a=gtan时，杆对球的作用力才沿杆的方向，这点同学们在解题时一定要注意 拓展如图2-1-7所示，甲、乙

13、球通过弹簧连接后用绳悬挂于天花板，丙、丁球通过细绳连接后也用绳悬挂天花板若都在A处剪断细绳，在剪断瞬间，关于球的受力情况，下面说法中正确的是（ ）A甲球只受重力作用B乙球只受重力作用C丙球受重力和绳的拉力作用D丁球只受重力作用【解析】剪断A处绳的瞬间，因为弹簧的形变较大，所以在极短的时间内，形变不发生变化，弹力仍和剪断前相同，甲球受重力和向上的弹力作用，其合力为零，乙球受重力和向下的弹力作用；而由于丙、丁的细绳的形变很小，形变发生变化，弹力和剪断前不同，丙、丁只受重力作用故选项D正确【答案】D特别提醒:弹力产生的条件是“接触且有弹性形变”.若物体间虽然有接触但无拉伸或挤压，则无弹力产生.在许多

14、情况下由于物体的形变很小，难于观察到，因而判断弹力的产生要用“反证法 ”，即由已知运动状态及有关条件，利用平衡条件或牛顿运动定律进行逆向分析推理.另外，A、B两个物体之间有作用力，B物体所受弹力的直接原因是A物体发生形变，A物体受到弹力的直接原因是B物体发生形变.【实战演练】(2011青岛模拟)关于重力的大小，以下说法正确的是( )A.悬挂在竖直绳子上的物体，绳子对它的拉力一定等于其重力B.静止在水平面上的物体对水平面的压力一定等于其重力C.自由落体运动的物体依然受到重力作用D.向上运动的物体所受重力可能小于向下运动的物体所受重力【答案】选C.【详解】悬挂在竖直绳子上的物体处于平衡状态时，绳子

15、对它的拉力等于其重力，A错；静止在水平面上的物体，只受重力和支持力时，对水平面的压力一定等于其重力，B错；物体所受的重力与它的运动状态无关，C正确，D错误.【例3】.如图所示,一匀质木棒,搁置于台阶上保持静止,下图关于木棒所受的弹力的示意图中正确的是（ ）【解析】 木棒的下端与地面接触，接触面为水平面，故弹力的方向应该与地面垂直，木棒的上端与台阶的一点接触，接触面为木棒一个面，故弹力的方向和木棒垂直. 【答案】D【规律总结】物体的点与面、面与面接触处的弹力总是垂直于面（若是曲面则垂直于切面），且指向受力物体.【例4】.如图所示，为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系根据图象判断，正确的结论是 (

16、)A弹簧的劲度系数为1 Nm B弹簧的劲度系数为100 Nm C. 弹簧的原长为6 cm D弹簧伸长02 m时，弹力的大小为4 N【解析】由图可知，弹簧的原长为6cm，弹簧的劲度系数为，当弹簧伸长量为0.2m时，弹力的大小为【答案】BC【规律总结】胡克定律的另一种表达式为，其中为弹力的改变量，而为弹簧形变量的变化量.【实战演练】(2011兴化模拟)实验室常用的弹簧测力计如图甲所示，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(F0G)竖直向上拉弹

17、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+GB.乙图读数为F0+G，丙图读数为F0-GC.乙图读数为F0，丙图读数为F0-GD.乙图读数为F0-G，丙图读数为F0【答案】选D.【详解】弹簧测力计的读数与弹簧的形变成正比，按图乙方式外壳受力F0=F+G，则弹簧测力计的读数F=F0-G，按图丙方式弹簧测力计的读数直接由F0引起，弹簧测力计的读数为F0，D正确.考点二 弹力与弹簧的伸长的关系【例 3】某同学用如图2-1-8所示的装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验他先测出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上砝码，并逐个增加砝码，测出指针所

18、纸的标尺刻度，所得数据列表如下：（重力加速度g=9.8m/s2）（1）根据所测数据，在图2-1-9的坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线（2）根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在_N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律这种规格弹簧的劲度系数为_N/m【解析】（1）根据表格中所测数据，在坐标系中的描点如图2-1-10所示（2）从x与钩码质量m的关系曲线可以看出，在04.9N范围内弹力大小与弹簧伸长是一条直线，这说明这一范围内满足胡克定律，由曲线斜率的倒数可求得弹簧的劲度系数为【答案】（1）如图2-1-10所示 （2）04.9 25.0【点拨】根据所给坐标纸合理选取x、

19、F两轴标度，使得所得图象尽量分布在较大空间上，以便减小误差，这是作图的基本要求据所给实验数据描点，然后作出平滑曲线（或直线），注意所画直线不一定过所有点，原则是尽量使各点均匀分布在曲线（或直线）的两侧 拓展在研究弹簧的形变与外力的关系的实验中，将弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂，在其下端竖直向下施加外力F，实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的用记录的外力F与弹簧的形变量x作出的F-x图线如图2-1-11所示由图求出弹簧的劲度系数k= ；图线不过原点的原因 【解析】弹簧的劲度系数等于F-x图线，即N/cm=200N/m，因弹簧因弹簧自身有重量，水平放置测量的自然长度与弹簧自然下

20、垂时的自然长度是不同的 【答案】200N/m 弹簧自身有重量考点3 弹簧弹力的分析与计算要领（1）轻质弹簧两端的弹力大小相等，方向相反（2）弹簧的弹力（或弹簧测力计的示数）并非弹簧所受的合外力（3）弹簧的弹力不可突变（4）弹簧状态不确定时要分情形讨论（压缩和伸长）【例4】（易错题）如图2-1-12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：中弹簧的左端固定在墙上，中弹簧的左端受大小也为F的拉力作用，中弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动，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

21、依次表示四个弹簧的伸长量，则有 （ ）Al2l1 Bl4l3 Cl1l3 Dl2l4【错解】选A或B或C【错因】造成错误的原因是不清楚轻质弹簧两端的弹力大小相等，与物体的运动状态无关对图，易误认为弹簧受2F的拉力，得出形变量是图的2倍，而错选A；对图易错误理解为物体在光滑面上，弹力小于F，而错选C；比较易错误认为中拉力大于中拉力而错选B【正解】由于弹簧质量不计，无论弹簧的运动状态如何所受合力均为零，又因弹簧右端受力相同，则四种情形下弹簧的弹力都相同，故四种情形下弹簧的形变相同，即l1=l2=l3=l4因此只有D正确【点悟】轻质弹簧两端的弹力大小相等，与物体的运动状态无关.【实战演练】(2011

22、成都市高三摸底测试)缓冲装置可抽象成如右图所示的简单模型，图中A、B为原长相等、劲度系数分别为k1、k2(k1k2)的两个不同的轻质弹簧下列表述正确的是()A装置的缓冲效果与两弹簧的劲度系数无关B垫片向右移动稳定后，两弹簧产生的弹力之比F1F2k1k2C势片向右移动稳定后，两弹簧的长度之比l1l2k2k1D垫片向右移动稳定后，两弹簧的压缩量之比x1x2k2k1【答案】D【详解】根据力的作用是相互的可知：轻质弹簧A、B中的弹力是相等的，即k1x1k2x2，所以两弹簧的压缩量之比x1x2k2k1，故D正确高考重点热点题型探究热点1 弹力大小的计算【题1】如图所示，质量为m的物体悬挂在轻质的支架上，

23、斜梁OB与竖直方向的夹角为.设水平横梁OA和斜梁OB作用于O点的弹力分别为F1和F2.以下结果正确的是（ ）AB CD 【解析】以O点为研究对象，受力如图所示：由平衡条件可得【答案】D【名师指引】本题关键在于以结点O为研究对象，正确分析O点所受弹力的方向.【题2】探究弹力和弹簧伸长的关系时，在弹性限度内，悬挂15N重物时，弹簧长度为0.16m；悬挂20N重物时，弹簧长度为0.18m，则弹簧的原长L原和劲度系统k分别为（ ）AL原0.02mk500NmBL原0.10mk500NmCL原0.02mk250NmDL原0.10mk250Nm【解析】根据胡克定律可得.设弹簧的原长为，则有，解得0.10m

24、.【答案】B【名师指引】对于弹簧的弹力关键在于理解中的含义课后精练课堂自主训练1图2-1-13中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，它们的连接如图并处于平衡状态下列说法正确的是（ ）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处于拉伸状态而M处于不伸不缩状态【解析】绳R对弹簧N只能向上拉不能向下压，所以绳R受到拉力或处于不受拉力两种状态弹簧N可能处于拉伸或原长状态而对于弹簧M，它所处状态是由弹簧N所处的状态来决定当弹簧N处于原长时，弹簧M一定处于压缩状态；当弹簧N处于拉伸时，对

25、物体a进行受力分析，由平衡条件可知弹簧M可能处于拉伸、缩短、原长三种状态故选项A、D正确 【答案】AD2如图2-1-14所示，弹簧测力计和细线的重力不计，一切摩擦不计，重物的重力G=10N，则弹簧测力计A、B的示数分别是（ ）A10N，0 B0，10N C20N，10N D10N，10N【解析】弹簧测力计示数等于外力对弹簧测力计的拉力，不是弹簧测力计受力的合力，也不是两边拉力和【答案】D课后创新演练1关于弹力，下列说法中正确的是 （BD）A弹力的大小总是与形变成正比B拉力、压力、支持力在性质上均为弹力C支持力一定等于重力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2如图2-1-15所示

26、，一容器内盛有水，容器下方有一阀门k，打开阀门让水从小孔慢慢流出，在水流出过程中，系统（水和容器）重心将（ D ）A一直下降 B一直上升C先上升，后下降 D先下降，后上升3如图2-1-16所示，两根相同的轻弹簧S1、S2，劲度系数皆为k=4102N/m，悬挂的重物的质量分别为m1=2 kg和m2=4 kg若不计弹簧质量，取g=10 m/s2，则平衡时弹簧S1、S2的伸长量分别为（ C ）A5 cm，10 cm B10 cm，5 cm C15 cm，10 cm D10 cm，15 cm4在图2-1-17中，a、b（a、b均处于静止状态）间一定有弹力的是（B）5如图2-1-18所示，A、B是两个物

27、块的重力分别为3N、4N，弹簧的重力不计，整个装置沿竖直向方向处于静止状态，这时弹簧的弹力F = 2N，则天花板受到的拉力F1和地板受到的压力F2有可能是（AD）AF1=1N，F2=6N BF1=5N，F2=6NCF1=1N，F2=2N DF1=5N，F2=2N【解析】弹簧的弹力为2N，有两种可能：一是弹簧处于拉伸状态，由A、B受力平衡可知D正确；二是弹簧处于压缩状态，同理可知A正确【答案】AD6如图2-1-19所示，滑轮本身的质量可忽略不计，滑轮轴O安装在一根轻木杆B上，一根轻绳AC绕过滑轮，绳与滑轮间的摩擦不计，A端固定在墙上，且绳保持水平，C端下面挂一个重物，BO与竖直方向夹角=45，系

28、统保持平衡.若保持滑轮的位置不变，改变的大小，则滑轮受到木杆的弹力大小变化的情况是（D）A只有角变小，弹力才变小 B只有角变大，弹力才变大C不论角变大或变小，弹力都变大 D不论角变大或变小，弹力都不变【解析】绳A与绳C的拉力大小与方向均不变，所以其合力不变，对滑轮而言，杆的作用力必与两绳拉力的合力平衡，所以杆的弹力大小与方向均不变解决这类问题关键是区别杆、绳对物体的作用力，绳对物体的作用力一定沿绳，但杆对物体作用力不一定沿杆【答案】D7如图2-1-20所示，两木块的质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的轻度系数分别为k1和k2，上面的木块压在上面的弹簧上（但不拴接），整个系统处于平衡状态现缓慢地向

29、上提上面的木块，直到它刚离开上面的弹簧，求这个过程中下面木块移动的距离【解析】设整个系统处于平衡时，下面弹簧压缩量为x2，则由平衡条件有(m1+m2)g = k2x2；设上面弹簧的压缩量为x1，则同理可有m1g= k1x1现缓慢向上提m1至它刚离开弹簧时x1消失，对下面木块而言，又处于新的平衡，形变量为x3，则m2g= k2x3，则其上移的距离为= x2x3 =【答案】 提高训练一、选择题(本大题共10个小题，共70分，每小题至少有一个选项正确，全部选对的得7分，选对但不全的得4分，有选错的得0分)1.如图1所示，一被吊着的空心的均匀球壳内装满了细沙，底部有一阀门，打开阀门让细沙慢慢流出的过程中，球壳与细沙的共同重 心将会 () 图1A一直下降 B一直不变C先下降后上升 D先上升后下降解析：在装满细沙时，球壳和细沙的共同重心在球心随着细沙的流出，球壳的重心不变，但是细沙的重心在下降，二者的共同重心在球心下方；当细沙流完时，重心又回到了球心可见重心应是先下降后上升，故C正确答案：C2.如图2所示，物块M在静止的传送带上以速度v匀速下滑时，传送带突然启动，方向如图中箭头所示，若传送带的速度大小也为v，则传送带启动后 () 图2AM静