【名师导学】2014高考物理一轮21力、重力、弹力课件.ppt

第第二二章章 相互作用相互作用考点考点要求要求说明说明滑动摩擦力、动摩擦因滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力数、静摩擦力处理物体在粗糙面上的问题，处理物体在粗糙面上的问题，只限于已知相对运动趋势或已只限于已知相对运动趋势或已知运动方向的情况知运动方向的情况形变、弹性、胡克定律形变、弹性、胡克定律矢量和标量矢量和标量力的合成和分解力的合成和分解共点力的平衡共点力的平衡实验：探究弹力和弹簧实验：探究弹力和弹簧伸长的关系伸长的关系实验：验证力的平行四实验：验证力的平行四边形定则边形定则(1)对比新旧考试大纲，新考纲对重力、滑动摩擦力、对比新旧考试大纲，新考纲对重力、滑动摩擦力、动摩擦因数、形变、弹性、胡克定律的要求已由原动摩擦因数、形变、弹性、胡克定律的要求已由原来的来的级要求降为级要求降为级要求，其余基本没变级要求，其余基本没变(2)本章内容的重点是受力分析、力的合成和分解、本章内容的重点是受力分析、力的合成和分解、共点力的平衡共点力的平衡1受力分析、力的合成与分解是解决力学问题的两个受力分析、力的合成与分解是解决力学问题的两个基本技能，也是电磁学的基础平衡状态是物体常见基本技能，也是电磁学的基础平衡状态是物体常见的一种运动状态，处理力的平衡问题的方法常渗透到的一种运动状态，处理力的平衡问题的方法常渗透到其他章节或综合应用中，因此本章的内容是历年高考其他章节或综合应用中，因此本章的内容是历年高考的必考内容其中命题的热点有：的必考内容其中命题的热点有：(1)摩擦力的分析及计算问题；摩擦力的分析及计算问题；(2)弹簧弹力的分析及计算问题；弹簧弹力的分析及计算问题；(3)共点力作用下物体的平衡问题共点力作用下物体的平衡问题2对本章的各个知识点的考查，在各种题型中作为对本章的各个知识点的考查，在各种题型中作为某一环节涉及或以选择题、计算题的题型出现某一环节涉及或以选择题、计算题的题型出现3近几年的高考中，既有对本章知识的单独考查，近几年的高考中，既有对本章知识的单独考查，例如：例如：2011安徽第安徽第1题、题、2011海南第海南第4题、题、2011广东第广东第16题、题、2011海南第海南第5题、题、2011山东第山东第19 题、题、2012江苏江苏第第11题、第题、第14题、全国新课标第题、全国新课标第16题、第题、第24题、山东题、山东第第17题、广东第题、广东第16题、浙江第题、浙江第14题等，也有与牛顿运题等，也有与牛顿运动定律动定律(2011江苏第江苏第9题、题、2011北京理综第北京理综第18题、题、2012重庆第重庆第25题等题等)、动能定理和能量守恒相结合，有时还、动能定理和能量守恒相结合，有时还与电场及磁场中的带电体的运动相结合，题目难度较与电场及磁场中的带电体的运动相结合，题目难度较大，综合性较强，还经常以现实生活中的现象为背景，大，综合性较强，还经常以现实生活中的现象为背景，或以高科技为背景考查一些综合问题这类问题是今或以高科技为背景考查一些综合问题这类问题是今后高考出题的方向后高考出题的方向第第1 1节节 力重力弹力力重力弹力 1 1力的概念：力是力的概念：力是 的作用的作用2 2力的基本特征：力的基本特征：(1)(1)物质性：力不能物质性：力不能 而独立存在而独立存在(2)(2)相互性：力的作用是相互的相互性：力的作用是相互的(3)(3)矢量性：既有大小，又有方向，其运算法则矢量性：既有大小，又有方向，其运算法则为为 物体对物体物体对物体脱离物体脱离物体平行四边形定则平行四边形定则一、力的概念一、力的概念(4)独立性：一个力作用在某一物体上产生的效果与这独立性：一个力作用在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个物体是否同时受到其他力的作用 (5)同时性：物体间的相互作用总是同时性：物体间的相互作用总是 产生，产生， 变化，变化， 消失消失3力的效果力的效果使物体发生使物体发生 或使物体的运动状态发生改变或使物体的运动状态发生改变(即即产生产生 )4力的分类力的分类(1)按按 分：重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁分：重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等力、核力等无关无关同时同时同时同时同时同时形变形变加速度加速度性质性质(2)按按 分：动力、阻力、压力、支持力、向心分：动力、阻力、压力、支持力、向心力、回复力等力、回复力等(3)按研究对象分：内力、外力按研究对象分：内力、外力二、重力二、重力1重力的产生：由于重力的产生：由于 对物体的吸引而使物对物体的吸引而使物体受到的力体受到的力2方向：总是方向：总是 3大小：大小：G .效果效果地球地球竖直向下的竖直向下的mg4重心：物体各个部分受到重力的合力的作用重心：物体各个部分受到重力的合力的作用点重心可能在物体上也可能不在物体上点重心可能在物体上也可能不在物体上(1)质量分布均匀的物体，重心位置只跟形状有关质量分布均匀的物体，重心位置只跟形状有关(2)质量分布不均匀的物体，重心位置跟物体形状有质量分布不均匀的物体，重心位置跟物体形状有关，跟物体内质量的分布有关关，跟物体内质量的分布有关(3)用悬挂法测重心用悬挂法测重心(只适合薄片状均匀物体只适合薄片状均匀物体)5重力的反作用力是物体对地球的引力，作用在重力的反作用力是物体对地球的引力，作用在 上上地球地球1 1定义：发生弹性形变的物体，对跟它接触的物体产定义：发生弹性形变的物体，对跟它接触的物体产生力的作用，这种力叫弹力生力的作用，这种力叫弹力2 2产生条件：产生条件：(1)(1)两物体两物体 ，(2)(2)发生发生 ；两者缺一不可，并；两者缺一不可，并且 弹 力 和 形 变 同 时且 弹 力 和 形 变 同 时 ， 同， 同时时 3 3方向：与方向：与 的方向相反，的方向相反，弹力的受力物体是引起形变的物体，施力物体是发生弹力的受力物体是引起形变的物体，施力物体是发生形变的物体形变的物体直接接触直接接触弹性形变弹性形变产生产生消失消失物体形变物体形变三、弹力三、弹力4大小：弹簧类物体在大小：弹簧类物体在 内遵循胡克定内遵循胡克定律：律：F .非弹簧类弹力大小应由非弹簧类弹力大小应由 或或 求解求解弹性限度弹性限度kx平衡条件平衡条件动力学规律动力学规律题型一：对力和重力的理解题型一：对力和重力的理解例例1 广州亚运会的火炬从北京传递到广州的过程中，关广州亚运会的火炬从北京传递到广州的过程中，关于火炬于火炬“潮流潮流”的重力的重力(不考虑燃料燃烧对火炬质量的影不考虑燃料燃烧对火炬质量的影响响)，下列说法中正确的是，下列说法中正确的是()A火炬火炬“潮流潮流”的重力大小恒定的重力大小恒定B火炬火炬“潮流潮流”的重力方向总是指向地心的重力方向总是指向地心C运动员举着火炬加速冲上某一高台时火炬运动员举着火炬加速冲上某一高台时火炬“潮流潮流”受到的重力大于运动员举着火炬在平直道路上奔跑时火受到的重力大于运动员举着火炬在平直道路上奔跑时火炬炬“潮流潮流”受到的重力受到的重力D传递过程中，火炬传递过程中，火炬“潮流潮流”始终对地球也有吸引力始终对地球也有吸引力【思路点拨【思路点拨】正确理解力的相互性和重力与万有引正确理解力的相互性和重力与万有引力的关系是解答本题的关键所在力的关系是解答本题的关键所在 【解析【解析】地球表面不同位置的重力加速度不同，故地球表面不同位置的重力加速度不同，故A错误；重力只是地球对物体的万有引力的一个分错误；重力只是地球对物体的万有引力的一个分力，除赤道和两极外，其方向并不指向地心，故力，除赤道和两极外，其方向并不指向地心，故B错错误；在同一地点，重力与其运动状态无关，故误；在同一地点，重力与其运动状态无关，故C错错误；力的作用是相互的，故误；力的作用是相互的，故D正确正确【答案【答案】D题型二：弹力有无及方向的判断题型二：弹力有无及方向的判断【思路点拨【思路点拨】先找接触点、再判断是否有弹力、再确定先找接触点、再判断是否有弹力、再确定弹力的方向弹力的方向例例2 2 画出下图所示各物体受到的弹力示意图画出下图所示各物体受到的弹力示意图【解析【解析】【方法与知识感悟【方法与知识感悟】1. 弹力有无的分析和判断弹力有无的分析和判断(1)“直接判定法直接判定法”： 对于形变较明显的情况，由形变情对于形变较明显的情况，由形变情况直接判断况直接判断. (2)“假设法假设法”：先假设物体间的弹力不存在，即将与先假设物体间的弹力不存在，即将与研究对象接触的物体去掉研究对象接触的物体去掉再判断所研究物体的运动再判断所研究物体的运动状态是否改变若不变则说明无弹力；若改变则说明有状态是否改变若不变则说明无弹力；若改变则说明有弹力弹力(3)“状态分析法状态分析法”：分析除弹力以外其他力的合力，：分析除弹力以外其他力的合力，看该合力是否满足给定的运动状态，若不满足，则存看该合力是否满足给定的运动状态，若不满足，则存在弹力，若满足则不存在弹力并可以依据物体所受在弹力，若满足则不存在弹力并可以依据物体所受的合外力和物体的运动状态，由力的平衡或牛顿第二的合外力和物体的运动状态，由力的平衡或牛顿第二定律求解物体间弹力的大小定律求解物体间弹力的大小(如上题中第如上题中第4、5个图个图中若已知小球的质量为中若已知小球的质量为m，小车向右匀速运动和以加，小车向右匀速运动和以加速度速度a匀加速运动时所受弹力的大小分别是多少匀加速运动时所受弹力的大小分别是多少)2几种常见模型中弹力方向的确定几种常见模型中弹力方向的确定弹力弹力弹力的方向弹力的方向弹簧的弹力弹簧的弹力与弹簧测力计中心轴线重合，指向弹簧恢复原与弹簧测力计中心轴线重合，指向弹簧恢复原状的方向状的方向轻绳的弹力轻绳的弹力沿绳指向绳收缩的方向沿绳指向绳收缩的方向面与面接触的面与面接触的弹力弹力垂直于接触面指向受力的物体垂直于接触面指向受力的物体点与面接触的点与面接触的弹力弹力过接触点垂直于接触面过接触点垂直于接触面(或过接触点的切面或过接触点的切面)而而指向受力物体指向受力物体球与面接触的球与面接触的弹力弹力在接触点与球心连线上，指向受力物体在接触点与球心连线上，指向受力物体球与球接触的球与球接触的弹力弹力垂直于过接触点的公切面，而指向受力物体垂直于过接触点的公切面，而指向受力物体杆的弹力杆的弹力可能沿杆，也可能不沿杆，应具体情况具体分可能沿杆，也可能不沿杆，应具体情况具体分析析题型三：弹簧弹力大小的计算题型三：弹簧弹力大小的计算例例3 如图所示，一重为如图所示，一重为12 N的物块上下两的物块上下两端分别与两根完全相同的竖直轻弹簧端分别与两根完全相同的竖直轻弹簧a、b相接，弹簧相接，弹簧a的上端固定在天花板上，弹的上端固定在天花板上，弹簧簧b的下端固定在桌面上的下端固定在桌面上. 当物块静止时，当物块静止时，两弹簧的弹力大小相等，此时两弹簧的长度分别为两弹簧的弹力大小相等，此时两弹簧的长度分别为La18 cm、Lb12 cm.求：求：(1)每根弹簧的自然长度每根弹簧的自然长度L0及每根弹簧的劲度系数及每根弹簧的劲度系数k；(2)若撤去弹簧若撤去弹簧b，则物块静止时物块下端离桌面的距，则物块静止时物块下端离桌面的距离离h.【方法与知识感悟【方法与知识感悟】解答此类题型时，往往选择弹簧解答此类题型时，往往选择弹簧的一个端点所连接的物体来进行研究，由这个物体的的一个端点所连接的物体来进行研究，由这个物体的运动状态来计算弹力的大小变化运动状态来计算弹力的大小变化F.再由胡克定律再由胡克定律Fkx求出弹簧的长度变化量求出弹簧的长度变化量x.*1.如图所示，为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关如图所示，为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系根据图象判断，正确的结论是系根据图象判断，正确的结论是( )A. 弹簧的劲度系数为弹簧的劲度系数为1 N/mB. 弹簧的劲度系数为弹簧的劲度系数为100 N/mC. 弹簧的原长为弹簧的原长为6 cmD. 弹簧伸长弹簧伸长0.2 m时，弹力的大时，弹力的大小为小为4 NBC2如图如图(a)所示，轻绳所示，轻绳AD跨过固定的水平横梁跨过固定的水平横梁BC右端右端的定滑轮挂住一个质量为的定滑轮挂住一个质量为M1的物体，的物体，ACB30；图图(b)中轻杆中轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上，另一端一端用铰链固定在竖直墙上，另一端G通过细绳通过细绳EG拉住，拉住，EG与水平方向也成与水平方向也成30，轻杆的，轻杆的G点用细绳点用细绳GF拉住一个质量为拉住一个质量为M2的物体，求：的物体，求：(1)轻绳轻绳AC段的张力段的张力FTAC与细绳与细绳EG的张力的张力FTEG之比；之比；(2)轻杆轻杆BC对对C端的支持力；端的支持力；(3)轻杆轻杆HG对对G端的支持力端的支持力. 【解析【解析】题图题图(a)和和(b)中的两个物体中的两个物体M1、M2都处于平衡都处于平衡状态，根据平衡的条件，首先判断与物体相连的细绳，状态，根据平衡的条件，首先判断与物体相连的细绳，其拉力大小等于物体的重力；分别取其拉力大小等于物体的重力；分别取C点和点和G点为研究点为研究对象，进行受力分析如下图对象，进行受力分析如下图(a)和和(b)所示，根据平衡规所示，根据平衡规律可求解律可求解. *1.下列关于物体重力的说法中正确的是下列关于物体重力的说法中正确的是( )A地球上的物体只有运动时才受到重力地球上的物体只有运动时才受到重力B同一物体在某处向上抛出后所受重力较小，向下抛同一物体在某处向上抛出后所受重力较小，向下抛出后所受重力较大出后所受重力较大C某物体在同一位置时，所受重力与静止还是运动无某物体在同一位置时，所受重力与静止还是运动无关，重力大小是相同的关，重力大小是相同的D物体所受重力大小与其质量有关物体所受重力大小与其质量有关CD【巩固基础【巩固基础】【解析【解析】地球上的物体运动或静止时都受地球的吸引地球上的物体运动或静止时都受地球的吸引作用，故运动或静止的物体均受重力，作用，故运动或静止的物体均受重力，A错误；某物错误；某物体在地球某点处所受地球吸引而产生的重力一定，与体在地球某点处所受地球吸引而产生的重力一定，与此物体的运动状态无关，此物体的运动状态无关，B错误，错误，C正确；物体所受正确；物体所受重力重力Gmg，在，在g一定时，一定时，G由由m决定，决定，D正确正确220102011赛季斯诺克球员巡回赛第五站赛事在赛季斯诺克球员巡回赛第五站赛事在谢菲尔德结束，中国选手丁俊晖一路过关斩将，决谢菲尔德结束，中国选手丁俊晖一路过关斩将，决赛中赛中4 1横扫琼斯成功夺得本站赛事冠军设在比横扫琼斯成功夺得本站赛事冠军设在比赛中当台球以速度赛中当台球以速度v0与球桌边框成与球桌边框成角撞击角撞击O点，反点，反弹后速度为弹后速度为v1，方向与球桌边框夹角仍为，方向与球桌边框夹角仍为，如图所，如图所示示OB垂直于桌边，则下列关于桌边框对小球的弹垂直于桌边，则下列关于桌边框对小球的弹力方向的判断中正确的是力方向的判断中正确的是( )A可能沿可能沿OA方向方向B一定沿一定沿OB方向方向C可能沿可能沿OC方向方向D可能沿可能沿OD方向方向B【解析【解析】台球与球桌边框碰撞时，受到边框的弹力作用，台球与球桌边框碰撞时，受到边框的弹力作用，弹力的方向应与边框垂直，即沿弹力的方向应与边框垂直，即沿OB方向，故方向，故B项正确项正确3如图所示，轻质弹簧的劲度系数为如图所示，轻质弹簧的劲度系数为k，小，小球重力为球重力为G，平衡时小球在，平衡时小球在A处，今用力处，今用力F压压小球至小球至B处，使弹簧缩短处，使弹簧缩短x，则此时弹簧的弹，则此时弹簧的弹力为力为( )AkxBkxGCGkxD以上都不对以上都不对B【解析【解析】设球在设球在A处时弹簧已压缩了处时弹簧已压缩了x，球平衡时弹，球平衡时弹力力FAGkx，球在，球在B处时，弹簧又压缩处时，弹簧又压缩x，球再次，球再次达到平衡时弹力达到平衡时弹力FBk(xx)Gkx.故选项故选项B正确正确. 4 4如图所示，小车沿水平面向右做匀加速直线运如图所示，小车沿水平面向右做匀加速直线运动，车上固定的硬杆和水平面的夹角为动，车上固定的硬杆和水平面的夹角为，杆的顶，杆的顶端固定着一个质量为端固定着一个质量为m m的小球，当小车运动的加速的小球，当小车运动的加速度逐渐增大时，杆对小球的作用力度逐渐增大时，杆对小球的作用力( (F F1 1 至至F F4 4 变化变化) )的变化图示可能是的变化图示可能是( )( )C【解析】【解析】小球只受重力和杆的弹力作用杆的弹力小球只受重力和杆的弹力作用杆的弹力 F 的竖直分量与重力平衡，水平分量产生加速度，即的竖直分量与重力平衡，水平分量产生加速度，即 F竖直竖直mg，F水平水平ma，所以选项，所以选项C正确正确【提升能力】【提升能力】5如下图所示，四个完全相同的弹簧都处于水平位如下图所示，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置，它们的右端受到大小皆为F的拉力作用，而左端的拉力作用，而左端的情况各不相同：的情况各不相同：中弹簧的左端固定在墙上，中弹簧的左端固定在墙上，中中弹簧的左端受大小也为弹簧的左端受大小也为F的拉力作用，的拉力作用，中弹簧的左中弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动，端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动，中弹簧中弹簧的左端拴一小物块，物块在有摩擦的桌面上滑动若的左端拴一小物块，物块在有摩擦的桌面上滑动若认为弹簧的质量都为零，以认为弹簧的质量都为零，以l1、l2、l3、l4依次表示四依次表示四个弹簧的伸长量，则有个弹簧的伸长量，则有( )Al2l1 Bl4l3Cl1l3 Dl2l4D【解析】【解析】因为认为弹簧的质量都为零，即通常所说的因为认为弹簧的质量都为零，即通常所说的“轻弹簧轻弹簧”，无论弹簧处于什么样的运动状态，以上，无论弹簧处于什么样的运动状态，以上各图中弹簧各处的弹力都一样大，即各个弹簧的受力各图中弹簧各处的弹力都一样大，即各个弹簧的受力情况都完全相同，都等于右端受到的拉力由公式情况都完全相同，都等于右端受到的拉力由公式Fkx可知，弹簧伸长的长度都是相等的选可知，弹簧伸长的长度都是相等的选D.6缓冲装置可抽象成如图缓冲装置可抽象成如图所示的简单模型，图中所示的简单模型，图中A、B 为原长相等，劲度系数分别为为原长相等，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两个不同的轻质弹簧下列表述正确的是的是( )A装置的缓冲效果与两弹簧的劲度系数无关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垫片向右移动稳定后，两弹簧产生的弹力之比 F1 F2k1 k2C垫片向右移动稳定后，两弹簧的长度之比垫片向右移动稳定后，两弹簧的长度之比 l1 l2k2 k1D垫片向右移动稳定后，两弹簧的压缩量之比垫片向右移动稳定后，两弹簧的压缩量之比 x1 x2k2 k1D【解析】【解析】不同弹簧的缓冲效果与弹簧的劲度系数有不同弹簧的缓冲效果与弹簧的劲度系数有关，关，A错误；在垫片向右运动的过程中，由于两个错误；在垫片向右运动的过程中，由于两个弹簧相连，则它们之间的作用力等大，弹簧相连，则它们之间的作用力等大，B错误；由错误；由于两弹簧的劲度系数不同，由胡克定律于两弹簧的劲度系数不同，由胡克定律Fkx可知，可知，两弹簧的压缩量两弹簧的压缩量x1x2 ，所以，所以C错误，错误，D正正确确21kk7如图所示，两木块的质量分别为如图所示，两木块的质量分别为m1和和m2，两轻质弹簧的劲度系数分，两轻质弹簧的劲度系数分别为别为k1和和k2，上面的木块压在上面的，上面的木块压在上面的弹簧上弹簧上(但不拴接但不拴接)，整个系统处于平，整个系统处于平衡状态现缓慢上提上面的木块，直到它刚离开上衡状态现缓慢上提上面的木块，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面的弹簧，求这个过程中下面木块移动的距离下面木块向上移动的距离为：下面木块向上移动的距离为：xx1x2 由由联立可得联立可得x .12m gk【解析】【解析】根据题意，提上面木块前，有根据题意，提上面木块前，有k2x1(m1m2)g 向上提上面木块直到它离开弹簧时，有向上提上面木块直到它离开弹簧时，有k2x2m2g 【再上台阶】【再上台阶】8如图所示，在倾角为如图所示，在倾角为的的光滑斜面上有两个用轻质弹光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块簧相连接的物块A、B，它，它们的质量分别为们的质量分别为mA、mB，弹簧的劲度系数为，弹簧的劲度系数为k，C为一为一固定挡板系统处于静止状态现开始用一恒力固定挡板系统处于静止状态现开始用一恒力F沿沿斜面方向拉物块斜面方向拉物块A使之向上运动，重力加速度为使之向上运动，重力加速度为g，问：，问：(1)物块物块B刚要离开刚要离开C时，弹簧形变量时，弹簧形变量x2为多少？为多少？(2)物块物块B刚要离开刚要离开C时，物块时，物块A的加速度多大？的加速度多大？(3)从开始到物块从开始到物块B刚要离开刚要离开C时的过程中，物块时的过程中，物块A的位的位移多大？移多大？