高中物理高考 第1讲 重力 弹力.docx

课程标准内容及要求核心素养及关键能力核心素养关键能力1.认识重力、弹力与摩擦力从力的相互性及相对运动的角度理解弹力和摩擦力理解能力2.实验二：通过实验，了解胡克定律科学探究实验操作及数据处理能力3.知道滑动摩擦和静摩擦现象，能用动摩擦因数计算滑动摩擦力的大小科学推理分析推理和抽象思维能力4.实验三：通过实验，了解力的合成与分解，知道矢量和标量科学探究及物理观念实验设计及结论分析；数学知识应用5.能用共点力的平衡条件分析生产生活中的问题科学推理分析推理能力第1讲　重力　弹力一、力1.定义：力是一个物体对另一个物体的作用2.作用效果：使物体发生形变或改变物体的运动状态(即产生加速度)3.性质：力具有物质性、相互性、矢量性、独立性等特征二、重力1.产生：由于地球的吸引而使物体受到的力注意：重力不是万有引力，而是万有引力竖直向下的一个分力2.大小：G＝mg，可用弹簧测力计测量注意：(1)物体的质量不会变；(2)G的变化是由在地球上不同位置处g的变化引起的3.方向：总是竖直向下注意：竖直向下是和水平面垂直向下，不一定和接触面垂直，也不一定指向地心4.重心：一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，可认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫作物体的重心。

1)影响重心位置的因素：物体的几何形状；物体的质量分布2)不规则薄板形物体重心的确定方法：悬挂法注意：重心的位置不一定在物体上自测1】 下列关于重力的说法中正确的是(　　)A.物体只有静止时才受重力作用B.重力的方向总是指向地心C.地面上的物体在赤道上所受重力最小D.物体挂在弹簧测力计下，弹簧测力计的示数一定等于物体的重力答案　C解析　物体受到重力的作用，与物体的运动状态无关，A错误；重力的方向总是竖直向下，不一定指向地心，B错误；赤道上重力加速度最小，因此地面上的物体在赤道上所受重力最小，C正确；物体挂在弹簧测力计下处于平衡状态时，弹簧测力计的示数才等于物体的重力，D错误三、弹力1.弹力(1)定义：发生形变的物体，要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用2)产生条件①物体间直接接触；②接触处发生弹性形变3)方向：总是与施力物体形变的方向相反2.胡克定律(1)内容：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比2)表达式：F＝kx①k叫作弹簧的劲度系数，单位是牛顿每米，符号是N/m；k的大小由弹簧自身性质决定②x是弹簧长度的变化量，不是弹簧形变以后的长度。

自测2】 下列图中各物体均处于静止状态图中画出了小球A所受弹力的情况，其中正确的是(　　)答案　C【自测3】 一轻质弹簧原长为 8 cm，在4 N的拉力作用下伸长了2 cm，弹簧未超出弹性限度则该弹簧的劲度系数为(　　)A.40 m/N B.40 N/m C.200 m/N D.200 N/m答案　D解析　由胡克定律得劲度系数k＝＝200 N/m，选项D正确命题点一　弹力有无及方向的判断1.“三法”判断弹力有无2.弹力方向的判断【例1】 画出图1所示情景中物体A受力的示意图图1答案　如图所示【变式1】 如图2所示，小车内沿竖直方向的一根轻质弹簧和一条与竖直方向成α角的细绳拴接一小球当小车与小球相对静止，一起在水平面上运动时，下列说法正确的是(　　)图2A.细绳一定对小球有拉力的作用B.轻弹簧一定对小球有弹力的作用C.细绳不一定对小球有拉力的作用，但是轻弹簧对小球一定有弹力D.细绳不一定对小球有拉力的作用，轻弹簧对小球也不一定有弹力答案　D解析　当小车匀速运动时，弹簧弹力大小等于小球重力大小，细绳的拉力FT＝0；当小车和小球向右做匀加速直线运动时绳的拉力不能为零，弹簧弹力有可能为零，故D正确。

命题点二　弹力分析的“四类模型”问题1.轻绳、轻杆、弹性绳和轻弹簧的比较轻绳轻杆弹性绳轻弹簧质量大小0000受外力作用时形变的种类　拉伸形变拉伸形变、压缩形变、弯曲形变拉伸形变拉伸形变、压缩形变受外力作用时形变量大小　微小，可忽略微小，可忽略较大，不可忽略较大，不可忽略弹力方向沿着绳，指向绳收缩的方向既能沿着杆，也可以跟杆成任意角度沿着绳，指向绳收缩的方向沿着弹簧，指向弹簧恢复原长的方向　弹力大小变化情况可以突变可以突变不能突变不能突变2.计算弹力大小的三种方法(1)根据胡克定律进行求解2)根据力的平衡条件进行求解3)根据牛顿第二定律进行求解模型1　物体与物体间的弹力【例2】 (2020·山东济南市期末学习质量评估)如图3所示，水平地面上有一个由四块完全相同石块所组成拱形建筑，其截面为半圆环，石块的质量均为m若石块接触面之间的摩擦忽略不计，则P、Q两部分石块之间的弹力为(　　)图3A.mg B.2mg C.mg D.答案　A解析　对石块P受力分析如图所示由几何关系知：θ＝＝45°根据平衡条件得，Q对P作用力为FN2＝＝mg，A正确，B、C、D错误模型2　绳的弹力【例3】 (2020·重庆市部分区县第一次诊断)如图4所示，水平直杆OP右端固定于竖直墙上的O点，长为L＝2 m的轻绳一端固定于直杆P点，另一端固定于墙上O点正下方的Q点，OP长为d＝1.2 m，重为8 N的钩码用质量不计的光滑挂钩挂在轻绳上且处于静止状态，则轻绳的弹力大小为(　　)图4A.10 N B.8 N C.6 N D.5 N答案　D解析　设挂钩所在处为N点，延长PN交墙于M点，如图所示，同一条绳子拉力相等，根据对称性可知两边的绳子与竖直方向的夹角相等，设为α，则根据几何关系可知∠NQM＝∠NMQ＝α，故NQ＝MN，即PM等于绳长；根据几何关系可得sin α＝＝＝0.6，则cos α＝0.8，根据平衡条件可得：2FTcos α＝G，解得FT＝5 N，故D正确。

模型3　弹簧的弹力【例4】 (多选)如图5所示是锻炼身体用的拉力器，并列装有四根相同的弹簧，每根弹簧的自然长度都是40 cm，某人用600 N的力把它们拉长至1.6 m，则(　　)图5A.人的每只手受到拉力器的拉力为300 NB.每根弹簧产生的弹力为150 NC.每根弹簧的劲度系数为125 N/mD.每根弹簧的劲度系数为500 N/m答案　BC 解析　每只手的拉力均为600 N，故选项A错误；每根弹簧的弹力为F＝ N＝150 N，故选项B正确；每根弹簧的劲度系数k＝＝ N/m＝125 N/m，故选项C正确，D错误模型4　杆的弹力【例5】 (多选)张鹏同学在家帮妈妈洗完衣服后，挂在如图6所示的晾衣架上晾晒，A、B为竖直墙壁上等高的两点，AO、BO为长度相等的两根轻绳，CO为一根轻杆转轴C在AB中点D的正下方，A、O、B在同一水平面上∠AOB＝60°，∠DOC＝30°，衣服质量为m，重力加速度为g则(　　)图6A.CO杆所受的压力大小为2mgB.CO杆所受的压力大小为mgC.AO绳所受的拉力大小为mgD.BO绳所受的拉力大小为mg答案　AD解析　设绳AO和绳BO拉力的合力为F，以O点为研究对象，O点受到衣服的拉力(大小等于衣服的重力mg)、CO杆的支持力F1和两绳的合力F，受力分析如图甲所示，根据平衡条件得：F1＝＝2mg，由牛顿第三定律可知CO杆所受的压力大小为2mg，故A正确，B错误；甲乙F＝mgtan 60°＝mg，将F分解，如图乙所示，绳AO和绳BO所受拉力的大小均为F2，由F＝2F2cos 30°，解得F2＝mg，故C错误，D正确。

命题点三　“活结”和“死结”与“动杆”和“定杆”问题类型1　“活结”和“死结”问题1.活结：当绳绕过光滑的滑轮或挂钩时，由于滑轮或挂钩对绳无约束，因此绳上的力是相等的，即滑轮只改变力的方向不改变力的大小2.死结：若结点不是滑轮或挂钩，而是固定点时，称为“死结”结点，此时两侧绳上的弹力不一定相等例6】 (2020·全国卷Ⅲ，17)如图7所示，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处；绳的一端固定在墙上，另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连甲、乙两物体质量相等系统平衡时，O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β若α＝70°，则β等于(　　)图7A.45° B.55° C.60° D.70°答案　B解析　对O点进行受力分析，如图所示因为甲、乙物体质量相等，所以F1与F2大小相等，合成的平行四边形为菱形，α＝70°，则∠1＝∠2＝55°，F1和F2的合力与F3等大反向，β＝∠2，故B正确变式2】 (2020·山东泰安市适应性考试)如图8所示，一不可伸长的轻绳左端固定于O点，右端跨过位于O′点的光滑定滑轮悬挂一质量为1 kg的物体，OO′段水平，O、O′间的距离为1.6 m，绳上套一可沿绳自由滑动的轻环，现在轻环上悬挂一钩码(图中未画出)，平衡后，物体上升0.4 m，物体未碰到定滑轮。

则钩码的质量为(sin 53°＝0.8)(　　)图8A.1.2 kg B.1.6 kg C. kg D. kg答案　A解析　重新平衡后，绳子形状如图所示，设钩码的质量为M，由几何关系知，绳子与竖直方向夹角为θ＝53°，根据平衡条件可得2FTcos 53°＝Mg，FT＝mg，解得M＝1.2 kg，故A正确，B、C、D错误类型2　“动杆”和“定杆”问题1.动杆：若轻杆用光滑的转轴或铰链连接，当杆处于平衡时，杆所受到的弹力方向一定沿着杆，否则会引起杆的转动如图9甲所示，C为转轴，B为两绳的结点，轻杆在缓慢转动过程中，弹力方向始终沿杆的方向图92.定杆：若轻杆被固定不发生转动，则杆所受到的弹力方向不一定沿杆的方向，如图乙所示例7】 (2020·天津市南开中学月考)如图10为两种形式的吊车的示意图，OA为可绕O点转动的轻杆，轻杆的重力不计，AB为缆绳，当它们吊起相同重物时，杆OA在图10(a)、(b)中的受力分别为Fa、 Fb，则下列关系正确的是(　　)图10A.Fa＝Fb B.Fa＞FbC.Fa＜Fb D.大小不确定答案　A解析　对题图中的A点受力分析，则由图甲可得Fa＝Fa′＝2mgcos 30°＝mg由图乙可得tan 30°＝则Fb＝Fb′＝mg故Fa＝Fb。

变式3】 水平横梁一端A插在墙壁内，另一端装有一小滑轮B，轻绳的一端C固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一质量为m＝10 kg 的重物，∠CBA＝30°，如图11所示，则滑轮受到轻绳的作用力的大小为(g取10 N/kg)(　　)图11A.50 N B.20 NC.100 N D.50 N答案　C解析　由题意可得，对滑轮B受力分析，滑轮受到绳子的作用力应为图中两段绳中拉力F1和F2的合力，因同一根绳张力处处相等，都等于物体的重力，即F1＝F2＝G＝mg＝100 N，用平行四边形定则作图，由于拉力F1和F2的夹角为120°，则有合力F＝100 N，所以滑轮受绳的作用力为100 N，方向与水平方向成30°角斜向下课时限时练(限时：25分钟)对点练1　弹力有无及方向的判断1.(。