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1、物理課標版第1講重力、彈力考點一力的基本概念、重力考點一力的基本概念、重力一、力1.定義:力是物體間的相互作用。2.作用效果:改變物體的運動狀態(tài)或使物體發(fā)生形變。3.力的三要素:大小、方向、作用點。4.基本特征(1)物質性:力不能脫離物體而獨立存在。(2)相互性:物體間力的作用是相互的,只要有作用力,就一定有對應的反作用力。(3)獨立性:一個力作用于某個物體上產生的效果,與這個物體是否受到其他力的作用無關。(4)矢量性:力既有大小,又有方向,力的運算遵循平行四邊形定則和三角形定則。二、重力1.產生:由于地球對物體的吸引而使物體受到的力。2.大小:G=mg。3.g的變化:重力加速度g會隨著緯度的

2、增大而增大,隨著高度的增大而減小。4.方向:豎直向下。5.重心(1)定義:為了研究方便而人為認定的重力的作用點。(2)位置確定a.質量分布均勻的規(guī)則物體,重心在其幾何中心。b.對于形狀不規(guī)則或者質量分布不均勻的薄板,重心可用懸掛法確定。1.對于重力的方向不能說指向地球球心,只能說豎直向下,與當?shù)厮矫娲怪?要清楚重力和萬有引力的關系;2.重心是一個理想模型,是為研究重力對物體的宏觀作用效果而引入的等效作用點。1-1(多選)關于力的概念,下列說法中正確的是()A.一個力一定能同時找到受力物體和施力物體B.給出一個受力物體,可以同時找到幾個施力物體C.放在桌面上的書本受到桌面對它向上的彈力,這是由

3、于書本發(fā)生微小形變而產生的D.壓縮彈簧時,手先給彈簧一個壓力,等彈簧被壓縮一段距離后才反過來給手一個彈力答案答案AB根據力的定義可知選項A正確;一個物體同時受到多個力的作用時,該物體受到的每一個力對應一個施力物體,選項B正確;彈力是施力物體發(fā)生彈性形變而對受力物體的作用力,選項C中書本受到的彈力是由于桌面發(fā)生微小形變而產生的,選項C錯誤;壓縮彈簧時,手給彈簧的壓力與彈簧給手的彈力是一對作用力和反作用力,它們同時產生,選項D錯誤。1-2 (2017河北保定測試)關于物體受到的重力,下列說法中正確的是()A.空氣不受重力作用B.物體只有落向地面時才受到重力作用C.將物體豎直向上拋出,物體在上升階段

4、所受的重力比落向地面時小D.物體所受重力的大小與物體的質量有關,與物體是否運動及怎樣運動無關答案答案D物體受到的重力是由于地球對物體的吸引而產生的,不管物體是靜止還是運動,也不管物體是上升還是下降,無論物體是固態(tài)、液態(tài)還是氣態(tài),地球表面附近一切物體都受重力作用,選項A、B錯誤;重力大小與物體的質量有關,與運動狀態(tài)無關,選項C錯誤、D正確?？键c二彈力的分析和計算考點二彈力的分析和計算1.彈力定義發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復原狀,對與它接觸的物體產生力的作用,這種力叫做彈力產生條件物體間相互接觸并且發(fā)生彈性形變方向彈力的方向總是與物體形變的方向相反大小彈簧類物體的彈力在彈性限度內遵從胡克定律F=k

5、x非彈簧類物體的彈力大小可以由平衡條件或牛頓運動定律求解2.胡克定律a.內容:實驗表明,彈簧發(fā)生彈性形變時,彈力的大小跟彈簧伸長(或縮短)的長度x成正比,即F=kx。k稱為彈簧的勁度系數(shù),單位是牛頓每米,符號用N/m表示。一般來說,k越大,彈簧越“硬”;k越小,彈簧越“軟”。k的大小與彈簧的粗細、長度、材料、匝數(shù)等因素有關。b.彈力與彈簧伸長量的關系可用F-x圖像表示,如圖所示。(1)物體所受彈力的方向與其形變方向相同。()(2)繩對物體的拉力方向總是豎直向上。()(3)桿的彈力不一定沿桿。()(4)彈簧彈力與其長度成正比。()答案答案(1)(2)(3)(4)1.彈力有無的判定條件法根據物體是

6、否直接接觸并發(fā)生彈性形變來判斷是否存在彈力假設法對形變不明顯的情況,可假設兩個物體間彈力不存在,看物體能否保持原有的運動狀態(tài),若運動狀態(tài)不變,則此處不存在彈力,若運動狀態(tài)改變,則此處一定有彈力狀態(tài)法根據物體的運動狀態(tài),利用牛頓第二定律或共點力平衡條件判斷彈力是否存在撤物法將與研究對象接觸的物體撤掉,看研究對象能否維持原來的運動狀態(tài)2.彈力的方向的判斷方法(1)彈力的方向與物體形變的方向相反,作用在迫使物體發(fā)生形變的那個物體上。具體情況有以下幾種:(2)由物體的運動狀態(tài)判斷彈力的方向物體的受力必須與物體的運動狀態(tài)相符合?？筛鶕矬w的運動狀態(tài),先假設一個彈力的方向,由共點力的平衡條件或牛頓第二定律

7、列方程,求出彈力。若所得結果為正值,其方向與假設方向相同;如果為負值,其方向與假設方向相反。注意注意(1)繩對物體只能產生拉力,不能產生推力,且繩子彈力的方向一定沿著繩子并指向繩子收縮的方向,這是由繩子本身的特點決定的。(2)桿既可以產生拉力,也可以產生推力,彈力的方向可以沿桿,也可以不沿桿,這是桿和繩兩種模型的最大區(qū)別。3.彈力大小計算的三種方法(1)根據力的平衡條件進行求解。(2)根據牛頓第二定律進行求解。(3)根據胡克定律進行求解。2-1(2016江蘇單科,1,3分)一輕質彈簧原長為8cm,在4N的拉力作用下伸長了2cm,彈簧未超出彈性限度。則該彈簧的勁度系數(shù)為()A.40m/NB.40

8、N/mC.200m/ND.200N/m答案答案D根據胡克定律有F=kx,則k=N/m=200N/m,故D正確。Fx242 102-2如圖所示,小車上固定著一根彎成角的曲桿,桿的另一端固定著一質量為m的小球。試分析下列情況下桿對球的彈力的大小和方向:(1)小車靜止;(2)小車以加速度a水平向右加速運動。答案答案(1)FN=mg方向豎直向上(2)FN=m方向與豎直方向的夾角滿足tan=且斜向右上方22gaag解析解析以小球為研究對象,其受力情況為:重力和桿對它的彈力。(1)當小車靜止時,小球處于平衡狀態(tài),由平衡條件可知:G與FN必為一對平衡力,即大小相等,方向相反,故彈力FN的大小等于mg,方向豎

9、直向上,如圖甲所示。(2)當小車以加速度a水平向右運動時,設彈力方向與豎直方向夾角為,如圖乙所示,根據牛頓第二定律有:FNsin=ma,FNcos=mg解得FN=mtan=可見,彈力FN的大小為m,方向與豎直方向的夾角滿足tan=且斜向右上方。22gaag22gaag方法指導方法指導解答2-2時應注意以下三點(1)桿對小球的彈力方向不一定沿桿;(2)小車靜止時,由平衡條件可以求解彈力的大小和方向;(3)小車加速運動時,可由牛頓第二定律求解彈力的大小和方向。考點三輕繩模型與輕桿模型考點三輕繩模型與輕桿模型1.輕繩模型活結模型跨過滑輪、光滑桿、光滑釘子的細繩為同一根細繩,其兩端張力大小相等死結模型

10、如幾個繩端有“結點”,即幾段繩子系在一起,謂之“死結”,那么這幾段繩子的張力不一定相等2.輕桿模型死桿即輕質固定桿,它的彈力方向不一定沿桿的方向,作用力的方向需要結合平衡方程或牛頓第二定律求得活桿即一端有鉸鏈相連的桿屬于活動桿,輕質活動桿中的彈力方向一定沿桿的方向1.一般情況下,插入墻中的桿屬于固定桿,彈力方向不一定沿桿,而用鉸鏈相連的桿屬于活動桿,彈力方向一定沿桿。2.力學中的幾個理想模型輕繩彈性繩輕彈簧輕桿質量大小0000受外力作用時形變的種類拉伸形變拉伸形變拉伸形變、壓縮形變拉伸形變、壓縮形變、彎曲形變受外力作用時形變量大小微小,可忽略較大,不可忽略較大,不可忽略微小,可忽略彈力方向沿著

11、繩,指向繩收縮的方向沿著繩,指向繩收縮的方向沿著彈簧,指向彈簧恢復原長的方向既能沿著桿,也可以跟桿成任意角度彈力大小變化情況可以突變不能突變不能突變可以突變3-1如圖所示,輕繩AD跨過固定在水平橫梁BC右端的定滑輪掛住一個質量為10kg的物體,ACB=30,g取10m/s2,求:(1)輕繩AC段的張力FAC的大小;(2)橫梁BC對C端的支持力大小及方向。答案答案(1)100N(2)100N方向與水平方向成30角斜向右上方解析解析物體處于平衡狀態(tài),根據平衡條件可判斷,與物體相連的輕繩的拉力大小等于物體的重力大小,取C點為研究對象,進行受力分析,如圖所示。(1)圖中輕繩AD跨過定滑輪拉住質量為M的

12、物體,物體處于平衡狀態(tài),繩AC段的拉力大小為:FAC=FCD=Mg=1010N=100N(2)由幾何關系得:FC=FAC=Mg=100N方向與水平方向成30角斜向右上方3-2若將3-1題中的橫梁BC換為水平輕桿,且B端用鉸鏈固定在豎直墻上,如圖所示,輕繩AD拴接在C端,求:(1)輕繩AC段的張力FAC的大小;(2)輕桿BC對C端的支持力。答案答案(1)200N(2)173N,方向水平向右解析解析物體處于平衡狀態(tài),與物體相連的輕繩的拉力大小等于物體的重力,取C點為研究對象,進行受力分析,如圖所示。(1)由FACsin30=FCD=Mg得:FAC=2Mg=21010N=200N(2)由FACcos

13、30-FC=0解得FC=2Mgcos30=Mg173N方向水平向右3方法指導方法指導(1)跨過滑輪、光滑桿、光滑釘子的細繩的兩端張力的大小相等。(2)要注意輕質固定桿的彈力方向不一定沿桿的方向,彈力的方向需要結合平衡方程或牛頓第二定律求得,而輕質活動桿中的彈力方向一定沿桿的方向。考點四胡克定律的應用考點四胡克定律的應用輕彈簧模型輕彈簧模型在中學物理中的“彈簧”和“橡皮繩”都是理想模型,在其彈性限度內遵循胡克定律,解答相關問題時要注意以下幾點:(1)彈力遵循胡克定律F=kx,其中x是彈簧的形變量。(2)胡克定律推論式F=kx,其中F是彈簧的彈力的變化量,x是彈簧的形變量的變化量。1.沒有特別說明

14、時,彈簧(或橡皮繩)的質量不計,此種情況下彈簧兩端對外的彈力等大、反向。2.彈簧既能受到拉力作用,也能受到壓力作用(沿著彈簧的軸線),橡皮繩只能受到拉力作用,不能受到壓力作用。3.由于彈簧和橡皮繩受到力的作用時,其形變較大,發(fā)生形變需要一段時間,所以彈簧和橡皮繩中的彈力不能突變,但當彈簧和橡皮繩被剪斷時,它們產生的彈力則立即消失。A.B.C.D.11m gk22m gk12m gk21m gk4-1如圖所示,兩木塊的質量分別為m1和m2,兩輕質彈簧的勁度系數(shù)分別為k1和k2,上面木塊壓在上面彈簧上(但不拴接),整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。現(xiàn)緩慢向上提上面的木塊,直到它剛離開上面的彈簧。在此過程中下面

15、木塊移動的距離為 ()答案答案C根據胡克定律,在沒有施加外力向上提時,下面的彈簧被壓縮的長度為:x2=。在用力緩慢向上提m1直至m1剛離開上面彈簧時,下面的彈簧仍被壓縮,壓縮量為x2=。所以在此過程中,下面木塊移動的距離為:x2-x2=,選項C正確。122()mm gk22m gk12m gk4-2在4-1中,若要求在所述過程中分析上面木塊移動的距離,則應為()A.B.C.+D.+答案答案 D根據胡克定律,在沒有施加外力向上提時,上面彈簧的壓縮量為x1=,下面彈簧的壓縮量為x2=;在用力緩慢向上提m1直至m1剛離開上面的彈簧時,上面的彈簧恢復原長,壓縮量為x1=0,此時下面彈簧的壓縮量為x2=,所以上面木塊移動的距離為x=x1-x1+x2-x2=+,選項D正確。122()mm gk121()mm gk21m gk12m gk12m gk11m gk11m gk122()mm gk22m gk12m gk11m gk方法指導方法指導解答彈簧類問題的關鍵:(1)抓住關鍵狀態(tài)(初態(tài)和末態(tài)),并注意看清彈簧是處于原長還是壓縮,或者拉伸;(2)分清彈力、彈力的變化、形變量、形變量的變化。