【物理】2018届一轮复习人教版2-1力、重力、弹力学案 13页

专题2.1 力、重力、弹力 ‎1.掌握重力的大小、方向及重心的概念.‎ ‎2.掌握弹力的有无、方向的判断及大小的计算的基本方法.‎ ‎3.掌握胡克定律.‎ ‎ ‎ 一、重力 ‎1．产生：由于地球的吸引而使物体受到的力。‎ ‎2．大小：与物体的质量成正比，即G＝mg。可用弹簧测力计测量重力。‎ ‎3．方向：总是竖直向下的。‎ ‎4．重心：其位置与物体的质量分布和形状有关。‎ ‎5．重心位置的确定 质量分布均匀的规则物体，重心在其几何中心；对于形状不规则或者质量分布不均匀的薄板，重心可用悬挂法确定。‎ 二、形变、弹性、胡克定律 ‎1．形变 物体在力的作用下形状或体积的变化叫形变。‎ ‎2．弹性 ‎(1)弹性形变：有些物体在形变后撤去作用力时能够恢复原状的形变。‎ ‎(2)弹性限度：当形变超过一定限度时，撤去作用力后，物体不能完全恢复原来的形状，这个限度叫弹性限度。‎ ‎3．弹力 ‎(1)定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力。‎ ‎(2)产生条件 物体相互接触且发生弹性形变。‎ ‎(3)方向：弹力的方向总是与施力物体形变的方向相反。‎ ‎4．胡克定律 ‎(1)内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。‎ ‎(2)表达式：F＝kx。‎ ‎①k是弹簧的劲度系数，单位为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。‎ 高频考点一　弹力的有无及方向的判断 ‎ ‎1．弹力有无的判断“三法”‎ ‎(1)条件法：根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力。此方法多用来判断形变较明显的情况。‎ ‎(2)假设法：对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，看物体能否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此处一定有弹力。‎ ‎(3)状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或`共点力平衡条件判断弹力是否存在。‎ ‎2．弹力方向的判断方法 ‎(1)根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断。‎ ‎(2)根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向。‎ ‎【例1】　画出图4中物体A受力的示意图。‎ 图4‎ 答案　‎ ‎【变式探究】在半球形光滑碗内斜搁一根筷子，如图5所示，筷子与碗的接触点分别为A、B，则碗对筷子A、B两点处的作用力方向分别为(　　)‎ 图5‎ A．均竖直向上 B．均指向球心O C．A点处指向球心O，B点处竖直向上 D．A点处指向球心O，B点处垂直于筷子斜向上 解析　碗对筷子A、B两点处的作用力属于弹力，而接触的弹力总是垂直于接触面，因而寻找接触面便成为确定弹力方向的关键。在A点处，当筷子滑动时，筷子与碗的接触点在碗的内表面(半球面)上滑动，所以在A点处的接触面是球面在该点的切面，此处的弹力与切面垂直，即指向球心O。在B点处，当筷子滑动时，筷子与碗的接触点在筷子的下表面上滑动，所以在B点处的接触面与筷子平行，此处的弹力垂直于筷子斜向上。故选项D正确 答案　D 高频考点二　弹力的分析与计算 首先分析物体的运动情况，然后根据物体的运动状态，利用共点力的平衡条件或牛顿第二定律求弹力。‎ ‎【例2】　(2017·沈阳质量监测) (多选)如图6所示，位于水平面上的小车，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ，在斜杆的下端固定有质量为m的小球。下列关于杆对球的作用力F的判断中，正确的是(　　)‎ 图6‎ A．小车静止时，F＝mgsin θ，方向沿杆向上 B．小车静止时，F＝mgcos θ，方向垂直于杆向上 C．小车向右做匀速运动时，一定有F＝mg，方向竖直向上 D．小车向右做匀加速运动时，一定有F>mg，方向可能沿杆向上 答案　CD ‎【变式探究】如图7所示，杆BC的B端用铰链固定在竖直墙上，另一端C为一滑轮。重物G上系一绳经过滑轮固定于墙上A点处，杆恰好平衡。若将绳的A端沿墙缓慢向下移(BC杆、滑轮、绳的质量及摩擦均不计)，则(　　)‎ 图7‎ A．绳的拉力增大，BC杆受绳的压力增大 B．绳的拉力不变，BC杆受绳的压力增大 C．绳的拉力不变，BC杆受绳的压力减小 D．绳的拉力不变，BC杆受绳的压力不变 解析　选取绳子与滑轮的接触点为研究对象，‎ 答案　B 高频考点三　胡克定律的应用 ‎【例3】　如图8所示，两个弹簧的质量不计，劲度系数分别为k1、k2，它们一端固定在质量为m的物体上，另一端分别固定在Q、P 上，当物体平衡时上面的弹簧处于原长，若把固定的物体换为质量为‎2m的物体(弹簧的长度不变，且弹簧均在弹性限度内)，当物体再次平衡时，物体比第一次平衡时的位置下降了x，则x为(　　)‎ 图8‎ A. B. C. D. 答案　A ‎【变式探究】如图9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：‎ 图9‎ ‎①弹簧的左端固定在墙上；②弹簧的左端受大小也为F的拉力作用；③弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动；④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 解析　弹簧伸长量由弹簧的弹力(F弹)大小决定。由于弹簧质量不计，这四种情况下，F弹都等于弹簧右端拉力F，因而弹簧伸长量均相同，故选D项。‎ 答案　D ‎1．（2016·江苏卷）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】根据胡克定律F＝kx得k＝＝＝2 N/cm＝200 N/m.这里的‎2 cm就是弹簧的形变量x，与原长无关．‎ ‎2．(2014·广东·14)如图1所示，水平地面上堆放着原木，关于原木P在支撑点M、N处受力的方向，下列说法正确的是(　　)‎ 图1‎ A．M处受到的支持力竖直向上 B．N处受到的支持力竖直向上 C．M处受到的静摩擦力沿MN方向 D．N处受到的静摩擦力沿水平方向 ‎【答案】A ‎3．(2013·北京·16)如图2所示，倾角为α、质量为M的斜面体静止在水平桌面上，质量为m的木块静止在斜面体上．下列结论正确的是(　　)‎ 图2‎ A．木块受到的摩擦力大小是mgcosα B．木块对斜面体的压力大小是mgsinα C．桌面对斜面体的摩擦力大小是mgsinαcosα D．桌面对斜面体的支持力大小是(M＋m)g ‎【答案】D ‎【解析】对木块受力分析，如图甲所示，由平衡条件得Ff＝mgsinα，FN＝mgcosα，故A、B错误．‎ 对木块和斜面体组成的整体受力分析，如图乙所示，可知水平方向没有力的作用，C错误．由平衡条件知，FN′＝(M＋m)g，D正确．‎ ‎4．(2012·浙江·14)如图3所示，与水平面夹角为30°的固定斜面上有一质量m＝‎1.0kg的物体．细绳的一端与物体相连，另一端经摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧测力计相连．物体静止在斜面上，弹簧测力计的示数为4.9N．关于物体受力的判断(取g＝‎9.8m/s2)，下列说法正确的是(　　)‎ 图3‎ A．斜面对物体的摩擦力大小为零 B．斜面对物体的摩擦力大小为4.9N，方向沿斜面向上 C．斜面对物体的支持力大小为4.9N，方向竖直向上 D．斜面对物体的支持力大小为4.9N，方向垂直斜面向上 ‎【答案】A ‎【解析】物体的重力沿斜面方向的分力大小和绳子的拉力相等，所以斜面对物体的摩擦力大小为零，A正确，B错误．斜面对物体的支持力FN＝mgcos30°＝4.9N，方向垂直斜面向上，C、D错误．‎ ‎ 1．(多选)关于力，下列说法正确的是(　　)‎ A．拳击运动员一记重拳出击，被对手躲过，运动员施加的力没有受力物体 B．站在地面上的人受到的弹力是地面欲恢复原状而产生的 C．重力、弹力、摩擦力是按力的性质命名的，动力、阻力、压力、支持力是按力的作用效果命名的 D．同一物体放在斜面上受到的重力一定小于放在水平面上受到的重力 ‎2．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受的重力最小 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 解析：选C　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受的重力最小，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，故D错误 ‎3．足球运动是目前全球体育界最具影响力的运动项目之一，深受青少年喜爱。如图所示为四种与足球有关的情景，下列说法正确的是(　　)‎ A．图甲中，静止在草地上的足球受到的弹力就是它的重力 B．图乙中，静止在光滑水平地面上的两个足球由于接触而受到相互作用的弹力 C．图丙中，即将被踢起的足球一定不能被看成质点 D．图丁中，落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变 ‎4.如图所示，一小球用两根轻绳挂于天花板上，球静止，绳1倾斜，绳2恰好竖直，则小球所受的作用力有(　　)‎ A．1个 B．2个 C．3个 D．4个 解析：选B　假设绳1对球有作用力，该作用力的方向斜向左上方，另外，小球在竖直方向上受重力和绳2的拉力，在这三个力的作用下小球不可能保持平衡而静止，所以绳1不可能对小球施加拉力，即小球所受的作用力有2个，故B正确。‎ ‎5.在半球形光滑碗内斜搁一根筷子，如图所示，筷子与碗的接触点分别为A、B，则碗对筷子A、B两点处的作用力方向分别为(　　)‎ A．均竖直向上 B．均指向球心O C．A点处指向球心O，B点处竖直向上 D．A点处指向球心O，B点处垂直于筷子斜向上 解析：选D　A点处弹力的方向沿半径指向球心O，B点处弹力的方向垂直于筷子斜向上，故D正确。‎ ‎6．如图所示的四个图中，AB、BC均为轻质杆，各图中杆的A、C端都通过铰链与墙连接，两杆都在B处由铰链连接，且系统均处于静止状态。现用等长的轻绳来代替轻杆，能保持平衡的是(　　)‎ A．图中的AB杆可以用轻绳代替的有甲、乙、丙 B．图中的AB杆可以用轻绳代替的有甲、丙、丁 C．图中的BC杆可以用轻绳代替的有乙、丙、丁 D．图中的BC杆可以用轻绳代替的有甲、乙、丁 ‎7.(多选)如图所示，将一轻质弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，刻度尺的0刻线与弹簧上端对齐，使弹簧下端的指针恰好落在刻度尺上。当弹簧下端挂一个‎50 g的砝码时，指针示数为L1＝‎3.40 cm，当弹簧下端挂两个‎50 g的砝码时，指针示数为L2＝‎5.10 cm。g取‎9.8 m/s2。由此可知(　　)‎ A．弹簧的原长是‎1.70 cm B．仅由题给数据无法获得弹簧的原长 C．弹簧的劲度系数约为28.8 N/m D．由于弹簧的原长未知，无法算出弹簧的劲度系数 解析：选AC　设弹簧的原长为L0，劲度系数为k，由题意可得：k(L1－L0)＝mg，k(L2－L0)＝2mg 解得：k≈28.8 N/m，L0＝‎1.70 cm，故A、C正确。‎ ‎8.如图所示，质量为‎2 kg的物体B和质量为‎1 kg的物体C用轻弹簧连接并竖直地静置于水平地面上。再将一个质量为‎3 kg 的物体A轻放到B上的瞬间，弹簧的弹力大小为(取g＝‎10 m/s2)(　　)‎ A．30 N B.0‎ C．20 N D．12 N 解析：选C　放物体A之前，物体B处于平衡状态，由平衡条件可知，弹簧的弹力F＝mBg＝20 N，轻放上物体A的瞬间，弹簧的弹力来不及改变，其大小仍为20 N，故C正确。‎ ‎9.如图所示，A、B两个物块的重力分别是GA＝3 N，GB＝4 N，弹簧的重力不计，整个装置沿竖直方向处于静止状态，这时弹簧的弹力F＝2 N，则天花板受到的拉力和地板受到的压力，有可能是(　　)‎ A．3 N和4 N B.5 N和6 N C．1 N和2 N D．5 N和2 N ‎10.(多选)如图所示，在倾角为30°的光滑斜面上，A、B两个质量均为m的滑块用轻质弹簧相连，弹簧的劲度系数为k，水平力F作用在滑块B上，此时弹簧长度为l，且在弹性限度内，则下列说法正确的是(　　)‎ A．弹簧原长为l＋ B.弹簧原长为l＋ C．力F的大小为mg D．力F的大小为mg 解析：选AD　对滑块A，据平衡条件得mgsin 30°＝kx，其中x＝l0－l，解得l0＝l＋，A正确，B错误；对A、B构成的整体，据平衡条件得Fcos 30°＝2mgsin 30°，解得F＝mg，C错误，D正确。‎ ‎11.一个长度为L的轻弹簧，将其上端固定，下端挂一个质量为m的小球时，弹簧的总长度变为‎2L。现将两个这样的弹簧按如图所示方式连接，A、B两小球的质量均为m，则两小球平衡时，B小球距悬点O的距离为(不考虑小球的大小，且弹簧都在弹性限度范围内)(　　)‎ A．‎3L B‎.4L C．‎5L D．‎‎6L ‎12．(多选)如图所示，在竖直方向上，两根完全相同的轻质弹簧a、b，一端与质量为m的物体相连接，另一端分别固定，当物体平衡时，若(　　)‎ A．a被拉长，则b一定被拉长 B．a被压缩，则b一定被压缩 C．b被拉长，则a一定被拉长 D．b被压缩，则a一定被拉长 解析：选BC　对物体受力分析并结合平衡条件，可知当a对物体有拉力Fa时，若 Fa>mg，则b被拉长；若Fa