2015届高三物理大一轮复习：2-1重力弹力.ppt

第1讲 重力 弹力,1.重力 (1)产生：由于 的吸引而使物体受到的力 (2)大小：与物体的质量成 ，即G .可用 测量重力 (3)方向：总是 的 (4)重心：其位置与物体的 分布和 有关,形变、弹性 (考纲要求 ),地球,正比,mg,弹簧测力计,竖直向下,质量,形状,2弹力 (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 弹性形变：有些物体在形变后撤去作用力时能够 的形变 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 ，这个限度叫弹性限度,恢复原状,形状,(3)弹力 定义：发生弹性形变的物体，由于要 ，会对与它接触的物体产生力的作用 产生条件 物体相互 且发生 方向：弹力的方向总是与施力物体形变的方向 ,恢复原状,接触,弹性形变,相反,判断正误，正确的划“”，错误的划“” (1)重力的方向竖直向下，但不一定与接触面垂直 ( ) (2)物体所受弹力方向与自身形变的方向相同. ( ) (3)绳、杆的弹力方向一定沿绳、杆 ( ) (4)面面接触(或点面接触)的物体间的弹力垂直于面(或切面)并指向受力物体 ( ) 答案 (1) (2) (3) (4),1.内容：弹簧发生 时，弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成 2表达式：F_. (1)k是弹簧的 ，单位为N/m；k的大小由弹簧 _决定 (2)x是弹簧长度的 ，不是弹簧形变以后的长度,胡克定律 (考纲要求 ),弹性形变,正比,劲度系数,自身性质,变化量,kx,1(多选)如图211所示，两辆车在以相同的速度做匀速运动，根据图中所给信息和所学知识你可以得出的结论是 ( ),基础自测,图211,A物体各部分都受重力作用，但可以认为物体各部分所受重力集中于一点 B重力的方向总是垂直向下的 C物体重心的位置与物体形状或质量分布有关 D力是使物体运动的原因,解析 物体各部分都受重力作用，但可以认为物体各部分所受重力集中于一点，这个点就是物体的重心，重力的方向总是和水平面垂直，是竖直向下而不是垂直向下，所以A正确，B错误；从图中可以看出，汽车(包括货物)的形状和质量分布发生了变化，重心的位置就发生了变化，故C正确；力不是使物体运动的原因而是改变物体运动状态的原因，所以D错误 答案 AC,2(单选)玩具汽车停在模型桥面上，如图212所示，下列说法正确的是 ( ) A桥面受向下的弹力，是因为桥梁发生了弹性形变 B汽车没有发生形变，所以汽车不受弹力 C汽车受向上的弹力，是因为桥梁发生了弹性形变 D汽车受向上的弹力，是因为汽车发生了形变,图212,解析 汽车与桥面相互挤压都发生了形变，B错；由于桥面发生弹性形变，所以对汽车有向上的弹力，C对，D错；由于汽车发生了形变，所以对桥面产生向下的压力，A错 答案 C,3(单选)在图中，A、B均处于静止状态，则A、B之间一定有弹力的是 ( ),解析 假设将与研究对象接触的物体逐一移走，如果研究对象的状态发生变化，则表示它们之间有弹力；如果状态无变化，则表示它们之间无弹力四个选项中当B选项中的B物体移走后，A物体一定会摆动，所以B选项中A、B间一定有弹力 答案 B,4(单选)在半球形光滑碗内斜搁一根筷子，如图213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 CA点处指向球心O，B点处竖直向上 DA点处指向球心O，B点处垂直于筷子斜向上,图213,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,答案 D,1弹力有无的判断“四法” (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,热点一 弹力的有无及方向的判断,(4)替换法：可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换，看能否发生形态的变化，若发生形变，则此处一定有弹力,2弹力方向的确定,【典例1】 如图214所示，在一个正 方体的盒子中放有一个质量分布均匀的 小球，小球的直径恰好和盒子内表面正 方体的边长相等，盒子沿倾角为的固 定斜面滑动，不计一切摩擦，下列说法 中正确的是 ( ) A无论盒子沿斜面上滑还是下滑，球都仅对盒子的下底面有压力 B盒子沿斜面下滑时，球对盒子的下底面和右侧面有压力 C盒子沿斜面下滑时，球对盒子的下底面和左侧面有压力 D盒子沿斜面上滑时，球对盒子的下底面和左侧面有压力,图214,解析 先以盒子和小球组成的系统为研究对象，无论上滑还是下滑，用牛顿第二定律均可求得系统的加速度大小为agsin ，方向沿斜面向下，由于盒子和小球始终保持相对静止，所以小球的加速度大小也是agsin ，方向沿斜面向下，小球沿斜面向下的重力分力大小恰好等于所需的合外力，因此不需要左、右侧面提供弹力故选项A正确 答案 A,【跟踪短训】 1画出下图215中物体A所受弹力的示意图(所有接触面均光滑),图215,答案,弹力大小的计算方法 (1)对于难以观察的微小形变，可以根据物体的受力情况和运动情况，运用物体平衡条件或牛顿第二定律来确定弹力大小 (2)对有明显形变的弹簧、橡皮条等物体，弹力的大小可以由胡克定律Fkx计算,热点二 弹力大小的计算,【典例2】 图216所示为位于水平面 上的小车，固定在小车上的支架的斜杆 与竖直杆的夹角为，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 ( ) A小车静止时，Fmgsin ，方向沿杆向上 B小车静止时，Fmgcos ，方向垂直于杆向上 C小车向右做匀速运动时，一定有Fmg，方向竖直向上 D小车向右做匀加速运动时，一定有Fmg，方向可能沿杆向上,图216,审题指导 审题关键词：固定曲杆 杆发生微小弹性形变杆上的弹力方向具有多种可能性需借助相关物体的运动状态来判断(不能直接判断),解析 小球受重力和杆的作用力F处于静止或 匀速运动状态时，由力的平衡条件知，二力 必等大反向，有Fmg，方向竖直向上小 车向右做匀加速运动时，小球有向右的恒定 加速度，根据牛顿第二定律知，mg和F的合 力应水平向右，如图所示，由图可知，Fmg， 方向可能沿杆向上 答案 CD,反思总结 轻杆弹力的确定方法 杆的弹力与绳的弹力不同，绳的弹力始终沿绳指向绳收缩的方向，但杆的弹力方向不一定沿杆的方向，其大小和方向的判断要根据物体的运动状态来确定，可以理解为“按需提供”，即为了维持物体的状态，由受力平衡或牛顿运动定律求解得到所需弹力的大小和方向，杆就会根据需要提供相应大小和方向的弹力,2如图217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217,弹簧的左端固定在墙上；弹簧的左端受大小也为F的拉力作用；弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动；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 ( ) AL2L1 BL4L3 CL1L3 DL2L4,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,模型阐述 轻杆、轻绳、轻弹簧都是忽略质量的理想模型，与这三个模型相关的问题在高中物理中有相当重要的地位，且涉及的情景综合性较强，物理过程复杂，能很好地考查学生的综合分析能力，是高考的常考问题.,物理建模 1.轻杆、轻绳、轻弹簧模型,自由杆和固定杆中的弹力方向,【典例1】 甲、乙两图中的杆都保持静止，试画出甲、乙两图O点受杆的作用力的方向(O为结点),图218,解析 甲为自由杆，受力一定沿杆方向，如下图甲所示的FN1.乙为固定杆，受力由O点所处状态决定，此时受力平衡，由平衡条件知杆的支持力FN2的方向与mg和F1的合力方向相反，如下图乙所示,答案 如解析图所示,图219,答案 C,反思总结 如何理解理想化模型“轻弹簧”与“橡皮筋” (1)弹簧与橡皮筋产生的弹力遵循胡克定律Fkx，x是指形变量 (2)“轻”即指弹簧(或橡皮筋)的重力不计，所以同一弹簧的两端及中间各点的弹力大小相等 (3)弹簧既能受拉力，也能受压力(沿弹簧轴线)，分析弹簧问题时一定要特别注意这一点，而橡皮筋只能受拉力作用 (4)弹簧和橡皮筋中的弹力均不能突变，但当将弹簧(或橡皮筋)剪断时，其弹力立即消失,即学即练 (2013石家庄质检，18)如图2110所示，一个“Y”形弹弓顶部跨度为L，两根相同的橡皮条自由长度均为L，在两橡皮条的末端用一块软羊皮(长度不计)做成裹片若橡皮条的弹力与形变量的关系满足胡克定律，且劲度系数为k，发射弹丸时每根橡皮条的最大长度为2L(弹性限度内)，则发射过程中裹片对弹丸的最大作用力为 ( ),图2110,答案 D,附：对应高考题组,答案 C,2(2011山东卷，19)如图所示，将两相同的木块a、b置于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳系于墙壁开始时a、b均静止，弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，a所受摩擦力Ff a0，b所受摩擦力Ff b0.现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间 ( ) AFf a大小不变 BFf a方向改变 CFf b仍然为零 DFf b方向向右,解析 剪断右侧绳的瞬间，右侧细绳上拉力突变为零，而弹簧对两木块的拉力没有发生突变，与原来一样，所以b对地面有向左的运动趋势，受到静摩擦力Ff b方向向右，C错误，D正确剪断右侧绳的瞬间，木块a受到的各力都没有发生变化，A正确，B错误 答案 AD,3(2012山东基本能力，85)力是物体间的相互作