高三物理一轮总复习 专题2.1 重力 弹力（含解析）.doc

专题2.1 重力 弹力1. 判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)自由下落的物体所受重力为零()(2)重力的方向不一定指向地心()(3)地球上物体所受重力是万有引力的一个分力()(4)物体的重力总等于它对竖直测力计的拉力（）(5)物体的重心就是物体上最重的一点，所以物体的重心不可能不在这个物体上（）(6)同一物体从赤道移到北极，其重力不仅大小变大，而且方向也变了（）(7)弹力一定产生在相互接触的物体之间()(8)相互接触的物体间一定有弹力()(9)fkx中“x”表示弹簧形变后的长度 ()(10)弹簧的形变量越大，劲度系数越大()(11)弹簧的劲度系数由弹簧自身性质决定()(12)只要物体发生形变就会产生弹力作用()(13)物体所受弹力方向与自身形变的方向相同()(14)轻绳、轻杆的弹力方向一定沿绳、杆()2. 下列关于力的说法中，正确的是()a有的力有施力物体，有的力没有施力物体b任何物体受到力的作用后形状都发生改变c两个物体相互作用，其相互作用力可以是不同性质的力d影响力的作用效果的因素有力的大小、方向和作用点【答案】d3. (多选)下列四个图中，所有的球都是相同的，且形状规则质量分布均匀。甲球放在光滑斜面和光滑水平面之间，乙球与其右侧的球相互接触并放在光滑的水平面上，丙球与其右侧的球放在另一个大的球壳内部并相互接触，丁球用两根轻质细线吊在天花板上，且其中右侧一根线是沿竖直方向。关于这四个球的受力情况，下列说法正确的是()a甲球受到一个弹力的作用 b乙球受到两个弹力的作用c丙球受到两个弹力的作用 d丁球受到两个弹力的作用【答案】ac4. (多选)关于弹力的方向，下列说法中正确的是()a放在水平桌面上的物体所受弹力的方向是竖直向上的b放在斜面上的物体所受斜面的弹力的方向是竖直向上的c将物体用绳吊在天花板上，绳所受物体的弹力方向是竖直向上的d物体间相互挤压时，弹力的方向垂直接触面指向受力物体【答案】ad【解析】放在水平桌面上的物体所受弹力为支持力，其方向为垂直于桌面向上，故a正确；放在斜面上的物体所受斜面的支持力方向垂直于斜面向上，故b错误，d正确；绳子对物体的拉力总是沿绳子收缩的方向，而物体对绳子的弹力方向指向绳子伸长的方向，故c错误。5.如图所示，细绳竖直拉紧，小球和光滑斜面接触，并处于静止状态，则小球受到的力有()a重力、绳的拉力 b重力、绳的拉力、斜面的弹力c重力、斜面的弹力 d绳的拉力、斜面的弹力【答案】a【解析】小球受到竖直向下的重力和竖直向上的细绳拉力，这两个力比较好判断，关键是分析光滑斜面对小球是否有弹力的作用。我们可采用假设法判断，可假设撤去与小球接触的光滑斜面，此时小球仍处于原位置，故不存在斜面的弹力，a正确。课堂讲练 典例分析考点一对力的基本概念、重力的理解【典例1】下列关于重力和重心的说法正确的是()a物体所受的重力就是地球对物体产生的吸引力b物体静止时，对水平支持物的压力就是物体的重力c用细线将物体悬挂起来，静止时物体的重心一定在悬线所在的直线上d重心就是物体所受重力的等效作用点，故重心一定在物体上【答案】c【反思总结】1力的概念(1)力是物体间的相互作用，力总是成对出现的，这一对力的性质相同，不接触的物体间也可以有力的作用，如重力、电磁力等。(2)力是矢量，其作用效果由大小、方向及作用点三个要素决定。力的作用效果是使物体产生形变或加速度。2力的分类按力的性质可分为重力、弹力、摩擦力、安培力、洛伦兹力、分子力、核力等。按力的效果可分为动力、阻力、向心力、回复力、浮力、压力、支持力等。同一性质力可以具有不同的效果，同种效果力可以分属于不同的性质3重力(1)产生：由于地球对物体的吸引而使物体受到的力。(2)大小：gmg，大小与物体的运动状态无关，与物体所在的纬度、高度有关。(3)方向：竖直向下。(4)作用点：重心。(5)测量：用弹簧测力计测量，测量时需使物体处于平衡状态。【跟踪短训】1.关于重力，下列说法正确的是( )a风筝升空后，越升越高，说明风筝受到的重力越来越小b地球给物体施加重力，而物体对地球没有力的作用c艺术体操运动员在做各种优美动作的时候，其重心位置不断变化d重力的方向总是垂直于地面【答案】c【解析】注意力的相互性和重力方向竖直向下的含义考点二弹力的有无及方向判断【典例2】如图所示，一个球形物体静止于光滑水平面上，并与竖直光滑墙壁接触，a、b两点是球跟墙和地面的接触点，则下列说法中正确的是()a物体受重力、b点的支持力、a点的弹力作用b物体受重力、b点的支持力作用c物体受重力、b点的支持力、地面的弹力作用d物体受重力、b点的支持力、物体对地面的压力作用【答案】 b【反思总结】1弹力有无的判断“三法”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弹力方向的确定简记：压支垂面拉沿绳，杆可拉压也可侧【跟踪短训】2. (多选) 2014年8月25日，在我国南京举行的青奥会上，18岁的江苏选手吴圣平高难度的动作夺得三米板女子跳水冠军。起跳前，吴圣平在跳板的最外端静止站立时，如图所示，则()a吴圣平对跳板的压力方向竖直向下b吴圣平对跳板的压力是由于跳板发生形变而产生的c吴圣平对跳板的压力大小等于跳板对她的支持力大小d跳板对吴圣平的作用力大小等于吴圣平的重力大小【答案】cd考点三弹力的分析和计算【典例3】如图所示，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆间的夹角为，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小车以向右的加速度a运动时，一定有fd小车以向左的加速度a运动时，f，方向斜向左上方，与竖直方向的夹角1满足tan 1【答案】d【解析】小车静止时，由物体的平衡条件知此时杆对球的作用力方向竖直向上，大小等于球的重力mg，a、b错误；小车以向右的加速度a运动，设小球受杆的作用力的方向与竖直方向的夹角为1，如图甲所示。 【反思总结】1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。2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。特别提醒：对于力的大小计算：用已知的公式或者平衡条件和牛顿第二定律求解【跟踪短训】3. 如图所示，一重为10n的球固定在支撑杆ab的上端，今用一段绳子水平拉球，使杆发生弯曲，已知绳的拉力为7.5n，则ab杆对球的作用力方向及大小为多少？【答案】ab杆对球作用力与水平方向夹角为53，大小为12.5n考点四 轻杆、轻绳、轻弹簧模型【典例4】如图所示，轻绳ad跨过固定在水平横梁bc右端的定滑轮挂住一个质量为10 kg的物体，acb30，g取10 m/s2，求：(1)轻绳ac段的张力fac的大小；(2)横梁bc对c端的支持力的大小及方向【答案】(1)100 n(2)100 n方向与水平方向成30角斜向右上方【解析】物体m处于平衡状态，根据平衡条件可判断，与物体相连的轻绳拉力大小等于物体的重力，取c点为研究对象，进行受力分析，如图所示(1)图中轻绳ad跨过定滑轮拉住质量为m的物体，物体处于平衡状态，绳ac段的拉力大小为：facfcdmg1010 n100 n(2)由几何关系得：fcfacmg100 n方向和水平方向成30角斜向右上方【反思总结】轻杆轻绳轻弹簧模型图示模型特点形变特点只能发生微小形变柔软，只能发生微小形变，各处张力大小相等既可伸长，也可压缩，各处弹力大小相等方向特点不一定沿杆，可以是任意方向只能沿绳，指向绳收缩的方向沿弹簧轴线与形变方向相反作用效果特点可以提供拉力、推力只能提供拉力可以提供拉力、推力大小突变特点可以发生突变可以发生突变一般不能发生突变【跟踪短训】4.如图所示，水平轻杆的一端固定在墙上，轻绳与竖直方向的夹角为37，小球的重力为12 n，轻绳的拉力为10 n，水平轻弹簧的拉力为9 n，求轻杆对小球的作用力。【解析】以小球为研究对象，受力如图所示，小球受四个力的作用：重力、轻绳的拉力、轻弹簧的拉力、轻杆的作用力，其中轻杆的作用力的方向和大小不能确定，重力与弹簧拉力的合力大小为f15 n设f与竖直方向夹角为，sin ，则37即方向与竖直方向成37角斜向下，这个力与轻绳的拉力恰好在同一条直线上。根据物体平衡的条件可知，轻杆对小球的作用力大小为5 n，方向与竖直方向成37角斜向右上方。答案5 n，方向与竖直方向成37角斜向右上方考点五 轻绳和轻杆的两种模型【典例5】如图所示，滑轮本身的质量可忽略不计，滑轮轴o安在一根轻木杆b上，一根轻绳ac绕过滑轮，a端固定在墙上，且绳保持水平，c端挂一重物，bo与竖直方向的夹角45，系统保持平衡。若保持滑轮的位置不变，改变夹角的大小，则滑轮受到木杆作用力大小变化情况是()a只有角变小，作用力才变大b只有角变大，作用力才变大c不论角变大或变小，作用力都是变大d不论角变大或变小，作用力都不变【答案】d【反思总结】1.轻绳的两种模型(1)活结模型：跨过滑轮、光滑杆、光滑钉子的细绳为同一根细绳，其两端张力大小相等(2)死结模型：如几个绳端有“结点”，即几段绳子系在一起，谓之“死结”，那么这几段绳子的张力不一定相等2.轻杆的两种模型(1)“死杆”：即轻质固定杆，它的弹力方向不一定沿杆的方向，作用力的方向需要结合平衡方程或牛顿第二定律求得(2)“活杆”：即一端有铰链相连的杆属于活动杆，轻质活动杆中的弹力方向一定沿杆的方向【跟踪短训】4.如图甲所示，轻绳ad跨过固定在水平横梁bc右端的定滑轮挂住一个质量为10 kg的物体，acb30；图乙中轻杆hp一端用铰链固定在竖直墙上，另一端p通过细绳ep拉住，ep与水平方向也成30，轻杆的p点用细绳pq拉住一个质量也为10 kg的物体g取10 n/kg，求轻绳ac段的张力大小fac与细绳ep的张力大小fep之比【答案】见解析【解析】题图甲和乙中的两个物体m1、m2都处于平衡状态，根据平衡条件可判断，与物体相连的细绳拉力大小等于物体的重力分别取c点和p点为研究对象，进行受力分析如图(a)和(b)所示考点六 胡克定律的应用【典例6】如图所示，一轻质弹簧两端分别与竖直墙壁和物块连接，物块位于水平面上。a、b是物块能保持静止的位置中离墙壁最近和最远的点，a、b两点离墙壁的距离分别是x1、x2。物块与地面的最大静摩擦力为ffm，则弹簧的劲度系数为() a.b. c. d.【答案】c【反思总结】 对于弹簧，弹力的大小可以由胡克定律fkx进行计算，k为弹簧的劲度系数，由弹簧本身特性决定：弹簧的劲度系数k由弹簧本身的特性(材料、长度、横截面积等)决定，与f、x无关。相比而言，k越大，弹簧越“硬”；k越小，弹簧越“软”。弹簧发生“弹性形变”必须在弹性限度内。表达式中的x是弹簧的形变量，是弹簧伸长或缩短的长度，而不是弹簧的原长，也不是弹簧形变后的实际长度。弹簧伸长或压缩相同长度，弹力大小相等，但方向不同。根据胡克定律，可作出弹力f与形变量x的关系图象，如图所示。这是一条通过原点的倾斜直线，其斜率k反映了劲度系数的大小，故胡克定律还可写成fkx，即弹力的变化量跟弹簧形变的变化量成正比。特别提醒：弹簧类解题三步骤初始状态终了状态中间过程【跟踪短训】6.如图所示，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() a. b. c. d.【答案】a 备课札记_课后巩固 课时作业基础巩固1.下列说法正确的是()a有力作用在物体上，其运动状态一定改变b单个孤立物体有时也能产生力的作用c作用在同一物体上的力，只要大小相同，作用的效果就相同d找不到施力物体的力是不存在的【答案】d.【解析】由于力的作用效果有二：其一是改变物体运动状态，其二是使物体发生形变，a错误；力是物体对物体的作用，b错误；力的作用效果是由大小、方向、作用点共同决定的，c错误；力是物体与物体之间的相互作用，只要有力就一定会有施力物体和受力物体，d正确2.如图所示，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()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无关d力是使物体运动的原因【答案】a【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，所以选项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，故选项c错误；力不是使物体运动的原因而是改变物体运动状态的原因，所以选项d错误。3. 以下的四个图中，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【答案】b4.如图所示，标出了a、b点与接触面间的弹力的方向，c中o表示碗口连线的中点，其它图中表示圆心，g表示物体的重力，则表示a、b点弹力的方向错误的是()【答案】c【解析】弹力的方向要依据其定义，“压力的方向垂直于支持面而指向被压的物体，支持力的方向垂直于支持面而指向被支持的物体”接触处为平面与平面的，垂直于对应平面画出即可，故b、c、d选项中的nb方向都是正确的但对a、b选项，要从“点”化“面”的观点处理，过接触点，找其切面，弹力方向要垂直其切面，所以弹力方向都过圆心而c选项中没有说明碗的内侧为圆形，事实上，不可能是标准的圆形，因为要保证杆静止必须为共点力，即a点的弹力方向沿虚线与g、nb相交，故c选项中na方向错误5. 如图所示，轻弹簧两端分别固定质量为ma、mb的小球a、b，通过两根细线将小球吊在水平天花板上，已知两球均处于静止状态，两细线与水平方向的夹角均为，弹簧轴线沿水平方向，以下说法正确的是()aa球所受细线的拉力大小为magsinba、b两球所受细线的拉力大小不一定相等cb球所受弹簧的弹力的大小为mbgtanda、b球的质量大小关系一定满足mamb【答案】d综合应用6. 如图所示的装置中，弹簧的原长和劲度系数都相等，小球的质量均相同，弹簧和细线的质量均不计，一切摩擦忽略不计。平衡时各弹簧的长度分别为l1、l2、l3，其大小关系是()al1l2l3bl1l2l3cl1l3l2 dl3l1l2【答案】a【解析】根据胡克定律和平衡条件分析可得：平衡时各弹簧的长度相等，选项a正确。7. (多选)如图所示，将一劲度系数为k的轻弹簧一端固定在内壁光滑的半球形容器底部o处(o为球心)，弹簧另一端与质量为m的小球相连，小球静止于p点。已知容器半径为r，与水平面间的动摩擦因数为，op与水平方向的夹角为30。下列说法正确的是()a容器相对于水平面有向左运动的趋势b容器对小球的作用力指向球心oc轻弹