【高考调研】2014届高考物理一轮复习 2-1力的概念、重力和弹力课件.pdf

1 滑动摩擦力 动摩擦因数 静摩擦力 滑动摩擦力 动摩擦因数 静摩擦力 2 形变 弹力 胡克定律 形变 弹力 胡克定律 3 矢量和标量 矢量和标量 4 力的合成和分解 力的合成和分解 5 共点力的平衡 共点力的平衡 实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系 实验三 探究求合力的方法实验三 探究求合力的方法 1 本章内容是力学的基本知识 应重点掌握 本章内容是力学的基本知识 应重点掌握重力 弹力 重力 弹力 摩擦力的产生条件 摩擦力的产生条件 方向及有无判断以及大小计算 力的合成与分解以及受力方向及有无判断以及大小计算 力的合成与分解以及受力 分析是解决所有力学问题必备的基本知识和方法 复习中应切分析是解决所有力学问题必备的基本知识和方法 复习中应切 实熟练掌握 实熟练掌握 2 物体的平衡是物体最常见的一种状态 要重点掌握平衡 物体的平衡是物体最常见的一种状态 要重点掌握平衡 态的判断以及运用平衡条件处理平衡问题态的判断以及运用平衡条件处理平衡问题 力的概念 重力和弹力力的概念 重力和弹力 一 力一 力 1 力的定义 力是物体与物体之间的 力的定义 力是物体与物体之间的 作用 力作用 力 的单位是牛顿 符号为的单位是牛顿 符号为 N 2 力的性质 力的性质 1 物质性 力不能脱离物质性 力不能脱离 而存在 没有而存在 没有 施力物施力物 体体 或或 受力物体受力物体 的力是的力是 的 的 2 相互性 力的作用是相互性 力的作用是 的 施力的 施力 受力受力 物体同物体同 时也是受力时也是受力 施力施力 物体 物体 3 矢量性 力是矢量 既有矢量性 力是矢量 既有 又有 又有 3 力的作用效果 力的作用效果 两个效果两个效果 使物体发生使物体发生 改变物体的改变物体的 4 力的图示 力的图示 1 用具有一定用具有一定 和和 的线段表示力的的线段表示力的 方法叫力的图示法 方法叫力的图示法 2 图示一个力时 图示一个力时 要体现力的要体现力的 和和 重点提示 重点提示 力的图示与受力示意图是有区别的 力的力的图示与受力示意图是有区别的 力的 图示要先选定标度 再严格画出力的大小和方向 在相同标度图示要先选定标度 再严格画出力的大小和方向 在相同标度 下用线段的长短表示力的大小 箭头表示力的方向 受力示意下用线段的长短表示力的大小 箭头表示力的方向 受力示意 图着重于力的方向的图示 不要求作出标度 图着重于力的方向的图示 不要求作出标度 5 力的分类 力的分类 1 按力的性质按力的性质 即产生原因即产生原因 命名 如命名 如 等 等 2 按力产生的效果命名 如按力产生的效果命名 如 等 等 重点提示 重点提示 性质相同的力 效果可以相同 也可以不性质相同的力 效果可以相同 也可以不 同 效果相同的力 性质可以相同 也可以不同 同 效果相同的力 性质可以相同 也可以不同 二 重力二 重力 1 产生 产生 由于由于 的吸引而使物体受到的力 的吸引而使物体受到的力 2 大小 大小 G mg 3 方向 总是 方向 总是 但不一定指向地心 但不一定指向地心 重点提示 重点提示 1 重力总是竖直向下的 而不能说重力总是竖直向下的 而不能说 垂直垂直 向下向下 因为 因为 垂直垂直 是要相对一定平面而言的 是要相对一定平面而言的 2 重力是万有引力垂直于当地水平面的一个重力是万有引力垂直于当地水平面的一个 效果力效果力 这一这一 效果效果 体现在 体现在 置于地面上的物体对地面产生压力 置于地面上的物体对地面产生压力 在地面附近的空中使物体沿竖直方向下落 在地面附近的空中使物体沿竖直方向下落 4 重心 重心 1 定义 为了研究方便认为各部分受到的重力集中作用的定义 为了研究方便认为各部分受到的重力集中作用的 点 点 2 重心位置 只有重心位置 只有 且且 的物体 其的物体 其重重 心才位于几何中心 心才位于几何中心 重点提示 重点提示 1 实际上物体的各部分都受到重力 提出实际上物体的各部分都受到重力 提出 重心重心 概念 完全是为了研究问题的方便 而假设的一个概念 完全是为了研究问题的方便 而假设的一个 等等 效重力作用点效重力作用点 2 重心不一定在物体之上 重心不一定在物体之上 三 弹力三 弹力 1 定义 发生弹性形变的物体由于要 定义 发生弹性形变的物体由于要 对与它 对与它 接触的物体产生的作用 接触的物体产生的作用 2 产生的条件 产生的条件 1 两物体两物体 21 2 发生发生 22 3 方向 弹力的方向总是与物体形变的方向 方向 弹力的方向总是与物体形变的方向 23 即与施力物体形变的方向即与施力物体形变的方向 24 填填 相同相同 或或 相相 反反 4 大小 大小 1 弹簧类弹力在弹性限度内遵从胡克定律 其公式为弹簧类弹力在弹性限度内遵从胡克定律 其公式为 F k x k 为弹簧的劲度系数 单位 为弹簧的劲度系数 单位 N m 2 非弹簧类弹力大小应由非弹簧类弹力大小应由 25 或动力学规律求得或动力学规律求得 自我校对自我校对 相互相互 物体物体 不存在不存在 相互相互 大小大小 方向方向 形变形变 运动状态运动状态 长度长度 方向方向 大大小小 方向方向 作用点作用点 重力 弹力 电场力重力 弹力 电场力 拉力 向心力 支持力拉力 向心力 支持力 地球地球 竖直向下竖直向下 质量分布均匀质量分布均匀 形状规则形状规则 恢复原恢复原 状状 21 接触接触 22 弹性形变弹性形变 23 相反相反 24 相反相反 25 平衡条件平衡条件 一 判断弹力是否存在一 判断弹力是否存在 规律方规律方法法 1 根据弹力产生的条件直接判断 根据弹力产生的条件直接判断 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 此方向多用来判断形变较明显的情况 如弹簧产生弹力问力 此方向多用来判断形变较明显的情况 如弹簧产生弹力问 题 题 2 根据物体的运动状态分析 根据物体的运动状态分析 物体的运动状态 是与物体的受力情况密切相关的 物体的运动状态 是与物体的受力情况密切相关的 物体的受力必须和物体的运动状态符合 依据物体的运动物体的受力必须和物体的运动状态符合 依据物体的运动 状态状态 平衡或非平衡平衡或非平衡 看是否满足平衡条件或牛顿第二定律 看是否满足平衡条件或牛顿第二定律 即可判断弹力是否存在 即可判断弹力是否存在 例例 1 如图所示 小球如图所示 小球 A 在车厢内随车厢一起向右运动 在车厢内随车厢一起向右运动 1 若车厢和小球做匀速直线运动 则车厢后壁对小球若车厢和小球做匀速直线运动 则车厢后壁对小球 弹力 弹力 选填选填 有有 或或 无无 2 若车厢和小球向右做加速运动 则车厢后壁对小球若车厢和小球向右做加速运动 则车厢后壁对小球 弹力弹力 选填选填 有有 或或 无无 方向向 方向向 解析 解析 若车厢和小球都做匀速运动 则小球受力满足若车厢和小球都做匀速运动 则小球受力满足 合力为零 即向下的重力和车厢地板的弹力 若车厢后壁对小合力为零 即向下的重力和车厢地板的弹力 若车厢后壁对小 球有弹力 其方向必向右 这样不会满足合力为零的条件 小球有弹力 其方向必向右 这样不会满足合力为零的条件 小 球也不会匀速运动 球也不会匀速运动 若小球随车向右加速运动 则车厢后壁对小球有向右的弹若小球随车向右加速运动 则车厢后壁对小球有向右的弹 力 正是这一弹力使小球产生的向右的加速度 力 正是这一弹力使小球产生的向右的加速度 答案 答案 1 无无 2 有有 右右 跟踪训练跟踪训练 1 一块铁板折成如图示形状 光滑的球置于水一块铁板折成如图示形状 光滑的球置于水 平面平面 BC 上 铁板和球一起 上 铁板和球一起 1 向右加速运动 向右加速运动 AB 对球有无弹力 对球有无弹力 2 沿垂直沿垂直 AB 斜向上匀速运动 斜向上匀速运动 AB 对球有无弹力 对球有无弹力 解析 解析 1 球向右加速运动时 球向右加速运动时 竖直方向所受合力为零 竖直方向所受合力为零 若若 AB 对球无弹力 不能使球产生水平方向加速度 故球对球无弹力 不能使球产生水平方向加速度 故球 受到跟受到跟 AB 垂直的弹力垂直的弹力 FN1 2 若斜向上匀速运动 球处于平衡状态 上图中 若斜向上匀速运动 球处于平衡状态 上图中 FN mg 二力合力为零 满足给定的平衡状态 故二力合力为零 满足给定的平衡状态 故 FN1不存在 不存在 答案 答案 1 有弹力有弹力 2 无弹力无弹力 诱思启导诱思启导 1 小球向右加速运动 什么力产生这一加速度 小球向右加速运动 什么力产生这一加速度 mg FN 的合力能产生这一加速度吗 的合力能产生这一加速度吗 2 沿垂直于沿垂直于 AB 斜向上匀速运动 应满足合力为零 斜向上匀速运动 应满足合力为零 FN1 能否存在 能否存在 跟踪训练跟踪训练 2 一有固定斜面的小车在水平面上做直线运一有固定斜面的小车在水平面上做直线运 动 小球通过细绳与车顶相连 小球某时刻正处于如图所示动 小球通过细绳与车顶相连 小球某时刻正处于如图所示的的 状态 设斜面对小球的支持力为状态 设斜面对小球的支持力为 FN 细绳对小球的拉力为 细绳对小球的拉力为 FT 关于此时刻小球的受力情况 下列说法正确的是关于此时刻小球的受力情况 下列说法正确的是 A 若小车向左运动 若小车向左运动 FN可能为零可能为零 B 若小车向左运动 若小车向左运动 FT可能为零可能为零 C 若小车向右运动 若小车向右运动 FN不可能为零不可能为零 D 若小车向右运动 若小车向右运动 FT不可能为零不可能为零 解析 解析 小车向左或向右运动应考虑三种可能 匀速 小车向左或向右运动应考虑三种可能 匀速 加速和减速 当小车匀速运动时加速和减速 当小车匀速运动时 向左或向右向左或向右 FT和和 FN都不可都不可 能为零 否则不满足平衡条件能为零 否则不满足平衡条件 合力为零合力为零 当小车向左加速或 当小车向左加速或 向右减速运动时 随加速度的增大 向右减速运动时 随加速度的增大 FN增大而增大而 FT减小 当减小 当 a gtan 时 时 FT为零 故选项为零 故选项 B 正确正确 选项 选项 D 错误 同理当小错误 同理当小 车以车以 a gtan 向右加速或向左减速运动时 向右加速或向左减速运动时 FN 0 故选项 故选项 A 正确 选项正确 选项 C 错误 错误 答案 答案 AB 题后反思题后反思 1 判断弹力是否存在时 不能简单地认为两物体接触或绳判断弹力是否存在时 不能简单地认为两物体接触或绳 子被拉直就一定存在弹力 子被拉直就一定存在弹力 2 根据物体的运动状态来判断受力情况根据物体的运动状态来判断受力情况 包括弹力包括弹力 是最常是最常 用且最有效的方法 希望熟练掌握 用且最有效的方法 希望熟练掌握 诱思启导诱思启导 1 小球随车向左或向右运动应考虑匀速 加速和减速三种小球随车向左或向右运动应考虑匀速 加速和减速三种 情况 情况 2 只要只要 mg 与与 FN的合力满足给定的的合力满足给定的运动状态 运动状态 FT就不存就不存 在 同理 只要在 同理 只要 mg FT满足给定的运动状态 满足给定的运动状态 FN就不会存在 就不会存在 二 弹力方向的判定二 弹力方向的判定 规律方法规律方法 1 弹力的方向与物体形变的方向相反 作用在迫使物体发 弹力的方向与物体形变的方向相反 作用在迫使物体发 生形变的那个物体上 具体情况有以下几种生形变的那个物体上 具体情况有以下几种 弹力弹力弹力的方向弹力的方向 弹簧两端的弹簧两端的 弹力弹力 与弹簧测力计中心轴线相重合 指向弹簧恢复原与弹簧测力计中心轴线相重合 指向弹簧恢复原 状方向状方向 轻绳的弹力轻绳的弹力沿绳指向绳收缩的方向沿绳指向绳收缩的方向 面与面接触面与面接触 的弹力的弹力 垂直于接触面或接触面的切面 过接触面指向受垂直于接触面或接触面的切面 过接触面指向受 力物体力物体 点与面接触点与面接触 的弹力的弹力 过接触点垂直于接触面过接触点垂直于接触面 或接触面的切面或接触面的切面 而指向而指向 受力物体受力物体 杆的弹力杆的弹力可能沿杆 也可能不沿杆 应具体情况具体分析可能沿杆 也可能不沿杆 应具体情况具体分析 2 由物体的运动状态判断弹力的方向由物体的运动状态判断弹力的方向 物体的受力必须与物体的运动状态相符合 可根据物体的物体的受力必须与物体的运动状态相符合 可根据物体的 运动状态 先假设一个弹力的方向 由共点力的平衡条件或牛运动状态 先假设一个弹力的方向 由共点力的平衡条件或牛 顿第二定律列方程 求出弹力 若所得结果为正值 则其方向顿第二定律列方程 求出弹力 若所得结果为正值 则其方向 与假设方向相同 若为负值 则其方向与假设方向相反 与假设方向相同 若为负值 则其方向与假设方向相反 例例 2 三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相等三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相等 的光滑圆球的光滑圆球 a b c 支点 支点 P Q 在同一水平面上 在同一水平面上 a 的重心位的重心位 于球心 于球心 b c 的重心位于球心的正上方和正下方 如图三球皆的重心位于球心的正上方和正下方 如图三球皆 静止 支点静止 支点 P 对对 a 球的弹力为球的弹力为 FNa 对 对 b 球和球和 c 球的弹力分别球的弹力分别 为为 FNb和和 FNc 则 则 A FNa FNb FNc B FNa FNb FNc C FNa FNb FNc D FNb FNa FNc 李明同学是这样解答的 李明同学是这样解答的 支点支点 P Q 对三球的支持力的作用线都经过重心对三球的支持力的作用线都经过重心 O 点 如点 如 图所示图所示 以以 c 球为例球为例 两个两个 FNc的合力与球的重力平衡 两支持的合力与球的重力平衡 两支持 力的夹角力的夹角 在在 c球上最大 在球上最大 在 b球上最小 因为合力大小一定球上最小 因为合力大小一定 等等 于球重力于球重力 夹角 夹角 越大 合力越大 合力 FN也越大 故也越大 故 FNc FNa FNb C 选项正确 选项正确 你认为李明同学的解法正确吗 若不正确 错在哪里 并你认为李明同学的解法正确吗 若不正确 错在哪里 并 给出你认为正确的解法 给出你认为正确的解法 解析 解析 李明同学的解法是错误的 他错误地认为支持李明同学的解法是错误的 他错误地认为支持 力的作用线经过重心 力的作用线经过重心 正确的解法应该是 支持力的方向应当垂直于过接触点的正确的解法应该是 支持力的方向应当垂直于过接触点的 切面而指向该物体 也就是支持力沿球的半径指向球心 平衡切面而指向该物体 也就是支持力沿球的半径指向球心 平衡 时 每一种情景下 时 每一种情景下 P Q 两点对球的弹力的夹角相同 由三两点对球的弹力的夹角相同 由三 力平衡可得 三种情景下力平衡可得 三种情景下 P 点对球的弹力相等 正确答案为选点对球的弹力相等 正确答案为选 项项 A 答案 答案 A 题后反思题后反思 1 该同学解法中出现的错误是由于思维定势造成的 认为该同学解法中出现的错误是由于思维定势造成的 认为 物体受到的力其方向一定经过重心 只有可视为质点的物体才物体受到的力其方向一定经过重心 只有可视为质点的物体才 可以这样处理 可以这样处理 2 本题中只要按照分析弹力方向的一般方法本题中只要按照分析弹力方向的一般方法 即垂直于接即垂直于接 触面或垂直于过接触面的切面指向受力物体触面或垂直于过接触面的切面指向受力物体 就不会出现李明 就不会出现李明 同学出现的错误 同学出现的错误 跟踪训练跟踪训练 3 台球以速度台球以速度 v0与球桌边框与球桌边框 为一竖直挡板为一竖直挡板 成成 角撞击角撞击 O 点 反弹后速度为点 反弹后速度为 v1 方向与球桌边框夹角仍 方向与球桌边框夹角仍为为 如图所示 如果 如图所示 如果 v1 v0 OB 垂直于桌边框 则下列关于桌垂直于桌边框 则下列关于桌 边框对小球的弹力方向的判断中正确的是边框对小球的弹力方向的判断中正确的是 A 可能沿 可能沿 OA 方向方向 B 一定沿 一定沿 OB 方向方向 C 可能沿 可能沿 OC 方向方向 D 可能沿 可能沿 OD 方向方向 诱思启导诱思启导 桌边框为一竖直的挡板 弹力方向跟接触面有何关系 桌边框为一竖直的挡板 弹力方向跟接触面有何关系 解析 解析 不论小球沿什么方向撞向桌边框 也不论小球不论小球沿什么方向撞向桌边框 也不论小球 向何方向反弹 小球受到的弹力方向一定跟竖直挡板向何方向反弹 小球受到的弹力方向一定跟竖直挡板 即接触面即接触面 垂直 也就是沿垂直 也就是沿 OB 方向 选项方向 选项 B 正确 正确 答案 答案 B 三 弹力大小的计算三 弹力大小的计算 规律方法规律方法 1 弹簧弹力的计算 弹簧弹力的计算 1 对有明显形变的弹簧 橡皮条等物体 弹力的大小可由对有明显形变的弹簧 橡皮条等物体 弹力的大小可由 胡克定律计算 也可由物体所处的状态来计算 胡克定律计算 也可由物体所处的状态来计算 2 对轻弹簧而言 对跟它两端相接触的物体的弹力大小总对轻弹簧而言 对跟它两端相接触的物体的弹力大小总 是相等的 不管物体处于什么运动状态 是相等的 不管物体处于什么运动状态 2 非弹簧类弹力的计算 非弹簧类弹力的计算 对于难以观察的微小形变 可以由物体的受力情况和运动对于难以观察的微小形变 可以由物体的受力情况和运动 情况运用物体平衡条件或牛顿定律来确定弹力大小 情况运用物体平衡条件或牛顿定律来确定弹力大小 例例 3 如图所示 质量分别为如图所示 质量分别为 m1 m2的两个物体通过轻弹的两个物体通过轻弹 簧连接 在力簧连接 在力 F 的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动 m1 在地面 在地面 m2在空中在空中 力 力 F 与水平方与水平方向成向成 角 则角 则 m1所受支持所受支持 力力 N 和摩擦力和摩擦力 f 正确的是正确的是 A N m1g m2g Fsin B N m1g m2g Fcos C f Fcos D f Fsin 解析 解析 因为并不涉及弹簧的弹力 把因为并不涉及弹簧的弹力 把 m1和和 m2整体作整体作 为研究对象 由平衡条件得为研究对象 由平衡条件得 Fx Fcos f 0 则 则 f Fcos 选项选项 C 正确 正确 Fy Fsin N m1 m2 g 0 则 则 N m1 m2 g Fsin 选项 选项 A 正确 正确 答案 答案 AC 题后反思题后反思 1 弹簧形变的特殊性是既可产生拉伸形变 又可产生压缩弹簧形变的特殊性是既可产生拉伸形变 又可产生压缩 形变 两种形变时弹力的方向正好相反 因此在实际应用中要形变 两种形变时弹力的方向正好相反 因此在实际应用中要 弄清是何种形变 从而确定出弹力的方向 若命题没有告知或弄清是何种形变 从而确定出弹力的方向 若命题没有告知或 不能确定是何种形变时 应考虑两种形变都可能存在 不能确定是何种形变时 应考虑两种形变都可能存在 2 弹簧的形变弹簧的形变 x 跟相连物体的位移跟相连物体的位移 x 有密切关系 但有密切关系 但 x 不一定总是跟不一定总是跟 x 相等 相等 跟踪