《挑战零失误》系列：——高考物理一轮复习课件第1讲 力、重力、弹力.ppt

物理 物理 复习指南 第1讲力重力弹力 在受力分析 力的平衡 力与运动的综合 动量与能量的综合等内容中将涉及本讲知识 高考对本讲的考查主要集中在弹簧弹力的分析上 有时还涉及物体的重心和重力加速度的问题 考题的题型主要是选择题 本讲复习要求深刻理解力的概念 掌握力的矢量性 物质性 相互性 理解力的三要素 会用力的图示与力的示意图表示力 了解力的分类 知道内力与外力的主要区别 掌握重力 弹力的产生条件及其三要素 会确定匀质 规则几何体的重心 能根据物体的运动状态分析弹力的大小和方向 会分析弹簧类问题 复习时要求知道系统的内力与外力对系统的作用效果的区别 为利用整体法解题打下基础 要从重力与万有引力的关系来理解重力加速度的概念 另外 匀质 规则的绳与链条的重心位于其几何中心上 常见弹力方向总是指向恢复原状最快的方向 多弹簧问题要会用胡克定律分析 第1讲课前热身 1 下列说法中正确的是 a 力是物体间的相互作用 力总是成对出现的b 对于一个受力物体可能找到多个施力物体c 对于一个施力物体可能找到多个受力物体d 只有直接接触的物体间才有力的作用 2 当一个物体静止在水平桌面上时 则 a 物体对桌面的压力就是该物体的重力b 物体对桌面的压力使该物体发生形变c 桌面形变产生对物体的支持力d 桌面的形变使桌面受到向下的压力 abc c 3 关于重心的说法 正确的说法是 a 物体的重心一定在物体上b 重心就是物体上最重的一点 c 任何有规则形状的物体 它的重心都在其几何中心上 d 物体的重心可能在物体上 也可能在物体外 4 作出下图中质量分布均匀的物体所受的力的示意图 其中p点为物体的重心 所有接触面光滑 d 第1讲课前热身 第1讲课前热身 答案 如下图所示 第1讲课前热身 5 一个弹簧秤 由于更换弹簧 不能直接在原来的刻度上准确读数 经测试 不挂重物时 示数为2n 挂100n的重物时 示数为92n 弹簧仍在弹性限度内 那么当读数为20n时 所挂物体的实际重力为20n 解析 设该弹簧秤刻度板上相差1n的两条刻度线的距离为a 其劲度系数为k 由胡克定律得 当挂100n重物时有 100 k 92 2 a 当示数为20n时有 g k 20 2 a 由 联立方程组可得g 20n 第1讲课前热身 第1讲考点整合 一 力定义 力是物体对物体的作用 力的表示 1 力的图示 用力的标度和有向线段表示力的三要素 大小 方向 作用点 的图示 2 力的示意图 用一条有向线段表示力的三要素的图示 力的分类 1 按力的性质分 重力 弹力 摩擦力 分子力 核力 电场力 安培力等 2 按力的效果分 动力 阻力 压力 拉力 支持力 浮力 向心力 回复力等 基本特性 1 物质性 力不能离开物体而独立存在 2 相互性 物体间的相互作用力总是大小相等 方向相反 作用在同一直线上 3 矢量性 力有方向性 力的运算遵循力的平行四边形定则 4 独立性 一个力使物体产生的加速度或其他作用效果与其他力的存在与否无关 二 重力产生原因 由于地球对物体的吸引而使物体受到的力 大小 g mg 粗略情况下 可近似认为物体的重力等于物体所受的万有引力 方向 竖直向下 第1讲考点整合 作用点 物体的重心 重心的位置与物体的形状及质量分布情况有关 1 质量分布均匀的规则物体的重心在物体的几何中心 如匀质绳 匀质球体等 2 不规则物体的重心可用悬线法求出重心位置 三 弹力产生条件 两物体相互接触且发生了弹性形变 形变的种类有拉伸 压缩 弯曲 扭转等 作用效果 阻碍形变并试图恢复原状 方向 总是沿着恢复原状最快的方向 具体类型有 a 绳子的拉力方向总是沿着绳子并指向绳子收缩的方向 第1讲考点整合 b 压力 支持力的方向总垂直于接触面 指向被压或被支持的物体大小 弹力的大小一般随着形变量增大而增大 1 弹簧的弹力 在弹簧的弹性限度内 弹力的大小与形变量成正比 即f kx 这就是胡克定律 由f kx可得变形式 f k x 复杂的弹簧问题的处理可利用变形式处理 侧重于分析弹力的变化和形变量的变化 同时要考虑弹簧有拉伸与压缩两种情况 2 其他弹力 其他弹力的大小要结合物体的运动情况用平衡条件或牛顿运动定律求解 第1讲考点整合 第1讲重点探究 探究点一力的概念 例1对于磁铁与其附近铁钉的相互作用的说法中 正确的是 a 磁铁为施力物体 铁钉为受力物体 b 磁铁对铁钉有吸引作用 而铁钉不会吸引磁铁 c 铁钉与磁铁虽然不接触 也会产生力的作用 d 铁钉被磁铁吸引过来 说明磁铁吸引铁钉的力大于铁钉吸引磁铁的力 解析 磁铁与铁钉的力的作用是相互的 磁铁吸引铁钉有力作用 同时铁钉也要吸引磁铁而产生力作用 即磁铁吸引铁钉时 磁铁是施力物体 铁钉是受力物体 铁钉吸引磁铁时 铁钉是施力物体 磁铁是受力物体故a b错误 磁铁与铁钉相互作用不需要接触 它们可通过磁场发生相互作用 故c正确 铁钉之所以被磁铁吸引过来 是因为铁钉所受的磁力大于铁钉所受的其他外力 形成了指向磁铁方向的合外力才向磁铁运动的 不能说明磁铁吸引铁钉的力大于铁钉吸引磁铁的力 第1讲重点探究 点评 力分接触力与非接触力 非接触力是通过场的方式发生相互作用 物体的运动状态的改变取决于自身的受力 与其他物体的受力无关 力的相互作用力满足牛顿第三定律 不管物体的运动状态如何 不影响相互作用力的等大异向的关系 答案 c 第1讲重点探究 探究点二内力与外力 例2如右图所示 三个物体a b c叠放在水平面上 一根水平轻绳一端系着物体a 另一端固定在竖直墙壁上 一个水平作用力作用在物体b上 使三个物体处于静止 且绳处于张紧状态则下列说法正确的有 a 物体c对物体b的支持力一定为内力 第1讲重点探究 b 以a b c三个物体为系统 则物体b对物体a的摩擦力为内力 绳对物体a的作用力为外力 c 以物体a和物体b为系统 系统受到5个外力的作用 假设c对b有摩擦力 d 以三个物体a b c为系统 则物体c对物体b的摩擦力能使系统产生加速度 解析 若以物体a和物体b为系统 此力为系统外力 故a错 以三个物体a b c为系统 受到了系统的重力 绳的拉力 水平面对系统的摩擦力 水平作用力四个外力 其中 物体b对物体a的摩擦力为 第1讲重点探究 系统内部作用力 故b正确 以物体a和物体b为系统 则系统受到系统的重力 绳的拉力 物体c对系统的摩擦力 水平作用力和c的支持力5个外力的作用 故c正确 因系统的内力不能改变系统的加速度与动量 故以三个物体a b c为系统 则物体c对物体b的摩擦力不能使系统产生加速度 点评 分清系统的内力与外力 并且弄清系统的内力与外力在改变系统的速度与动量上的区别是掌握并灵活运用整体法的基础 答案 bc 第1讲重点探究 探究点三弹力方向的确定 例3如下图所示 重杆分别靠在直角架上与半球面上处于静止状态 试画出两种情况下重杆所受的弹力的方向 解析 以上两例均属于点线接触或点面接触 压力 支持力的方向应垂直于线或面 在甲图 第1讲重点探究 中是墙上a点与杆上各点接触 故杆为接触线 在b点是杆上一点与地面上各点接触 故地面为接触面 在乙图中 a位置是点与圆面接触 其弹力应过圆心 b位置是点线接触 弹力应垂直于线 所以在a b点杆所受弹力方向如下图所示 第1讲重点探究 点评 弹力的方向总是沿着恢复原状最快的方向 弹力的方向的确定就是依据此项规律确定的 压力 支持力的方向对于面面接触 总是垂直于面 对于点面接触 总是垂直于面 对于点线接触 总是垂直于线 对涉及与圆面或球面接触的问题 其方向总是过圆心 弹力的方向在受力分析中是容易出错的 要记住常见的几种弹力的方向类型 第1讲重点探究 变式题 原创题 如右图所示 小车上固定着一根弯成 角的曲杆 杆的另一端固定一个质量为m的球 有关小球所受的弹力的说法正确的有 a 杆对球总是提供沿杆方向的作用力 b 杆对球只能提供拉力 不能提供支持力 但方向不是唯一的 c 小车静止时 杆对球的作用力的大小为mg 方向为竖直向上 第1讲重点探究 d 小车水平向右做加速运动时 杆对球的作用力的方向沿杆 解析 当小车的运动状态不同时 球对杆产生的形变可能出现拉伸 压缩 扭转等形变 杆对球不仅能提供拉力 而且能提供支持力 其方向不一定沿杆方向 故a b均错 根据物体平衡条件知 选项c正确 因小球随车具有水平向右的加速度 所以弹力的方向应斜向右上方 当加速度的大小发生变化时 小球所受弹力方向与竖直方向的夹角也将发生变化 杆对球的作用力的方向不一定沿杆的方向 第1讲重点探究 点评 轻杆 轻绳 轻弹簧是力学中常见的模型 它们对物体施加的弹力的特点是 轻绳受力将出现拉伸形变 只能产生拉力 方向沿绳子且指向绳子收缩的方向 轻弹簧受力 有压缩和拉伸形变 既能产生拉力 又能产生压力 方向沿弹簧的轴线方向 轻杆受力 有拉伸 压缩 弯曲 扭转形变 与之对应 杆的弹力方向具有多向性 不一定沿杆的方向 也不一定垂直于杆的方向 具体方向应根据物体的运动状态进行分析 答案 c 第1讲重点探究 探究点四重力加速度与液体的重心 例4关于重力加速度的说法正确的是 a 月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的六分之一 说明同一物体在月球表面所受的万有引力约为地球表面所受的万有引力的六分之一b 在地心处重力加速度为0 c 在地球的表面上 赤道附近的重力加速度最小 南北两极附近的重力加速度最大d 在离地心距离为地球半径的三倍的位置 其重力加速度约为地球表面重力加速度的九分之一 第1讲重点探究 解析 因重力加速度的大小等于重力与质量的比值 而重力的大小近似地等于物体所受的万有引力 因月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的六分之一 说明同一物体在月球表面所受的重力约为地球表面所受的重力的六分之一 进而可得出万有引力之间的关系 所以a项正确 因地心处物体所受的万有引力为0 四周的引力对称抵消 故b项正确 在地球的表面上 重力与万有引力因为地球自转而存在一定的差别 物体在赤道附近时 重力等于万有引力与向心力之差 而赤道附近的向心力最 第1讲重点探究 大 故物体的重力最小 对应的重力加速度最小 随着纬度的增加 向心力变小 物体的重力变大 对应的重力加速度变大 在南北两极附近 向心力为0 重力与万有引力相等 对应的重力加速度最大 故c项正确 在一般情况下 我们认为物体重力的大小等于物体所受的万有引力 所以 在离地心距离为地球半径的三倍的位置 其重力加速度约为地球表面重力加速度的九分之一 故d项正确 第1讲重点探究 点评 1 求解重力加速度时 可利用物体重力的大小近似等于或等于物体所受的万有引力这一结论求解 2 地面上的物体的重力是物体所受引力的一个分力 总存在g f引 但它们的大小相差很小 答案 abd 第1讲重点探究 变式题如下图所示为一个连通器 两边管的面积分别为sa 0 04m2 sb 0 01m2 中间用很小的细管相连 并有一个阀门k控制 今在a管内注入1 0m高的水 当打开阀门k水重新静止后 水的重心高度变化多少 第1讲重点探究 解析 打开阀门前 水的重心在其几何中心上 其高度为0 5m 打开阀门后 由于水的体积不变 可得出水的高度为0 8m 故水的重心的高度为0 4m 所以 水的重心高度降低 降低量为0 1m 进而可以求出水的重力势能的变化量 ep mg h 40 10 0 4 0 5 j 40j 所以 水的重力势能减小40j 点评 在理解重心的概念的基础上 要求会在具体问题中确定物体的重心 尤其是质量分布均匀的物体 如匀质绳 匀质链条 液体等的重心 对液体与气体而言 由于它们的质量分布可近似看作均匀 若盛放在形状规则的容器中 则它们的重心在其几何中心上 第1讲重点探究 探究点五用胡克定律的变形式处理多弹簧问题 例5如右图所示 劲度系数为k2的轻质弹簧 竖直放在桌面上 上面压一质量为m的物块 另一劲度系数为k1的轻质弹簧竖直地放在物块上面 其下端与物块上表面连接在一起 要想使物块在静止时 下面弹簧承受物重的 应将上面弹簧的上端a竖直向上提高多大的距离 第1讲重点探究 解析 解决本题的关键是明确每根弹簧的状态变化 有效的办法是明确每根弹簧的初末状态 必要时画出直观图 受力分析如右图所示 其中f 1 f 2分别是弹簧k1 k2的作用力 物块静