河北省2011年高考物理一轮总复习课件：力 物体的平衡 第1讲 力 重力 弹力

1、大纲版跨越高考第一轮总复习,物理,第一单元力物体的平衡 透析高考动向考点题型一览无遗,第1讲力重力弹力 自主夯实基础自主预习轻松过关 名师点金 本讲知识虽然一般不在高考中单独考查，但往往会穿插在每年各地的考题中本讲内容是以后受力分析的基础，其中对弹力的有无、大小、方向的分析有一定的难度，需要在本讲的复习中深刻理解，强化训练,知识梳理 一、力 1力的基本特征 (1)物质性：力不能离开物体而独立存在 (2)相互性：力的作用是相互的，施力物体同时也是受力物体，受力物体同时也是施力物体 (3)矢量性：力是矢量，既有大小又有方向 (4)瞬时性：力是产生加速度的原因力发生改变，加速度也同时发生改变，它们之

2、间有瞬时对应的关系 (5)积累性：力在时间上的积累是力的冲量，力在空间上的积累是力所做的功 2力的作用效果 (1)使物体发生形变； (2)改变物体的运动状态(产生加速度),3力的图示与力的示意图 力的图示是用有向线段表示力的三要素(大小、方向、作用点)的方法有向线段的长度表示力的大小，有向线段的方向表示力的方向，有向线段的起点或终点表示力的作用点 力的示意图不要求严格表示力的大小，只要求表示力的方向和作用点即可 4力的测量和单位 力的测量工具有弹簧测力计(弹簧秤)等，力的国际单位是牛顿(N) 5力的分类 (1)按性质分类：重力(万有引力)、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力、核力 (2)按效

3、果分类：压力、支持力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力 (3)按研究对象分类：外力、内力,二、重力 1产生原因：是由于地球对物体的吸引而产生的 2大小：同一地点重力的大小与质量成正比，即Gmg (1)定性分析：重力源于地球对物体的万有引力严格地说，重力一般不等于地球对物体的万有引力重力是地球对物体的万有引力的一个分力，万有引力的另一个分力提供物体随地球一同绕地轴转动时所需要的向 心力，如图11所示从赤道到两极， 该向心力F向m2Rcos (其中m为物 体的质量，为地球的自转角速度，R 为地球的半径，为纬度角)逐渐减小， 故物体的重力逐渐增大；到两极时， 90，F向0，重力等于万有引力,图11,

4、(2)定量计算：由于自转引起的重力与万有引力之差远小于万有引力，在高中物理中可认为mgG 超重或失重是物体对物体的支持力大于或小于物体重力的现象，并不是物体的重力发生了变化 3方向：竖直向下(垂直当地的水平面)除了在赤道和极地附近，重力方向不通过地心 4作用点：重心 重心是物体各部分所受重力的等效作用点，通常可以当做物体重力就作用在这一点上物体的重心不一定在物体上，质量分布均匀、形状规则的物体，其重心在几何中心上；质量分布不均匀或形状不规则的物体，其重心可用悬挂法来确定,三、弹力 1产生的原因：发生弹性形变的物体有恢复原状的趋势 2产生的条件：两个物体直接接触，并发生弹性形变 3方向：垂直接触

5、面，与物体形变的方向相反，或者说和使物体发生形变的外力方向相反 (1)绳的拉力方向总是沿着绳且指向绳收缩的方向 (2)压力或支持力的方向总是垂直于支持面且指向被压或者被支持的物体 (3)杆对物体的弹力不一定沿杆的方向如果轻直杆有一端点固定在铰链上，另一个端点受力，则轻杆两端对物体的弹力的方向一定沿杆的方向,4大小 (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计算 胡克定律可表示为(在弹性限度内)：Fkx还可以表示成Fkx，即弹簧弹力的改变量和弹簧形变的改变量成正比 说明：一根弹簧剪断成两根后，每根的劲度系数k都比原来的劲度系数大； 两根弹簧串联后总劲度系数变小，两根弹簧并联

6、后总劲度系数变大； 劲度系数k表示弹簧本身的一种属性，它的数值与弹簧的材料、弹簧丝的粗细、弹簧的直径及弹簧的自然长度有关，与弹力的大小及弹簧的形变量无关 (2)对没有明显形变的物体(如桌面、绳子等)，弹力大小由物体的受力情况和运动情况共同决定，解题时可利用平衡条件、牛顿第二定律、动量定理、动能定理等求解,基础自测 1(浙江金华一中2010届高三期中)放在水平桌面上的书，它对桌面的压力和它的重力之间的关系是() A压力就是重力 B压力和重力是一对平衡力 C压力的施力物体是重力的受力物体 D压力的受力物体是重力的施力物体 【解析】根据书受到的是一对平衡力而处于静止状态，以及力是物体间的相互作用来判

7、断 压力是书对桌面的力，而书的重力是地球对它的作用力，这是两个不同物体所受到的不同的力，选项A错误；放在水平桌面上的书，它对桌面的压力是桌面所受到的力，书所受到的重力与桌面所受到的压力不可能是一对平衡力(一对平衡力是指作用在同一物体上的两个力)，所以B、D两选项均错误；书是对桌面压力的施力物体，由于受到重力它才能对桌面有压力，若书没有受到重力，它对桌面就无压力，所以C选项正确 【答案】C,2(湖北省随州二中2010届高三期中)下列说法正确的是() A甲用力把乙推倒而自己不倒，说明只是甲对乙有力的作用，乙对甲没有力的作用 B只有有生命或有动力的物体才会施力，无生命或无动力的物体只会受到力，不会施

8、力 C只有运动的物体才会受到力的作用 D找不到施力物体的力是不存在的 【解析】按力的定义，力是物体之间的相互作用，甲对乙有作用力，乙对甲就一定有力的作用也可以说只要物体间存在相互作用，物体就既是施力物体，也是受力物体物体间的相互作用既可以存在于有生命的物体间，也可以存在于无生命的物体间 【答案】D,3(湖北省襄樊四中2010届高三摸底考试) S1、S2表示劲度系数分别为k1、k2的两根弹簧， 且k1k2；a和b表示质量分别为ma和mb的两个 小物体，且mamb将弹簧与物体按图12 所示的方式悬挂起来，现要求两根弹簧的总 长度最短，则应使() AS1在上，a在上 BS1在上，b在上 CS2在上，

9、a在上 DS2在上，b在上 图12 【解析】根据胡克定律确定弹簧伸长量的大小 要使两根弹簧的总长度最短，则应使两弹簧的伸长量最小两物体的总重力要由上弹簧承担，故上弹簧一定是劲度系数大的弹簧，即弹簧S1在上；下弹簧要承担下面物体的重力，为了使弹簧的形变量小，则应使重力小的物体在下面，即b物体在下，而a物体在上综上所述，A选项正确 【答案】A,4(上海市建平中学2010届高三摸底测试)如图13甲所示，有一等边三角形ABC，在B、C两处各放一个质量为m的小球，在A处放一个质量为2m的小球，求这个系统的重心在何处 图13甲,【解析】要求一个系统的重心位置，可先把这个系统分成几部分，从最方便处着手，逐步

10、求出其重心的位置 根据题意，可先求出B、C处两球的重心在B、C两点连线的中点处，即可以认为在B、C两点连线的中点D处有一个质量为2 m的小球，如图13乙所示接着求A、D处两球的重心，因为A、D处两球的质量相等，所以其重心位于A、D两点连线的中点E处 图13乙 【答案】在BC边上的高的中点处,创新方法探究提炼方法展示技巧 题型方法 一、弹力有无的判断 例1如图14所示，在甲图中悬挂小球的细线处于竖直状态，在乙图中悬线与竖直方向成角，在图丙和图丁中都是一支持面水平，另一面倾斜，且各面都光滑各图中小球均处于静止状态试判定甲、乙、丙、丁各图中小球是否对斜面有弹力 图14,【解析】在甲图中，若小球与斜面

11、间有弹力，则其必沿垂直斜面方向，而小球所受重力竖直向下，悬线中拉力必竖直向上，此时小球所受3个力的合力不为零，与小球处于静止状态相悖，故此时球与斜面间无弹力作用 乙图中，若球与斜面间无弹力作用，则小球仅受竖直向下的重力和沿线方向的拉力，而此两力不在一条直线上，小球不能处于静止状态，故小球与斜面间有弹力 在丙、丁两图中，小球的受力情 况如图戊中实线所示若球与斜面之 间有弹力的作用(如图己中虚线所示)， 则小球无法保持平衡，故知小球对斜 面无弹力作用 【答案】 略,图14,方法概述 弹力有无的判断方法 (1)假设法：当对一些微小形变难以直接判断时，可假设有弹力存在，看是否与物体的运动状态相符合 (

12、2)撤离法：将与研究对象接触的某一物体撤离，看物体的运动状态是否能保持原来的状态 (3)状态法：依据物体的运动状态，由平衡条件或牛顿运动定律列方程求解，如由此方法计算出以加速度ag下降的升降机对底板上的物体无弹力作用,二、弹力方向的判定 例2如图15甲所示，一表面光滑、质量分布不均匀的小球，其重心在圆心O点下方的P点上，小球被夹在墙AC与板BC之间处于静止状态，试画出小球的受力示意图 图15甲,【解析】弹力方向总是垂直接触面墙AC、板BC对球的弹力都通过O点，与球重心的位置无关，故其受力示意图如图15 乙所示 图15乙 【答案】略 【点评】注意：弹力必须指向球心，而不一定指向重心由于F1、F2

13、、mg为共点力，重力的作用线必须经过O点，因此P和O必在同一竖直线上,方法概述 弹力的方向可根据“弹力总是跟两接触物体的接触面(公切面)垂直，并作用在与施力物体相接触的受力物体接触点上，和使物体产生弹性形变的外力方向相反”这一规律来判断 常见的有以下几种情况(所举示例中的物体均处于静止状态) (1)线与物接触：弹力方向沿线收缩方向，如图16甲所示 图16甲,(2)点与面接触：弹力方向垂直于接触点的公切面，指向被支持的物体，如图16乙所示 图16乙 (3)轻杆既可承受压力，也可承受拉力，且方向不一定沿着杆,三、弹力大小的计算 1有明显形变的弹性体(如弹簧) 例3如图17所示，两木块A、B的质量分

14、别为m1和m2，两轻质弹簧K1、K2的劲度系数分别为k1和k2，A压在弹簧K1上(但不拴接)，整个系统处于平衡状态现缓慢上提A木块，直到它刚离开K1，则在这过程中B木块移动的距离为多少？ 图17,【解析】解法一整个系统处于平衡状态时，弹簧K2的弹力k2x1(m1m2)g；当木块A被提离弹簧K1时，弹簧K2的弹力k2x2m2g，故木块B移动的距离为： xx1x2 解法二初态整个系统处于平衡状态时，弹簧K2的弹力F1(m1m2)g；当木块A被提离弹簧K1时，弹簧K2的弹力F2m2g，两状态下弹簧K2弹力的改变量FF1F2m1g， 依据Fkx得，弹簧K2形变的改变量x 【答案】,方法概述 1对于有明

15、显形变的弹簧，弹力的大小可以由胡克定律计算，求解时要灵活运用胡克定律公式：Fkx或Fkx 2轻弹簧两端对外的弹力总是大小相等，方向相反 2没有明显形变的物体 例4如图18甲所示，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的小球， 试分析下列情况下杆对球的弹力的 大小和方向 (1)小车静止 (2)小车以加速度a水平向右运动 图18甲,【分析】小车静止与小车以加速 度a水平向右运动，其运动状态不同， 则其受力情况也不同 【解析】(1)小车静止时，小车的 受力情况如图18乙所示，所以杆对 球的弹力FN的大小为mg，方向竖直向上 图18 (2)小车以加速度a水平向右运动时，球的受力如

16、图18丙所示则有： FNsin maFNcos mg 解得:FN= m,方向与竖直方向的夹角为arctan . 【答案】(1)mg，方向竖直向上 (2) m，方向与竖直方向的夹角为arctan 【点评】杆对球的弹力不一定沿杆的方向.球的受力情况与球的运动状态有关,球的运动状态不同,受力情况也不同,方法概述 对没有明显形变的物体，如桌面、绳子等物体，弹力大小由物体的受力情况和运动情况共同决定，可利用平衡条件或牛顿运动定律求解 几种典型物体模型的弹力特点,高考排雷 虽然重力、弹力与生活密切关联，但对它们的理解也常存在一些误区，较普遍存在的有：重力与万有引力的关系，弹力的方向、弹力的大小与弹簧秤读数

17、的关系等 例(2004年全国理综卷)如图19所示，四个完全相同的轻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：中弹簧的左端固定在墙上；中弹簧的左端也受大小为F 的拉力作用；中弹簧的左端拴一小 物块，物块在光滑的桌面上滑动； 中弹簧的左端拴一小物块，物块在有 摩擦的桌面上滑动若不计弹簧的质 量, 以l1、l2、l3、l4依次表示四个弹簧 的伸长量，则有() 图19 Al2l1Bl4l3Cl1l3Dl2l4,【错解】在2004年高考中，较多考生因、中弹簧做加速运动，以及图中桌面粗糙而选择了B、C 【剖析】高中物理试题中的弹簧一般都注明“轻弹簧”，这是一理想模型即质

18、量为零的弹簧故无论何种情形下它两端受的弹力一定大小相等，方向相反，否则由牛顿第二 定律可得：a 但要注意弹簧秤的外壳拉环的 受力与挂钩的受力不一定大小相等，因为外壳的质量不能忽略，读数应等于挂钩受的拉力 【正解】在任何情形下，轻弹簧两端对外的弹力(受的弹 力)总是大小相等，方向相反，弹簧的伸长量x (其中F即 为某一端的弹力大小)故l1l2l3l4 【答案】D,体验成功 1(上海市建平中学2010届高三摸底测试)下列有关弹力的说法中，正确的是() A弹力的大小总是与形变成正比 B弹力的反作用力不一定是弹力 C弹力的平衡力一定是弹力 D桌子上的铅笔给桌子的压力是由于铅笔发生形变而产生的 【解析】

19、弹力的大小在弹性限度内与物体的形变成正比，故A错误；根据牛顿第三定律可知，弹力的反作用力一定是弹力，故B错误；作用在同一物体的大小相等、方向相反且在同一直线上的两个力就构成一对平衡力，而跟力的性质无关，故C错误；弹力形成的原因是由于施力物体发生形变而对受力物体施加弹力作用，故D正确 【答案】D,2(湖北省长沙市一 中2010届高三第二次月考) 在图110中, a、b(a、b均 处于静止状态)间一定有弹 力的是() 图110 【解析】A选项中,a、b间如果存在弹力,则b给a的弹力水平向左,a将向左加速运动,显然与题设要求不符,故A选项中的a、b间无弹力作用同理，对于C选项，也可假设a、b存间在弹

20、力,则b不可能处于静止状态,而判断出a、b间没有弹力.同理，对于D，也可以假设a、b间有弹力，则a(斜面)对b的弹力将垂直于斜面向上，因此，b的合外力不为零，即b不可能处于静止状态对于B选项，假设b对a没有弹力，则a所受的合外力不为零，将不可能静止，故a、b间必须存在弹力 【答案】B,3(湖北省众望高中2010届高三模拟)如图111所示，a、b、c为三个物块，M、N为两个轻质弹簧，R为跨过定滑轮的轻绳，它们按图示方式连接并处于平衡状态下列说法正确的是() 图111 A有可能N处于拉伸状态而M处于压缩状态 B有可能N处于压缩状态而M处于拉伸状态 C有可能N处于原长而M处于拉伸状态 D有可能N处于

21、拉伸状态而M处于原长,【解析】由于轻绳只能拉而不能压缩弹簧，故N不可能处于压缩状态，只可能处于拉伸状态或保持原长，故B选项错误若N处于拉伸状态，则轻绳对N的拉力必不为零，因而绳子R对物块a的拉力也必不为零，即a必受R作用于它的向上的拉力T作用，对a进行受力分析得TFmag0，弹簧对a的作用力FmagT，F0表示竖直向上，F0表示竖直向下，F0表示弹簧M保持原长，显然与a的重力有关综合上述分析可知A、D选项正确 【答案】AD,4(湖北省随州二中2010届高三摸底考试)有一原长为16 cm的轻质弹簧，当甲、乙两人同时用100 N的力由两端反向拉伸此弹簧时，弹簧长度变为18 cm若将弹簧一端固定在墙

22、上，另一端由甲用200 N的力拉，这时弹簧长度变为_cm，此弹簧的劲度系数为_N/m 【解析】由胡克定律可知100200(1816)(l16)，解得l20 cm 由胡克定律可知弹簧劲度系数 N/m5103 N/m 【答案】205103,5如图112所示，一根弹性杆的一端固定在倾角为30的斜面上，杆的另一端固定一个重为2 N的小球，小球处于静止状态时，弹性杆对小球的弹力() 图112 A大于2 N，方向沿杆末端的切线方向 B大小为1 N，方向平行于斜面向上 C大小为2 N，方向垂直于斜面向上 D大小为2 N，方向竖直向上 【解析】由平衡条件可得：弹力的大小为2 N，方向竖直向上 【答案】D,金典

23、预测演练 经典创新 展望高考 1下列关于重力的说法正确的是() A物体的重力是由于地球对物体的吸引而产生的 B重力的大小与物体的质量成正比，所以质量相同的物体在任何地方所受的重力都相同 C放在地面上的物体所受重力的方向垂直地面向下，即重力的方向一定与支持面垂直 D把物体放在水平支持物上，静止时物体对水平支持物的压力就是物体受到的重力,【解析】物体所受重力是由于地球对物体的吸引而使物体受到的力，所以重力产生的原因是由于地球对物体的吸引，A项正确在同一地点，物体所受的重力大小与其质量成正比，因而质量相同的物体所受的重力相同；但在不同地点，质量相同的物体所受重力大小可能不同如一个物体在地球两极所受重

24、力比在赤道上所受的重力大，B项错误放在地面上的物体，所受重力的方向竖直向下，不能认为是垂直地面向下，更不能据此得“重力的方向一定与支持面垂直”的结论如放在斜面上的物体，重力方向与斜面根本不垂直，C项错误压力与重力是不同性质的力，作用点也不同，只能说是大小相等的两个力，D项错误 【答案】A,2关于力的作用，下列说法中正确的是() A用拳头击打墙壁，因为拳头感到疼痛，说明墙壁对拳头有作用力 B用拳头击打棉花包，拳头不感到疼痛，说明棉花包对拳头没有作用力 C打篮球时，接球时球对手有作用力，手对球没有作用力 D打篮球时，接球时球对手有作用力，手对球也有作用力 【答案】D,3物体静止在水平面上，下列说法

25、中正确的是() A物体所受的重力与桌面对该物体的支持力实质上是同一个力 B物体所受的重力与该物体对桌面的压力实质上是同一个力 C物体所受的重力与该物体对桌面的压力是一对平衡力 D物体所受的重力与桌面对它的支持力是一对平衡力 【答案】D,4如图所示，有三个质量、形状都相同的光滑圆柱体，它们的重心位置不同，放在同一方形槽上为了方便，将它们画在同一图上，其重心分别用C1、C2、C3表示，N1、N2、N3分别表示三个圆柱体对槽P的压力，则有() AN1N2N3BN1N2N3 CN1N2N3 DN1N2N3 【答案】A,5关于物体的重心，下列说法正确的是() A重心就是物体上最重的一点 B任何有规则形状

26、的物体，它的重心一定在其几何中心 C重心是物体所受重力的作用点，所以重心总是在物体上，不可能在物体外 D悬挂在细线下的薄木板处于平衡状态，则薄木板的重心一定在沿细线方向的竖直线上,【解析】影响物体重心的因素有两个：物体的质量分布和几何形状形状规则、质量分布均匀的物体的重心在其几何中心；质量分布不均匀的物体，即使形状规则，其重心也不一定在其几何中心如球形物体一半由铜组成，另一半由铝组成，外面用同一材料包装好，其重心在垂直分界的直径上，但在偏向铜的一边，而不在球心， B项错误；重心有可能在物体上，也可能不在物体上，如三角形框架(或者缺一条边)的重心就不在三角形上，C项错误；物体的重心是各部分重力的

27、等效作用点，物体上并不存在所谓“最重的点”，A项错误；D项所述即为悬挂法确定薄板状物体重心的理论依据，为本题唯一正确说法 【答案】D,6如图甲所示，物体A靠在竖直 墙面上，在力F的作用下，A、B保持 静止按力的性质分析,物体B的受力 个数为() A2B3 C4D5 甲 【解析】A、B的受力情况分别如图乙、丙所示 乙 丙 【答案】C,7如图所示，物体P用一小动滑轮挂在绳上，可在绳上无摩擦地滑动，P处于平衡时绳中拉力为T1现保持A端不动，把B端沿PB方向移至B(绳长大于AB的直线距离)，当P再次平衡时，绳中拉力为T2则前后两次绳中拉力的关系为() AT1T2 BT1T2 CT1T2 D重新平衡后两

28、边绳的张力不等，不能比较 【答案】A,8如图所示，物体P、Q跨过定滑轮用轻绳连接，物体P静止在倾角为37的斜放木板上，Q悬挂着已知P、Q的质量mP、mQ的大小关系为mQmP现将斜放木板的倾角从37增大到45，物体P仍保持静止而没有滑动，若不计滑轮处的摩擦，则下列说法中正确的是() A绳子的张力将变大 B物体P受到的静摩擦力将变小 C物体P对斜板的压力将变小 D绳子的张力和物体P受到的摩擦力均不变 【答案】BC,9如图所示，极限承受力为200 N的细绳AB两端分别固定在两堵墙上绳上C处固定一重物P，使AC段处于水平，BC段与竖直墙成60角那么，重物P的最大重力() A不能超过100 N B不能超过400 N C若超过允许的最大值，则BC段先断 D若超过允许的最大值，则AC段先断 【答案】AC,10如图甲所示，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为，在斜杆下端固定有质量为m的小球下列关于杆对球的作用力F的判断中，正确的是() 甲 A小车静止时，Fmgsin ，方向沿杆向上 B小车静止时，Fmgcos ，方向垂直杆向上 C小车向右以加速度a运动时，一定有F D小车向左以加速度a运动时，F ， 方向斜向左上方，与竖直方向的夹角arctan,【解析】小车静止时，由物体的平衡条件知杆对球的作用力方向竖直向上，且大小等于球的重力mg 小车向右以加速度a运动时，设小球受杆的作用力方