2020届高考物理总复习 2.1 重力 弹力课件 新人教版

02相互作用考纲解读考情动态201820172016卷Ⅰ15.力的平衡、胡克定律16．力的合成与分解21.共点力动态平衡19.多物体的动态平衡卷Ⅱ23.摩擦力、利用图象求动摩擦因数16.摩擦力与共点力平衡14.单个物体的动态平衡卷Ⅲ17.胡克定律、共点力平衡17.多物体的平衡第一节重力弹力知识架构答案1．吸引竖直mg一点形状质量分布2．挤压弹性相反kx劲度系数形变量基础自测1．判断正误(1)一个物体可只是施力物体，但不是受力物体．()(2)重力的方向不一定指向地心．()(3)物体的重心就是物体上最重的一点，所以物体的重心一定在物体上．()(4)物体的重力总等于它对竖直弹簧测力计的拉力．()(5)F＝kx中“x”表示弹簧形变后的长度.()(6)弹簧的劲度系数由弹簧自身性质决定．()答案：(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×(6)√2．如图2－1－1所示，两辆车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()图2－1－1A．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．物体重心的位置只与物体的质量分布有关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；从题图中可以看出，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D错误．答案：A3．(2019年雅安调研)(多选)如图2－1－2所示，一重为10N的球固定在支杆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()图2－1－2A．大小为7.5NB．大小为12.5NC．方向与水平方向成53°角斜向右下方D．方向与水平方向成53°角斜向左上方解析：对小球进行受力分析可得，AB杆对球的作用力F和绳的拉力的合力与小球的重力等大反向，可得F方向斜向左上方，其大小F＝102＋7.52N＝12.5N，故B正确；设AB杆对小球的作用力与水平方向夹角为α，可得tanα＝GF拉＝43，α＝53°，故D正确．答案：BD4．(2019年山东模拟)如图2－1－3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()图2－1－3A．L1＝L2＝L3B．L1＝L2＜L3C．L1＝L3＞L2D．L3＞L1＞L2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．答案：A考点突破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．(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2－1－4所示，一小车的表面由一光滑水平面和光滑斜面连接而成，其上放一球，球与水平面的接触点为a，与斜面的接触点为b.当小车和球一起在水平桌面上做直线运动时，下列结论正确的是()A．球在a、b两点处一定都受到支持力B．球在a点一定受到支持力，在b点处一定不受支持力C．球在a点一定受到支持力，在b点处不一定受到支持力D．球在a点处不一定受到支持力，在b点处也不一定受到支持力图2－1－4【解析】若球与小车一起做水平匀速运动，则球在b处不受支持力作用；若球与小车一起做水平向左的匀加速运动，则球在a处受到的支持力可能为零，选项D正确．【答案】D【典例2】如图2－1－5所示，小车内一根轻质弹簧沿竖直方向和一条与竖直方向成α角的细绳拴接一小球．当小车和小球相对静止，一起在水平面上运动时，下列说法正确的是()图2－1－5A．细绳一定对小球有拉力的作用B．轻弹簧一定对小球有弹力的作用C．细绳不一定对小球有拉力的作用，但是轻弹簧对小球一定有弹力D．细绳不一定对小球有拉力的作用，轻弹簧对小球也不一定有弹力【解析】如果小车匀速运动，根据平衡条件可知，绳的弹力FT＝0，弹簧的弹力Fx＝mg；如果小车做匀加速或匀减速运动，根据牛顿第二定律有：FTx＝ma，FTy＋Fx＝mg，故FT一定不为零，Fx可以为零，也可以不为零，故D对．【答案】D【典例3】完全相同且质量均为m的物块A、B用轻弹簧相连，置于带有挡板C的固定斜面上，斜面的倾角为θ，弹簧的劲度系数为k.初始时弹簧处于原长，A恰好静止．现用一沿斜面向上的力拉A，直到B刚要离开挡板C，则此过程中物块A的位移大小为(弹簧始终处于弹性限度内)()图2－1－6A.mgkB.mgsinθkC.2mgkD.2mgsinθk【解析】初始时弹簧处于原长，A恰好静止，根据平衡条件，有：mgsinθ＝Ff，其中Ff＝μFN＝μmgcosθ，联立解得：μ＝tanθ.B刚要离开挡板C时，弹簧拉力等于物块B重力沿斜面向下的分力和最大静摩擦力之和，即kx＝mgsinθ＋Ff，解得：x＝2mgsinθk.【答案】D变式训练1一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80cm的两点上，弹性绳的原长也为80cm.将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为100cm；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)()A．86cmB．92cmC．98cmD．104cm解析：将钩码挂在弹性绳的中点时，由数学知识可知钩码两侧的弹性绳(劲度系数设为k)与竖直方向夹角θ均满足sinθ＝45，对钩码(设其重力为G)静止时受力分析，得G＝2k1m2－0.8m2cosθ；弹性绳的两端移至天花板上的同一点时，对钩码受力分析，得G＝2kL2－0.8m2，联立解得L＝92cm，可知A、C、D项错误，B项正确．答案：B变式训练2两个劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧a、b串接在一起，a弹簧的一端固定在墙上，如图2－1－7所示．开始时弹簧均处于原长状态，现用水平力作用在b弹簧的P端向右拉动弹簧，已知a弹簧的伸长量为L，则()图2－1－7A．b弹簧的伸长量也为LB．b弹簧的伸长量为k1Lk2C．P端向右移动的距离为2LD．P端向右移动的距离为1＋k2k1L解析：根据两根弹簧中弹力相等可得b弹簧的伸长量为k1Lk2，P端向右移动的距离为L＋k1k2L，选项B正确．答案：B变式训练3(2019年长沙市望城月考)(多选)图2－1－8中a、b、c为三个物块，M、N为两个轻质弹簧，R为跨过光滑定滑轮的轻绳，它们连接如图2－1－8所示，并处于平衡状态()图2－1－8A．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处于不伸不缩状态而M处于拉伸状态D．有可能N处于拉伸状态而M处于不伸不缩状态解析：由于N弹簧上面与细线相连，故N弹簧可能处于原长也可能被拉伸；当N弹簧处于拉伸状态时，细线对a有拉力，当拉力小于a物体的重力时，M弹簧处于压缩状态；当拉力等于a物体的重力时，M弹簧处于原长状态；当拉力大于a物体的重力时，M弹簧处于伸长状态；故A、D正确；从上面的分析中发现共有四种情况，即①N处于伸长状态而M处于压缩状态；②N处于伸长状态而M处于伸长状态；③N处于伸长状态而M处于不伸长不压缩状态；④N不伸不缩，M压缩状态．故B、C选项中的状态不存在．答案：AD1．轻绳模型(1)“活结”：跨过光滑滑轮(或杆、钉子)的轻绳，其两端张力大小相等．(2)“死结”：如果几段轻绳系在一个结点上，那么这几段绳子的张力大小不一定相等．2．轻杆模型(1)“活杆”：即一端由铰链相连的轻质活动杆，它的弹力方向一定沿杆的方向．(2)“死杆”：即轻质固定杆，它的弹力方向不一定沿杆的方向，需要结合平衡方程或牛顿第二定律求得．【典例4】(多选)我国很多地方在节日期间有挂红灯笼的习俗．如图2－1－9所示，质量为m的灯笼用两根不等长的轻绳OA、OB悬挂在水平天花板上，OA比OB长，O为结点．重力加速度大小为g.设OA、OB对O点的拉力分别为FA、FB，轻绳能够承受足够大的拉力，则()图2－1－9A．FA小于FBB．FA、FB的合力大于mgC．调节悬点A的位置，可使FA、FB都大于mgD．换质量更大的灯笼，FB的增加量比FA的增加量大【解析】以结点O为研究对象，受力平衡，如图2－1－10所示，根据正弦定理有FAsinβ＝FBsinα，故FAFB，A正确；根据共点力平衡条件知两绳子的拉力的合力大小等于灯笼受到的重力，B错误；根据力的三角形关系可知，当α、β都比较大时，两绳子的拉力可能都大于mg，C正确；更换质量更大的灯笼，夹角都不变，则FAFB＝sinβsinα＝ΔFAΔFB，由αβ可知ΔFBΔFA，D正确．图2－1－10【答案】ACD【典例5】如图2－1－11所示，轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的定滑轮拉住一个质量为10kg的物体，∠ACB＝30°，g取10m/s2，求：(1)轻绳AC段的张力FAC的大小；(2)横梁BC对C点的支持力的大小及方向．图2－1－11【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2－1－12所示．图2－1－12(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：FAC＝FCD＝Mg＝10×10N＝100N(2)由几何关系得：FC＝FAC＝Mg＝100N方向和水平方向成30°角斜向右上方．【答案】(1)100N(2)100N方向与水平方向成30°角斜向右上方【典例6】若将典例5中的横梁BC换为水平轻杆，且B端用铰链固定在竖直墙上，如图2－1－13所示，轻绳AD拴接在C端，求：图2－1－13(1)轻绳AC段的张力FAC的大小；(2)轻杆BC对C端的支持力．【解析】物体处于平衡状态，与物体相连的轻绳的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2－1－14所示．图2－1－14(1)由FACsin30°＝FCD＝Mg得：FAC＝2Mg＝2×10×10N＝200N.(2)由FACcos30°－FC＝0得：FC＝2Mgcos30°＝3Mg≈173N方向水平向右．【答案】(1)200N(2)173N方向水平向右变式训练4如图2－1－15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12N，轻绳的拉力为10N，水平轻弹簧的拉力为9N，求轻杆对小球的作用力．图2－1－15解析：以小球为研究对象，受力如图2－1－16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图2－1－16F＝G2＋F21＝15N设F与竖直方向夹角为α，sinα＝F1F＝35，则α＝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5N，方向与竖直方向成37°角斜向右上方．答案：5N方向与竖直方向成37°角斜向右上方变式训练5(2019年铜陵模拟)如图2－1－17所示，物体A、B置于水平地面上，与地面间的动摩擦因数均为μ，物体A、B用一跨过动滑轮的细绳相连，现用逐渐增大的力向上提升滑轮，某时刻拉A物体的绳子与水平面的夹角为53°，拉B物体的绳子与水平面的夹角为37°，此时A、B两物体刚好处于平衡状态，则A、B两物体的质量之比mAmB(认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin37°＝0.