2020高考物理一轮总复习 第二章 相互作用 基础课1 重力 弹力课件 新人教版

第二章相互作用考纲要求三年真题常考角度201820172016滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力Ⅰ形变、弹力、胡克定律Ⅰ矢量和标量Ⅰ力的合成和分解Ⅱ共点力的平衡Ⅱ实验二：探究弹力和弹簧伸长量的关系实验三：验证力的平行四边形定则卷Ⅲ·T25卷Ⅰ·T21卷Ⅱ·T16卷Ⅲ·T17、T22卷Ⅰ·T19卷Ⅱ·T14卷Ⅲ·T17(1)结合物体的平衡条件考查弹力、摩擦力(2)静摩擦力和滑动摩擦力转换过程中摩擦力的变化(3)力的合成与分解(4)静态平衡和动态平衡问题(5)实验原理、方法及数据处理的考查重力弹力栏目导航1234板块一双基巩固板块二考点突破板块三素养培优板块四跟踪检测双基巩固固双基、明易错、强化记忆板块一填一填|——知识体系一、重力1．产生：由于____________的吸引而使物体受到的力．2．大小：与物体的质量成____________，即G＝____________.可用_________________测量重力．3．方向：总是____________的．4．重心：其位置与物体的____________分布和___________有关．地球正比mg弹簧测力计竖直向下质量形状二、形变、弹性、胡克定律1．形变物体在力的作用下____________或____________的变化叫形变．2．弹性(1)弹性形变：有些物体在形变后撤去作用力能够____________的形变．(2)弹性限度：当形变超过一定限度时，撤去作用力后，物体不能完全恢复原来的____________，这个限度叫弹性限度．形状体积恢复原状形状3．弹力(1)定义：发生弹性形变的物体，由于要____________，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力．(2)产生条件：物体相互____________且发生____________.(3)方向：弹力的方向总是与物体弹性形变的方向____________.恢复原状接触弹性形变相反4．胡克定律(1)内容：弹簧发生____________时，弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成____________.(2)表达式：F＝____________.①k是弹簧的___________，单位为N/m；k的大小由弹簧____________决定．②x是____________，但不是弹簧形变以后的长度．弹性形变正比kx劲度系数自身性质形变量判一判|——易混易错(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)弹力一定产生在相互接触的物体之间．()(4)相互接触的物体间一定有弹力．()(5)F＝kx中“x”表示弹簧形变后的长度．()(6)弹簧的形变量越大，劲度系数越大．()(7)弹簧的劲度系数由弹簧自身性质决定．()(8)胡克定律是英国科学家胡克发现的．()×√√×××√√记一记|——规律结论1．物体的重力与地球对物体的万有引力二者一般不相等．2．胡克定律对轻弹簧、橡皮条均适用，但形变量应在弹性限度内．3．解题中常用到的二级结论(1)绳上的张力一定沿着绳指向绳收缩的方向．(2)物体面面或点面接触时的弹力的方向一定垂直于接触面或接触点的切面指向受力物体．(3)弹力的大小不一定等于物体的重力.考点突破记要点、练高分、考点通关板块二考点一弹力的有无及方向判断——自主练透|记要点|1．弹力有无的判断“三法”(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．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，可假设两个物体间不存在弹力，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，则此处一定存在弹力．(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是否存在弹力．2．弹力方向的确定|练高分|1.如图所示，轻绳上端固定，下端悬挂一个重球，在重球下放着一光滑斜面，球与斜面接触且处于静止状态，轻绳保持竖直，则重球受到的力是()A．重力和轻绳的拉力B．重力、轻绳的拉力和斜面的支持力C．重力、斜面的弹力和斜面的静摩擦力D．重力、轻绳的拉力、斜面的支持力和下滑力解析：选A轻绳保持竖直，轻绳的拉力竖直向上，斜面光滑，重球不会受到斜面的静摩擦力，要保证重球处于静止状态，斜面对重球的支持力必定为零，故重球只受到重力和轻绳的拉力两个力的作用，选项A正确．2．如图所示，小车受到水平向右的弹力作用，与该弹力有关的说法中正确的是()A．弹簧发生拉伸形变B．弹簧发生压缩形变C．该弹力是小车形变引起的D．该弹力的施力物体是小车解析：选A小车受到水平向右的弹力作用，是弹簧发生拉伸形变引起的，该弹力的施力物体是弹簧，故只有A项正确．3.(2018届聊城模拟)小车上固定一根弹性直杆A，杆顶固定一个小球B(如图所示)，现让小车从光滑斜面上自由下滑，在下列如图所示的情况中杆发生了不同的形变，其中正确的是()解析：选C小车在光滑斜面上自由下滑，则加速度a＝gsinθ(θ为斜面的倾角)，由牛顿第二定律可知小球所受重力和杆的弹力的合力沿斜面向下，且小球的加速度等于gsinθ，则杆的弹力方向垂直于斜面向上，杆不会发生弯曲或倾斜，C正确．考点二弹力的分析与计算——师生共研|记要点|计算弹力的三种方法(1)根据胡克定律计算；(2)根据力的平衡条件计算；(3)根据牛顿第二定律计算．|析典例|【例】(2019届安庆质检)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θ，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，F＝mgsinθ，方向沿杆向上B．小车静止时，F＝mgcosθ，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F＝masinθD．小车以向左的加速度a运动时，F＝ma2＋mg2，方向斜向左上方，与竖直方向的夹角θ1满足tanθ1＝ag[解析]小车静止时，由物体的平衡条件知，此时杆对小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θ1，如图甲所示．根据牛顿第二定律，有Fsinθ1＝ma，Fcosθ1＝mg，两式相除可得tanθ1＝ag，只有当小球的加速度a＝gtanθ时，杆对小球的作用力才沿杆的方向，此时才有F＝masinθ，C错误；小车以加速度a向左加速运动时，由牛顿第二定律，可知小球所受到的重力mg与杆对球的作用力的合力大小为ma，方向水平向左，如图乙所示．所以杆对球的作用力的大小F＝ma2＋mg2，方向斜向左上方，tanθ1＝ag，D正确．[答案]D|反思总结|杆弹力的“按需提供”杆的弹力方向不一定沿杆的方向，其大小和方向的判断要根据物体的运动状态来确定，即为了维持物体的状态，由受力平衡或牛顿运动定律求解得到所需弹力的大小和方向，杆就会根据需要提供相应大小和方向的弹力．|练高分|1．如图所示，质量均为m的木块A和B，用一个劲度系数为k的轻质弹簧连接，最初系统静止，现在用力缓慢拉A直到B刚好离开地面，则这一过程A上升的高度为()A.mgkB.2mgkC.3mgkD.4mgk解析：选B系统最初静止时，以木块A为研究对象得弹簧的压缩量x1＝mgk.B刚好离开地面时，以木块B为研究对象得弹簧的伸长量x2＝mgk.A上升的高度h＝x1＋x2＝2mgk，故B项正确．2.(多选)(2018届雅安调研)如图所示，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()A．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：选BD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，故选项B正确；令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°，故选项D正确．3．(2017年全国卷Ⅲ)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：选B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12－0.82cosθ；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L2－0.82，联立解得L＝92cm，可知A、C、D项错误，B项正确．素养培优提素养、练能力、注重培养板块三“形异质同”类问题——比较思维能力的培养平衡中的弹簧问题弹簧可以发生压缩形变，也可以发生拉伸形变，其形变方向不同，弹力的方向也不同．在平衡问题中，常通过轻弹簧这种理想化模型，设置较为复杂的情景，通过物体受力平衡问题分析弹簧的弹力.该类问题常有以下三种情况：一、拉伸形变1.如图所示，用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，弹簧A与竖直方向的夹角为30°，弹簧C水平，则弹簧A、C的伸长量之比为()A.3∶4B．4∶3C．1∶2D．2∶1解析：选D将两小球及弹簧B视为一个整体系统，该系统水平方向受力平衡，故有kΔxAsin30°＝kΔxC，可得ΔxA∶ΔxC＝2∶1，D项正确．二、压缩形变2.如图所示，两木块的质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2，上面木块压在上面的弹簧上(但不拴接)，整个系统处于平衡状态．现缓慢向上提上面的木块，直到它刚离开上面弹簧，在此过程中下面木块移动的距离为()A.m1gk1B.m2gk1C.m1gk2D.m2gk2解析：选C在此过程中，压在下面弹簧上的压力由(m1＋m2)g减小到m2g，即减少了m1g，根据胡克定律可断定下面弹簧的长度增长了Δl＝m1gk2，即下面木块移动的距离为m1gk2.三、形变未知3.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12N，轻绳的拉力为10N，水平轻弹簧的弹力为9N，求轻杆对小球的作用力．解析：设杆的弹力大小为F，与水平方向的夹角为α，①弹簧向左拉小球时，小球受力如图甲所示．由平衡条件知Fcosα＋F1sin37°＝F2Fsinα＋F1cos37°＝G代入数据解得F＝5N，α＝53°即杆对小球的作用力大小为5N，方向与水平方向成53°角斜向右上方．②弹簧向右推小球时，小球受力如图乙所示．由平衡条件得Fcosα＋F1sin37°＋F2＝0Fsinα＋F1cos37°＝G代入数据解得F≈15.5N，α＝π－arctan415.即杆对小球的作用力大小约为15.5N，方向与水平方向成arctan415斜向左上方．答案：见解析