（名师导学）2020版高考物理总复习 第二章 第1节 力 重力 弹力课件 新人教版

第二章相互作用(必修1)考点要求说明滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力Ⅰ处理物体在粗糙面上的问题，只限于已知相对运动趋势或已知运动方向的情况形变、弹性、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：探究弹力和弹簧伸长的关系实验：验证力的平行四边形定则年份考题题型分值主要考点2017全国卷Ⅰ第21题选择题6分动态平衡、受力分析全国卷Ⅱ第14题选择题6分弹力分析全国卷Ⅱ第16题选择题6分求动摩擦因数μ全国卷Ⅲ第17题选择题6分胡克定律、共点力平衡全国卷Ⅲ第22题实验题6分力的合成天津卷第8题选择题6分动态平衡江苏卷第14题计算题16分摩擦力、共点力平衡年份考题题型分值主要考点2018全国卷Ⅰ第15题选择题6分胡克定律全国卷Ⅰ第22题实验题5分游标卡尺、胡克定律全国卷Ⅱ第23题实验题9分弹簧测力计读数、测动摩擦因数第1节力重力弹力考点1重力、弹力的分析与计算1．对力的认识(1)力的概念：力是______________的作用．力是不能离开物体而独立存在的，有力存在，必然同时存在施力物体和受力物体．(2)力的基本特征：①物质性：力不能___________而独立存在．物体对物体脱离物体②相互性：力的作用是相互的．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：既有大小，又有方向，其运算法则为____________________．④独立性：一个力作用在某一物体上产生的效果与这个物体是否同时受到其他力的作用______．⑤同时性：物体间的相互作用总是_______产生，_______变化，_______消失．(3)力的效果使物体发生________或使物体的运动状态发生改变(即产生___________)．(4)四种基本相互作用：引力相互作用、______相互作用、强相互作用和弱相互作用平行四边形定则无关同时同时同时形变加速度电磁(5)力的分类①按_______分：重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等．②按______分：动力、阻力、压力、支持力、向心力、回复力等．③按研究对象分：内力、外力．2．重力(1)重力的产生：由于_______对物体的吸引而使物体受到的力．(2)方向：总是________________．(3)大小：G＝_______．(4)重心：物体各个部分受到重力的合力的作用点．重心可能在物体上也可能不在物体上．性质效果地球竖直向下mg①质量分布均匀且有规则形状的物体，重心位置在几何中心．②质量分布不均匀的物体，重心位置跟物体形状有关，跟物体内质量的分布有关．③用悬挂法测重心(只适合薄片状物体)．(5)重力的反作用力是物体对地球的作用力，作用在_______上．3．弹力、胡克定律(1)定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状而对跟它接触的物体产生力的作用，这种力叫弹力．地球(2)产生条件：①两物体_______，②发生___________；两者缺一不可，并且弹力和形变同时_______，同时________．(3)弹力的方向：与施力物体形变方向相反，与受力物体形变方向相同．例如A对B的弹力FAB与A形变方向相反，与B形变方向相同．(4)胡克定律：在____________内，弹力和弹簧的_______大小(_______或_______的量)成正比，即F＝_____，k叫弹簧的_________，单位是_______，它取决于弹簧本身的结构(材料、匝数、直径等)．接触弹性形变产生消失弹性限度形变伸长缩短kx劲度系数N/m(5)几种常见模型中弹力方向的确定弹力弹力的方向弹簧的弹力与弹簧中心轴线重合，指向弹簧恢复原状的方向轻绳的弹力沿绳指向绳收缩的方向面与面接触的弹力垂直于接触面指向受力的物体点与面接触的弹力过接触点垂直于接触面(或过接触点的切面)而指向受力物体球与面接触的弹力在接触点与球心连线上，指向受力物体球与球接触的弹力垂直于过接触点的公切面，而指向受力物体杆的弹力可能沿杆，也可能不沿杆，应具体情况具体分析(6)计算弹力大小的方法①根据胡克定律，依F＝kΔx求解；②根据力的平衡列式求解；③根据牛顿第二定律列式求解．例1下列关于重力、重心的说法，正确的是()A．重力是由于地面附近的物体受到地球的吸引而产生的B．物体的重心一定与它的几何中心重合C．用一绳子将物体悬挂起来，物体处于静止状态时，该物体的重心不一定在绳子的延长线上D．任何物体的重心都在物体内，不可能在物体外【解析】重力是地球附近的物体由于受到地球的万有引力而产生的，是万有引力的一个分力，故A正确．只有质量分布均匀，且有规则形状的物体，它的重心才与它的几何中心重合，故B错误．因为绳对板的拉力与板受的重力为一对平衡力，必在一条直线上，所以重心一定在细线的延长线上，故C错误．重心可以在物体上，也可以在物体之外，如质量分布均匀的空心球体的重心在球心上，不在物体上，故D错误．【答案】A【小结】1.如图所示为地面上物体所受重力的示意图：万有引力F引指向地心，它的分量F向垂直于地轴，给物体提供随地球自转的向心力，F引的另一个分量是物体的重力G.若不计自转效应，则近似地认为mg＝GM地mR2地.2．重力是由于地球的吸引而产生，但不能说重力就是地球的吸引力．3．在赤道上时，重力等于万有引力减去向心力，即G＝F引－F向．4．在两极点重力等于物体所受到的万有引力，在地球上其他位置时，重力不等于万有引力．例2如下图所示，将一个钢球分别放在量杯、口大底小的普通茶杯和口小底大的三个烧杯中，钢球与各容器的底部和侧壁相接触，处于静止状态．若钢球和各容器的接触面都是光滑的，各容器的底面均水平，则以下说法中正确的是()A．各容器的侧壁对钢球均无弹力作用B．各容器的侧壁对钢球均有弹力作用C．量杯的侧壁对钢球无弹力作用，其余两种容器的侧壁对钢球均有弹力作用D．口大底小的普通茶杯的侧壁对钢球有弹力作用，其余两种容器的侧壁对钢球均无弹力作用【解析】如果将各容器的侧壁搬离，我们可以知道钢球还能处于静止状态，所以各容器的侧壁对钢球均无弹力作用，故A正确，BCD错误．【答案】A【小结】弹力有无的分析和判断1．“直接判定法”：对于形变较明显的情况，由形变情况直接判断．2．“假设法”：先假设物体间的弹力不存在，即把与研究对象接触的物体去掉．再判断所研究物体的运动状态是否改变．若不变则说明无弹力；若改变则说明有弹力．3．“状态分析法”：分析除弹力以外其他力的合力，看该合力是否满足给定的运动状态，若不满足，则存在弹力，若满足则不存在弹力．并可以依据物体所受的合外力和物体的运动状态，由力的平衡或牛顿第二定律求解物体间弹力的大小．例3如图甲所示，一个弹簧一端固定在传感器上，传感器与电脑相连．当对弹簧施加变化的作用力(拉力或压力)时，在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹力的关系图象如图乙所示．则下列判断正确的是()A．弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比B．弹力增加量与对应的弹簧长度的增加量成正比C．该弹簧的劲度系数是200N/mD．该弹簧受到压力时，劲度系数不变【解析】由图知，F－x是一条过原点的直线，k＝200.10N/m＝200N/m，可知A错，B、C、D正确．【答案】BCD【小结】正确理解公式F＝kx，F为弹力大小，k为劲度系数，x为相对于原长的形变量，拉长x和压缩x弹力大小相等，但方向相反．1．如图所示，“马踏飞燕”是我国古代雕塑艺术的稀世之宝，它呈现了“飞奔的骏马的一只蹄踏在飞燕上的情景”，这座雕塑能稳稳地立着是因为()A．马所受重力很大B．马蹄大C．马的重心在飞燕上D．马的重心位置和飞燕在一条竖直线上D【解析】飞奔的骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞翔的燕子上，和马的重力大小没关系，和马蹄的大小没关系，而是因为马处于平衡状态，飞燕对马的支持力和马的重力在一条竖直线上，故A、B均错误，D正确．根据马的形态，马的重心不会在飞燕上，C错误．2．如图所示为一轻质弹簧的弹力大小和弹簧长度的关系图象，根据图象判断，正确的结论是()A．弹簧的劲度系数为1N/mB．弹簧的劲度系数为100N/mC．无法判断弹簧的原长D．弹簧伸长0.2m时，弹力的大小为4NB【解析】由图读出，弹簧的弹力F＝0时，弹簧的长度为L0＝6cm，即弹簧的原长为6cm，故C错误；由图读出弹力为F1＝2N，弹簧的长度为L1＝4cm，弹簧压缩的长度x1＝L0－L1＝6cm－4cm＝2cm＝0.02m，由胡克定律得弹簧的劲度系数为：k＝F1x1＝20.02N/m＝100N/m，故A错误，B正确；弹簧伸长0.2m时，弹力的大小为F＝kx＝100×0.2N＝20N，故D错误．3．一根轻质弹簧一端固定，用大小为F1的力压弹簧的另一端，平衡时长度为l1；改用大小为F2的力拉弹簧，平衡时长度为l2，弹簧的拉伸和压缩都在弹性限度内，该弹簧的劲度系数为()A.F2－F1l2－l1B.F2＋F1l2＋l1C.F2＋F1l2－l1D.F2－F1l2＋l1【解析】由胡克定律得F＝kx，式中x为形变量，设弹簧原长为l0，则有F1＝k(l0－l1)，F2＝k(l2－l0)，联立方程组可以解得k＝F1＋F2l2－l1，故选项C正确．C考点2轻杆、轻绳和轻弹簧模型1．三种模型对比轻杆轻绳轻弹簧模型图示模型特点形变特点只能发生微小形变柔软，只能发生微小形变，各处张力大小相等既可伸长，也可压缩，各处弹力大小相等方向特点不一定沿杆，可以是任意方向只能沿绳，指向绳收缩的方向沿弹簧轴线，与形变方向相反作用效果特点可以提供拉力、支持力只能提供拉力可以提供拉力、支持力大小突变特点可以发生突变可以发生突变一般不能发生突变2.“动杆”和“定杆”与“活结”和“死结”问题(1)“动杆”与“定杆”关于杆，常见的有铰链连接(动杆)和固定连接(定杆)两种连接方式．“动杆”多是“二力杆”，轻杆两端所受弹力方向一定沿杆的方向．“定杆”不能转动，轻杆两端所受弹力方向不一定沿着杆的方向．(2)“活结”与“死结”轻绳两段分界处受力点不能移动(死结)，相当于两根独立的绳子，“死结”两侧的绳子弹力不一定等大．当轻绳跨过滑轮或光滑的钩子时，绳子的着力点可以移动(活结)，“活结”两侧绳子的弹力一定等大．其合力一定沿着两段绳的夹角的角平分线．例4如图所示，两个质量均为m的物体分别挂在支架上的B点(如图甲所示)和跨过滑轮的轻绳BC上(如图乙所示)，图甲中轻杆AB可绕A点转动，图乙中水平轻杆一端A插在墙壁内，已知θ＝30°，则图甲中轻杆AB受到绳子的作用力F1和图乙中滑轮受到绳子的作用力F2分别为()A．F1＝mg、F2＝3mgB．F1＝3mg、F2＝3mgC．F1＝33mg、F2＝mgD．F1＝3mg、F2＝mg【解析】甲图中，结点B受BC绳子的拉力FT、竖直绳的拉力FT′和AB杆的支持力F1，而FT′＝mg，根据平衡条件，有：F1＝3mg；乙图中，绳子对滑轮的作用力应是两股绳的合力F2，如图所示：其中FT＝mg故F2＝mg，故D正确，A、B、C错误．【答案】D例5如图所示，将两相同的木块a、b置于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳系于墙壁．开始时a、b均静止，弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，a所受摩擦力Ffa≠0，b所受摩擦力Ffb＝0.现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间()A．Ffa大小不变B．Ffa方向改变C．Ffb仍然为零D．Ffb方向向右【解析】剪断右侧绳的瞬间，右侧绳上拉力突变为零，而弹簧对两木块的拉力没有发生突变，与原来一样，所以b相对地面有向左的运动趋势，受到静摩擦力Ffb方向向右，选项C错误，D正确．剪断右侧绳的瞬间，木块a受到的各力都没有发生变化，选项A正确，B错误．【答案】AD例6如图，一个轻型衣柜放在水平地面上，一条光滑轻绳两端分别固定在两侧顶端A、B上，再挂上带有衣服的衣架，若保持绳长和左端位置点不变，将绳右端移动到C点固定，衣柜一直静止，下列说法正确的是()A．绳的张力大小不变B．衣柜对地面的压力将会变小C．绳的张力变小D．衣柜对地面的压力将会增大【解析】设绳子与竖直方向的夹角为θ，绳子张力为T，衣服的质量为m，挂钩处的交点受力如图所示，根据共点力