高考物理一轮复习第二章相互作用第1课时重力弹力学案新人教版

第二章 相互作用

[定标——核心素养]

[定位——主干知识]

1.形变、弹性、胡克定律

2．滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力

3．矢量和标量

4．力的合成和分解

5．共点力的平衡

6．实验：探究弹力和弹簧伸长的关系

7．实验：探究两个互成角度的力的合成规律

第1课时　重力　弹力

必备知识(一)　重　力

1．[重心和重力的方向]

(多选)如图所示，两辆车在以相同的速度做匀速直线运动，根据图中所给信息和所学知识你可以得出的结论是(　　)

A．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．物体重心的位置与物体形状和质量分布有关

D．物体只有重心受重力作用，其他部分不受重力作用

[系统归纳]

重心与物体形状、质量分布情况的关系

2．[重心位置的判断]

(多选)在新教材鲁科版第一册教材中有以下四幅图片，在图片对应的情境中人或物体的重心位置将会下降的是(　　)

对重心的三点提醒

(1)重心不是重力的真实作用点，重力作用在整个物体上，重心是重力的等效作用点。

(2)重心不是物体上最重的一点，也不一定是物体的几何中心。

(3)重心在物体上的相对位置与物体的位置、放置状态及运动状态无关，重心可以不在物体上。　

3．[重力的大小]

(多选)一个物体所受重力在下列哪些情况下会发生变化(　　)

A．把它从地面拿到山顶　　　　　 B．把它送到火星上去

C．把它放到水里  D．改变它的运动状态

重力的大小

重力的大小用G＝mg计算，重力与物体在地球上的位置有关，与环境和运动状态无关。

[精解详析]

1．选AC　重力作用于物体的各部分，重心是物体所受重力的等效作用点，A 正确，D 错误；重力的方向总是竖直向下的，B 错误；物体的形状和质量分布影响物体的重心位置，C正确。

2．选AB　向“上”滚的圆锥重心是向下移动的，所以圆锥才会滚动，选项A正确；我国古代的汲水瓶未装水时，重心较高，它会倾倒使水自动流进去，汲满水的汲水瓶重心将会下降，提绳时瓶会被直立着提上来，选项B正确；用一根手指顶稳盘子，盘子的重心相对地面不变，选项C错误；跳高运动员起跳过程中重心升高，选项D错误。

3．选AB　根据重力的计算公式G＝mg知，重力的大小不但与物体的质量有关，还与重力加速度的大小有关，而重力加速度的大小与在地球上的位置、离地面的高度有关，不同的天体对应的重力加速度也不同，所以正确选项是A、B。

必备知识(二)　弹　力

1．[弹力有无的判断]

(1)[条件法、假设法]在下列四个图中，物体a、b均处于静止状态，a、b间一定有弹力的是(　　)

(2)[状态法]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)，现让小车从固定的光滑斜面上自由下滑，在选项图所示的情况中杆发生了不同的形变，其中正确的是(　　)

[系统归纳]

判断弹力有无的三法

(1)条件法：看是否接触，有无弹性形变。

(2)假设法：以下图为例说明。

(3)状态法：看是否平衡、有无加速度、加速度的方向如何。　

2．[弹力方向的判断]

(1)接触方式(试画出各弹力的方向)

(2)轻绳、轻杆、轻弹簧(试画出各弹力的方向)

,　　弹力方向的判断

(1)接触方式

①面与面——垂直于接触面

②点与面——不看点只看面

③点与曲面——垂直于过点的切面

④曲面与平面——过切点垂直于平面

⑤曲面与曲面——过切点垂直于公切面

(2)绳和轻杆

①细绳中的“活结”两侧实际是同一根细绳，“死结”两侧是两根不同的细绳。

②轻杆模型中，杆顶端所受的各力中，除杆的弹力外，如果其他力的合力沿着杆的方向，则杆的弹力必然沿着杆；如果其他力的合力不沿着杆，则杆的弹力也不会沿着杆。

(3)判断弹力方向的一般步骤

①确定物体之间弹力作用的类型。

②确定产生弹力的物体。

③找出使物体发生形变的外力方向。

④确定物体形变的方向。

⑤确定物体产生的弹力方向。　

3．[弹力大小的计算]

(1)[弹簧——应用胡克定律]如图所示，一根弹簧其自由端不悬挂重物时，指针正对刻度5，在弹性限度内，当挂上1个80 N的重物时，指针正对刻度45，若指针正对刻度35，应挂重物的重力是(　　)

A．40 N  B．50 N

C．60 N  D．70 N

(2)[平衡体——应用平衡条件]如图甲所示，为某公园的一座七孔桥，如图乙是七孔桥正中央一孔，位于中央的楔形石块1，左侧面与竖直方向的夹角为θ，右侧面竖直。若接触面间的摩擦力忽略不计，则石块1左、右两侧面所受弹力的比值为(　　)

A.  B．sin θ

C.   D.

(3)[非平衡体——应用牛顿第二定律]

(多选)如图所示为位于水平面上的小车，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ，在斜杆下端固定有质量为m的小球。现使小车以加速度a向右做匀加速运动，下列说法正确的是(　　)

A．杆对小球的弹力竖直向上

B．杆对小球的弹力沿杆向上

C．杆对小球的弹力大小可能为

D．杆对小球的弹力大小为F＝

弹力大小的计算

(1)弹簧弹力的计算

①明确弹簧的原长、弹簧的总长和弹簧的伸长。

②看清弹簧是被拉伸还是被压缩，拉伸量与压缩量相等时弹力大小相等、方向相反。

(2)平衡法的应用

①明确是二力平衡还是多力平衡。

②物体有加速度时不能应用平衡法，需要根据牛顿第二定律计算。

(3)应用牛顿第二定律计算弹力

①对物体受力分析，画出受力图。

②应用牛顿第二定律，沿加速度的方向和垂直于加速度方向列方程。

③求解弹力的大小和方向，并判断结果的合理性。

[精解详析]

1．(1)B

(2)选C　小车在光滑斜面上自由下滑，则加速度a＝gsin θ (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gsin θ，则杆的弹力方向垂直于斜面向上，杆不会发生弯曲，C正确。

3．(1)选C　由胡克定律F＝kx得：G1＝k(45－5)，G2＝k(35－5)，解以上两式得G2＝60 N，C正确。

(2)选C　对石块1受力分析如图，则石块1左、右两侧面所受弹力的比值＝，故C正确。

(3)选CD　设杆对小球的弹力F在竖直方向的合力为Fy，水平方向的分力为Fx，由牛顿第二定律可知，Fy＝mg，Fx＝ma，F＝，当＝tan θ时，即a＝gtan θ时，杆对球的弹力沿杆向上，此时F＝，综上所述，选项A、B均错误，选项C、D均正确。

 [课堂巩固落实]

1．学习完圆周运动和万有引力内容后再看“重力是由于地球的吸引而使物体受到的力”这句话，从中体会物理语言的严谨与美妙。

2．胡克定律对轻弹簧、橡皮筋均适用，前提是形变量在弹性限度内。

3．一根绳上的张力各处大小都相等，但要理解好什么样的绳叫“一根绳”。

4．物体对支持面的压力的大小不一定等于物体重力的大小。

1．下列画出的弹力FN的示意图，合理的是(　　)

解析：选D　A图中弹力FN的方向应指向球心，B图中弹力FN的方向应竖直向上，C图中弹力FN的方向应竖直向上，D图中FN的方向应垂直于杆斜向上，故选项D正确。

2．(多选)如图所示是锻炼身体用的拉力器，并列装有四根相同的弹簧，每根弹簧的自然长度都是40 cm，某人用600 N的力把它们拉长至1.6 m，则(　　)

A．人的每只手受到拉力器的拉力为300 N

B．每根弹簧的弹力为150 N

C．每根弹簧的劲度系数为125 N/m

D．每根弹簧的劲度系数为500 N/m

解析：选BC　每只手的拉力均为600 N，故选项A错误；每根弹簧的弹力为F＝ N＝150 N，故选项B正确；每根弹簧的劲度系数k＝＝ N/m＝125 N/m，故选项C正确，D错误。

3.如图所示，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(　　)

A．若小车匀速运动，细绳对小球一定有拉力

B．若小车匀速运动，弹簧对小球不一定有弹力

C．若小车加速运动，细绳对小球不一定有拉力

D．若小车加速运动，弹簧对小球不一定有弹力

解析：选D　若小球与小车一起匀速运动，则细绳对小球无拉力，弹簧对小球一定有弹力；若小球与小车加速运动，则细绳一定有拉力；若小球与小车有向右的加速度a＝gtan α，则轻弹簧对小球无弹力，故D项正确。

4.(多选)如图所示，A、B两物体的重力分别是GA＝3 N，GB＝4 N。A用细线悬挂在顶板上，B放在水平面上，A、B间轻弹簧的弹力F＝2 N，则细线中的张力T及B对地面的压力N的可能值分别是(　　)

A．5 N和6 N  B．5 N和2 N

C．1 N和6 N  D．1 N和2 N

解析：选BC　如果弹簧处于被拉伸的状态，会向下拉A，向上提B，则对物体A、B，有T＝GA＋F＝5 N，N＝GB－F＝2 N，选项B正确；如果弹簧处于被压缩的状态，会向上推A，向下压B，则T′＝GA－F＝1 N，N′＝GB＋F＝6 N，选项C正确。

5.(2021·衡水中学月考)(多选)如图所示为缓慢关门时(关门方向为图中箭头方向)门锁的示意图，若弹簧始终处于压缩状态，则下列说法正确的是(　　)

A．关门时锁壳对锁舌的弹力方向水平向右

B．关门时锁壳对锁舌的弹力方向垂直于锁舌的斜面

C．关门时弹簧弹力变大

D．关门时弹簧弹力方向与锁壳对锁舌的弹力方向在同一条直线上

解析：选BC　关门时，锁壳对锁舌的弹力方向与接触面垂直，即垂直于锁舌的斜面，选项A错误，B正确；关门时，弹簧的压缩量增大，根据胡克定律F＝kx可知，弹簧弹力变大，选项C正确；被压缩的弹簧弹力的方向沿着弹簧向两边，锁壳对锁舌的弹力方向垂直于锁舌的斜面，显然两者不在同一条直线上，选项D错误。