浙江版2022年高考物理总复习第二单元相互作用物体平衡第4讲重力弹力课件

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1.力是物体与物体之间的    相互作用    ,力的作用效果是改变物体的运动 状态和使物体发生形变。
2.力的三要素:大小、方向、作用点。
3.重力(1)产生:由于地球对物体的吸引而使物体受到的力。(2)大小:    mg    。(3)g的变化:重力加速度g随纬度的增大而    增大    ,随高度的增大而    减小    ;(4)方向:    竖直向下    。(5)重心:其位置与物体的    质量分布    和形状有关。二、弹力
1.定义:直接接触的物体间由于发生    弹性形变    而产生的力。
1.判断下列说法对错。(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。 (　　)
4.(人教版必修1P56第3题改编)一根轻弹簧在10.0 N的拉力作用下,长度由原 来的5.00 cm伸长为6.00 cm。(1)当这根弹簧长度为4.20 cm时,受到的压力多大?(2)当弹簧受到15 N的拉力时,弹簧的长度是多少?
答案　(1)8.0 N　(2)6.5 cm
解析　重力是地球对物体吸引力的一个分力,其另一分力提供物体随地球 自转,绕地轴做匀速圆周运动的向心力,故A错;地球上一切物体都要受到地球 的吸引,都受到重力的作用,与运动状态无关,故B错,C对;物体受到的重力与 它拉紧竖直悬绳的力是性质完全不同的两个力,前者是重力,后者是弹力,两 力的施力物体和受力物体都不同,故D错。
2.[重心判断]如图所示,是陕西西安半坡村出土的盛水陶罐(也称为欹器), 它的特点是底尖、腹大、口小。穿入绳子(系绳的耳环设在瓶腹稍靠下的部 位),将空的欹器悬挂起来静止时,发现整个容器无法正立而是略有倾斜(如图 所示)。往其中注入适量的水(一半水左右)后,发现整个容器正立了,保持竖直 状态;若注入水太满,容器会自动倾倒,将多余的水倒出。关于以上几个状态 时容器重心的变化,下列说法正确的是 (　　)
解析　未装水的欹器竖立时,容器无法正立而是略有倾斜,说明它的重心略 高于耳环,故A错误;装一半水时的欹器,整个容器正立了,说明重心略低于耳 环,故B错误,C正确;装满水时的欹器会自动倾倒,说明其重心最高,故D错误。
3.[弹力形变物体的判断](多选)玩具汽车停在模型桥面上,如图所示,下列 说法正确的是 (　　)A.桥面受向下的弹力,是因为汽车发生了弹性形变B.汽车没有发生形变,所以汽车不受弹力C.汽车受向上的弹力,是因为桥梁发生了弹性形变D.汽车受向上的弹力,是因为汽车发生了弹性形变
解析　弹性形变指物体形变之后撤去外力能完全恢复原来形状的形变, 桥面受到向下的弹力,是因为汽车发生了弹性形变,选项A正确,B错误;汽车受 到向上的弹力,是因为桥梁发生了弹性形变,选项C正确,D错误。
解析　(1)小车静止时,球受到两个力的作用:重力和杆的弹力,根据平衡条件 知,杆对球的弹力大小等于球的重力,方向竖直向上。(2)选小球为研究对象。小车以加速度a向右运动时,小球所受重力和杆的弹 力的合力方向一定水平向右,此时,弹力F的方向一定指向右上方,只有这样, 才能保证小球在竖直方向上保持平衡,水平方向上具有向右的加速度。假设 小球所受弹力方向与竖直方向的夹角为α(如图),根据牛顿第二定律有F sin α =ma,F cs α=mg。
拓展1:小车如何运动时,弹力的方向才沿杆的方向?答案　见解析解析　当小车水平向右的加速度为a=g tan θ时,弹力的方向沿杆斜向上,此时 小车可能向右匀加速运动,也可能向左匀减速运动。
拓展2:试比较一下绳、杆、弹簧的弹力方向,它们各自有何特点?答案　见解析
解析　绳只能发生拉伸形变,故绳只能产生沿绳伸长方向的拉力;弹簧可以发 生拉伸形变,也可以发生压缩形变,故弹簧可以产生沿弹簧方向的拉力,也可 以产生沿弹簧方向的支持力;杆既可以发生拉伸形变,也可以发生压缩形变, 还可以发生弯曲形变,故杆可产生沿杆方向的拉力和支持力,也可以产生不沿 杆方向的弹力。
解题感悟例题及相关延伸思考旨在让考生认识到,物体的运动状态不同,以及轻绳、轻 杆、轻弹簧等模型发生的形变不同,使得产生的弹力不同,相应的计算方法也 不同: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;④根据动能定理计算。
1.[轻弹簧弹力的计算]如图所示,四个完全相同的弹簧都处于水平位置, 它们的右端受到大小均为F的水平拉力作用,而左端的情况各不相同:①弹簧 的左端固定在墙上;②弹簧的左端受大小也为F的水平拉力作用;③弹簧的左 端拴一小物块,物块在光滑的桌面上滑动;④弹簧的左端拴一小物块,物块在 有摩擦的桌面上滑动。若认为弹簧质量都为零,以L1、L2、L3、L4依次表示四 个弹簧的伸长量,则有 (　　)
解析　弹簧伸长量由弹簧的弹力(F弹)大小决定。由于弹簧质量不计,这四 种情况下,F弹都等于弹簧右端拉力F,因而弹簧伸长量均相等,故选项D正确。
考点三　轻绳、轻杆、轻弹簧模型
解析　设轻弹簧A、B的伸长量都为x,小球a的质量为m,则小球b的质量为2 m。对小球b,由平衡条件知,弹簧B的弹力为kBx=2mg;对小球a,由平衡条件知, 竖直方向上,有kBx+mg=kAx cs 60°,联立解得kA=3kB,选项A、B错误;水平方向 上,轻绳的拉力FT=kAx sin 60°,选项C错误,D正确。
A.甲图中的AB杆表现为拉力,BC杆表现为拉力B.乙图中的AB杆表现为拉力,BC杆表现为支持力C.丙图中的AB、BC杆均表现为拉力D.丁图中的AB、BC杆均表现为支持力思路点拨　(1)杆是否可以用橡皮筋替代?(2)杆的弹力方向是否一定要去沿着杆或杆的延长线方向?
解析　在题图甲中,对B点进行受力分析可知,B点受到AB杆的拉力、BC杆 的支持力和绳子的拉力,三力平衡,A项错误;在题图乙中,对B点进行受力分析 可知,B点受到绳子竖直向下的拉力,由平衡条件可知AB、BC杆都表现为支持 力,B项错误;在题图丙中,对B点进行受力分析可知,B点受到绳子向下的拉力, AB杆提供斜向上的拉力,BC杆提供向右的拉力,C项正确;在题图丁中,对B点 进行受力分析可知,B点受到绳子向下的拉力,AB杆提供拉力,BC杆提供支持 力,D项错误。
解题感悟解决三种模型问题时应注意的事项:(1)轻杆、轻绳、轻弹簧都是忽略质量的理想化模型。(2)分析轻杆上的弹力时必须结合物体的运动状态。(3)讨论轻弹簧上的弹力时应明确弹簧处于伸长还是压缩状态。
解析　一根轻弹簧,挂一个质量为m的小球时,轻弹簧的总长度变为2L,即伸 长L,劲度系数k=mg/L。若两个小球如题图所示悬挂,则下面的轻弹簧伸长2L, 上面的轻弹簧受力为3mg,伸长3L,则轻弹簧的总长为L+L+2L+3L=7L,故选项 D正确。