备考2024届高考物理一轮复习讲义第二章相互作用第1讲重力弹力考点2弹力的分析与计算

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1.形变
2.弹力
3.胡克定律
拓展（1）弹力产生的过程
（2）弹力的施力物体是发生形变的物体，受力物体是跟施力物体接触并使施力物体发生形变的物体.
如图所示，健身拉力器是一种很简单且容易获得的健身器材.拉力器能够锻炼的部位有很多：可以练肩部，练手臂，练胸，练腿，练背等.
（1）地面对健身爱好者的支持力是由于健身爱好者的脚发生了形变.（ ✕ ）
（2）弹簧拉伸时，健身爱好者的手与健身拉力器间一定有弹力.（ √ ）
（3）健身拉力器中的弹簧，其形变量越大，劲度系数越大.（ ✕ ）
（4）健身拉力器中的弹簧，其劲度系数是由弹簧自身性质决定的.（ √ ）
（5）F＝kx中“x”表示弹簧形变后的长度.（ ✕ ）
研透高考 明确方向
命题点1 弹力有无的判断
4.如图所示，下列各图中的物体A均处于静止状态，关于物体A是否受到弹力作用的说法不正确的是（ A ）
A.图甲中地面是光滑水平的，物体A与B间存在弹力
B.图乙中两斜面与水平地面的夹角分别为α、β，两斜面对物体A均有力的作用
C.图丙中地面光滑且水平，物体A与竖直墙壁之间有力的作用
D.图丁中物体A受到斜面B对它的支持力的作用
解析 状态法：图甲中的物体A受重力和地面支持力的作用，二力平衡，物体A静止，不可能再受到物体B对A的弹力的作用，故A错误.假设法：图乙中若去掉左侧的斜面，物体A将运动，去掉右侧的斜面，物体A也将运动，所以两斜面对物体A均有力的作用，故B正确.状态法：图丙中由二力平衡知外力F与竖直墙壁对物体A的作用力平衡，墙壁对物体A有力的作用，故C正确.条件法：图丁中由弹力产生的条件可知，物体A与B接触且挤压，二者之间有弹力的作用，故D正确.
方法点拨
弹力有无的判断方法
命题点2 弹力方向的判断
5.[弹力方向的判断]建筑工地上有三根木头堆放在水平地面上，现工人将另一根木头P搁在上面，便于将木头P锯断，如图所示.关于木头P在支撑点M、N处受到的弹力的方向，下列哪个图是正确的（ C ）
解析 在M点，地面对木头P的支持力垂直地面向上；在N点，木头受弹力方向垂直接触面斜向上.故选C.
6.[受力分析图]画出下图中物体A受力的示意图（各接触面均光滑）.
（1）（2）（3）（4）
答案 如图所示
方法点拨
弹力方向的确定
命题点3 弹力的大小
7.[胡克定律的应用/2023山东]餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示，三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上，下端连接托盘.托盘上叠放若干相同的盘子，取走一个盘子，稳定后余下的正好升高补平.已知单个盘子的质量为300g，相邻两盘间距1.0cm，重力加速度大小取10m/s2.弹簧始终在弹性限度内，每根弹簧的劲度系数为（ B ）
A.10N/mB.100N/m
C.200N/mD.300N/m
解析 取走一个盘子，稳定后余下的正好升高补平，说明一个盘子的重力可以使弹簧发生的形变量等于相邻的两盘间距，则有mg＝3kx，解得k＝100N/m，B正确.
方法点拨
弹力大小的计算
命题点4 弹簧的串、并联问题
8.[弹簧的串联问题]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（ B ）
A.b弹簧的伸长量为L
B.b弹簧的伸长量为k1Lk2
C.P端向右移动的距离为2L
D.P端向右移动的距离为（1＋k2k1）L
解析 两根轻弹簧串联，两弹簧产生的弹力大小相等，根据胡克定律F＝kx得k1L＝k2xb，则b弹簧的伸长量xb＝k1Lk2，故A错误，B正确；开始时a、b两弹簧均处于原长状态，则P端向右移动的距离s等于两根弹簧伸长量之和，即s＝L＋xb＝（1＋k1k2）L，故C、D错误.
方法点拨 弹簧串联在一起使用时，每根弹簧的弹力相等，均等于外界施加的力的大小，每根弹簧的伸长量x与其劲度系数k成反比.
9.[弹簧的并联问题/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为40cm，某人用600N的力把它们拉长至1.6m，则（ BC ）
A.人的每只手受到拉力器的拉力大小为300N
B.每根弹簧产生的弹力大小为150N
C.每根弹簧的劲度系数为125N/m
D.每根弹簧的劲度系数为500N/m
解析 由题意，根据力的相互性知，人的每只手受到拉力器的拉力大小为600N，故A错误；由于四根弹簧并联，每根弹簧受到的拉力相等，故每根弹簧产生的弹力大小均为150N，B正确；每根弹簧的伸长量为x＝1.6m－0.4m＝1.2m，每根弹簧产生的弹力大小F＝150N，则由胡克定律F＝kx得，每根弹簧的劲度系数k＝Fx＝125N/m，故C正确，D错误.
方法点拨 当弹簧并联使用时，各弹簧的弹力大小之和等于总弹力，要仔细分析每根弹簧受到的力，再根据胡克定律计算弹簧的伸长量.根据胡克定律求解
根据力的平衡条件求解
根据牛顿第二定律求解
适用于弹簧（橡皮筋等）弹力的计算，注意单位的换算以及图像法的应用
适用于物体处于平衡状态的情况，一般利用正交分解法，由平衡方程确定弹力的大小
适用于物体有加速度的情况，由F合＝ma结合具体情境确定弹力的大小