2020高考物理精优大一轮复习人教通用版讲义：第2单元相互作用物体平衡第3讲重力、弹力
展开高考热点统计要求2015年2016年2017年2018年高考基础要求及冷点统计ⅠⅡⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅠⅡⅢ形变、弹性、胡克定律Ⅰ 1715 矢量和标量(Ⅰ) 对矢量和标量的考查贯穿整个高中物理,属于基础要求.滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力Ⅰ20 16 23 力的合成和分解Ⅱ 17 161716 25 共点力的平衡Ⅱ 1914 21 实验:探究弹力和弹簧伸长的关系 22 实验:验证力的平行四边形定则 22 考情分析本单元知识是力学的基础,高考着重考查的知识点有:受力分析的方法、共点力平衡条件的应用、力的合成与分解、整体法和隔离法的应用、弹力和摩擦力的概念及其方向与大小在各种情境下的分析和判断.第3讲 重力、弹力一、力1.定义:力是 的相互作用. 2.作用效果:使物体发生形变或改变物体的 (即产生加速度). 3.性质:力具有物质性、相互性、共存性、矢量性、独立性等特征.4.基本相互作用(1)四种基本相互作用: 相互作用、 相互作用、强相互作用和弱相互作用. (2)重力属于引力相互作用,弹力、摩擦力、电场力、磁场力等本质上是 相互作用的不同表现. 二、重力1.定义:由于地球的 而使物体受到的力. 2.大小:与物体的质量成 ,即G=mg. 3.方向: . 4.重心:重力宏观作用效果的 作用点. 三、弹力1.定义:发生 的物体由于要恢复原状而使物体受到的力. 2.产生条件:两物体相互接触且发生了 . 3.方向:沿 恢复原状的方向. 4.胡克定律:在弹簧的弹性限度内,弹簧的弹力大小与形变量成 ,即F=kx,其中k表示弹簧的劲度系数,反映弹簧的性质. 【辨别明理】(1)重力的方向一定指向地心. ( )(2)弹力可以产生在不直接接触的物体之间. ( )(3)相互接触的物体间不一定有弹力. ( )(4)F=kx中的x表示弹簧伸长量. ( )(5)形状规则的物体的重心一定在物体几何中心. ( )(6)劲度系数和弹簧长度没有关系. ( ) (7)挂在绳上静止的物体受到的重力就是绳对它的拉力. ( )(8)有弹力就一定有形变,但有形变不一定有弹力. ( )考点一 关于重力、弹力有无的判断1.(多选)[鲁科版必修1改编] 在对重力图3-1的本质还未认清之前,我国古代劳动人民就对其有了比较复杂的应用.我国西安半坡出土了一件距今约五千年的尖底陶瓶,如图3-1所示,这种陶瓶口小、腹大、底尖,有两耳在瓶腹偏下的地方.若用两根绳子系住两耳吊起瓶子,就能从井中取水,下列说法正确的是 ( )A.陶瓶的重心在装水前后始终不变B.陶瓶的重心随装水的多少发生变化C.陶瓶未装水时,其重心在两吊耳的下方D.陶瓶装满水时,其重心在两吊耳的上方2.(力的示意图)画出图3-2中物体A受力的示意图.图3-2图3-33.(弹力有无的判断)(多选)如图3-3所示,用两根细线把A、B两小球悬挂在天花板上的同一点O,并用第三根细线连接A、B两小球,然后用某个力F作用在小球A上,使三根细线均处于拉直状态,且OB细线恰好沿竖直方向,两小球均处于静止状态,则该力可能为图中的( )A.F1 B.F2 C.F3 D.F4■ 要点总结1.重力方向与重心(1)重力方向:总是竖直向下的,但不一定和接触面垂直,也不一定指向地心.(2)重心:物体的每一部分都受重力作用,可认为重力集中作用于一点即物体的重心.影响重心位置的因素:①物体的几何形状;②物体的质量分布.2.弹力有无的判断(1)条件法:根据弹力产生的两个条件——接触和形变直接判断.(2)假设法:在一些微小形变难以直接判断的情况下,可以先假设有弹力存在,然后判断是否与研究对象所处状态的实际情况相符合.(3)状态法:根据研究对象的运动状态进行受力分析,判断物体保持现在的运动状态是否需要弹力.(4)替换法:可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换,看能否维持原来的运动状态.考点二 弹力的分析与计算(1)弹力方向:可根据力的特点判断,也可根据运动状态、平衡条件或牛顿运动定律确定(如杆的弹力).(2)弹力大小除弹簧类弹力由胡克定律计算外,一般要结合运动状态,根据平衡条件或牛顿第二定律求解.图3-41.(弹力的方向)有三个重力、形状都相同的光滑圆柱体,它们的重心位置不同,放在同一方形槽上.为了方便,将它们画在同一图上,如图3-4所示,其重心分别用C1、C2、C3表示,FN1、FN2、FN3分别表示三个圆柱体对槽的压力,则 ( )A.FN1=FN2=FN3 B.FN1<FN2<FN3C.FN1>FN2>FN3 D.FN1=FN3>FN2图3-52.(由状态分析弹力方向)(多选)如图3-5所示,小车上固定着一根弯成θ角的曲杆,杆的另一端固定一个质量为m的小球.下列关于杆对球的作用力F的判断正确的是(重力加速度为g) ( )A.小车静止时,F=mg,方向竖直向上B.小车静止时,F=mgcos θ,方向垂直于杆向上C.小车向右以加速度a运动时,F的方向沿杆向上D.小车向右以加速度a运动时,F的方向斜向右上方,可能不沿杆图3-63.(由状态分析弹力大小)如图3-6所示,某钢制工件上开有一个楔形凹槽,凹槽的截面是一个直角三角形ABC,∠CAB=30°,∠ABC=90°,在凹槽中放有一个光滑的金属球,当金属球静止时,金属球对凹槽的AB边的压力大小为F1,对BC边的压力大小为F2,则的值为 ( )A. B. C. D.■ 要点总结(1)任何弹力都是由于形变引起的.(2)对于难以观察到的微小形变,通常从状态出发,利用“假设法”、平衡条件和牛顿第二定律等确定弹力是否存在及弹力的大小和方向.(3)胡克定律适用于能发生明显形变的弹簧、橡皮筋等物体.考点三 轻绳、轻杆、轻弹簧模型四种材料的弹力比较 对比项弹力表现形式弹力方向能否突变轻绳拉力沿绳收缩方向能轻杆拉力、支持力不确定能轻弹簧拉力、支持力沿弹簧轴线否橡皮条拉力沿橡皮条收缩方向否考向一 轻绳 忽略轻绳质量、形变,轻绳上的弹力一定沿着绳的方向,轻绳上的力处处大小相等.轻绳上的力可以突变.例1 如图3-7所示,一个物体由绕过定滑轮的绳子拉着,分别按图中所示的三种情况拉住物体静止不动.在这三种情况下,若绳子的张力大小分别为T1、T2、T3,定滑轮对轴心的作用力大小分别为FN1、FN2、FN3,滑轮的摩擦、质量均图3-7不计,则 ( )A.T1=T2=T3,FN1>FN2>FN3B.T1>T2>T3,FN1=FN2=FN3C.T1=T2=T3,FN1=FN2=FN3D.T1<T2<T3,FN1<FN2<FN3图3-8变式题 如图3-8所示,一轻质细绳一端固定于竖直墙壁上的O点,另一端跨过大小可忽略、不计摩擦的定滑轮P悬挂物块B,OP段的绳子水平,长度为L.现将一带挂钩的物块A挂到OP段的绳子上,A、B物块最终静止.已知A(包括挂钩)、B的质量之比=,则此过程中物块B上升的高度为 ( )A.L B. C. D.考向二 轻弹簧“轻弹簧”“橡皮绳”是理想化模型,具有如下特性:(1)在弹性限度内,弹力遵循胡克定律F=kx,其中x是弹簧的形变量.(2)轻弹簧(或橡皮绳)的质量可视为零.(3)弹簧既能受到拉力作用,也能受到压力作用(沿着弹簧的轴线),橡皮绳只能受到拉力作用,不能受到压力作用.轻弹簧(或橡皮绳)上的力不能突变.图3-9例2 (多选)如图3-9所示,在竖直方向上,两根完全相同的轻质弹簧a、b一端与质量为m的物体相连接,另一端分别固定,当物体平衡时,如果( )A.a被拉长,则b一定被拉长B.a被压缩,则b一定被压缩C.b被拉长,则a一定被拉长D.b被压缩,则a一定被拉长变式题 [2017·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80 cm的两点上,弹性绳的原长也为80 cm.将一钩码挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为100 cm;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.86 cm B.92 cm C.98 cm D.104 cm考向三 轻杆忽略轻杆质量、形变,杆上的弹力不一定沿着杆.例3 如图3-10甲所示,轻细绳AD跨过固定的水平轻杆BC右端的光滑定滑轮挂住一个质量为M1的物体,∠ACB=30°;图乙中轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上,另一端G通过轻细绳EG拉住,EG与水平方向也成30°角,在轻杆的G点用轻细绳GK拉住一个质量为M2的物体,求:(1)细绳AC段的张力FTAC与细绳EG的张力FTEG之比;(2)轻杆BC对C端的支持力;(3)轻杆HG对G端的支持力.图3-10 图3-11变式题 如图3-11所示,轻杆与竖直墙壁成53°角,斜插入墙中并固定,另一端固定一个质量为m的小球,水平轻质弹簧处于压缩状态,弹力大小为mg(g为重力加速度),则轻杆对小球的弹力大小为 ( )A.mg B.mg C.mg D.mg■ 建模点拨 “死结与活结”和“死杆与活杆”对比项特点“死结”绳子出现结点、绳子中间某点固定在某处或几段绳子系在一起,结点或固定点两端绳子的拉力大小不一定相等“活结”整根绳子跨过光滑滑轮或挂钩等物体,没有打结,轻绳内各点的张力大小相等“死杆”杆的一端固定,不能随意转动,轻质固定杆中的弹力方向不一定沿杆的方向,需要结合平衡条件或牛顿第二定律求得.“活杆”杆的一端有转轴,可以自由转动,轻质活动杆中的弹力方向一定沿杆的方向. 完成课时作业(三)
