力物體的平衡第1課時(shí)力重力與彈力考點(diǎn)自清力

1、第二章 力 物體的平衡第1課時(shí) 力 重力與彈力考點(diǎn)自清一、力,相互作用,相互性,矢量性,性質(zhì)相同的力，效果可以相同，也可以不同；效果相同的力，性質(zhì)可以相同，也可以不同.,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變,,重力、彈力、摩擦力、,電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力,,支持力、壓力、拉力、,浮力、動(dòng)力、阻力,牛頓,注意,發(fā)生形變,,二、重力1.產(chǎn)生：重力是由于 的吸引而產(chǎn)生的.2.大?。海?）重力和質(zhì)量的關(guān)系 . (2)重力在數(shù)值上等于

2、靜止時(shí)物體對(duì) 的壓力或者對(duì) 的拉力.3.方向:重力的方向 ，但不一定指向 地心. （1）重力的方向總是與當(dāng)?shù)氐乃矫娲?直，不同地方水平面不同，其垂直水平面向下的 方向也就不同. (2)重力的方向不一定指向地心.,G=mg,,水平支持面,懸繩,始終豎直向下,注意,地球,三、彈力1.產(chǎn)生：彈力是由于物體發(fā)生 而產(chǎn)生的.2.產(chǎn)生條件：（1）

3、 ；（2） .3.方向：與受力物體形變的方向 （選填“相 同”或“相反”）；與施力物體恢復(fù)形變的方向 （選填“相同”或“相反”）.4.胡克定律：（1）內(nèi)容：在彈簧的彈性限度內(nèi)，彈 簧的彈力與彈簧伸長(zhǎng)或壓縮的長(zhǎng)度成 . (2)公式：F=kx;k是彈簧的勁度系數(shù)，由彈簧本身 決定.,彈性形變,與其他物體接觸,,發(fā)生,彈性形變,相同,相同,正

4、比,熱點(diǎn)一 重力的理解1.重力的產(chǎn)生 （1）地球附近的任何物體都受重力作用. (2)重力是由于地球?qū)ξ矬w的吸引而產(chǎn)生的，但 不能說(shuō)重力就是地球?qū)ξ矬w的吸引力.由于地球 的自轉(zhuǎn)，地球?qū)ξ矬w的引力除產(chǎn)生重力之外， 還要提供物體隨地球自轉(zhuǎn)所需要的向心力，如圖 1所示，因此，重力是萬(wàn)有引力的一個(gè)分力.,圖1,熱點(diǎn)聚焦,（3）重力的施力物體是地球，并且物體對(duì)地球也有 力的作用. 2.重力的大小 （1）物體在地球上

5、不同的緯度處隨地球自轉(zhuǎn)所需 的向心力大小不同，重力大小也不同.兩極處，物 體所受重力最大，大小等于萬(wàn)有引力；赤道上， 物體所受重力最小，重力的大小等于萬(wàn)有引力與 物體隨地球自轉(zhuǎn)所需向心力之差. (2)一般情況下，可不考慮地球的自轉(zhuǎn)效應(yīng)，近似 地認(rèn)為重力等于萬(wàn)有引力.,(3)重力的大小可用測(cè)力計(jì)測(cè)出，物體的重力在數(shù) 值上等于物體靜止時(shí)對(duì)水平支持面的壓力或?qū)ωQ 直懸繩的拉力，但不能說(shuō)重力就是壓力或拉力，

6、這是兩種不同性質(zhì)的力.3.對(duì)重心的理解 重心是物體各部分所受重力的等效作用點(diǎn)，不 一定在物體上，與形狀及質(zhì)量分布有關(guān)，與物 體的位置、放置狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān).有規(guī)則幾 何形狀的均勻物體，它的重心位置在它的幾何 中心.,熱點(diǎn)二 彈力的有無(wú)及方向的判斷1.彈力有無(wú)的判斷 （1）直接判定 對(duì)于形變較明顯的情況，由形變情況直接判斷. （2）利用“假設(shè)法”判斷 對(duì)于形變不明顯的情況，可假設(shè)與研究對(duì)象接

7、 觸的物體間沒(méi)有彈力，判斷研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)狀 態(tài)是否發(fā)生改變.若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，則此處不存 在彈力，若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，則此處存在彈力.,例如：如圖2所示，有一球放在光滑水平面AC上，并和光滑斜面AB接觸，球靜止.分析球所受的彈力.可用“假設(shè)法”，即假設(shè)去掉AB面，因球仍然能夠保持原來(lái)的靜止?fàn)顟B(tài)，則可以判斷出在球與AB面的接觸處沒(méi)有彈力；假設(shè)去掉AC面，則球?qū)⑾蛳逻\(yùn)動(dòng)，故在與AC面的接觸處受到彈力，其方向垂直于AC面向上.

8、(3)根據(jù)物體所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷物體的受力必須和物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)符合，依據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，由二力平衡（或牛頓第二定律）列方程求解.這可以作為判斷某個(gè)接觸面上彈力是否存在的依據(jù).,圖2,例如:如圖3所示,小球A在車(chē)廂內(nèi)隨車(chē)廂一起向右運(yùn)動(dòng),可根據(jù)小球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析車(chē)廂后壁對(duì)球A的彈力的情況.①若車(chē)廂和小球做勻速直線運(yùn)動(dòng),則小球A受力平衡,所以后車(chē)廂對(duì)小球無(wú)彈力.②若車(chē)廂和小球向右做加速運(yùn)動(dòng),則由牛頓第二定律可知,后車(chē)廂

9、壁對(duì)小球的彈力水平向右.,圖3,2.彈力方向的判斷 (1)根據(jù)物體發(fā)生形變的方向判斷 彈力的方向與施力物體發(fā)生形變的方向相反,與 自身(受力物體)發(fā)生形變的方向相同. (2)根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷 由狀態(tài)分析彈力,即物體的受力必須與物體的運(yùn)動(dòng) 狀態(tài)相符合,依據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),由共點(diǎn)力的平 衡條件或牛頓第二定律列方程,確定彈力的方向. (3)幾種常見(jiàn)模型中彈力方向的確定,,名師點(diǎn)撥1.繩只能產(chǎn)生拉力,

10、不能產(chǎn)生支持力,且輕繩彈力的方向一定沿繩指向繩收縮的方向.2.桿既能產(chǎn)生拉力,也能產(chǎn)生支持力,彈力的方向可能沿桿,也可能不沿桿.,題型探究題型1 有關(guān)重心的分析 病人在醫(yī)院里輸液時(shí),液體一滴滴從玻璃 瓶中滴下,在液體不斷滴下的過(guò)程中,玻璃瓶連 同瓶中液體共同的重心將( ) A.一直下降 B.一直上升 C.先降后升 D.先升后降 盛滿液體

11、的玻璃瓶,重心在什么位置?隨著液體的滴出,液體和玻璃瓶這一整體的重心怎樣變化?液體滴完時(shí)呢?解析 當(dāng)瓶中盛滿液體時(shí),重心在瓶的中部,隨著液體的滴出,重心下降;當(dāng)瓶中液面下降到某一位置后,重心又開(kāi)始上升,當(dāng)液體滴完時(shí),重心又上升到原來(lái)的位置.,思路點(diǎn)撥,C,規(guī)律總結(jié)重心相對(duì)于物體的位置與物體的形狀和質(zhì)量分布有關(guān),質(zhì)量分布均勻且有規(guī)則幾何形狀的物體,其重心就在其幾何中心,但不一定在物體上.本題找準(zhǔn)重心的初末位置及初始階段重心

12、位置的變化即可.,變式練習(xí)1 如圖4所示,兩輛車(chē)以相同的速度做勻速運(yùn)動(dòng);根據(jù)圖中所給信息和所學(xué)知識(shí)你可以得出的結(jié)論是( )A.物體各部分都受重力作用,但可以認(rèn)為物體各部 分所受重力集中于一點(diǎn)B.重力的方向總是垂直向下的C.物體重心的位置與物體形狀或質(zhì)量分布有關(guān)D.力是使物體運(yùn)動(dòng)的原因,圖4,解析 物體各部分都受重力作用,但可以認(rèn)為物體各部分所受重力集中于一點(diǎn),這個(gè)點(diǎn)就是物體的重心,重力的方向總是和水

13、平面垂直,是豎直向下而不是垂直向下,所以A正確,B錯(cuò)誤,從圖中可以看出,汽車(chē)(包括貨物)的形狀和質(zhì)量分布發(fā)生了變化,重心的位置就發(fā)生了變化,故C正確.力不是使物體運(yùn)動(dòng)的原因而是使物體發(fā)生形變或產(chǎn)生加速度的原因,所以D錯(cuò)誤.答案 AC,題型2 彈力方向的判定 如圖5(a)所示,輕繩AD跨過(guò)固定的水平橫 梁BC右端的定滑輪掛住一個(gè)質(zhì)量為M1的物體, ∠ACB=30°;圖5(b)中輕桿HG一端用

14、鉸鏈固定在 豎直墻上,另一端G通過(guò)細(xì)繩EG拉住,EG與水平方 向也成30°,輕桿的G點(diǎn)用細(xì)繩GF拉住一個(gè)質(zhì)量 為M2的物體,求:,圖5,(1)輕繩AC段的張力FTAC與細(xì)繩EG的張力FTEG之比;(2)輕桿BC對(duì)C端的支持力;(3)輕桿HG對(duì)G端的支持力. （1）繩AC、CD上的拉力大小相同嗎?繩EG、GF上的拉力大小相同嗎?（2）桿BC、HG的彈力方向是否沿桿?為什么?解析 題圖

15、(a)和(b)中的兩個(gè)物體M1、M2都處于平衡狀態(tài),根據(jù)平衡的條件,首先判斷與物體相連的細(xì)繩,其拉力大小等于物體的重力;分別取C點(diǎn)和G點(diǎn)為研究對(duì)象,進(jìn)行受力分析如下圖（a）和（b）所示,根據(jù)平衡規(guī)律可求解.,思路點(diǎn)撥,(1)圖(a)中輕繩AD跨過(guò)定滑輪拉住質(zhì)量為M1的物體,物體處于平衡狀態(tài),輕繩AC段的拉力FTAC=FTCD=M1g，圖(b)中由于FTEG sin 30°=M2g得FTEG=2M2g,所以FTAC

16、/FTEG=M1/2M2.,(2)圖(a)中,根據(jù)平衡規(guī)律,由拉密原理可得 FNC=FT=M1g,方向和水平方向成30°,指向斜右上方.(3)圖(b)中,根據(jù)平衡方程有FTEGsin 30°=M2g，F(xiàn)TEGcos 30°=FNG所以FNG=M2gcot 30°= M2g,方向水平向右.,答案 (1)M1/2M2 (2)M1g,方向和水平方向

17、成30°,指向斜右上方 (3) 方向水平向右,規(guī)律總結(jié)力學(xué)問(wèn)題中進(jìn)行受力分析時(shí),確定彈力的方向是關(guān)鍵.通過(guò)本題,可以明確:（1）中間沒(méi)有打結(jié)的輕繩上各處的張力大小都是一樣的,如果繩子打結(jié),則以結(jié)點(diǎn)為界,不同位置上的張力大小可能是不一樣的.（2）桿可分為固定桿和活動(dòng)桿,固定桿的彈力方向不一定沿桿,彈力方向視具體情況而定,活動(dòng)桿只能起到“拉”和“推”的作用.,變式練習(xí)2 如圖6所示，固定在小車(chē)上

18、的支架的斜桿與豎直桿的夾角為θ,在斜桿下端固定有質(zhì)量為m的小球，下列關(guān)于桿對(duì)球的彈力F的判斷中，正確的是 （ ）A.小車(chē)靜止時(shí)，F(xiàn)=mgcos θ,方向沿桿向上B.小車(chē)靜止時(shí)，F(xiàn)=mgcos θ,方向垂直桿向上C.小車(chē)向右以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí)，一定有F=mg/sin θD.小車(chē)向左以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí)， 方向斜向左上方，與豎直方向夾角α=arctan (a/g),圖6,解析 小

19、車(chē)靜止時(shí)，球處于平衡狀態(tài)，由物體的平衡條件知F=mg,故A、B項(xiàng)都錯(cuò)誤.小車(chē)向右以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí)，設(shè)小球受桿的彈力方向與豎直方向的夾角為α.如圖甲所示，根據(jù)牛頓第二定律有：Fsin α=ma,Fcos α=mg,解得：tan α=a/g 故C項(xiàng)錯(cuò).小車(chē)向左以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí)，如圖乙所示. 方向斜向左上方，與豎直方向的夾角α=arctan(ma/mg)=arct

20、an(a/g)，故D項(xiàng)是正確的.答案 D,題型3 彈簧產(chǎn)生的彈力 如圖7所示,質(zhì)量為m的物體A 放在地面上的豎直輕彈簧B上,且彈 簧B分別與地面和物體A相連接.現(xiàn)用 細(xì)繩跨過(guò)定滑輪將物體A與另一輕彈 簧C連接,當(dāng)彈簧C處在水平位置且右端位于a點(diǎn)時(shí) 它沒(méi)有發(fā)生形變.已知彈簧B和彈簧C的勁度系數(shù)分 別為k1和k2,不計(jì)定滑輪、細(xì)繩的質(zhì)量和摩擦.將彈 簧C的右端由a點(diǎn)沿水平方向拉到b點(diǎn)時(shí),彈簧B的彈 力

21、變?yōu)樵瓉?lái)的 求a、b兩點(diǎn)間的距離.,圖7,解析 開(kāi)始時(shí)B被壓縮的長(zhǎng)度為x1,有k1x1=mg ①當(dāng)彈簧B的彈力變?yōu)?且處于壓縮狀態(tài)時(shí)的壓縮量為x2,則k1x2= ②此時(shí)彈簧C的形變量x3,有k2x3= ③ a、b間距為x1-x2+x3= ④當(dāng)彈簧B的彈力為 且處于伸長(zhǎng)狀

22、態(tài)時(shí)的伸長(zhǎng)量為x2′,則k1x2′= ⑤此時(shí)彈簧C ⑥ab間距為： ⑦,答案,本題共17分，①②③⑤⑥各3分，④⑦各1分。對(duì)重力和彈力高考中一般從力的產(chǎn)生條件、力的大小和方向及其性質(zhì)特征的角度立意命題，對(duì)彈力的有無(wú)、大小和方向的判斷是最近幾年高考的熱點(diǎn)，有關(guān)彈簧問(wèn)題的綜合設(shè)計(jì)，由于既能考查相關(guān)彈力的特點(diǎn)規(guī)律，又能夠?qū)㈧o力學(xué)知識(shí)、動(dòng)力學(xué)知識(shí)甚至能量知識(shí)綜合起來(lái)考查學(xué)生

23、的綜合應(yīng)用知識(shí)的能力，所以在高考中出現(xiàn)的幾率較大.,【評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)】,【名師導(dǎo)析】,自我批閱如圖8所示, 原長(zhǎng)分別為L(zhǎng)1和L2,勁度系數(shù)分別為k1和k2的輕質(zhì)彈簧豎直懸掛在天花板上,兩彈簧之間有一質(zhì)量為m1的物體,最下端掛著質(zhì)量為m2的另一物體,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài).求:(1)這時(shí)兩彈簧的總長(zhǎng).(2)若用一個(gè)質(zhì)量為M的平板把下面的物體豎直緩慢地向上托起,直到兩彈簧的總長(zhǎng)度等于兩彈簧的原長(zhǎng)之和,求這時(shí)平板受到下面物體m

24、2的壓力.,圖8,解析 (1)設(shè)上面彈簧受到的彈力為F1,伸長(zhǎng)量為Δx1,下面彈簧受到的彈力為F2,伸長(zhǎng)量為Δx2,由物體的平衡及胡克定律有F1=(m1+m2)g (2分)所以總長(zhǎng)為L=L1+L2+Δx1+Δx2,(2分),(2分),(3分),(2)要使兩個(gè)彈簧的總長(zhǎng)度等于兩彈簧原長(zhǎng)之和,必須是上面彈簧伸長(zhǎng)Δx,下面彈簧縮短Δx.對(duì)m2:FN=k2Δx+m2g (2

25、分)對(duì)m1:m1g=k1Δx+k2Δx (2分)答案,素能提升1.關(guān)于力的概念,下列說(shuō)法正確的是( ) A.沒(méi)有相互接觸的物體間也可能有力的作用 B.力是使物體位移增加的原因 C.壓縮彈簧時(shí),手先給彈簧一個(gè)壓力而使之壓 縮,彈簧壓縮后再反過(guò)來(lái)給手一個(gè)彈力 D.力可以從一個(gè)物體傳給另一個(gè)物體,而不改變 其大小 解析 有相互作用力存在的物體之間不一定是 相互接觸的，各種場(chǎng)力

26、就是沒(méi)有相互接觸的物 體間存在的力的作用,A對(duì).力是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的 原因,B錯(cuò).力的作用是相互的、同時(shí)的,沒(méi)有先后 順序,C錯(cuò).力是物體間的相互作用,不能傳遞,D錯(cuò).,A,2.如圖9所示，一根彈性桿的一端 固定一個(gè)重量是2 N的小球，小 球處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，彈性桿對(duì) 小球的彈力( ) A.大小為2 N，方向平行于斜面向上 B.大小為1 N，方向平行于斜面向上 C.大小為2 N，方向垂直于斜面向上

27、 D.大小為2 N，方向豎直向上 解析 彈性桿對(duì)小球的彈力與小球受到的重力 等大反向，大小為2 N，方向豎直向上.,圖9,D,3.如圖10所示,將細(xì)線的一端系在右手 中指上,另一端系上一個(gè)重為G的鉤 碼.用一支很輕的鉛筆的尾部頂在細(xì) 線上的某一點(diǎn),使細(xì)線的上段保持水 平,筆的尖端置于右手掌心. 鉛筆與水平細(xì)線的夾 角為θ,則( ) A.中指受到的拉力為Gsin θ B.中指受到的拉力為

28、Gcos θ C.手心受到的壓力為 D.手心受到的壓力為,圖10,解析 受力分析如右圖所示.FNcos θ =FTFNsin θ =FTGFTG=GC正確.答案 C,4.一個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)的輕彈簧，將其上端固定，下 端掛一個(gè)質(zhì)量為m的小球時(shí)，彈簧的總長(zhǎng)度 變?yōu)?L.現(xiàn)將兩個(gè)這樣的彈簧按如圖11所示 方式連接，A、B兩小球的質(zhì)量均為m，則 兩小球平衡時(shí)，B小球距懸點(diǎn)O的距離為（不考 慮小球的大?。?/p>

29、（ ） A.3L B.4L C.5L D.6L 解析 一根彈簧，掛一個(gè)質(zhì)量為m的小球時(shí)，彈 簧的總長(zhǎng)度變?yōu)?L，伸長(zhǎng)L，勁度系數(shù)k=mg/L， 若兩個(gè)小球如題圖示懸掛，則下面的彈簧伸長(zhǎng)L， 上面的彈簧受力2mg，伸長(zhǎng)2L，則彈簧的總長(zhǎng)為 L+L+L+2L=5L.故C正確.,圖11,C,5.圖12所示中彈簧秤、繩和滑輪的重量均不計(jì),繩 與滑輪間的摩

30、擦力不計(jì),物體的重力都是G,在圖 甲、乙、丙三種情況下,彈簧秤的讀數(shù)分別是F1、 F2、F3,則( ) A.F3>F1=F2B.F3=F1>F2 C.F1=F2=F3D.F1>F2=F3 解析 由平衡條件可知三種情況下彈力都等于G.,圖12,C,6.如圖13所示,半徑為R、內(nèi)壁光滑 的空心圓筒放在地面上,將兩個(gè)重 力都為G、半徑都為r的球（R<2r&l

31、t; 2R)放在圓筒中,下列說(shuō)法中正確的 是( ) A.筒底對(duì)球A的彈力大小一定等于2G B.筒壁對(duì)球A的彈力等于筒壁對(duì)球B的彈力大小 C.球A對(duì)球B的彈力一定大于重力G D.球B對(duì)筒壁的壓力一定小于重力G,圖13,解析 對(duì)兩個(gè)球的整體研究，筒底對(duì)整體的支持力等于兩球的總重，筒壁對(duì)球A的彈力等于筒壁對(duì)球B的彈力大小，A、B正確；對(duì)球B研究，筒壁對(duì)球B的彈力與球B受到的重力的合力等于球A對(duì)球B

32、的彈力，由幾何關(guān)系可得球A對(duì)球B的彈力一定大于重力G，C正確；球B對(duì)筒壁的壓力可能小于、可能等于、也可能大于重力G，D錯(cuò)誤.答案 ABC,7.如圖14所示，A物體重2 N，B物體重4 N， 中間用彈簧連接，彈力大小為2 N，此時(shí) 吊A物體的繩的張力為FT，B對(duì)地的壓力 為FN，則FT、FN的數(shù)值可能是（ ） A. 7 N 0B.4 N 2 N C.0 N 6 ND.2 N 6 N,圖14,BC

33、,8.如圖15(a)所示，質(zhì)量為M=10 kg的滑塊放在水平地面 上，滑塊上固定一個(gè)輕細(xì)桿ABC，∠ABC=45°.在A端 固定一個(gè)質(zhì)量為m=2 kg的小球，滑塊與地面間的動(dòng)摩 擦因數(shù)為μ=0.3.現(xiàn)對(duì)滑塊施加一個(gè)水平向右的推力 F1=96 N，使滑塊做勻加速運(yùn)動(dòng).求此時(shí)輕桿對(duì)小球作用 力F2，（取g=10 m/s2). 有位同學(xué)是這樣解答的： 小球受到重力及桿的作用力F2,因?yàn)槭禽p桿,所以F2方

34、 向沿桿向上,受力情況如圖15(b)所示.根據(jù)所畫(huà)的平 行四邊形,可以求得: 你認(rèn)為上述解法是否正確？如果不正確,請(qǐng)說(shuō)明理由, 并給出正確的解答.,,圖15,解析 結(jié)果不正確.桿AB對(duì)球的作用力方向不一定沿桿的方向，它可能會(huì)是向右偏上的方向，大小和方向由加速度a的大小決定，并隨a的變化而變化.對(duì)整體，由牛頓第二定律，F(xiàn)-μ(M+m)g=(M+m)a解得：輕桿對(duì)小球的作用力F2與水平方向的夾角