力物體的平衡第1課時力重力與彈力考點自清力

1、第二章 力 物體的平衡第1課時 力 重力與彈力考點自清一、力,相互作用,相互性,矢量性,性質相同的力，效果可以相同，也可以不同；效果相同的力，性質可以相同，也可以不同.,運動狀態(tài)發(fā)生改變,,重力、彈力、摩擦力、,電場力、磁場力,,支持力、壓力、拉力、,浮力、動力、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?）重力和質量的關系 . (2)重力在數(shù)值上等于

2、靜止時物體對 的壓力或者對 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?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”）；與施力物體恢復形變的方向 （選填“相同”或“相反”）.4.胡克定律：（1）內容：在彈簧的彈性限度內，彈 簧的彈力與彈簧伸長或壓縮的長度成 . (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)重力是由于地球對物體的吸引而產(chǎn)生的，但 不能說重力就是地球對物體的吸引力.由于地球 的自轉，地球對物體的引力除產(chǎn)生重力之外， 還要提供物體隨地球自轉所需要的向心力，如圖 1所示，因此，重力是萬有引力的一個分力.,圖1,熱點聚焦,（3）重力的施力物體是地球，并且物體對地球也有 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，大小等于萬有引力；赤道上， 物體所受重力最小，重力的大小等于萬有引力與 物體隨地球自轉所需向心力之差. (2)一般情況下，可不考慮地球的自轉效應，近似 地認為重力等于萬有引力.,(3)重力的大小可用測力計測出，物體的重力在數(shù) 值上等于物體靜止時對水平支持面的壓力或對豎 直懸繩的拉力，但不能說重力就是壓力或拉力，

6、這是兩種不同性質的力.3.對重心的理解 重心是物體各部分所受重力的等效作用點，不 一定在物體上，與形狀及質量分布有關，與物 體的位置、放置狀態(tài)及運動狀態(tài)無關.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.,熱點二 彈力的有無及方向的判斷1.彈力有無的判斷 （1）直接判定 對于形變較明顯的情況，由形變情況直接判斷. （2）利用“假設法”判斷 對于形變不明顯的情況，可假設與研究對象接

7、 觸的物體間沒有彈力，判斷研究對象的運動狀 態(tài)是否發(fā)生改變.若運動狀態(tài)不變，則此處不存 在彈力，若運動狀態(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“假設法”，即假設去掉AB面，因球仍然能夠保持原來的靜止狀態(tài)，則可以判斷出在球與AB面的接觸處沒有彈力；假設去掉AC面，則球將向下運動，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)物體所處的運動狀態(tài)判斷物體的受力必須和物體的運動狀態(tài)符合，依據(jù)物體的運動狀態(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在車廂內隨車廂一起向右運動,可根據(jù)小球的運動狀態(tài)分析車廂后壁對球A的彈力的情況.①若車廂和小球做勻速直線運動,則小球A受力平衡,所以后車廂對小球無彈力.②若車廂和小球向右做加速運動,則由牛頓第二定律可知,后車廂

9、壁對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)物體的運動狀態(tài)判斷 由狀態(tài)分析彈力,即物體的受力必須與物體的運動 狀態(tài)相符合,依據(jù)物體的運動狀態(tài),由共點力的平 衡條件或牛頓第二定律列方程,確定彈力的方向. (3)幾種常見模型中彈力方向的確定,,名師點撥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 有關重心的分析 病人在醫(yī)院里輸液時,液體一滴滴從玻璃 瓶中滴下,在液體不斷滴下的過程中,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?液體滴完時呢?解析 當瓶中盛滿液體時,重心在瓶的中部,隨著液體的滴出,重心下降;當瓶中液面下降到某一位置后,重心又開始上升,當液體滴完時,重心又上升到原來的位置.,思路點撥,C,規(guī)律總結重心相對于物體的位置與物體的形狀和質量分布有關,質量分布均勻且有規(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1 如圖4所示,兩輛車以相同的速度做勻速運動;根據(jù)圖中所給信息和所學知識你可以得出的結論是( )A.物體各部分都受重力作用,但可以認為物體各部 分所受重力集中于一點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量分布有關D.力是使物體運動的原因,圖4,解析 物體各部分都受重力作用,但可以認為物體各部分所受重力集中于一點,這個點就是物體的重心,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錯誤,從圖中可以看出,汽車(包括貨物)的形狀和質量分布發(fā)生了變化,重心的位置就發(fā)生了變化,故C正確.力不是使物體運動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跨過固定的水平橫 梁BC右端的定滑輪掛住一個質量為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通過細繩EG拉住,EG與水平方 向也成30°,輕桿的G點用細繩GF拉住一個質量 為M2的物體,求:,圖5,(1)輕繩AC段的張力FTAC與細繩EG的張力FTEG之比;(2)輕桿BC對C端的支持力;(3)輕桿HG對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繩,其拉力大小等于物體的重力;分別取C點和G點為研究對象,進行受力分析如下圖（a）和（b）所示,根據(jù)平衡規(guī)律可求解.,思路點撥,(1)圖(a)中輕繩AD跨過定滑輪拉住質量為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)律總結力學問題中進行受力分析時,確定彈力的方向是關鍵.通過本題,可以明確:（1）中間沒有打結的輕繩上各處的張力大小都是一樣的,如果繩子打結,則以結點為界,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,活動桿只能起到“拉”和“推”的作用.,變式練習2 如圖6所示，固定在小車上

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量為m的小球，下列關于桿對球的彈力F的判斷中，正確的是 （ ）A.小車靜止時，F(xiàn)=mgcos θ,方向沿桿向上B.小車靜止時，F(xiàn)=mgcos θ,方向垂直桿向上C.小車向右以加速度a運動時，一定有F=mg/sin θD.小車向左以加速度a運動時， 方向斜向左上方，與豎直方向夾角α=arctan (a/g),圖6,解析 小

19、車靜止時，球處于平衡狀態(tài)，由物體的平衡條件知F=mg,故A、B項都錯誤.小車向右以加速度a運動時，設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項錯.小車向左以加速度a運動時，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項是正確的.答案 D,題型3 彈簧產(chǎn)生的彈力 如圖7所示,質量為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 細繩跨過定滑輪將物體A與另一輕彈 簧C連接,當彈簧C處在水平位置且右端位于a點時 它沒有發(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,不計定滑輪、細繩的質量和摩擦.將彈 簧C的右端由a點沿水平方向拉到b點時,彈簧B的彈 力

21、變?yōu)樵瓉淼?求a、b兩點間的距離.,圖7,解析 開始時B被壓縮的長度為x1,有k1x1=mg ①當彈簧B的彈力變?yōu)?且處于壓縮狀態(tài)時的壓縮量為x2,則k1x2= ②此時彈簧C的形變量x3,有k2x3= ③ a、b間距為x1-x2+x3= ④當彈簧B的彈力為 且處于伸長狀

22、態(tài)時的伸長量為x2′,則k1x2′= ⑤此時彈簧C ⑥ab間距為： ⑦,答案,本題共17分，①②③⑤⑥各3分，④⑦各1分。對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特征的角度立意命題，對彈力的有無、大小和方向的判斷是最近幾年高考的熱點，有關彈簧問題的綜合設計，由于既能考查相關彈力的特點規(guī)律，又能夠將靜力學知識、動力學知識甚至能量知識綜合起來考查學生

23、的綜合應用知識的能力，所以在高考中出現(xiàn)的幾率較大.,【評價標準】,【名師導析】,自我批閱如圖8所示, 原長分別為L1和L2,勁度系數(shù)分別為k1和k2的輕質彈簧豎直懸掛在天花板上,兩彈簧之間有一質量為m1的物體,最下端掛著質量為m2的另一物體,整個裝置處于靜止狀態(tài).求:(1)這時兩彈簧的總長.(2)若用一個質量為M的平板把下面的物體豎直緩慢地向上托起,直到兩彈簧的總長度等于兩彈簧的原長之和,求這時平板受到下面物體m

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

25、分)對m1:m1g=k1Δx+k2Δx (2分)答案,素能提升1.關于力的概念,下列說法正確的是( ) A.沒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,手先給彈簧一個壓力而使之壓 縮,彈簧壓縮后再反過來給手一個彈力 D.力可以從一個物體傳給另一個物體,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，各種場力

26、就是沒有相互接觸的物 體間存在的力的作用,A對.力是改變運動狀態(tài)的 原因,B錯.力的作用是相互的、同時的,沒有先后 順序,C錯.力是物體間的相互作用,不能傳遞,D錯.,A,2.如圖9所示，一根彈性桿的一端 固定一個重量是2 N的小球，小 球處于靜止狀態(tài)時，彈性桿對 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,將細線的一端系在右手 中指上,另一端系上一個重為G的鉤 碼.用一支很輕的鉛筆的尾部頂在細 線上的某一點,使細線的上段保持水 平,筆的尖端置于右手掌心. 鉛筆與水平細線的夾 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,4.一個長度為L的輕彈簧，將其上端固定，下 端掛一個質量為m的小球時，彈簧的總長度 變?yōu)?L.現(xiàn)將兩個這樣的彈簧按如圖11所示 方式連接，A、B兩小球的質量均為m，則 兩小球平衡時，B小球距懸點O的距離為（不考 慮小球的大小）

29、（ ） A.3L B.4L C.5L D.6L 解析 一根彈簧，掛一個質量為m的小球時，彈 簧的總長度變?yōu)?L，伸長L，勁度系數(shù)k=mg/L， 若兩個小球如題圖示懸掛，則下面的彈簧伸長L， 上面的彈簧受力2mg，伸長2L，則彈簧的總長為 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,繩 與滑輪間的摩

30、擦力不計,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、內壁光滑 的空心圓筒放在地面上,將兩個重 力都為G、半徑都為r的球（R<2r&l

31、t; 2R)放在圓筒中,下列說法中正確的 是( ) A.筒底對球A的彈力大小一定等于2G B.筒壁對球A的彈力等于筒壁對球B的彈力大小 C.球A對球B的彈力一定大于重力G D.球B對筒壁的壓力一定小于重力G,圖13,解析 對兩個球的整體研究，筒底對整體的支持力等于兩球的總重，筒壁對球A的彈力等于筒壁對球B的彈力大小，A、B正確；對球B研究，筒壁對球B的彈力與球B受到的重力的合力等于球A對球B

32、的彈力，由幾何關系可得球A對球B的彈力一定大于重力G，C正確；球B對筒壁的壓力可能小于、可能等于、也可能大于重力G，D錯誤.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 吊A物體的繩的張力為FT，B對地的壓力 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，質量為M=10 kg的滑塊放在水平地面 上，滑塊上固定一個輕細桿ABC，∠ABC=45°.在A端 固定一個質量為m=2 kg的小球，滑塊與地面間的動摩 擦因數(shù)為μ=0.3.現(xiàn)對滑塊施加一個水平向右的推力 F1=96 N，使滑塊做勻加速運動.求此時輕桿對小球作用 力F2，（取g=10 m/s2). 有位同學是這樣解答的： 小球受到重力及桿的作用力F2,因為是輕桿,所以F2方

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