【三年高考两年模拟】2017年高考一轮：2.1《重力、弹力》ppt课件

1、课标版课标版 物理物理第1讲重力 弹力一、力一、力1.定义:力是物体间的相互作用。2.作用效果:改变物体的 或使物体发生 。3.力的三要素: 、 、 。4.基本特征(1)物质性:力不能脱离物体而独立存在。(2)相互性:物体间力的作用是 的,只要有作用力,就一定有对应的 。(3)独立性:一个力作用于某个物体上产生的效果,与这个物体是否受到其他力的作用无关。教材研读教材研读运动状态运动状态形变形变大小大小方向方向作用点作用点相互相互反作用力反作用力(4)矢量性:力既有大小,又有方向,力的运算遵循平行四边形定则或三角形定则。自测1下列说法正确的是( )A.施力物体同时也是受力物体B.只有直接接触的物

2、体间才有力的作用C.用脚踢出去的足球,在向前飞行的过程中,始终受到向前的力来维持它向前运动D.甲用力把乙推倒,说明甲对乙的作用力在先,乙对甲的作用力在后答案 A力的作用不一定要直接接触,例如地球与物体之间的万有引力,选项B错误;力的作用离不开物体,用脚踢出去的足球,在向前飞行的过程中,球没有受到向前的力来维持它向前运动,球是因为具有惯性,所以才向前运动,选项C错误;两个物体之间的相互作用力是同时产生的,选项D错误。二、重力二、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:G=mg。3.g的变化:重力加速度g会随着纬度的增大而增大,随着高度的增大而减小。4.方向: 向下。5.重心

3、(1)定义:为了研究方便而人为认定的重力的作用点。(2)位置确定a.质量分布均匀的规则物体,重心在其 。竖直竖直几何中心几何中心 b.对于形状不规则或者质量分布不均匀的薄板,重心可用 确定。注意 (1)重力的方向总是与当地的水平面垂直,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。自测2关于物体受到的重力,下列说法中正确的是( )A.空气不受重力作用B.物体只有落向地面时才受到重力作用C.将物体竖直向上抛出,物体在上升阶段所受的重力比落向地面时小D.物体所受重力的大小与物体的质量有关,与物体是否运动及怎样运动无关悬挂法悬挂法答案 D物体受到的重力是由于地球

4、对物体的吸引而产生的,不管物体是静止还是运动,也不管物体是上升还是下降,无论物体是固态、液态还是气态,地球表面附近一切物体都受重力作用,选项A、B错误;重力大小与物体的质量有关,与运动状态无关,选项C错误、D正确。定义发生弹性形变的物体由于要恢复原状,对与它接触的物体产生力的作用,这种力叫做弹力产生条件物体间相互接触;并且发生弹性形变方向弹力的方向总是与物体形变的方向相反大小弹簧类物体的弹力在弹性限度内遵从胡克定律F= 非弹簧类物体的弹力大小可以由平衡条件或牛顿运动定律求解三、弹力三、弹力1.弹力kx2.胡克定律a.内容:实验表明,弹簧发生 时,弹力的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比,即

5、F=kx。k称为弹簧的劲度系数,单位是牛顿每米,符号用N/m表示。一般来说,k越大,弹簧越“硬”;k越小,弹簧越“软”。k的大小与弹簧的 、 、 、 等因素有关。b.弹力与弹簧伸长量的关系可用F-x图像表示,如图所示。弹性形变弹性形变粗细粗细 长度长度材料材料匝数匝数自测自测3 (辨析题)(1)物体所受弹力的方向与其形变方向相同。( )(2)绳对物体的拉力方向总是竖直向上。( )(3)杆的弹力不一定沿杆。( )(4)弹簧弹力与其长度成正比( )答案 (1) (2) (3) (4)自测自测4 (2015广东珠海六校第二次联考)在日常生活及各项体育运动中,有弹力出现的情况比较普遍,如图所示的情况就

6、是一个实例。当运动员踩压跳板使跳板弯曲到最低点时,下列说法正确的是( )A.跳板发生形变,运动员的脚没有发生形变B.运动员受到的支持力,是跳板发生形变而产生的C.此时跳板对运动员的支持力和运动员的重力等大D.此时跳板对运动员的支持力大于运动员对跳板的压力答案 B发生相互作用的物体均要发生形变,选项A错误;发生弹性形变的物体,为了恢复原状,会对与它接触的物体产生弹力的作用,选项B正确;在最低点,跳板对运动员的支持力等于运动员对跳板的压力,不等于运动员的重力,选项C、D错误。自测自测5一根很轻的弹簧,在弹性限度内,当它的伸长量为4.0 cm时,弹簧的弹力大小为8.0 N;当它的压缩量为1.0 cm

7、时,该弹簧的弹力大小为( )A.2.0 NB.4.0 NC.6.0 ND.8.0 N答案 A由胡克定律有F1=kx1,F2=kx2,代入x1=4.0 cm,F1=8.0 N,x2=1.0 cm,可解得F2=2.0 N,选项A正确。考点一力的基本概念、重力考点一力的基本概念、重力1.注意力的矢量性、相互性、物质性等特征;2.对于重力的方向不能说指向地球球心,只能说竖直向下,要清楚重力和万有引力的关系;3.重心是一个理想模型,是为研究重力对物体的宏观作用效果而引入的等效作用点。考点突破考点突破典例典例1 (2015福建质检)(多选)关于力的概念,下列说法中正确的是( )A.一个力一定能同时找到受力

8、物体和施力物体B.给出一个受力物体,可以同时找到几个施力物体C.放在桌面上的书本受到桌面对它向上的弹力,这是由于书本发生微小形变而产生的D.压缩弹簧时,手先给弹簧一个压力,等弹簧被压缩一段距离后才反过来给手一个弹力答案 AB根据力的定义可知选项A正确;一个物体同时受到多个力的作用时,该物体受到的每一个力对应一个施力物体,选项B正确;弹力是施力物体发生弹性形变而对受力物体的作用力,选项C中书本受到的弹力是由于桌面发生微小形变而产生的,选项C错误;压缩弹簧时,手给弹簧的压力与弹簧给手的弹力是一对作用力和反作用力,它们同时产生,选项D错误。1-1孔明灯又叫天灯,相传是由三国时的诸葛孔明(即诸葛亮)所

9、发明。当年,诸葛孔明被司马懿围困于平阳,无法派兵出城求救。孔明算准风向,制成会飘浮的纸灯笼,系上求救的信息,其后果然脱险,于是后世就称这种灯笼为孔明灯。现有一孔明灯升空后向着东北偏上方向匀速上升,则此时孔明灯所受空气作用力的大小和方向是( )A.0 B.mg,东北偏上方向C.mg,竖直向上 D. mg东北偏上方向2答案 C因孔明灯匀速运动,则其受力平衡,根据二力平衡条件可知,孔明灯所受空气的作用力与重力大小相等、方向相反,与孔明灯运动方向无关,选项C正确。考点二弹力的分析和计算考点二弹力的分析和计算1.弹力有无的判定(1)条件法:根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力。(2)假设

10、法:对形变不明显的情况,可假设两个物体间弹力不存在,看物体能否保持原有的运动状态,若运动状态不变,则此处不存在弹力,若运动状态改变,则此处一定有弹力。(3)状态法:根据物体的运动状态,利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在。(4)撤物法:将与研究对象接触的物体撤掉,看研究对象能否维持原来的运动状态。2.弹力的方向的判断方法(1)弹力的方向与物体形变的方向相反,作用在迫使物体发生形变的那个物体上。具体情况有以下几种:(2)由物体的运动状态判断弹力的方向物体的受力必须与物体的运动状态相符合。可根据物体的运动状态,先假设一个弹力的方向,由共点力的平衡条件或牛顿第二定律列方程,求出弹力。若所

11、得结果为正值,其方向与假设方向相同;如果为负值,其方向与假设方向相反。注意 (1)绳对物体只能产生拉力,不能产生推力,且绳子弹力的方向一定沿着绳子并指向绳子收缩的方向,这是由绳子本身的特点决定的。(2)杆既可以产生拉力,也可以产生推力,弹力的方向可以沿杆,也可以不沿杆,这是杆和绳两种模型的最大区别。3.弹力大小计算的三种方法:(1)根据力的平衡条件进行求解。(2)根据牛顿第二定律进行求解。(3)根据胡克定律进行求解。典例典例2 (2015湖北武汉一模)如图所示,小车上固定着一根弯成角的曲杆,杆的另一端固定着一质量为m的小球。试分析下列情况下杆对球的弹力的大小和方向:(1)小车静止;(2)小车以

12、加速度a水平向右加速运动。答案 (1)FN=mg方向竖直向上(2)FN=m方向与竖直方向的夹角满足 tan =且斜向右上方解析以小球为研究对象,其受力情况为:重力和杆对它的弹力。(1)当小车静止时,小球处于平衡状态,由平衡条件可知:G与FN必为一对平衡力,即大小相等,方向相反,故弹力FN的大小等于mg,方向竖直向上,如图甲所示。22gaag(2)当小车以加速度a水平向右运动时,设弹力方向与竖直方向夹角为,如图乙所示,根据牛顿第二定律有:FN sin =ma,FN cos =mg解得FN=mtan =22gaag可见,弹力FN的大小为m,方向与竖直方向的夹角满足 tan =且斜向右上方。22ga

13、ag解答本题时应注意以下三点:(1)杆对小球的弹力方向不一定沿杆;(2)小车静止时,由平衡条件可以求解弹力的大小和方向;(3)小车加速运动时,可由牛顿第二定律求解弹力的大小和方向。2-1如图所示,已知小球静止,甲中的细线竖直,乙中的细线倾斜,试判断图中小球所受弹力的方向。答案甲图中小球受细线向上的弹力;乙图中小球受细线斜向上的弹力和斜面对其垂直于斜面向上的弹力。解析小球除受重力外,还受其他力的作用,甲、乙两图中均可采用“假设法”分析:在两图中,若去掉细线,则小球将下滑,故两细线中均有沿细线方向的拉力;在甲图中若去掉斜面体,小球仍能在原位置保持静止状态,则斜面与小球间无弹力;在乙图中若去掉斜面体

14、,则小球不会在原位置静止,则斜面对小球有垂直斜面向上的弹力。考点三活结与死结问题考点三活结与死结问题1.跨过滑轮、光滑杆、光滑钉子的细绳的两端张力的大小相等。2.死结模型:如几个绳端有“结点”,即几段绳子系在一起,谓之“死结”,那么这几段绳中的张力不一定相等。3.同样要注意轻质固定杆的弹力方向不一定沿杆的方向,弹力的方向需要结合平衡方程或牛顿第二定律求得,而轻质活动杆中的弹力方向一定沿杆的方向。典例典例3如图所示,轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为10 kg的物体,ACB=30,g取10 m/s2,求:(1)轻绳AC段的张力FAC的大小;(2)横梁BC对C端的支持力大小及

15、方向。答案 (1)100 N(2)100 N方向与水平方向成30角斜向右上方解析物体M处于平衡状态,根据平衡条件可判断,与物体相连的轻绳的拉力大小等于物体的重力大小,取C点为研究对象,进行受力分析,如图所示。(1)图中轻绳AD跨过定滑轮拉住质量为M的物体,物体处于平衡状态,绳AC段的拉力大小为:FAC=FCD=Mg=1010 N=100 N(2)由几何关系得:FC=FAC=Mg=100 N方向与水平方向成30 角斜向右上方(1)一般情况下,插入墙中的杆属于固定杆,弹力方向不一定沿杆,而用铰链相连的杆属于活动杆,弹力方向一定沿杆。(2)力学中的几个理想模型 轻绳弹性绳轻弹簧轻杆质量大小0000受

16、外力作用时形变的种类拉伸形变拉伸形变拉伸形变、压缩形变拉伸形变、压缩形变、弯曲形变受外力作用时形变量大小微小,可忽略较大,不可忽略较大,不可忽略微小,可忽略弹力方向沿着绳,指向绳收缩的方向沿着绳,指向绳收缩的方向沿着弹簧,指向弹簧恢复原长的方向既能沿着杆,也可以跟杆成任意角度弹力大小变化情况可以突变不能突变不能突变可以突变3-1若将上面例题中的横梁BC换为水平轻杆,且B端用铰链固定在竖直墙上,如图所示,轻绳AD拴接在C端,求:(1)轻绳AC段的张力FAC的大小;(2)轻杆BC对C端的支持力。答案 (1)200 N (2)173 N,方向水平向右解析 物体M处于平衡状态,与物体相连的轻绳的拉力大

17、小等于物体的重力,取C点为研究对象,进行受力分析,如图所示。(1)由FAC sin 30=FCD=Mg得:FAC=2Mg=21010 N=200 N(2)由FAC cos 30-FC=0解得FC=2Mg cos 30= Mg173 N方向水平向右3考点四胡克定律的应用考点四胡克定律的应用在中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”都是理想模型,在其弹性限度内遵从胡克定律,解答相关问题时要注意以下几点:(1)弹力遵循胡克定律F=kx,其中x是弹簧的形变量。(2)胡克定律推论式F=kx,其中F是弹簧的弹力的变化量,x是弹簧的形变量的变化量。(3)没有特别说明时,弹簧(或橡皮绳)的质量不计,此种情况下弹簧两端

18、对外的弹力等大、反向。(4)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。(5)由于弹簧和橡皮绳受到力的作用时,其形变较大,发生形变需要一段时间,所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变,但当弹簧和橡皮绳被剪断时,它们产生的弹力则立即消失。 典例典例4如图所示,两木块的质量分别为m1和m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2,上面木块压在下面弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态。现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面的弹簧。在此过程中下面木块移动的距离为( )A. B. C. D.答案 D根据胡克定律,在没有施加外力向上提时,下面的弹簧被压缩的长度为:x2=。在用力缓慢向上提m1直至m1刚离开上面弹簧时,下面的弹簧仍被压缩,压缩量为x2=。所以在此过程中,下面木块移动的距离为:x2-x2=,选项C正确。11m gk22m gk12m gk21m gk122()mm gk22m gk12m gk解答弹簧问题的关键:(1)抓住关键状态(初态和末态),并注意看清弹簧是处于原长还是压缩,或者拉伸;(