第四讲：重力、弹力、摩擦力

1、一、探究弹力和弹簧伸长的关系1.探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。2.学会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据。3.验证胡克定律。例1、(多选)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,以下说法正确的是()A.弹簧被拉伸时,不能超出它的弹性限度B.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态C.用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量D.用几个不同的弹簧,分别测出几组拉力与伸长量,得出拉力与伸长量之比相等例2、某同学做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验,他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长,用直尺测出弹簧的原长L0,再把弹簧竖直悬挂起来,挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L,把(L

2、-L0)作为弹簧的伸长量x。这样操作,由于弹簧自身重力的影响,最后画出的图线可能是图中的()例3、(2014新课标全国卷)某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系。实验装置如图甲所示：一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处;通过旁边竖直放置的刻度尺,可以读出指针的位置,P0指向0刻度。设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为x0;挂有质量为0.100kg的砝码时,各指针的位置记为x。测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数,取重力加速度为9.80m/s2)。已知实验所用弹簧总圈数为

3、60,整个弹簧的自由长度为11.88cm。(1)将表中数据补充完整：,。(2)以n为横坐标, 为纵坐标,在图乙给出的坐标纸上画出 -n图像二、验证力的平行四边形定则1.验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则。2.练习使用弹簧测力计。3.练习用作图法求两个力的合力。例1、李明同学在做“探究求合力的方法”实验时,利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O点以及两只弹簧测力计拉力的大小,如图所示。(1)试在图中作出无实验误差情况下F1和F2的合力图示,并用F表示此力。(2)有关此实验,下列叙述正确的是。A.两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大B.橡皮筋的拉力是合力,而弹簧测力计的拉力是分力C.两次

4、拉橡皮筋时,需将橡皮筋结点拉到同一位置O,这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同D.若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变,只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可(3)如图所示是李明和张华两位同学在做以上实验时得到的结果,其中比较符合实验事实的是。(力F是用一只弹簧测力计拉时的图示)(4)在以上实验结果比较符合实验事实的一位同学中,造成误差的主要原因是(至少写出两种情况) 。例2、(2014江苏高考)小明通过实验验证力的平行四边形定则。(1)实验记录纸如图所示,O点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置,两弹簧测力计共同作用时,拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点;一个弹

5、簧测力计拉橡皮筋时,拉力F3的方向过P3点。三个力的大小分别为F1= 3.30N、F2=3.85N和F3=4.25N。请根据图中给出的标度作图求出F1和F2的合力。(2)仔细分析实验,小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化,影响实验结果。他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度,发现读数不相同,于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响。实验装置如图所示,将一张白纸固定在竖直放置的木板上,橡皮筋的上端固定于O点,下端N挂一重物。用与白纸平行的水平力缓慢地移动N,在白纸上记录下N的轨迹。重复上述过程,再次记录下N的轨迹。两次实验记录的轨迹如图所示。过O点作一条直线与轨迹交于a、b两

6、点,则实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受拉力Fa、Fb的大小关系为。(3)根据(2)中的实验,可以得出的实验结果有()(填写选项前的字母)A.橡皮筋的长度与受到的拉力成正比B.两次受到的拉力相同时,橡皮筋第2次的长度较长C.两次被拉伸到相同长度时,橡皮筋第2次受到的拉力较大D.两次受到的拉力相同时,拉力越大,橡皮筋两次的长度之差越大(4)根据小明的上述实验探究,请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项。三、重力 基本相互作用（1）.力的相互作用1.力的作用效果：(1)使物体的_发生变化。(2)使物体产生_。2.力的概念：物体与物体之间的_作用。3.力的两种表示：(1)力的图示：能表示出

7、力的_、_和_。(2)力的示意图：只能表示出力的_和_。运动状态的改变可分为三种情况： 速度的方向不变,速度的大小改变;速度的大小不变,速度的方向改变;速度的大小和方向都发生改变。4.力的四个重要性质：(1)物质性：力不能脱离施力物体和受力物体而单独存在。(2)相互性：力的作用是相互的。施力物体同时也是受力物体。(3)矢量性：力是矢量,它既有大小,又有方向。(4)独立性：任何一个力都能独立地产生作用效果,使物体发生形变或使物体运动状态发生变化。5.力的两种作用效果：(1)使物体产生形变(即物体的形状或体积发生变化)。(2)使物体的运动状态发生改变(即物体的速度大小或运动方向发生改变)。力的作用

8、效果是由力的大小、方向和作用点共同决定的。例1.(多选)(2015德州高一检测)下列说法正确的是()A.甲用力把乙推倒而自己不倒,说明只是甲对乙有力的作用,乙对甲没有力的作用B.只有运动的物体才会受到力的作用C.找不到施力物体的力是不存在的D.力不能离开施力物体和受力物体而独立存在例2.(2015临沂高一检测)关于力的作用效果的叙述中,正确的是 1.下列说法中正确的是()A.甲打乙一拳,乙感到痛,而甲未感觉到痛,说明甲对乙施加了力,而乙未对甲施加力B.“风吹草动”,草受到了力,但没有施力物体,说明没有施力物体的力也是存在的C.磁铁吸引铁钉时,磁铁不需要与铁钉接触,说明力可以脱离物体而存在D.网

9、球运动员用力击球,网球受力飞出后,网球受力的施力物体不再是人 ()A.物体的运动状态发生改变,一定受外力作用B.物体的运动状态不发生变化,一定不受外力作用C.物体受力作用后,一定同时出现形变和运动状态发生变化的现象D.力的作用效果完全由力的大小决定例3.(多选)(2015苏州高一检测)下列关于力的图示的说法中正确的有()A.为了形象地表示力,可以用一段带标度的有向线段来表示某个力B.有向线段的长度表示力的大小,有向线段的指向表示力的方向C.力的图示和力的示意图在本质上是一样的D.有向线段的箭头或箭尾表示力的作用点（2）、重力1.产生：由于_而使物体受到的力。2.大小：(1)在实验室中可以用_测

10、量重力的大小。(2)重力的计算公式是_,公式中G是物体的_,m是物体的质量,g是_。3.方向：总是_。4.重心：(1)定义：重力的_作用点。(2)重心位置决定因素：物体的_和_例1.(2015信阳高一检测)下列关于重力的说法中正确的是()A.由G=mg可知,物体的质量与重力成正比B.同一物体在地球上各处重力相同C.重力就是地球对物体的吸引力,其方向必定指向地心D.重力的大小不是总等于竖直测力计对物体的拉力例2.(2015宁波高一检测)下列说法中正确的是()A.地球对物体的吸引力就是重力B.重心不一定在物体上C.形状规则的物体其重心一定在物体的几何中心D.物体在地球上任何地方所受重力的方向都指向

11、地心例3.(多选)(2015黄冈高一检测)一个物体所受的重力在下列哪些情形下要发生变化()A.把它从赤道拿到两极 B.把它送到月球上去C.把它从地面上浸入水中 D.将物体置于运行的电梯内例4.(2015宁波高一检测)关于物体的重心,下列说法正确的是()A.物体的重心一定在物体上B.有规则形状的物体,重心即是其几何中心C.一块砖平放、侧放或立放时,其重心在砖内的位置不变D.舞蹈演员在做各种优美的动作时,其重心在体内的位置不变（3）、弹性形变和弹力1.形变：(1)定义：物体在力的作用下_或_发生改变的现象。(2)弹性形变：撤去作用力后能够_的形变。(3)弹性限度：当形变超过一定的限度时,撤去作用力

12、后,物体_原来形状的限度。2.弹力：发生_的物体,由于要_,对与它接触的物体产生的力。2、常见的弹力及方向1.压力和支持力：_于物体的接触面,指向_或_的物体。2.绳的拉力：沿着绳子指向_的方向。（3）、胡克定律1.胡克定律：弹簧发生_时,弹力的大小F跟弹簧_成正比,即F=kx。2.劲度系数：公式F=kx中的k称为_,单位是_,单位的符号是_。例1.关于弹性形变,下列说法正确的是()A.物体形状或体积的改变叫弹性形变B.一根钢筋用力弯折后的形变就是弹性形变C.物体在外力停止作用后的形变,叫弹性形变D.物体在外力停止作用后,能够恢复原来形状的形变叫弹性形变例2.杂技演员有高超的技术,能轻松地顶接

13、从高处落下的坛子。关于他顶坛时头顶受到的压力,产生的直接原因是()A.坛的形变 B.头的形变C.物体受到的重力 D.人受到的重力注意：1.产生弹力必备的两个条件：(1)两物体间相互接触。(2)发生弹性形变。2.判断弹力有无的两种常见方法：(1)直接判断：对于形变较明显的情况,可根据弹力产生条件直接判断。(2)“假设法”判断：对于形变不明显的情况,可用“假设法”进行判断,如判断a、b两接触面对球有无弹力。例1.(多选)(2016六安高一检测)下列说法正确的是()A.木块放在桌面上所受到的向上的弹力是由于木块发生微小形变而产生的B.木块放在桌面上对桌面有向下的压力是由于木块发生微小向上的形变C.用

14、细竹竿拨动水中的木头,木头受到的竹竿的弹力是由于竹竿发生形变而产生的D.挂在电线下面的电灯对电线的拉力,是因为电线发生微小形变而产生的例2.(2016湛江高一检测)在下列四个图中物体a、b均处于静止状态,a、b间一定有弹力的是()例3.下列各图中,所有接触面都是光滑的,P、Q两球都处于静止状态。P、Q两球之间不存在弹力的是()例4.下列关于弹力产生条件的说法正确的是()A.只要两个物体接触就一定有弹力产生B.只要两个物体相互吸引就一定有弹力产生C.只要物体发生形变就一定受到弹力作用D.只有发生弹性形变的物体才会产生弹力例5.一个鸡蛋放在一块海绵上,处于静止状态,下列说法正确的是()A.海绵受到

15、鸡蛋的压力就是鸡蛋的重力B.海绵受到鸡蛋的压力是海绵的形变产生的C.海绵受到鸡蛋的压力是鸡蛋的形变产生的D.海绵对鸡蛋的支持力与鸡蛋对海绵的压力是一对平衡力弹力的方向的判断1.弹力的方向：弹力的方向由施力物体形变的方向决定,弹力的方向总是与施力物体形变的方向相反,与施力物体恢复形变的方向相同。2.弹力方向的判定方法：(1)根据形变的方向判断。具体判断步骤：明确被分析的弹力确定施力物体分析施力物体形变的方向确定该弹力的方向。(2)根据不同类型弹力的方向特点判断。支持力和压力总是垂直于接触面指向被支持或被压的物体,绳的拉力总是沿绳指向绳收缩的方向请在图中画出物体P受到的各接触点或面对它的弹力的示意

16、图,其中甲、乙、丙中的物体P处于静止状态,丁中物体P在水平面上匀速滚动。判断弹力方向的一般步骤：(1)确定物体之间弹力作用的类型。(2)确定产生弹力的物体。(3)找出使物体发生形变的外力方向。(4)确定物体形变的方向。(5)确定物体产生的弹力方向。例1.(2016东莞高一检测)一只松鼠站在倾斜的树枝上,则树枝对松鼠的弹力的方向为 ()A.竖直向上 B.竖直向下C.垂直树干斜向上 D.沿树干方向例2.(2016绍兴高一检测)用5N的力可以使一轻弹簧伸长8 mm,现在把两个这样的弹簧串联起来,在两端各用10 N的力来拉它们,这时弹簧的总伸长量应是()A.4 mm B.8 mm C.16 mm D.

17、32 mm由实验测得某弹簧的长度L和弹力F的关系如图所示,求：(1)该弹簧的原长为多少?(2)该弹簧的劲度系数为多少?分析弹簧的F -L图象的思路(1)找截距图象在横轴的截距表示弹簧的原长。(2)求斜率图象的斜率表示弹簧的劲度系数。(3)列方程恰当选取图象上的点列方程或方程组,同时注意坐标轴对应物理量的单位四、摩擦力1.定义：两个相互接触的物体,当它们发生_或具有_时,在接触面上产生的阻碍_或_的力。2.分类：_、_和滚动摩擦力。静摩擦力与滑动摩擦力静摩擦力：两个只有_,没有_的物体间的摩擦力方向：与接触面_,并且跟物体的_方向相反范围：_Fmax为_作用效果阻碍_滑动摩擦力：两个发生_的物体

18、间的摩擦力方向：与接触面_,并且跟物体的_方向相反大小：公式：F=_为_作用效果阻碍 例1.用手握住瓶子,使瓶子在竖直方向上静止,如果握力加倍,则手对瓶子的摩擦力()A.握力越大,摩擦力越大B.方向由向下变成向上C.手越干越粗糙,摩擦力越大D.只要瓶子不动,摩擦力大小与其他选项的因素无关静摩擦力产生的条件：(1)接触面是粗糙的。(2)两物体相对静止但存在相对运动趋势。(3)两物体在接触面上有正压力(弹力)例1.(2014广东高考)如图所示,水平地面上堆放着原木,关于原木P在支撑点M、N处受力的方向,下列说法正确的是()A.M处受到的支持力竖直向上B.N处受到的支持力竖直向上C.M处受到的静摩擦

19、力沿MN方向D.N处受到的静摩擦力沿水平方向例2.如图所示,静止在水平桌面上的木块在水平方向受到推力F1、F2和摩擦力Ff的作用。已知F1=10N,F2=2N,则木块受到的摩擦力大小为()A.2 N B.10 NC.8 ND.12 N例3.下列关于物体受静摩擦力作用的叙述中,正确的是()A.静摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反B.静摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同C.静摩擦力的方向与物体相对运动趋势方向相反D.静止物体所受静摩擦力一定为零例4.(2016临沂高一检测)如图所示,物体A、B的质量分别为mA=10kg,mB=20kg,A和B、B与水平桌面间的动摩擦因数都等于0.3,且最大静

20、摩擦力等于滑动摩擦力。当用水平力F=80N向右拉轻滑轮时,B对A的摩擦力和桌面对B的摩擦力为多大?(g取10m/s2)例5.如图甲所示,某同学用水平绳拉放在平台上的行李包,一直没有拉动,通过手上的弹簧测力计测出拉力F与时间t的关系如图乙所示,则行李包与地面的摩擦力的大小对应的关系图是()课后1.(2016漳州高一检测)在“探究弹力和弹簧伸长关系”的实验中,某实验小组将不同数量的钩码分别挂在竖直弹簧下端进行测量,根据实验所测数据,利用描点法作出了所挂钩码的重力G与弹簧总长L的关系图象,根据图象回答以下问题。(1)弹簧的原长为_cm。(2)弹簧的劲度系数为_N/m。(3)分析图象,总结出弹力F跟弹

21、簧长度L之间的关系式为_。(L用m为单位)2.(2015福建高考)某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。(1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,其示数为7.73cm;图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度,此时弹簧的伸长量l为_cm。(2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力,关于此操作,下列选项中规范的做法是_。(填选项前的字母)A.逐一增挂钩码,记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重B.随意增减钩码,记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重(3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量l与弹力F的关系图线,图线的AB段明显偏离直线OA,造

22、成这种现象的主要原因是_。3.做“验证力的平行四边形定则”的实验时,步骤如下：(1)在水平放置的木板上固定一张白纸。(2)把橡皮条的一端固定在木板的A点,另一端连接两根绳套。(3)通过绳套用两个互成角度的弹簧测力计来拉橡皮条使橡皮条伸长到某一点O,并记录O点的位置。(4)此时需记录下_、_和两个弹簧测力计的读数F1、F2。(5)改用一个弹簧测力计把橡皮条拉长到_后,再记录下_和弹簧测力计的读数F。(6)用铅笔和刻度尺从力的作用点O沿两绳套的方向画直线。选好标度,按F1、F2的大小作两个力的图示。用三角板作平行四边形,求得合力F。(7)比较一下,力F与用平行四边形定则求得的合力F的大小和方向是否

23、相同。(8)如图是甲、乙两位同学实验得出的结果,_同学的实验结果比较符合实验事实。4.小明通过实验探究求合力的方法：(1)实验所用的一只弹簧测力计如图甲所示,在用它测力前应对它进行的操作是_。(2)在测出F1、F2和对应的合力F后,他在纸上画出了F1、F2的图示,如图乙所示。请你帮助他在图中画出合力F的图示。(测得F=4.9N,图中a、b为记录F方向的两点)(3)小明用虚线把F的箭头末端分别与F1、F2的箭头末端连接起来;观察图形后,他觉得所画的图形很像平行四边形。至此,为正确得出求合力的一般方法,你认为小明接下来应该做些什么?(写出两点即可)_。_。1.一人站在体重计上称体重,保持立正姿势时

24、称得体重为G,当其缓慢地将一条腿平直伸出台面,体重计指针稳定后读数为G,则()A.GGB.GGC.G=GD.无法判断如图所示,有一等边三角形ABC,在B、C两点各放一个质量为m的小球,在A点放一个质量为2m的小球,则这个球组的重心在何处?5.如图所示,两条劲度系数均为k=300N/m的轻弹簧A和B,弹簧A一端固定在天花板上,弹簧A、B之间和弹簧B下端各挂一个重为6N的小球,则弹簧A和B的伸长量分别是()A.4cm和2cmB.2cm和2cmC.6cm和2cmD.8cm和4cm某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候,测得弹力的大小F和弹簧长度L的关系如图所示,则由图线可知：(1)弹簧的劲度系数为多少?(2)当弹簧被压缩,弹力大小为5N时,弹簧的长度为多少?6.(2016临沂高一检测)关于摩擦力,下列说法正确的是()A.受滑动摩擦力的物体一定运动,受静摩擦力的物体一定静止B.滑动摩擦力的大小与物体所受重力的大小成正比C.静摩擦力一定是阻