高考物理总复习第二章相互作用课件练习题

第1讲重力弹力高考总复习2025课程标准1.认识重力、弹力与摩擦力。通过实验,了解胡克定律。知道滑动摩擦和静摩擦现象,能用动摩擦因数计算滑动摩擦力的大小。2.通过实验,了解力的合成与分解,知道矢量和标量。能用共点力的平衡条件分析生产生活中的问题核心素养试题情境生活实践类交通运输,桥梁建设,体育运动,生活中物体的悬挂等学习探索类受力分析,物体静态平衡,动态平衡,合力和分力的关系考点一重力强基础•固本增分重力1.产生:由于地球的吸引而使物体受到的力。2.大小:在同一位置,与物体的质量成正比,即G=

。可用弹簧测力计测量重力。

针对同一地点来说的。同一物体在不同位置,重力不是恒定的3.方向:总是

的。

4.重心:其位置与物体的

和

有关。

mg竖直向下

质量分布

形状

√××√研考点•精准突破考向一

对重力的理解典题1

关于重力,下列说法正确的是(

)A.重力就是地球对物体的吸引力B.质量大的物体受到的重力可能比质量小的物体受到的重力小C.物体对支持面的压力大小总等于物体重力的大小D.重力的方向总是指向地球中心B解析

由于地球自转的原因,在除了南北极点的其他地方,重力是物体所受地球引力的一个分力,重力的方向并不总是指向地球中心,A、D错误;由于地球的形状不是规则的球体,所以不同纬度处的重力加速度是不同的,故质量大的物体受到的重力可能比质量小的物体受到的重力小,B正确;物体对支持面的压力大小并不总是等于物体重力的大小,还与支持面的角度、物体的运动状态等有关,C错误。易错提醒重力是由地球的吸引产生的,但重力与地球引力是有区别的;另外,重力加速度g在不同空间位置不是绝对恒量,不能说重力与质量成正比。考向二

对重心的理解典题2(2023湖南长沙模拟)小明在参观科技馆时观察到有一个十分有趣的“锥体上滚”实验。如图所示,将一个双圆锥体轻轻放在倾斜轨道的低端,就会看到它似乎在向“上”滚去,关于锥体的运动说法正确的是(

)A.双圆锥体的重心在锥体的外部,不在锥体上B.在双圆锥体上滚的过程中,锥体的重心在向上运动C.双圆锥体上滚实验中,虽然看到的现象好像是锥体在上滚,但是从侧面观察的话锥体重心其实是下移的D.当双圆锥体在轨道的最低处时,它的重心在最低处;当双圆锥体在轨道最高处时,它的重心在最高处C解析

锥体上滚的原理是重心运动,虽然看到的现象好像是锥体在上滚,但是从侧面观察的话锥体重心其实是下移的,B错误,C正确;锥体的重心在锥体内部几何中心上,不在锥体外部,A错误;双圆锥体放在轨道的低处时,放手后它会向轨道高处滚动,这是因为当双圆锥体在轨道的最低处时,它的重心在最高处,当双圆锥体在轨道最高处时,它的重心在最低处,D错误。考点二弹力强基础•固本增分一、弹力1.定义:发生

的物体由于要恢复原状而对与它接触的物体产生的作用力。

施力物体是发生形变的物体,受力物体是阻碍恢复形变的物体2.产生的条件

(1)物体间直接

。

(2)接触处发生

。

3.方向:总是与施力物体形变的方向

。

弹性形变接触弹性形变相反二、胡克定律(1)内容:在弹性限度内,弹簧发生弹性形变时,弹力的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成

。

同一弹簧伸长量与压缩量相等时,弹力大小相等,方向相反

(2)表达式:F=

。k是弹簧的

,由弹簧自身的性质决定,单位是N/m,x是弹簧长度的改变量,不是弹簧形变以后的长度。

正比kx劲度系数×√√×提示

微小量放大法。

研考点•精准突破1.“三法”判断弹力有无

2.弹力方向的判断

3.“三法”计算弹力大小(1)根据胡克定律求解。(2)根据力的平衡条件求解。(3)根据牛顿第二定律求解。考向一

弹力有无及方向的判断典题3(2024江苏南通调研)如图所示,小车内沿竖直方向的一根轻质弹簧和一条与竖直方向成α角的细绳连接一个小球。当小车与小球相对静止,一起在水平面上运动时,下列说法正确的是(

)A.细绳一定对小球有拉力的作用B.轻弹簧一定对小球有弹力的作用C.细绳不一定对小球有拉力的作用,但是轻弹簧对小球一定有弹力的作用D.细绳不一定对小球有拉力的作用,轻弹簧对小球也不一定有弹力的作用D解析

当小车匀速运动时,弹簧弹力大小等于小球重力大小,细绳的拉力为零;当小车和小球向右做匀加速直线运动时,绳的拉力不能为零,弹簧弹力有可能为零,故D正确。典题4(2023上海川沙中学模拟)三个半径相同的小球放置于相同的凹形槽上,如图所示。在图甲、乙、丙中,小球的重心分别在球心上方、球心处和球心下方,对应凹形槽对小球的两个弹力之间的夹角分别为θ1、θ2和θ3,则三个夹角的关系为(

)A.θ1>θ2>θ3B.θ1=θ2=θ3C.θ1<θ2<θ3D.因小球质量未知,故无法确定B解析

由曲面与点的弹力方向垂直于过接触点的切面可知,凹形槽对小球的两个弹力分别过各自的接触点指向球心,如图所示,根据几何关系可得,凹形槽对小球的两个弹力之间的夹角关系为θ1=θ2=θ3,A、C、D错误,B正确。指点迷津题中弹力的方向均指向小球的球心,与小球的质量分布情况无关,不要错误地认为弹力方向指向重心。考向二

弹力大小的计算典题5(多选)如图所示为一辆位于水平面上的小车,固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ,在斜杆下端固定有质量为m的小球。下列关于杆对球的作用力F的判断正确的是(

)A.小车静止时,F=mgsin

θ,方向沿杆向上B.小车静止时,F=mgcosθ,方向垂直于杆向上C.小车向右匀速运动时,一定有F=mg,方向竖直向上D.小车向右匀加速运动时,一定有F>mg,方向可能沿杆向上CD解析

小车静止时,由物体的平衡条件可知,此时杆对球的作用力方向竖直向上,大小等于球的重力mg,故A、B错误;小车向右匀速运动时,小车和小球的加速度为零,杆对小球的作用力方向竖直向上,大小为mg,C正确;考向三

胡克定律的应用典题6

电子显示握力器(图甲)是一种锻炼人手腕、手臂力量的小型健身器材。在进行握力训练时可以简化成如图乙所示状态,此时弹簧被压缩,处于静止状态。弹簧原长L0,受到握力后弹簧长度变为L(在弹性限度内),弹簧的劲度系数为k,则下列说法正确的是(

)A.图乙中的F1、F2可以不相等B.弹簧的形变量是LC.弹簧的弹力是k(L0-L)D.显示器上显示的握力大小为kLC解析

此时的弹簧处于静止状态,根据二力平衡可知F1、F2的大小一定相等,A错误;由于弹簧处于压缩状态,所以弹簧的形变量为ΔL=L0-L,B错误;根据胡克定律可得,弹簧的弹力是F=kΔL=k(L0-L),C正确;显示器上显示的握力大小应为k(L0-L),D错误。典题7(多选)(2024湖南怀化开学考试)两根相同的轻弹簧的原长均为l,将两弹簧与两相同物体按如图所示的方式连接并悬挂于天花板上,静止时两根弹簧的总长为2.6l,现用手托着B物体,使下面的弹簧2恢复到原长,则下列说法正确的有(

)A.悬挂稳定时弹簧1的长度为1.4l,弹簧2的长度为1.2lB.弹簧2恢复原长时弹簧1长度为1.4lC.物体A上升的距离为0.4lD.物体B上升的距离为0.4lAD第2讲摩擦力高考总复习2025考点一摩擦力强基础•固本增分一、静摩擦力1.定义:两个相互接触的物体之间只有

,而没有相对运动时在接触面上产生的阻碍

的力。

可能在一起运动2.产生条件:(1)接触面

;(2)接触处有

;(3)两物体间有

。

3.方向:沿两物体的

,与相对运动趋势的方向

。

4.大小:0<F≤Fmax。相对运动趋势相对运动趋势粗糙弹力相对运动趋势接触面相反二、滑动摩擦力

可能有一个物体静止1.定义:两个相互接触的物体,发生相对运动时,在接触面上产生的阻碍相对运动的力。2.产生条件:(1)接触面粗糙;(2)接触处有弹力;(3)两物体间有相对运动。3.方向:沿两物体的接触面,与

的方向相反。

4.大小:Ff=

,μ为动摩擦因数,其值与两个物体的材料和接触面的粗糙程度有关。

特别提醒

(1)一般情况下最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。(2)静摩擦力与正压力无关,最大静摩擦力与正压力成正比。相对运动μFN××√阅读人教版教材必修第一册第66页“科学漫步”——流体的阻力,完成下面问题。神舟返回舱在返回地面时,会打开减速伞减速。设减速伞下落过程受到的空气阻力与减速伞的横截面积S成正比,与减速伞下落的速度v的二次方成正比,即Ff=kSv2(其中k为比例系数)。减速伞在接近地面时近似看作匀速直线运动,重力加速度为g。如果返回舱和减速伞的总质量为m,求返回舱接近地面匀速时的速度vm。解析

当阻力等于伞和返回舱的重力时,伞和返回舱做匀速运动,即

研考点•精准突破1.静摩擦力的有无及方向的判断方法(1)假设法(2)状态法根据平衡条件、牛顿第二定律,判断静摩擦力的方向。(3)牛顿第三定律法先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向,再根据“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力方向。2.计算摩擦力大小的思维流程

考向一

摩擦力有无及方向的判断典题1(2024四川遂宁期中)中国书法是一种艺术。在楷书笔画中,长横的写法要领如下:起笔时一顿,然后向右行笔,收笔时略向右按,再向左上回带。某同学在水平桌面上平铺一张白纸,为防止打滑,他在白纸的左侧靠近边缘处用镇纸压住。他手提毛笔书写长横,在行笔过程中,各物体的受力情况正确的是(

)A.毛笔对纸的压力等于毛笔所受重力B.镇纸受到了向右的静摩擦力C.白纸受到了3个摩擦力D.桌面受到了向右的静摩擦力D解析

毛笔还受到手的作用力,故纸对毛笔的支持力不一定等于毛笔所受重力,即毛笔对纸的压力不一定等于毛笔所受重力,A错误;镇纸处于静止状态,水平方向上不受力的作用,故没有受到摩擦力作用,B错误;白纸受到了2个摩擦力,一个是毛笔施加的向右的摩擦力,一个是桌面施加的向左的摩擦力,C错误;桌面对白纸有向左的静摩擦力,则桌面受到了向右的静摩擦力,D正确。典题2(2023湖北十堰模拟)如图所示,A、B、C三个物体叠放在水平地面上,物体B受到大小为20N、方向水平向右的力F1的作用,物体C受到大小为5N、方向水平向左的力F2的作用,三者均处于静止状态,则(

)A.物体B对物体A的摩擦力方向水平向右B.地面与物体C之间的摩擦力大小为5NC.物体C对物体B的摩擦力方向水平向左D.地面与物体C之间无摩擦力C解析

A处于静止状态,所受外力的合力为0,则A只受重力与支持力,物体B对物体A没有摩擦力作用,A错误;对A、B、C整体分析,由于F1=20

N>F2=5

N,所以地面对物体C的摩擦力方向水平向左,大小为Ff=F1-F2=15

N,B、D错误;对A、B整体分析,由于F1的作用,整体相对C有向右运动的趋势,则物体C对物体B的摩擦力方向水平向左,C正确。考向二

摩擦力大小的计算典题3(2024山东菏泽期中)防烫取物夹是生活中常用的工具,如图甲所示,我们可以用夹子夹住长方形托盘,其侧视图如图乙所示。已知托盘的质量为m=160g,托盘侧边与竖直方向的夹角为θ=53°,夹子与托盘两侧共有4个接触点,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6。当托盘水平静止时,下列说法正确的是(

)A.托盘与取物夹每个接触点处弹力的大小为0.24NB.托盘与取物夹每个接触点处摩擦力的大小为0.32NC.取物夹与托盘侧边接触点间的动摩擦因数的最小值为0.75D.取物夹与托盘侧边接触点间的动摩擦因数的最小值为0.60C解析

对托盘进行受力分析,在每个接触点,取物夹对托盘的弹力大小满足4FN=mgsin

θ,摩擦力大小满足4Ff=mgcos

θ,解得FN=0.32

N,Ff=0.24

N,A、B错误;当取物夹与托盘之间的摩擦力恰好为最大静摩擦力时,μ最小,则Ff=μFN,解得μ=0.75,C正确,D错误。典题4(多选)质量为10kg的木箱静止在水平地板上,至少要用35N的水平推力,才能使它从原地开始运动。现将一水平推力F作用在木箱上,F随时间t变化的图线如图所示。已知木箱在4~6s时间内做匀速直线运动,重力加速度g取10m/s2。则下列说法正确的是(

)A.木箱与地板之间的动摩擦因数为0.3B.0~2s时间内木箱所受摩擦力大小为0C.2~4s时间内木箱所受摩擦力大小为35ND.4~6s时间内木箱所受摩擦力大小为30NAD解析

木箱在4~6

s时间内做匀速直线运动,根据二力平衡条件可得此时的摩擦力为Ff=F=30

N,木箱对地面的压力大小等于木箱的重力,即FN=mg=10×10

N=100

N,所以动摩擦因数

,A、D正确;0~2

s时间内,推力为20

N,因为20

N<35

N,所以木箱处于静止状态,根据二力平衡条件可得,木箱所受摩擦力大小为20

N,B错误;2~4

s时间内,推力为40

N,因为40

N>35

N,所以木箱在2~4

s内做加速运动,受到的摩擦力为滑动摩擦力,滑动摩擦力与推力大小无关,因压力大小和接触面的粗糙程度均不变,所以木箱受到滑动摩擦力的大小为30

N,C错误。考向三

摩擦力的综合分析与应用典题5(多选)(2024福建泉州模拟)如图所示,质量为m的物体放在水平放置的钢板C上,钢板上有两根固定的平行导槽A、B,物体只能沿水平导槽运动。已知物体与钢板间、物体与导槽间的动摩擦因数均为μ。现使钢板以速度v1向右匀速运动,同时用平行导槽的力F拉动物体,使物体以速度v2沿导槽匀速运动,则(

)C.若增大速度v1,则导槽对物体的摩擦力增大D.若增大速度v2,则导槽对物体的摩擦力增大AC解析

根据题意,物体相对钢板具有向左的速度分量v1和沿导槽方向的速度分量v2,故相对钢板的合速度v的方向如图所示,钢板对物体的滑动摩擦力大小为Ff=μmg,导槽对物体的弹力大小为FN=Ffsin

θ=μmgsin

θ,则导槽对物体的摩擦力大小为Ff'=μFN=μ2mgsin

θ,根据受力平衡可得F=Ffcos

θ+Ff',考点二摩擦力的四类突变问题摩擦力的“四类典型”突变问题

考向一

静—静突变典题6

如图所示,放在粗糙水平桌面上的一个物体,受到水平方向的两个力,F1=16N,方向向右,F2=10N,方向向左,当F1从16N逐渐减小到零时,物体始终保持静止,物体与桌面间摩擦力大小变化情况是(

)A.先增大后减小,方向先向右后向左B.先减小后增大,方向先向左后向右C.逐渐减小,方向一直向右D.逐渐增大,方向一直向左B解析

物体处于平衡状态,所受合外力为零,所以摩擦力Ff=F1-F2,方向向左,随着F1逐渐减小,摩擦力向左减小;当F1<F2时,摩擦力Ff=F2-F1,方向向右,随着F1逐渐减小,摩擦力向右增大,故选B。考向二

动—动突变典题7(多选)(2023湖北荆门调考)如图所示,足够长的传送带与水平面夹角为θ,以速度v0逆时针匀速转动。在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块,小木块与传送带间的动摩擦因数μ<tan

θ,若以沿传送带向下为正方向,则下列图像中能客观地反映小木块的受力和运动情况的是(

)BD解析

当小木块速度小于传送带速度时,小木块相对于传送带向上滑动,小木块受到的滑动摩擦力沿传送带向下,加速度a=gsin

θ+μgcos

θ;当小木块速度达到传送带速度时,由于μ<tan

θ,即μmgcos

θ<mgsin

θ,所以速度能够继续增加,此时滑动摩擦力的大小不变,而方向突变为向上,a=gsin

θ-μgcos

θ,加速度变小,则v-t图像的斜率变小,所以B、D正确。考向三

静—动突变典题8

如图所示,接通电动机电源,它通过细绳开始拉动平板小车,小车上的长方体木块随小车一起向左运动,到一定程度,小车继续向左运动而木块却不再运动。下列说法正确的是(

)A.木块开始时随小车一起向左运动过程中,木块受到的摩擦力为滑动摩擦力B.小车继续向左运动而木块却不再运动,木块受到的摩擦力为静摩擦力C.保持木块与小车间接触面的粗糙程度不变,在木块上方增加砝码,重复上述实验,木块最后静止下来时仍在原来的位置D.保持压力不变,换用接触面更粗糙的木块,重复上述实验,木块最后静止下来时位置离定滑轮更远D解析

木块开始时随小车一起向左运动过程中,木块相对小车静止,受到的摩擦力为静摩擦力,A错误;小车继续向左运动而木块却不再运动,木块相对小车滑动,受到的摩擦力为滑动摩擦力,B错误;保持木块与小车间接触面的粗糙程度不变,在木块上方增加砝码,导致最大静摩擦力增大,重复上述实验,木块最后静止下来时,弹簧弹力增大,则弹簧形变量增大,木块静止在原来的位置的左侧,C错误;保持压力不变,换用接触面更粗糙的木块,也会导致最大静摩擦力增大,重复上述实验,木块最后静止下来时位置离定滑轮更远,D正确。考向四

动—静突变典题9

如图所示,质量为1kg的物体与地面间的动摩擦因数为μ=0.2,从t=0开始物体以初速度v0沿水平地面向右滑行,同时受到一个水平向左的恒力F=1N的作用,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2,以向右为正方向,则该物体受到的摩擦力Ff随时间变化的图像是(

)A解析

物体向右减速过程中,受滑动摩擦力作用,方向水平向左,大小为Ff1=μmg=2

N;物体速度减为0后,因F<μmg,物体将保持静止,此时摩擦力大小Ff2=F=1

N,方向水平向右。故A正确。方法点拨

摩擦力突变问题注意事项1.静摩擦力是被动力,其大小、方向取决于物体间的相对运动趋势,而且静摩擦力存在最大值。存在静摩擦力的连接系统,相对滑动与相对静止的临界状态是静摩擦力达到最大值。2.滑动摩擦力的突变问题:滑动摩擦力的大小与接触面的动摩擦因数和接触面受到的压力均成正比,发生相对运动的物体,如果接触面的动摩擦因数发生变化或接触面受到的压力发生变化,则滑动摩擦力就会发生变化。3.研究传送带问题时,物体和传送带的速度相等的时刻往往是摩擦力的大小、方向和运动性质发生变化的分界点。第3讲力的合成与分解高考总复习2025考点一共点力的合成强基础•固本增分一、合力与分力

合力不一定大于分力1.定义:如果一个力单独作用的

跟某几个力共同作用的效果相同,这个力就叫作那几个力的合力,那几个力叫作这一个力的分力。

2.关系:合力和分力是

的关系。

二、共点力作用在物体的同一点,或作用线相交于一点的几个力。如图所示均是共点力。效果等效替代三、力的合成1.定义:求几个力的合力的过程。2.运算法则

所有矢量的运算法则(1)平行四边形定则:求两个互成角度的共点力的合力时,以表示这两个力的有向线段为

作平行四边形,这两个邻边之间的

就表示合力的大小和方向。如图甲所示。

(2)三角形定则:把两个矢量

,从而求出合矢量的方法。如图乙所示。

邻边对角线首尾相连√×√研考点•精准突破1.合力与分力的关系(1)两个分力一定时,夹角θ越大,合力越小。(2)合力一定,两等大分力的夹角越大,两分力越大。(3)合力可以大于分力、等于分力,也可以小于分力。2.几种特殊情况的共点力的合成

考向一

合力大小的范围典题1

关于共点力的合成,下列说法正确的是(

)A.两个分力的合力一定比分力大B.两个分力的大小一定,夹角越大,合力越小C.两个力合成,其中一个力增大,另外一个力不变,合力一定增大D.现有两个力,大小分别为3N、6N,这两个力的合力的最小值为1NB解析

两个分力的合力不一定比分力大,如两力方向相反时,合力一定至少小于其中一个分力,A错误;两个分力的大小一定,夹角越大,合力越小,B正确;两个力合成,一个分力增大,合力不一定增大,如当分力夹角为180°时,较小的分力增大,合力减小,C错误;3

N和6

N两个力的合力大小范围是3

N至9

N,合力的最小值为3

N,D错误。考向二

平行四边形定则的应用典题2

某物体同时受到同一平面内的三个共点力作用,在如图所示的四种情况中(坐标纸中每格边长表示1N大小的力),对物体所受的合力说法正确的是(

)D解析

图A中,先将F1与F3合成为F13,则有F13=F1-F3=3

N,方向水平向左,然后再将F13与F2合成,由平行四边形定则可得,合力的大小为

=5

N,A错误;图B中,由平行四边形定则,用作图的方法,先将F1与F3合成为F13,可得F13=3

N,方向与F2方向相同,然后再将F13与F2合成,可得合力的大小为F=F13+F2=5

N,B错误;图C中,由平行四边形定则,用作图的方法,先将F2与F3合成为F23,可得F23=3

N,方向与F1方向相同,然后再将F23与F1合成,可得合力的大小为F=F23+F1=6

N,C错误;图D中,由平行四边形定则,用作图的方法,先将F2与F3合成为F23,可得F23方向与F1方向相反、大小相等,然后再将F23与F1合成,可得合力的大小为零,D正确。典题3(2024黑龙江佳木斯一中模拟)如图所示,一个“Y”字形弹弓顶部跨度为L,两根相同的橡皮条均匀且弹性良好,其自由长度均为L,在两橡皮条的末端用一块软羊皮(长度不计)做成裹片可将弹丸发射出去。若橡皮条的弹力满足胡克定律,且劲度系数为k,发射弹丸时每根橡皮条的最大长度为2L(在弹性限度内),则弹丸被发射过程中所受的最大弹力为(

)A考点二力的分解的两种方法强基础•固本增分力的分解

是力的合成的逆运算1.定义:求一个已知力的

的过程。

2.运算法则:

定则或

定则。

3.分解方法:(1)按力产生的

分解;

(2)正交分解,即把力沿两个互相

的方向分解。

特别提醒

求几个力的合力时,可以先将各力进行正交分解,求出互相垂直方向上的合力后合成,分解的目的是将矢量运算转化为代数运算,便于求合力。分力平行四边形三角形效果垂直√×√研考点•精准突破方法1

效果分解法

方法2

正交分解法1.建立坐标系的原则:一般选共点力的作用点为原点,在静力学中,以少分解力和容易分解力为原则(使尽量多的力分布在坐标轴上);在动力学中,往往以加速度方向和垂直加速度方向为坐标轴建立坐标系。2.方法:物体受到多个力F1、F2、F3、…作用,求合力F时,可把各力分别向相互垂直的x轴、y轴分解。x轴上的合力Fx=Fx1+Fx2+Fx3+…y轴上的合力Fy=Fy1+Fy2+Fy3+…考向一

按力的作用效果分解典题4(2023辽宁葫芦岛二模)有一种瓜子破壳器的简化截面如图所示,将瓜子放入两圆柱体所夹的凹槽之间,按压瓜子即可破开瓜子壳。瓜子的剖面可视作顶角为θ的扇形,将其竖直放入两完全相同的水平等高圆柱体A、B之间,并用竖直向下的恒力F按压瓜子且保持静止,若此时瓜子壳未破开,忽略瓜子重力,不考虑瓜子的形状改变,不计摩擦,保持A、B距离不变,则(

)A.圆柱体A、B对瓜子压力的合力为零B.顶角θ越大,圆柱体A对瓜子的压力越小C.顶角θ越大,圆柱体A对瓜子的压力越大D.圆柱体A对瓜子的压力大小与顶角θ无关B考向二

正交分解典题5(★一题多解)(多选)如图所示,电灯的重力G=10N,AO绳与水平顶板间的夹角为45°,BO绳水平,AO绳的拉力为FA,BO绳的拉力为FB,则(

)A.FA=10N B.FA=10NC.FB=10N D.FB=10NAD解析

方法一

效果分解法在结点O,电灯的重力产生了两个效果,一是沿AO向下拉紧AO绳的分力F1,二是沿BO向左拉紧BO绳的分力F2,分解示意图如图所示。则方法二

正交分解法结点O受力如图所示,正交分解OA绳的拉力,F=G=10

N,FAsin

45°=F,FAcos

45°=FB,代入数值得FA=10

N,FB=10

N,故选项A、D正确。反思提升

力的正交分解的两点注意(1)力的正交分解是在物体受三个或三个以上共点力作用下求合力的一种方法,分解的目的是更方便地求合力,将矢量运算转化为代数运算。(2)一般情况下,应用正交分解法建立坐标系时,应尽量使所求量(或未知量)“落”在坐标轴上,这样解方程较简单。考向三

非共面力的合成与分解典题6(多选)(2024河北保定质检)如图所示(俯视图),完全相同的四个足球彼此相互接触叠放在水平面上,每个足球的质量都是m,不考虑转动情况,下列说法正确的是(

)AD思维点拨

在力的合成与分解的实际问题中,经常遇到物体受多个非共面力作用处于平衡状态的情况,而在这类平衡问题中,又常有图形结构对称的特点,结构的对称性往往对应着物体受力的对称性,解决这类问题的方法是根据物体受力的对称性,结合力的合成与分解知识及平衡条件列出方程,求解结果。考点三轻绳、轻杆模型

所在的绳都是轻绳(不计质量)一、“活结”与“死结”的比较1.“死结”:理解为绳子的结点是固定的,“死结”两侧是两根独立的绳,两段绳子上的弹力不一定相等。2.“活结”:理解为绳子的结点可以移动,一般是由绳子跨过光滑滑轮或者绳子挂一光滑挂钩而形成的。“活结”两侧的两段绳子上的弹力的大小一定相等,它们合力的方向一定沿两段绳子夹角的角平分线。

都是轻杆(不计质量)二、“动杆”与“定杆”的比较1.动杆:对一端有光滑转轴O的静止轻杆而言,轻杆受力平衡时,轻杆的另一端受到的力一定沿轻杆的方向,如图甲所示,轻杆OB静止时,轻绳ABC对轻杆OB的作用力一定要沿BO方向,否则轻杆将会绕光滑轴O发生转动,与已知杆静止产生矛盾。2.定杆:图乙中,轻杆是插入墙中固定不动的,这时轻绳A'B'C'对轻杆O'B'的作用力不一定沿B'O'方向。考向一

轻绳上的“活结”与“死结”典题7

如图所示,细绳一端固定在A点,另一端跨过与A等高的B处的光滑定滑轮后悬挂一个砂桶Q(含砂子)。现有另一个砂桶P(含砂子)通过光滑挂钩挂在A、B之间的细绳上,稳定后挂钩下降至C点,∠ACB=120°,下列说法正确的是(

)A.若只增加Q桶中的砂子,再次平衡后P桶位置不变B.若只增加P桶中的砂子,再次平衡后P桶位置不变C.若在两桶内增加相同质量的砂子,再次平衡后P桶位置不变D.若在两桶内增加相同质量的砂子,再次平衡后Q桶位置上升C★一题多变(多选)在典题7中,将与砂桶P连接的光滑挂钩改为质量不计的细绳,细绳系在C点,如图所示,在两砂桶中装上一定质量的砂子,砂桶(含砂子)P、Q的总质量分别为m1、m2,系统平衡时,∠ACB=90°,∠CAB=60°,忽略滑轮的大小及轴摩擦。则下列说法正确的是(

)A.m1∶m2=1∶1B.m1∶m2=2∶1C.若在两桶内增加相同质量的砂子,C点的位置上升D.若在两桶内增加相同质量的砂子,C点的位置保持不变BC解析

以结点C为研究对象,受力分析如图所示,其中F=m1g,FB=m2g,由力的平衡条件可知FB=Fsin

30°,联立解得m1∶m2=2∶1,选项A错误,B正确;由以上分析可知,当砂桶(含砂子)P、Q的总质量的比值为2时,AC与BC保持垂直状态,C点的位置保持不变,而在两桶内增加相同质量的砂子后,两砂桶(含砂子)质量的比值会小于2,则桶Q向下移动,C点的位置上升,选项C正确,D错误。考向二

轻杆中的“动杆”与“定杆”典题8

如图为细绳拉某重物M的简化装置图,轻杆OA可绕垂直于纸面的轴O转动,AB为轻绳,重物M平衡时角度关系如图所示,轻杆OA在图甲、乙、丙中受的力分别为F1、F2、F3,则它们的大小关系正确的是(

)A.F1>F2=F3

B.F1=F2>F3C.F1>F2>F3

D.F1=F2<F3BC第4讲牛顿第三定律共点力的平衡高考总复习2025考点一牛顿第三定律强基础•固本增分1.作用力和反作用力:两个物体之间的作用总是

的,当一个物体对另一个物体施加了力,后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力。物体间相互作用的这一对力叫作作用力和反作用力。

2.牛顿第三定律:两个物体之间的作用力和反作用力总是大小

,方向

,作用在

上。

相互相等相反同一条直线特别提醒

相互作用力的特点可概括为“三同”“三异”“三无关”×××阅读人教版教材必修第一册第70页“拓展学习”——用力传感器探究作用力和反作用力的关系,完成下面小题。如图甲所示,用传感器研究两钩子间的作用力与反作用力(其中左侧传感器固定于木块上),两个钩子拉力的情况由计算机屏幕显示,如图乙所示。若用数学形式表示作用力与反作用力关系,下面表达式最为恰当的是()B解析

根据图像可知作用力与反作用力等大反向,而两力作用在两物体上,不能求合力,故用数学形式表示作用力与反作用力关系最为恰当的是F1=-F2,A、C、D错误,B正确。研考点•精准突破1.应用牛顿第三定律的三点注意(1)在任何条件下牛顿第三定律都是成立的。(2)作用力与反作用力虽然等大反向,但因所作用的物体不同,所产生的效果往往不同。(3)作用力与反作用力只能是一对物体间的相互作用力,不能涉及第三个物体。2.相互作用力与平衡力的比较

比较项作用力和反作用力一对平衡力不同点受力物体作用在两个相互作用的物体上作用在同一物体上依赖关系同时产生,同时消失不一定同时产生,同时消失叠加性两力作用效果不可抵消,不可叠加,不可求合力两力作用效果可相互抵消,可叠加,可求合力,合力为零力的性质一定是同性质的力性质不一定相同相同点大小、方向大小相等,方向相反,作用在同一条直线上3.“转换研究对象法”的应用(1)应用原则:在研究某些力学问题时,如果不能直接求解物体受到的某个力,可先求它的反作用力。(2)本质:“转换研究对象法”在受力分析中的应用,其本质是牛顿第三定律的应用。考向一

牛顿第三定律的理解典题1

下列关于相互作用力的说法正确的是(

)A.由于地球的质量远远大于人的质量,因此地球对人的吸引力比人对地球的吸引力大得多B.若作用力是弹力,则反作用力也一定是弹力C.作用力与反作用力大小相等、方向相反,因此其作用效果可以抵消D.物体在斜面上下滑过程中,受到斜面对它的摩擦力和它对斜面的摩擦力不是一对相互作用力B解析

地球对人的吸引力和人对地球的吸引力是作用力与反作用力,大小相等、方向相反,A错误;作用力与反作用力是同一性质的力,B正确;作用力与反作用力大小相等、方向相反,作用在不同的物体上,效果不能抵消,C错误;物体在斜面上下滑过程中,受到斜面对它的摩擦力和它对斜面的摩擦力是一对相互作用力,D错误。考向二

相互作用力和平衡力的比较典题2(2023广东揭阳模拟)如图所示,两轻质弹簧P、Q连接在一起,Q的下端与一质量为m的物块相连,物块处于静止状态。已知P、Q的劲度系数分别为k1、k2,且k1>k2,重力加速度为g。下列说法正确的是(

)A.P对Q的拉力与Q对P的拉力是一对平衡力B.P对Q的拉力与Q对P的拉力是一对相互作用力C.弹簧P、Q的形变量相同D.与Q相比,P的形变量更大B解析

平衡力是作用在同一物体上,大小相等、方向相反,使物体保持平衡状态的两个力,P对Q的拉力作用在Q上,Q对P的拉力作用在P上,不满足平衡力的条件,A错误;相互作用力是作用在不同的两个物体上,大小相等、方向相反,且同时产生、同时消失,P对Q的拉力与Q对P的拉力是一对相互作用力,B正确;由于P对Q的拉力与Q对P的拉力是一对相互作用力,两个弹簧的弹力大小相等,即k1Δx1=k2Δx2,且有k1>k2,则应满足Δx1<Δx2,即Q的形变量更大,C、D错误。考向三

“转换研究对象法”在受力分析中的应用典题3

某同学在家用拖把拖地,如图所示,沿推杆方向对拖把头施加大小为F的推力,此时推杆与水平方向的夹角为θ,拖把头沿水平地面做匀速直线运动。已知拖把头的质量为m,推杆的质量忽略不计,重力加速度大小为g,下列说法正确的是(

)A.拖把头对地面的摩擦力为Fsin

θB.拖把头对地面的作用力为mg+Fsin

θC.拖把头与地面间的动摩擦因数为D.若仅增大夹角θ,则拖把头对地面的作用力一定增大D解析

拖把头受重力、推力、地面的摩擦力和支持力,水平方向,根据平衡条件可得地面对拖把头的摩擦力为Ff=Fcos

θ,根据牛顿第三定律可得拖把头对地面的摩擦力为Ff'=Ff=Fcos

θ,A错误;地面对拖把头的支持力为考点二受力分析1.受力分析:把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有力找出来,并画出受力示意图。2.一般顺序:重力→弹力→摩擦力→其他力。3.常用方法(1)整体法:将加速度相同的几个相互关联的物体作为一个整体进行受力分析的方法。(2)隔离法:将所研究的对象从周围的物体中分离出来,单独进行受力分析的方法。(3)假设法:若不能确定某力是否存在,可先对其做出存在或不存在的情况假设,然后就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在。(4)转换法:在受力分析时,若不能确定某力是否存在,则可以转换为分析该力的反作用力,根据其反作用力是否存在,判断该力是否存在;也可以转换为分析与该力相关的其他研究对象,通过对其他研究对象进行受力分析,判断该力是否存在。典题4(2023重庆八中二模)如图所示,一个带磁性的白板擦被吸附在倾斜放置的白板的下表面并处于静止状态。若磁力垂直于接触面,则下列说法正确的是(

)A.白板擦与白板之间可能没有摩擦力B.白板擦与白板之间可能没有弹力C.白板擦受到的合力大小等于其重力大小D.白板擦受到白板的作用力方向竖直向上D解析

对白板擦进行受力分析,白板擦受到重力、垂直于白板的吸引力、垂直于白板的弹力,在重力的作用下,白板擦有沿白板向下的运动趋势,即受到沿白板向上的摩擦力,共四个力的作用,A、B错误;白板擦处于静止状态,根据平衡条件可知,白板擦受到的合力为0,C错误;白板对白板擦有弹力、摩擦力与吸引力三个力作用,根据平衡条件可知,这三个力的合力与重力大小相等、方向相反,即白板擦受到白板的作用力方向竖直向上,D正确。典题5(多选)(2023北京模拟)如图所示,在斜面上,木块A与B的接触面是水平的。连接木块A的绳子呈水平状态,两木块均保持静止。则木块A和木块B可能的受力个数分别为(

)A.2个和4个B.3个和4个C.4个和5个D.4个和6个AC解析

由平衡条件知,A受到重力和B的支持力,还可能受到绳子的拉力与B对A的摩擦力,因此A可能受到2个力或4个力;B可能受到重力、A的压力、斜面的静摩擦力、斜面的支持力4个力而保持平衡,也有可能还受到A的静摩擦力,因此B受到4个力或5个力。故选A、C。规律方法

受力分析的一般步骤

考点三共点力的平衡1.共点力的平衡

速度、加速度均为零(1)平衡状态:物体静止或做匀速直线运动。(2)平衡条件:F合=0或Fx=0,Fy=0。(3)常用推论①若物体受n个作用力而处于平衡状态,则其中任意一个力与其余(n-1)个力的合力大小相等、方向相反。②若三个共点力的合力为零,则表示这三个力的有向线段平移后首尾相接组成一个封闭三角形。2.处理共点力平衡问题的基本思路确定平衡状态(加速度为零)→巧选研究对象(整体法或隔离法)→受力分析→建立平衡方程→求解或讨论。3.求解共点力平衡问题的常用方法(1)合成法:一个力与其余所有力的合力等大反向,常用于非共线三力平衡。(2)正交分解法:,常用于多力平衡。(3)矢量三角形法:平移表示三个力的有向线段构成一个闭合的三角形,常用于非特殊角的一般三角形。考向一

合成法典题6(2020全国Ⅲ卷)如图所示,悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处;绳的一端固定在墙上,另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。甲、乙两物体质量相等。系统平衡时,O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β。若α=70°,则β等于(

)A.45° B.55°C.60° D.70°B解析

O点受力如图所示,甲、乙两物体的质量相等,绳子的拉力与物体的重力相等,所以F甲=F乙;O点受三个力处于平衡状态,拉力F与另两个力的合力等大反向,所以与墙相连一侧的细绳的延长线是力F甲和力F乙夹角的角平分线,根据几何关系知,θ=β,2θ+α=180°,解得β=55°,选项B正确。考向二

正交分解法典题7

如图所示,光滑半球形容器固定在水平面上,O为球心。一质量为m的小滑块,在水平力F的作用下静止于P点。设滑块所受支持力为FN,OP与水平方向的夹角为θ,重力加速度为g。下列关系正确的是(

)A解析

将滑块受的力沿水平、竖直方向分解,如图所示,由平衡条件得mg=FNsin

θ,F=FNcos

θ,联立解得

,故A正确。技巧点拨

处理平衡问题的三个技巧(1)物体受三个力平衡时,利用力的分解法或合成法比较简单。(2)物体受四个或四个以上的力作用时,一般要采用正交分解法。(3)正交分解法建立坐标系时应使尽可能多的力与坐标轴重合,需要分解的力尽可能少。考向三

矢量三角形法典题8(2024福建南平模拟)如图所示,半径为R的光滑圆环竖直固定,轻弹簧一端固定在圆环的最高点A,另一端与套在圆环上的小球相连。小球的质量为m,静止在B点时弹簧与竖直方向的夹角θ=30°,重力加速度为g。若换用原长相同、劲度系数更大的某轻质弹簧,小球能静止于圆环上的C点(图中未画出,但不在圆环最低点)。下列说法正确的是(

)A.小球静止在B点时,弹簧的弹力大小为2mgB.小球静止在B点时,圆环对小球的作用力指向圆环的圆心C.换用劲度系数更大的轻弹簧后,弹簧的弹力将变小D.换用劲度系数更大的轻弹簧后,圆环对小球的作用力将变大C解析

根据平衡条件,对小球在B点受力分析如图所示,由几何关系可知△OAB和矢量三角形相似,圆环对小球的作用力背离圆环的圆心,弹簧弹力的大小为F=2mgcos

θ=mg,A、B错误;换用劲度系数更大的某轻质弹簧,小球沿圆环上移,最终受力平衡,由三角形相似得

,当小球上移到C点时,半径不变,AB的长度减小,故弹簧的弹力F减小,圆环对小球的作用力FN大小不变,C正确,D错误。考向四

整体法与隔离法解决多物体问题典题9

某景区挂出34个灯笼,相邻两个灯笼之间用轻绳等距连接,从左向右依次标为1、2、3、…、34。无风时,灯笼均自然静止,与标为17的灯笼右侧相连的轻绳恰好水平,如图所示。已知每个灯笼的质量均为m=1kg,重力加速度g取10m/s2,悬挂灯笼的轻绳最大承受力Fm=340N,最左端悬挂的轻绳与竖直方向的夹角为θ。sin37°=0.6,cos37°=0.8。下列说法正确的是(

)A.夹角θ的最大值为45°B.当夹角θ最大时,最底端水平轻绳的拉力大小为170NC.当θ=37°时,最底端水平轻绳的拉力大小为204ND.当θ=37°时,第4个灯笼与第5个灯笼之间的轻绳与竖直方向的夹角为45°B第5讲专题提升动态平衡及平衡中的临界、极值问题高考总复习2025专题概述:本专题是对物体的平衡知识的深化提高,包括动态平衡问题、平衡中的临界与极值问题。解决动态平衡问题主要涉及的方法有图像法、解析法和相似三角形法等;解决临界、极值问题可采用的方法有极值分析法和数学分析法等,解答这两类问题都需要根据题目条件恰当合理地选用相应方法解决。题型一力学中的动态平衡问题方法一

解析法对研究对象进行受力分析,先画出受力示意图,再根据物体的平衡条件,应用正交分解的方法列方程,得到因变量与自变量的关系表达式(通常要用到三角函数),最后根据自变量的变化确定因变量的变化。典题1(2024七省适应性测试安徽物理)如图所示,轻绳1两端分别固定在M、N两点(N点在M点右上方),轻绳1上套有一个轻质的光滑小环O,质量为m的物块P通过另一根轻绳2悬挂在环的下方,处于静止状态,∠MON=60°。现用一水平向右的力F缓慢拉动物块,直到轻绳2与MN连线方向垂直。已知重力加速度为g。下列说法错误的是(

)A.施加拉力F前,轻绳1的拉力大小为

mgB.物块在缓慢移动过程中,轻绳2的延长线始终平分∠MONC.物块在缓慢移动过程中,轻绳2的拉力越来越大D.物块在缓慢移动过程中,轻绳1的拉力可能先增大后减小D

方法二

图解法此法常用于求解三力平衡且有一个力是恒力、另一个力方向不变的问题。一般按照以下流程解题。典题2(2023湖北华中师大一模)如图所示,半圆柱体冲浪台静止在粗糙水平面上,半圆柱圆弧面光滑。运动员在水平牵引力F的作用下,从离开B点后缓慢运动到A点之前,始终处于平衡状态。将运动员看成质点,下面说法正确的是(

)A.牵引力先增大后减小B.冲浪台对运动员的支持力增大C.地面对冲浪台的支持力减小D.地面对冲浪台的静摩擦力减小D解析

运动员从离开B点后到运动到A点之前,始终保持平衡状态,运动员受到重力mg、牵引力F、支持力FN三个力,由平衡条件可知,牵引力与支持力的合力与重力等大反向,矢量三角形如图所示,可知牵引力F减小,支持力FN减小,A、B错误;以运动员和冲浪台整体为研究对象,整体在重力、牵引力、地面对冲浪台的支持力、地面对冲浪台的静摩擦力4个力的共同作用下处于平衡状态,由平衡条件有,水平方向上F=Ff,竖直方向上FN'=,则地面对冲浪台的支持力不变,对冲浪台的静摩擦力减小,C错误,D正确。方法三

相似三角形法在三力平衡问题中,如果有一个力是恒力,另外两个力方向都变化,且题目给出了空间几何关系,多数情况下力的矢量三角形与空间几何三角形相似,可利用相似三角形对应边成比例进行计算。典题3

如图所示,AC是上端带光滑轻质定滑轮的固定竖直杆,质量不计的轻杆BC一端通过铰链固定在C点,另一端B悬挂一重力为G的物体,且B端系有一根轻绳并绕过定滑轮,用力F拉绳,开始时∠BCA>90°,现使∠BCA缓慢变小,直到∠BCA=30°,此过程中,轻杆BC所受的力(

)A.逐渐减小

B.逐渐增大C.大小不变

D.先减小后增大C方法四

辅助圆法在三力平衡问题中,如果有一个力是恒力,另外两个力方向都变化,但夹角不变,且题目给出了空间几何关系。具体做法:画出三力的矢量三角形的外接圆,不变力为一固定弦,因为固定弦所对的圆周角大小始终不变,改变一力的方向,另一力大小方向变化情况可得。典题4(2023山东日照二模)水平地面上有一个固定的粗糙斜面,斜面顶端固定一个光滑定滑轮,如图所示,一轻质细绳跨过滑轮,其一端悬挂小球N,另一端与斜面上的物块M相连,系统处于静止状态。现用图示的拉力F缓慢拉动N,且拉动过程中力F的方向与悬挂N的细绳保持某个钝角不变,使悬挂N的细绳由竖直达到水平位置。此过程中物块M始终保持静止,则在此过程中(

)A.拉力F先增大后减小B.细绳对M的拉力先增大后减小C.M对斜面的压力逐渐增大D.斜面对M的摩擦力一直增大B解析

对小球N进行受力分析,由平衡条件可得,拉力F和细绳对小球拉力的合力与小球重力等大反向,由三角形定则画出辅助圆如图甲所示,由图可知,拉力F一直增大,细绳对N的拉力先增大后减小,即细绳对M的拉力先增大后减小,A错误,B正确;对物块M受力分析如图乙所示,设斜面的倾角为α,根据共点力平衡可知FN=mgcos

α,根据牛顿第三定律可知,M对斜面的压力不变,C错误;细绳对M的拉力先增大后减小,但是由于不确定拉力与mgsin

α的大小关系,所以无法判断摩擦力的方向以及变化情况,D错误。题型二平衡中的临界、极值问题1.临界、极值问题的典型特征(1)临界问题:当某物理量变化时,会引起其他几个物理量的变化,从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”,在问题的描述中常用“刚好”“刚能”“恰好”等语言叙述。(2)极值问题:平衡物体的极值问题,一般指在力的变化过程中出现的最大值和最小值问题。2.解决临界和极值问题的三种方法

极限分析法正确进行受力分析和变化过程分析,找到平衡的临界点和极值点;临界条件必须在变化中寻找,不能在一个状态上研究临界问题,要把某个物理量推向极大或极小数学分析法通过对问题的分析,根据平衡条件列出物理量之间的函数关系(画出函数图像),用数学方法求极值(如求二次函数极值、公式极值、三角函数极值)图解法根据平衡条件,作出力的矢量图,通过对物理过程的分析,利用平行四边形定则进行动态分析,确定最大值和最小值典题5(2024甘肃张掖模拟)某同学做家务时,使用浸湿的拖把清理地板。假设湿拖把的质量为2kg,当拖把杆与水平方向成53°角,对拖把施加一个沿拖把杆向上、大小为10N的力时,恰好能拉着拖把向前匀速运动。设拖把与地板间的动摩擦因数始终不变,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。g取10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6。(1)求拖把与地板间的动摩擦因数。(2)已知存在一临界角θ,当拖把杆与水平方向所成角度超过此角度时,不管沿拖把杆方向的推力多大,都不可能使拖把从静止开始运动。求这一临界角θ的正切值。答案

(1)0.5

(2)2解析

(1)设拖把与地板间的动摩擦因数为μ,当拉着拖把向前匀速运动时,根据平衡条件有解得μ=0.5。(2)若不管沿拖把杆方向的推力多大,都不能使拖把从静止开始运动,应有Fcos

θ≤μFN此时Fsin

θ+mg=FN联立解得cos

θ-μsin

θ≤分析知,当F无限大时极限值为零,有cos

θ-μsin

θ≤0此时不管沿拖把杆方向的推力多大,都推不动拖把,该临界角的正切为典题6(1)如图甲所示,三条不可伸长的轻绳结于O点,OC绳将质量为m=1kg的重物悬挂起来,保持O点的位置不变,改变BO绳拉力方向时,求BO绳拉力的最小值。(重力加速度取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)(2)如图乙所示,质量为m'=12kg的物体放在倾角为30°的粗糙斜面上,物体和斜面间的动摩擦因数μ=,DO绳与斜面成α角,改变DO绳拉力方向,使物体沿斜面匀速下滑,求DO绳拉力的最小值。(重力加速度取10m/s2,结果可用根号表示)解析

(1)当BO绳与AO绳垂直时,BO绳的拉力最小,如图所示

根据几何关系有FBO=mgsin

37°=6

N。(2)对物体受力分析,如图所示根据平衡条件,有mgsin

30°+FDOcos

α=Ffmgcos

30°=FN+FDOsin

α又Ff=μFN第6讲实验探究弹簧弹力与形变量的关系高考总复习2025强基础固本增分研考点精准突破目录索引强基础固本增分一、实验目的探究弹簧弹力与形变量的定量关系。二、实验思路静止时读数1.如图所示,弹簧弹力(F)等于悬挂钩码的重力。2.弹簧伸长量(x)等于弹簧的现长(l)减去原长(l0)。3.多测几组,找出F与x的关系。三、实验器材弹簧、毫米刻度尺、铁架台、钩码若干、坐标纸。四、进行实验1.安装实验仪器。

竖直悬挂,自然下垂时测量2.用刻度尺测出弹簧的原长。3.在弹簧下端挂质量为m1的钩码,量出此时弹簧的长度l1,填入表格中。4.改变所挂钩码的质量,量出对应的弹簧长度,记录m2,m3,m4,m5和相应的弹簧长度l2,l3,l4,l5,并得出每次弹簧的伸长量x1,x2,x3,x4,x5。五、数据处理与分析1.以弹力F为纵坐标,以弹簧的伸长量x为横坐标,建立坐标系,选取合适的单位,用描点法作图。用平滑的曲线连接各点,得到弹力F随弹簧伸长量x变化的关系图像。2.以弹簧的伸长量为自变量,写出曲线所代表的函数。首先尝试一次函数,如果不行,则考虑二次函数等。3.得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系,解释函数表达式中常数的物理意义。六、误差分析1.钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确以及画图时描点连线不准确等都会引起实验误差。2.悬挂钩码数量过多,导致弹簧的形变量超出了其弹性限度,不再符合胡克定律(F=kx),图像发生弯曲。3.水平放置弹簧测量其原长,由于弹簧有自重,将其悬挂起来后会有一定的伸长量,使图像横轴截距不为零。√√×××√研考点精准突破考点一教材原型实验考向一

实验原理和实验操作典题1

如图甲所示,用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。(1)为完成实验,还需要的实验器材有

。

(2)实验中需要测量的物理量有

。(3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的关系图线,由此可求出弹簧的劲度系数为

N/m。图线不过原点的原因是

。

刻度尺

弹簧挂不同个数的钩码时所对应的伸长量

200弹簧自身存在重力解析

(1)根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧的长度。(2)根据实验原理,实验中需要测量的物理量是弹簧挂不同个数的钩码时所对应的伸长量。(3)取图像中(0.5,0)和(3.5,6)两个点,由F=kx,可得

。由于弹簧自身存在重力,使得弹簧不加外力时就有形变量。考向二

数据处理和误差分析典题2(2023湖北模拟)某实验小组利用图甲所示装置探究弹簧的弹力与形变量的关系。实验中使用的弹簧在自然状态下有一定的收缩力。实验时把弹簧的上端固定在铁架台的横杆上,记录弹簧自然下垂时下端的示数(L)。在弹簧的下端悬挂不同质量(m)的钩码,记录弹簧在不同弹力下弹簧下端的示数并填入表格中,计算对应的弹簧伸长量x的值。m/g010203040506070L/cm10.5010.5010.5010.5010.7511.4012.2013.25x/cm00000.250.901.702.75m/g8090100110120130140150L/cm14.3015.3516.417.5018.6519.6520.7521.85x/cm3.804.855.907.008.159.1510.2511.35(1)图乙是根据上表数据绘制的m-x图线,其中AB段为曲线、BC段为直线,则该弹簧在

(选填“OA”“AB”或“BC”)段满足胡克定律。

(2)由图乙可得直线BC的斜率为g/cm,则弹簧的劲度系数k=

N/m,弹簧在自然状态下的收缩力F0=

N。(已知重力加速度大小取9.8m/s2,结果均保留2位小数)

(3)由于弹簧的质量不能忽略,它对弹簧劲度系数的测量

(选填“有”或“没有”)影响。

BC9.33

0.43没有考点二实验的改进与创新考向一

实验方法的创新典题3(2021广东卷)某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数。缓冲装置如图所示,固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30°,弹簧固定在有机玻璃管底端。实验过程如下:先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺,再将单个质量为200g的钢球(直径略小于玻璃管内径)逐个从管口滑进,每滑进一个钢球,待弹簧静止,记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺示数Ln,