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1、第一章 力 物体的平衡 第一课时 力 重力和弹力,第一关:基础关 展望高考 基础知识,一力的概念 知识讲解 1.力的定义:力是物体对物体的作用,在国际单位制中,力的单位是牛顿,简称牛,符号是N. 2.力的三要素:大小方向作用点. 力的大小用测力计(弹簧测力计)测量.力不仅有大小,而且有方向,要把一个力完全表达出来,还要说明它的方向.大小和方向都相同的力,作用在物体上的不同位置,即力的作用点不同,产生的效果一般也不同.,3.力的基本特征 (1)力的物质性:力是物体对物体的作用,一个物体受到力的作用,一定有另一个物体对它施加这种作用,力是不能离开物体而独立存在的. (2)力的相互性:力的作用是相互

2、的,任何两个物体之间力的作用总是相互的,施力物体同时也一定是受力物体. (3)力的矢量性:力是矢量,既有大小,也有方向,物理学中把既有大小又有方向的物理量称为矢量. (4)力的独立性:一个力作用于某一物体上产生的效果,与这个物体是否同时受其他力无关.,活学活用,1.下列关于力的说法中正确的是( ) A.物体受几个力作用时,状态一定改变 B.由相距一定距离的磁铁间有相互作用力可知,力可以离开物体而独立存在 C.一个人练拳时用了很大的力,但没有击中物体,这个力只有施力物体而没有受力物体 D.力的大小可以用弹簧秤测量,解析:选项A考查力的作用效果之一,使物体状态发生改变,但当受几个力时效果可能相互抵

3、消,状态不变,所以A错.相距较远的磁铁有力的作用,仍需要有两个磁铁,离不开物体,故B不对.施力物体和受力物体总是同时存在的,练拳时,各部分肌肉发生相互作用,有受力物体,故C不对.正确选项应为D. 答案:D,二重力 知识讲解 1.重力的定义 由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力.实际上重力是地球对物体引力的一个分力,而引力的另一个分力提供物体随地球自转所需的向心力. 说明:地球表面附近的物体都受到重力的作用. 重力是由于地球的吸引而产生的,但不能说重力就是地球的吸引力. 重力的施力物体就是地球.,2.重力的大小 由G=mg计算,g=9.8 N/kg. 用弹簧测力计测量,物体处于平衡状态(即静止或

4、匀速运动状态),弹簧测力计的示数等于重力的大小.,说明:在地球表面上不同的地方,物体的重力大小是不同的,纬度越高,物体的重力越大,因而同一物体,在两极比赤道受到的重力大. 一个物体的重力不受运动状态的影响,与是否还受其他力的作用也无关系. 在处理物理问题时,在地球表面和在地球附近某一高度的地方,一般认为同一物体受的重力不变.,3.重力的方向:竖直向下(即垂直于水平面向下). 说明:重力的方向沿铅垂线方向,与水平面垂直,不一定指向地心,但在两极和在赤道上的物体,所受重力的方向指向地心.重力的方向不受其他作用力的影响,与运动状态也没有关系.,4.重力和质量的关系,说明:重力的大小由物体本身的质量和

5、所处位置的重力加速度决定,与其他因素都没有关系.,活学活用 2.关于物体重心的下列说法正确的是( ) A.物体各部分所受重力的合力集中于一点,该点即为物体的重心 B.有规则形状的物体,重心即是其几何中心 C.物体的重心可能不在该物体上 D.物体的形状不变,当它被举高或倾斜时,重心在物体上的位置不变,解析:重心就是指重力在物体上的作用点,即物体各部分所受重力的合力的作用点.只有质量分布均匀,形状规则的物体,重心才在其几何中心;只有形状规则,其质量不一定分布均匀.物体的重心不随其所在位置变化而变化,且可在物体上,也可能在物体外,如均匀圆环呼拉圈等.选项ACD正确. 答案:ACD,三弹力 知识讲解

6、1.弹力的定义 发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,要对与它接触的物体产生力的作用,这种力称为弹力.如图所示,用手向右拉弹簧,弹簧因形变(伸长)而产生弹力F,它作用在手上,方向向左.因此,弹力的施力者是发生弹性形变的物体,受力者是使它发生弹性形变的物体.,2.弹力的产生条件:两物体直接接触.两物体发生弹性形变. 3.弹力的大小:与物体的形变程度有关,形变量越大,产生的弹力越大;形变量越小,产生的弹力越小. 一般情况下,弹力的大小可以利用平衡条件或牛顿定律计算出来;对于弹簧的弹力,在弹性限度内遵循胡克定律.,4.弹力的方向 弹力的方向总是与作用在物体上使物体发生形变的外力的方向相反,或者就是物体

7、恢复原状的趋势的方向.,活学活用 3.三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相同的光滑圆球a、b、c,支点PQ在同一水平面上,a的重心位于球心,b、c的重心位于球心的正上方和正下方,如图所示,三球皆静止,试分析三种情况下支点PQ对球的弹力方向是怎样的.,解析:相互作用的物体属于点点接触,弹力的方向与过接触点的切面垂直,且指向球心,与重心位置无关,故三种情况下弹力方向是一致的. 如图所示,均同a相同过球心.,4.如图所示,用细线将A物体悬挂在天花板上,B物体放在水平地面上.AB间有一劲度系数为100 N/m的轻弹簧,此时弹簧的形变量为2 cm.已知AB两物体的重力分别是3 N和5N.则细线的拉

8、力及B对地面的压力可能是( ) A.1 N和0 N B.5 N和7 N C.5 N和3 N D.1 N和7 N,解析:弹力大小F=kx=2 N,若弹簧伸长了2 cm,分别研究AB的受力情况,由力的平衡,可推出选项C正确;若弹簧被压缩了2 cm,同理可推出选项D正确.所以,正确答案为CD. 答案:CD,第二关:技法关 解读高考 解题技法 一判断弹力有无的方法 技法讲解 弹力的方向总是跟形变的方向相反,但是在很多情况下,接触处的形变不明显,这就给弹力是否存在的判定带来了困难.通常用以下两种办法可以解决:,(1)假设法: 即假设接触处有弹力,看物体的运动状态是否与当前情况一致,若一致,则假设正确,接

9、触处有弹力;若不一致,则假设错误,接触处无弹力. 但是“假设法”有一定的局限性,只对较简单的情况适用.我们深入思考弹力产生的原因可知,弹力是被动出现的,它属于被动力.弹力是否存在,是由主动力和运动状态决定的.,(2)分析物体所受的主动力和运动状态,是判断弹力有或无的金钥匙. 分析主动力,就是分析沿弹力所在的直线上,除弹力以外其他力的合力,看这些力的合力是否满足题目给定的状态,若满足,则不存在弹力;若不满足,则存在弹力.,典例剖析 【例1】 如图所示,光滑球静止于水平面BC和斜面AB之间,试分析AB面对球是否有弹力.,解析 光滑球处于静止状态,竖直方向受两个力:重力G和水平面BC的支持力F,假若

10、AB面对球有弹力,则弹力的方向垂直斜面向上,如图所示.显然,球受这样的三个力作用是不能处于静止状态的,即假设不成立,即AB面对球无弹力. 答案 无弹力,【例2】 如图所示,细绳竖直拉紧,小球和光滑斜面接触,并处于平衡状态,则小球受到的力是( ) A.重力绳的拉力 B. 重力绳的拉力斜面的弹力 C. 重力斜面的弹力 D. 绳的拉力斜面的弹力,解析 本题的关键之处在于分析斜面是否给小球弹力作用,可用假设法,如果小球受到斜面的弹力作用,则小球受力情况如图所示,小球在此三个力的作用下受力不平衡,所以小球没有受到斜面给它的弹力作用,故答案应选A. 答案 A,二判断弹力方向的方法 技法讲解 对弹力方向的判

11、定,可分以下几种情况: (1)对于点与面接触、面与面接触的情况,弹力的方向总是过接触点并且和接触面垂直;对于接触处有曲面的情况,则应先画出通过接触点的曲面的切线,弹力的方向过切点并且和曲面的切线垂直.对于有面接触的情况,弹力的方向总是和接触面垂直,而与物体的运动状态无关.,(2)对于杆的弹力方向问题,要特别注意.因为杆可以发生拉伸形变、压缩形变、弯曲形变等,所以杆产生的弹力方向可能沿杆,也可能不沿杆,弹力沿杆的方向只是一种特殊情况.如图(a)和(b)所示的情况中,弹力的方向都不沿杆的方向.,这两种情况都是点与面接触,若是点与平面接触,则弹力方向过该点与平面垂直;若是点与曲面接触,则弹力的方向过

12、该点且沿曲面上该点的半径方向. (3)当杆和接触处的情况不易确定时,应根据物体的运动状态,利用平衡条件或动力学规律来判断.,典例剖析 【例3】 一光滑斜面,放置于光滑水平面上,物块A从光滑斜面自由下滑的过程中,斜面沿水平面向右运动,如图所示.试分析物块A受到的斜面支持力的方向.,解析 若斜面固定不动,很容易判定物块A受的斜面支持力的方向.根据弹力的面与面接触的特点可知支持力方向与斜面垂直向上,当它们运动起来时,物块A受的斜面的支持力的方向还是垂直于斜面向上. 答案 方向垂直斜面向上,【例4】 如图所示,小车上固定一根折成角的折杆,杆的另一端固定一个质量为m的小球,试分析下列情况,杆对球的弹力.

13、 (1)小车静止; (2)小车以加速度a水平向右运动.,解析 以球为研究对象,对球受力分析如图所示. (1)当小车静止时,小球处于平衡状态,由平衡条件可知:FN=mg,方向竖直向上.,(2)当小车水平向右加速运动时,小球所受重力和杆对小球的弹力的合力一定水平向右,和加速度方向相同,所以杆的弹力方向一定指向右上方.设弹力的方向和竖直方向的夹角为,由牛顿第二定律和平衡条件得:FNsin=ma,FNcos=mg,由以上两式得:,三弹力大小的计算方法 技法讲解 弹力的大小计算分以下两种情况: (1)对于弹簧,弹力的大小与形变量成正比,即F=kx,k是由弹簧本身特性决定的物理量,叫劲度系数. (2)除弹

14、簧外,其他物体所受弹力的大小,只能根据物体的运动状态,利用平衡条件(F合=0)或牛顿第二定律(F合=ma)建立方程求解.,典例剖析,【例5】 如图所示,AB两个物体的重力分别为GA=3 N,GB=4 N,弹簧重力不计,整个装置沿竖直方向处于静止状态,此时弹簧的弹力F=2 N.则天花板受到的拉力和底板受到的压力有可能是( ) A.1 N和6 NB.5 N和6 N C.1 N和2 N D.5 N和2 N,解析 弹簧有两种状态:拉伸或压缩,当弹簧处于拉伸时,由AB受力平衡可知D正确.若弹簧处于压缩状态,同理可得A正确. 答案 AD,第三关:训练关 笑对高考 随堂训练,1.下列关于力的说法中,正确的是

15、( ) A.只有相互接触的两物体之间才有力的作用 B.力是使物体发生形变或使物体运动的原因 C.只要两个力的大小相同,它们产生的作用效果一定相同 D.力必定联系着两个物体,其中每个物体既是受力物体又是施力物体 答案:D,2.病人在医院里输液时,液体一滴滴从玻璃瓶中滴下,在液体不断滴下的过程中,玻璃瓶连同瓶中液体共同的重心将( ) A.一直下降 B.一直上升 C.先降后升 D.先升后降 解析:当瓶中盛满液体时,重心在瓶的中部,随着液体的滴出,重心下降;当瓶中液面下降到某一位置后,重心又开始上升,当液体滴完时,重心又上升到原来的位置附近. 答案:C,3.物体A静置于水平桌面上,下列关于物体所受作用

16、力的说法中正确的是( ) A.桌面受到的压力就是物体的重力 B.桌面受到的压力是由于它本身发生了微小形变而产生的 C.桌面由于发生了微小形变而对物体产生了垂直于桌面的压力 D.物体由于发生了微小形变而对桌子产生了垂直于桌面的压力,解析:压力和重力是两种不同性质的力,选项A错误.桌面受到的压力,是物体发生形变产生的,而桌面的形变产生的支持力作用在物体上,所以选项BC错误,D正确. 答案:D,4.如图所示,汽车正在水平向右行驶,一轻杆的上端固定在车的顶部,另一端固定一个质量为m的小球,杆与竖直方向的夹角为.杆对球的弹力方向( ),A.不可能竖直向上 B.不可能斜向左上方 C.可能斜向右上方,但不一定沿杆的方向 D.一定沿杆且与竖直方向的夹角为,解析:若汽车水平向右匀速行驶,球受重力和弹力,由平衡条件可知,杆对球的弹力方向竖直向上;若汽车水平向右加速行驶,由牛顿第二定律可知,重力与弹力的合力方向应水平向右,所以弹力方向为斜向右上方,但不一定沿杆的方向;若汽车水平向右减速行驶,由牛顿第二定律可知,重力与弹力的合力方向应水平向左,所以弹力方向为斜向左上方. 答案:C,5.如图所示,a,b,c为三个物块,MN为两个轻质弹簧,R为跨过光滑定滑轮的轻绳,该系统处于平衡状态,则下列判断正确的是( ),A.有可能N处于拉伸状态而M处于压缩状态 B.有可能N处于压