高考物理總復(fù)習 2-1重力 彈力課件 新人教版.ppt

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,第二章物體的平衡,第1單元重力彈力,一、力的初步概念1力是物體對物體的作用(即力的物質(zhì)性),【例1】(創(chuàng)新題)力的概念是從打擊碰撞過程中抽象出來的。1966年曾在地球的上空完成了以牛頓第二定律為基礎(chǔ)的測定質(zhì)量的實驗，實驗時，用雙子星號宇宙飛船(簡稱飛船)去接觸正在軌道上運行的火箭組(簡稱火箭，發(fā)動機已熄火)，如圖所示，接觸以后，開動飛船尾部的推進器，使飛船和火箭共同加速，推進器的平均推力為F，下列說法正確的是(),A推力F是由宇宙飛船和火箭的相互作用產(chǎn)生的B推力F通過飛船傳遞給了火箭，火箭受力為FC力F是宇宙飛船和周圍的空氣間的相互作用產(chǎn)生的D力F是宇宙飛船和推進器噴出的物質(zhì)間的相互作用產(chǎn)生的,【答案】D,【名師點撥】“力是物體對物體的作用”中涉及到兩個物體，從受力分析的角度來理解，把其中的一個物體稱為“施力物體”，另一個物體則稱為“受力物體”，其中“施力物體”和“受力物體”是相對的。但對研究的物體來說，受力物體是確定的，就是研究對象。力一定是物體對物體的作用，在“受力分析”中，如果分析的某一個力找不到施力物體，那么這個力是不存在的。這是“受力分析”中防止添力的一個重要方法。如慣性作用下的物體運動(飛出的炮彈)，不受所謂的“慣力”。所謂的“慣力”找不到施力物體。,2物體間力的作用總是相互的(即力的相互性)【例2】(創(chuàng)新題)臺秤上放一重40N的盛水的杯子，有一重物掛在彈簧上，在空氣中彈簧秤的讀數(shù)是20N，當重物浸在水中時，彈簧秤的讀數(shù)是12N如圖所示，這時臺秤的讀數(shù)應(yīng)是()A52NB48NC40ND32N,【解析】臺秤的讀數(shù)應(yīng)是臺秤所受的壓力，壓力在數(shù)值上等于G杯與重物所受浮力的和，重物所受浮力F浮20N12N8N，故臺秤的讀數(shù)為N秤40N8N48N，故選項B正確【答案】B,3力的三要素大小、方向、作用點表示力的方法有“力的圖示”和“力的示意圖”(1)“力的圖示”要求較嚴格，必須把力的三要素都表達出來即線段的長短表示力的大小，(同時還要標度)，箭頭表示力的方向，在力的作用處畫一點表示力的作用點其中箭頭有時易丟，這樣力的矢量性就無法表達出來,【例3】一輕桿BO，其O端用光滑鉸鏈連接在固定豎直桿AO上，B端掛一重物，且系一細繩，細繩跨過桿頂A處的光滑小滑輪，用力F拉住，如圖所示，現(xiàn)將細繩緩慢往左拉，使桿BO與桿AO間的夾角逐漸減小，則在此過程中，拉力F及桿OB所受壓力FN的大小變化情況是()AFN先減小，后增大BFN始終不變CF先減小，后增大DF始終不變,【解析】取BO桿的B端為研究對象，受到繩子拉力(大小為F)、BO桿的支持力FN和懸掛重物的繩子的拉力(大小為G)的作用，將FN與G合成，其合力與F等值相反，如圖所示，得到一個力三角形(如圖畫斜線部分)，此力三角形與幾何三角形OBA相似，可利用相似三角形對應(yīng)邊成比例來解,【答案】B,【名師點撥】本題之所以用相似三角形的邊之比與力之比相等，力的大小與邊長之比成正比，其依據(jù)在于“力的圖示”中可用線段的長短來表示力的大小這也是求解力的合成與分解的一種重要方法,(2)“力的示意圖”只表示力的方向和作用點，對大小只要能大致描繪出即可在“受力分析”中使用“力的示意圖”，其力的作用點一般畫在“質(zhì)心”上.【名師點撥】因力是矢量，除了大小、方向這些一般矢量具有的“共性”外，還有“作用點”這一“個性”，而“作用點”在力矩問題的求解中顯得格外重要！,4力的測量力的測量用的是測力計，一般用彈簧秤來測量判斷一種測量儀器是測力的，還是測質(zhì)量的，依據(jù)是：凡是利用F0原理來測量的工具都是測力的，如彈簧秤凡是利用M0原理來測量的工具都是測質(zhì)量的，如天平、桿秤等,【例4】如圖所示，四個完全相同的彈簧都處于水平位置，它們的右端受到大小皆為F的拉力作用，而左端的情況各不相同：中彈簧的左端固定在墻上，中彈簧的左端受大小也為F的拉力作用，中彈簧的左端拴一小物塊，物塊在光滑的桌面上滑動，中彈簧的左端拴一小物塊，物塊在有摩擦的桌面上滑動若認為彈簧的質(zhì)量都為零，以l1、l2、l3、l4依次表示四個彈簧的伸長量，則有(),Al2l1Bl4l3Cl1l3Dl2l4,【解析】由于彈簧質(zhì)量不考慮，所以四種情況下彈簧的伸長量只由力F決定，力F相同，則彈簧伸長量相同，故D選項正確【答案】D【名師點撥】彈簧秤的示數(shù)表示彈簧秤受到的拉力大小，不是彈簧秤所受的合外力稱量時，彈簧秤受到的合力為0，如圖，彈簧秤示數(shù)均為G.,5力的作用效果力有兩種作用效果，可從“動”與“靜”兩方面把握(1)使物體發(fā)生形變?nèi)缯n本小實驗(顯示微小形變)，用力握墨水瓶，形變效應(yīng)是通過細管水面的升與降來體現(xiàn)的,【例5】(教材變式題)如圖所示，在一張大桌子上放兩個平面鏡M和N，讓一束光依次被這兩面鏡子反射，最后射到刻度尺L上，形成一個光點P，若P點向下移，則壓力F的變化及該實驗試圖說明的問題是(),A增大；光的反射定律B增大；顯示力的微小形變C減??；光的反射定律D減??；顯示力的微小形變【解析】本題源于教材，綜合考查：力的微小形變的機械放大的方法及光的反射在其中的應(yīng)用根據(jù)光的反射定律和M、N鏡面的變化由作圖可知P點下移，說明F增大，故選B項【答案】B,(2)使物體運動狀態(tài)變化的原因(或使物體產(chǎn)生加速度)特別強調(diào)：力不是產(chǎn)生和維持運動的原因,6力的分類(1)按力的性質(zhì)分：可分為萬有引力(包含重力)、彈力、摩擦力、分子力、電磁力、核力等(2)按力的作用效果分：可分為壓力、支持力、動力、阻力、向心力、回復(fù)力等,(3)按作用方式分：可分為場力和接觸力、萬有引力、電磁力等均屬于場力，彈力、摩擦力等均屬于接觸力(4)按研究對象分：可分為外力和內(nèi)力,【名師點撥】該知識點在“受力分析”中應(yīng)注意：“受力分析”分析的是性質(zhì)力，不是效果力如：對做圓周運動的物體進行受力分析，不能添加“向心力”，因“向心力”是效果力對確定的研究對象進行受力分析，分析的是“外力”不是“內(nèi)力”,二、重力1重力產(chǎn)生的原因地球表面附近物體由于地球的吸引而使物體受到的力,【名師點撥】(1)深刻理解“地球表面附近”重力是由于地面附近的物體受到地球的萬有引力而產(chǎn)生的，但并不等于該引力，因為此引力除產(chǎn)生重力外，還要提供物體隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力因物體在地球上不同緯度處隨地球自轉(zhuǎn)所需向心力大小不同，故同一物體在地球上不同緯度處重力大小不同一般情況下，可不考慮地球的自轉(zhuǎn)效應(yīng)，除非在專門討論重力意義時才加以區(qū)別,【例6】關(guān)于重力的說法中，正確的是()A重力就是地球?qū)ξ矬w的萬有引力B重力是物體因地球吸引而受到的力C重力的大小等于物體對支持面的壓力D重力的方向始終指向地心【答案】B,2重力的大小(1)計算：Gmg，其中g(shù)9.8N/kg，無特殊說明均取此值，粗略計算g10N/kg.,【例7】有一批記者乘飛機從上海來到西藏旅游他們托運的行李與在上海時比較，行李的質(zhì)量將_(填“變大”、“不變”或“變小”)；所受重力的大小將_(填“變大”、“不變”或“變小”)【解析】物體(行李)的質(zhì)量是指物體所含物質(zhì)的多少，與地理位置和高度無關(guān)物體的重力與地理位置和高度有關(guān)，上海和西藏基本在同一緯度，但西藏高度較上海高，高度越高，重力越小【答案】不變變小,(2)測量：用彈簧秤測量物體處于平衡時，彈簧秤的示數(shù)為重力的大小,3方向豎直向下，不一定指向地心物體在兩極與赤道上物體方向指向地心,4重心重力的作用點(1)概念：物體的各部分都受重力的作用，我們可以認為各部分受到的重力都集中于一點，這個點就是重力的作用點，叫做物體的重心重心概念的實質(zhì)是從作用效果上命名的，是一種等效的處理方法(2)測量：物體的重心可用懸掛法測出(二力平衡原理)，但也不是說，所有物體的重心都可用懸掛法測出，一般適用于薄板等,思考：東岳泰山，能用懸掛法測出嗎？(3)幾種情況的重心位置質(zhì)量分布均勻，有規(guī)則形狀的物體的重心即幾何中心均勻桿或鏈的重心，隨其形狀變化而變化重心不一定在物體上，如勻質(zhì)環(huán)質(zhì)量分布不均勻的物體，重心位置除跟物體的形狀有關(guān)外，還與物體的質(zhì)量分布情況有關(guān)例如載重汽車的重心，隨所裝貨物多少和裝載位置而變化,(4)幾何上所講的重心，是三條中線的交點，不是物理概念中的重心，同時注意“重心”也不能認為是“中心”,【例8】下列說法正確的是()A物體的重心就是物體各部分所受重力的合力的作用點B物體的重心可以不在物體上，對于一個確定的物體，它的重心的位置是確定的，當物體被舉高或傾斜時，重心相對物體的位置不變，但相對地面的位置是變化的C同一物體，在地球上各處的重力都相等D物體的重心，不是物體上最重的點，也不一定是它的中心【答案】ABD,5當物體靜止時，物體的重力的數(shù)值等于：(1)拉緊豎直懸繩的力；(2)物體對水平支持面的壓力【名師點撥】以上談的是指物體“靜止”時，懸繩“豎直”，支持面“水平”等若沒有這個條件，上面的說法不成立若物體在豎直方向有加速度時，它的數(shù)值是不等的，需要根據(jù)牛頓運動定律求解,三、彈力1概念發(fā)生彈性形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，會對跟它接觸的物體產(chǎn)生力的作用，這種力叫彈力2彈力產(chǎn)生的條件(1)直接接觸；(2)發(fā)生彈性形變接觸只是產(chǎn)生彈力的條件之一，然而物體接觸是否一定產(chǎn)生彈力，這要看兩物體間是否有“形變”，可用假設(shè)法判斷(技巧中再闡述),【例9】一輛拖拉機停在水平地面上，請在下列關(guān)于拖拉機和地面受力的敘述中選出正確敘述()A地面受到了向下的彈力，是因為地面發(fā)生了彈性形變；拖拉機沒有發(fā)生形變，所以拖拉機不受彈力B地面受到了向下的彈力，是因為地面發(fā)生了彈性形變；拖拉機受到了向上的彈力，是因為拖拉機也發(fā)生了彈性形變C拖拉機受到了向上的彈力，是因為地面發(fā)生了形變；地面受到向下的彈力，是因為拖拉機發(fā)生了形變D以上說法都不正確,【解析】力的作用效果之一是使物體發(fā)生形變，彈性形變才能對與之接觸的物體有力的作用因此是施力物體發(fā)生形變故選C項【答案】C【名師點撥】施力物體與受力物體的形變在受力分析中的應(yīng)用,3彈力的方向(1)壓力和支持力都是彈力壓力的方向垂直于支持面而指向被壓的物體，支持力的方向垂直于支持面而指向被支持的物體,【例10】如圖所示，水平放置的兩固定的光滑硬桿OA、OB成角，在兩桿上各套一個輕環(huán)，兩環(huán)用輕繩相連，現(xiàn)用恒力F沿OB方向拉下面的環(huán)，當兩環(huán)穩(wěn)定時，繩的張力大小為_,【解析】本題難點在于穩(wěn)定后存在狀態(tài)“穩(wěn)定”說明兩環(huán)均平衡，對于水平面上的C環(huán)來說，水平面上的平衡力由繩子的拉力和OA桿的支持力提供，而支持力的方向一定垂直于支持面指向被支持的物體，穩(wěn)定后所處的位置如下圖所示再對D環(huán)在水平方向上受力分析，如圖所示，其中TT，將T正交分解，可得TsinF，TF/sin，即TF/sin.,【答案】F/sin,(2)拉力也是彈力繩的拉力是繩對所拉物體的彈力，方向總是沿著繩，而指向繩收縮的方向,【例11】如圖所示，細繩下懸掛一小球D，小球與光滑的靜止斜面接觸，且細繩處于豎直狀態(tài)，則下列說法中正確的是()A斜面對D的支持力垂直于斜面向上BD對斜面的壓力豎直向下CD與斜面間無相互作用力D因D的質(zhì)量未知，所以無法判定斜面對D支持力的大小和方向,【解析】對D進行受力分析可知，D一定受到豎直向上的繩的拉力、豎直向下的重力，其中有無彈力可用假設(shè)法分析若有支持力，方向垂直于斜面，D處于平衡狀態(tài)，沿水平和豎直方向各自合力為0，支持力沿水平方向有分力，無力與其平衡，故無支持力，選項C正確【答案】C,4胡克定律(1)物體的形變：物體的形變可分為三種：物體的長度發(fā)生變化，叫拉伸或壓縮形變；物體發(fā)生彎曲時產(chǎn)生的形變叫彎曲形變；物體被扭轉(zhuǎn)時發(fā)生的形變，叫扭轉(zhuǎn)形變不論是哪種形變，都是形變越大，產(chǎn)生的彈力越大第一種拉伸或壓縮形變產(chǎn)生的彈力與形變的關(guān)系最簡單，彈力由胡克定律確定,(2)胡克定律：內(nèi)容：彈簧彈力的大小F和彈簧伸長(或縮短)的長度x成正比公式Fkx.k為倔強系數(shù)(勁度)，單位N/m，只與彈簧的粗細、長短、材料有關(guān)，與F、x均無關(guān)，但Fx.說明：一般來說對確定的彈性物體，形變越大，引起的彈力就越大，但對于大多數(shù)彈性物體，其形變與所引起的彈力的大小并不成正比(3)x是指彈簧的形變量：注意區(qū)分“伸長到”“伸長了”“原長”,【答案】C,一、有無彈性形變的判斷方法1假設(shè)法把與研究對象接觸的物體，看成“擋板”撤去“擋板”，若物體運動，說明有力的作用，即有形變反之，則無形變,【例1】下列圖中各靜止物體所受的彈力正確的是(各接觸面均光滑)(),【解析】利用“擋板”法，撤走C選項中的左斜板，撤走D選項中的N2對應(yīng)觸點，物體均不動，說明C、D選項中N2不存在A項中若撤走豎直“板”，球沿斜面向下運動，說明N2存在B選項中N1應(yīng)垂直于棒向上選項A正確【答案】A,2根據(jù)物體運動性質(zhì)來確定【例2】(2010浙江)如右圖所示，A、B兩物體疊放在一起，以相同的初速度上拋(不計空氣阻力)下列說法正確的是()A在上升和下降過程中A對B的壓力一定為零B上升過程中A對B的壓力大于A物體受到的重力C下降過程中A對B的壓力大于A物體受到的重力D在上升和下降過程中A對B的壓力等于A物體受到的重力,【解析】以A、B整體為研究對象：僅受重力，由牛頓第二定律，知加速度為g，方向豎直向下以A為研究對象：因加速度為g，方向豎直向下，故由牛頓第二定律，知A所受合力為A的重力，所以A僅受重力作用【答案】A,二、彈力方向1壓力、支持力的方向【例3】(創(chuàng)新題)標出圖中各物體在A、B、C處所受的支持力的方向,【解析】彈力的方向要依據(jù)其定義，“壓力的方向垂直于支持面而指向被壓的物體，支持力的方向垂直于支持面而指向被支持的物體”接觸處為平面與平面的，垂直于對應(yīng)平面畫出即可但對圖甲C點、B點，圖乙A點、B點等要從“點”化“面”的觀點處理過接觸點，找其切面，彈力方向要垂直其切面以上各點彈力如圖所示,【學法指導(dǎo)】要在理解的基礎(chǔ)上，掌握各種類型的接觸處(平面與平面，平面與點，曲面與曲面，曲面與平面，曲面與點等)的彈力方向，注意彈力方向哪種情況下指向圓心，哪種情況下不指向圓心要學會“點”化“面”的處理方法,2繩子拉力的方向繩子、鏈條、鋼絲等柔軟物體，只能因受拉力而發(fā)生形變，也就是說，繩子只能承受拉力，因此，彈力的方向總是沿著繩子并指向繩收縮的方向,【例4】(2011北京)如圖所示，長度為l的輕繩上端固定在O點，下端系一質(zhì)量為m的小球(小球的大小可以忽略)在水平拉力F的作用下，輕繩與豎直方向的夾角為，小球保持靜止畫出此時小球的受力圖，并求力F的大小,【解析】受力圖如解析圖，根據(jù)平衡條件，在水平和豎直方向上正交分解，應(yīng)滿足Tcosmg，TsinF，則拉力大小Fmgtan.【答案】受力圖如解析圖所示mgtan,3桿上的彈力方向桿上的彈力既可以是拉力，也可以是壓力，可沿桿，也可不沿桿桿上彈力的方向要根據(jù)物體的運動狀態(tài)來確定,【例5】如圖所示，小車上固定著一根彎成角的曲桿，桿的另一端固定一個質(zhì)量為m的球，當小車以加速度a水平向右運動時，求桿對球的彈力的大小和方向,【名師點撥】繩、桿模型是高考考查的重點，模型的力學性質(zhì)，將在以后各章中逐步深化,一、胡克定律【例1】一個實驗小組在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中，使用兩條不同的輕質(zhì)彈簧a和b，得到彈力與彈簧長度的圖象如圖所示下列表述正確的是(),Aa的原長比b的長Ba的勁度系數(shù)比b的大Ca的勁度系數(shù)比b的小D測得的彈力與彈簧的長度成正比【解析】根據(jù)胡克定律，有Fk(ll0)，由此，可知在F與l的圖象中，斜率大小等于勁度系數(shù)，橫軸截距等于彈簧原長，因此，b的原長比a的長，勁度系數(shù)比a的?。挥蓤D象還可以知道，彈簧彈力與彈簧的形變量成正比，與彈簧長度不成正比，故A、C、D項錯誤，B項正確【答案】B,二、“輕彈簧”模型【例2】(2013山東)如圖相同的輕彈簧A、B、C將兩個相同的小球連接并懸掛，小球處于靜止狀態(tài)，彈簧A與豎直方向的夾角為30，彈簧C水平，則彈簧A、C的伸長量之比為(),【答案】D,