2025版新教材高考物理總復(fù)習(xí)第二章相互作用第1講重力和彈力教案

PAGEPAGE11其次章相互作用課標(biāo)內(nèi)容與要求(1)相識(shí)重力、彈力與摩擦力。通過(guò)試驗(yàn),了解胡克定律。知道滑動(dòng)摩擦和靜摩擦現(xiàn)象,能用動(dòng)摩擦因數(shù)計(jì)算滑動(dòng)摩擦力的大小。(2)通過(guò)試驗(yàn),了解力的合成與分解,知道矢量和標(biāo)量。能用共點(diǎn)力的平衡條件分析日常生活中的問(wèn)題說(shuō)明本章的學(xué)生必做試驗(yàn)有:探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系;探討兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律備考策略本章涉及的學(xué)問(wèn)是中學(xué)物理的重要基礎(chǔ),包含很多思想方法,它的應(yīng)用幾乎貫穿整個(gè)中學(xué)物理。所以,不能因?yàn)楸菊聝?nèi)容獨(dú)立考查的較少而有所忽視,恰恰相反,肯定要扎扎實(shí)實(shí)地學(xué)好本章的學(xué)問(wèn)與方法,形成解決物理問(wèn)題的基本思路。第1講重力和彈力一、重力1.重力的產(chǎn)生:由于①地球?qū)ξ矬w的吸引而使物體受到的力。

2.重力的大小:G=mg。3.重力的方向:總是②豎直向下。

4.重心:因?yàn)槲矬w各部分都受重力作用,可認(rèn)為重力作用集中于一點(diǎn),該點(diǎn)稱(chēng)為重心。二、彈力1.彈力產(chǎn)生的條件(1)兩物體③接觸;(2)發(fā)生④彈性形變。

2.彈力的方向:總是與物體形變方向相反(1)輕繩的拉力沿繩指向⑤繩收縮的方向。

(2)點(diǎn)與平面、平面與平面接觸處的彈力⑥垂直于平面指向被壓或被支持的物體。

(3)彈簧彈力的方向:總是沿⑦彈簧軸線指向變回原長(zhǎng)的方向。

(4)桿的彈力方向要依照平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律判定。3.胡克定律(1)內(nèi)容:彈簧發(fā)生彈性形變時(shí),彈力的大小F跟彈簧伸長(zhǎng)(或縮短)的長(zhǎng)度x成⑧正比。

(2)表達(dá)式:F=kx。式中的k是彈簧的⑨勁度系數(shù),單位符號(hào)為N/m;k的大小由彈簧⑩自身性質(zhì)確定。x是彈簧長(zhǎng)度的變更量,不是彈簧形變以后的長(zhǎng)度。

1.推斷下列說(shuō)法對(duì)錯(cuò)。(1)自由下落的物體所受重力為零。 (?)(2)重力的方向不肯定指向地心。 (√)(3)彈力肯定產(chǎn)生在相互接觸的物體之間。 (√)(4)相互接觸的物體間肯定有彈力。 (?)(5)F=kx中“x”表示彈簧形變后的長(zhǎng)度。 (?)(6)彈簧的形變量越大,勁度系數(shù)越大。 (?)(7)彈簧的勁度系數(shù)由彈簧自身性質(zhì)確定。 (√)2.關(guān)于物體的重心,下列說(shuō)法不正確的是 ()A.物體的重心不肯定在物體上B.用線豎直懸掛的物體靜止時(shí),線的方向肯定通過(guò)重心C.一磚塊平放、側(cè)放或立放時(shí),其重心在磚內(nèi)的位置不變D.舞蹈演員在做各種美麗的動(dòng)作時(shí),其重心在體內(nèi)位置不變答案D3.如圖所示,跳水運(yùn)動(dòng)員踩壓跳板使跳板彎曲到最低點(diǎn)時(shí),下列說(shuō)法正確的是 ()A.跳板發(fā)生形變,運(yùn)動(dòng)員的腳沒(méi)有發(fā)生形變B.運(yùn)動(dòng)員受到的支持力,是跳板發(fā)生形變而產(chǎn)生的C.此時(shí)跳板對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力和運(yùn)動(dòng)員的重力等大D.此時(shí)跳板對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力大于運(yùn)動(dòng)員對(duì)跳板的壓力答案B4.如圖所示,一勻質(zhì)木棒,擱置于臺(tái)階上保持靜止,如圖關(guān)于木棒所受的彈力的示意圖中正確的是 ()答案D考點(diǎn)一重力一、為什么在不同地點(diǎn),同一物體的重力不同?1.重力的產(chǎn)生:是由于地球的吸引。說(shuō)明:重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的力,但它并不肯定等于地球?qū)ξ矬w的引力。在兩極點(diǎn)時(shí)重力等于物體所受到的萬(wàn)有引力,在地球上其他位置時(shí),重力不等于萬(wàn)有引力。2.重力的大小:G=mg。關(guān)于g:①緯度越高,g越大,赤道最小,兩極最大。②g是常數(shù),通常等于9.8m/s2,粗略計(jì)算中g(shù)=10m/s2。3.重力的方向:豎直向下。例1(2024中關(guān)村中學(xué)開(kāi)學(xué)考)如圖所示,“馬踏飛燕”是我國(guó)古代雕塑藝術(shù)的稀世之寶,它呈現(xiàn)了“飛奔的駿馬的一只蹄踏在飛燕上的情景”,這座雕塑能穩(wěn)穩(wěn)地立著是因?yàn)?()A.馬所受重力很大B.馬蹄大C.馬的重心在飛燕上D.馬的重心位置和飛燕重心在一條豎直線上答案D要使“馬踏飛燕”穩(wěn)立不翻倒,必需保證“馬”的重力作用線通過(guò)“飛燕”的重心。二、重心位置會(huì)變更嗎?重力的作用點(diǎn)——重心,物體的重心與物體的形態(tài)和質(zhì)量分布都有關(guān)系,不肯定在物體上。例2病人在醫(yī)院里輸液時(shí),液體一滴一滴從玻璃瓶中滴下,在液體不斷滴下的過(guò)程中,玻璃瓶連同瓶中液體共同的重心將 ()A.始終下降B.始終上升C.先降后升D.先升后降答案C當(dāng)瓶中盛滿液體時(shí),重心大致在瓶的中部,隨著液體滴出,重心先下降;當(dāng)液體滴完時(shí),重心大致在瓶的中部,故C正確?？键c(diǎn)二彈力一、兩物體只要接觸,就肯定有彈力產(chǎn)生嗎?彈力產(chǎn)生的條件是兩個(gè)物體干脆接觸并發(fā)生彈性形變,但是否有彈性形變有時(shí)難以推斷。判定有無(wú)彈力的三種方法:條件法依據(jù)物體是否干脆接觸并發(fā)生彈性形變來(lái)推斷是否存在彈力。此方法多用來(lái)推斷形變較明顯的狀況假設(shè)法對(duì)于形變不明顯的狀況,可假設(shè)兩個(gè)物體間彈力不存在,看物體能否保持原有的狀態(tài),若物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變,則此處不存在彈力,若物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變更,則此處肯定有彈力狀態(tài)法依據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),利用牛頓其次定律或共點(diǎn)力平衡條件推斷彈力是否存在例3如圖所示的情景中,兩個(gè)物體a、b(a、b均處于靜止?fàn)顟B(tài),接觸面光滑)間肯定有彈力的是 ()答案B用假設(shè)法,即假設(shè)存在法或假想分別法推斷彈力的有無(wú),A選項(xiàng)中a、b間假如存在彈力,則b給a的彈力水平向左,a將向左側(cè)加速運(yùn)動(dòng),明顯與題設(shè)條件不符;或者假設(shè)拿掉隨意一個(gè)物體,另一個(gè)沒(méi)有變更,則推斷兩者之間沒(méi)有彈力,故A選項(xiàng)中a、b間無(wú)彈力作用。同理,對(duì)于C選項(xiàng)可以推斷出a、b間沒(méi)有彈力。對(duì)于D選項(xiàng),也可以假設(shè)a、b間有彈力,則a(斜面)對(duì)b的彈力將垂直于斜面對(duì)上,因此,b不行能處于靜止?fàn)顟B(tài),故a、b間無(wú)彈力作用;B選項(xiàng),假設(shè)拿掉隨意一個(gè)物體,則另一個(gè)物體的狀態(tài)將要發(fā)生變更,故a、b間肯定存在彈力。二、如何確定彈力的方向?彈力彈力的方向圖示彈簧兩端的彈力與彈簧中心軸線相重合,指向彈簧復(fù)原原狀的方向輕繩的彈力沿繩指向繩收縮的方向面與面接觸的彈力垂直于接觸面指向受力物體點(diǎn)與面接觸的彈力過(guò)接觸點(diǎn)垂直于接觸面(或接觸面的切面)指向受力物體桿的彈力可能沿桿,也可能不沿桿,應(yīng)詳細(xì)狀況詳細(xì)分析例4如圖所示,固定在小車(chē)上的支架的斜桿與豎直桿間的夾角為θ,在斜桿的下端固定有質(zhì)量為m的小球,重力加速度為g,下列關(guān)于桿對(duì)球的作用力F的推斷正確的是 ()A.小車(chē)靜止時(shí),F=mgsinθ,方向沿斜桿向上B.小車(chē)靜止時(shí),F=mgcosθ,方向垂直于斜桿向上C.小車(chē)向右以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí),肯定有F=maD.小車(chē)向左以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí),F=(ma)2+(mg)2,方向斜向左上方,與豎直方向的夾角θ答案D小車(chē)靜止時(shí),由物體的平衡條件可知,此時(shí)桿對(duì)小球的作用力方向豎直向上,大小等于小球的重力mg,A、B項(xiàng)錯(cuò)誤;小車(chē)向右以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí),設(shè)小球受桿的作用力的方向與豎直方向的夾角為θ',如圖甲所示,依據(jù)牛頓其次定律,有Fsinθ'=ma,Fcosθ'=mg,兩式相除可得tanθ'=ag,只有當(dāng)小球的加速度a=gtanθ時(shí),桿對(duì)小球的作用力才沿桿的方向,此時(shí)才有F=masinθ,C項(xiàng)錯(cuò)誤;小車(chē)以加速度a向左運(yùn)動(dòng)時(shí),由牛頓其次定律可知,小球所受到的重力mg與桿對(duì)小球的作用力的合力大小為ma,方向水平向左,如圖乙所示,所以桿對(duì)小球的作用力的大小F=(ma)2+(mg)2甲乙三、彈簧的彈力大小如何計(jì)算?例5如圖所示,質(zhì)量相等的A、B兩物體在平行于固定斜面的推力F的作用下沿光滑斜面做勻速直線運(yùn)動(dòng),A、B間輕彈簧的勁度系數(shù)為k,斜面的傾角為30°,則勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)輕彈簧的壓縮量為多少?答案F2解析設(shè)A、B勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)彈簧的壓縮量為x,由平衡條件對(duì)A:F=mgsin30°+kx對(duì)B:kx=mgsin30°解得x=FA組基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1.下列關(guān)于重力的說(shuō)法中正確的是 ()A.物體只有靜止時(shí)才受重力作用B.重力的方向總是指向地心C.地面上的物體在赤道上受的重力最小D.物體掛在彈簧測(cè)力計(jì)下,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)肯定等于物體的重力答案C物體是否受重力作用與其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān),故A錯(cuò)。重力實(shí)際是萬(wàn)有引力的一個(gè)分力,總是豎直向下,不肯定指向地心,故B錯(cuò)。在赤道上的重力加速度最小,故物體在赤道上受的重力最小,C正確。物體掛在彈簧測(cè)力計(jì)下處于平衡狀態(tài)時(shí),測(cè)出的示數(shù)才等于物體的重力,故D錯(cuò)。2.勻速前進(jìn)的車(chē)廂頂部用細(xì)線豎直懸掛一小球,如圖所示,小球下方與一光滑斜面接觸。關(guān)于小球的受力,下列說(shuō)法正確的是 ()A.重力和細(xì)線對(duì)它的拉力B.重力、細(xì)線對(duì)它的拉力和斜面對(duì)它的支持力C.重力和斜面對(duì)它的支持力D.細(xì)線對(duì)它的拉力和斜面對(duì)它的支持力答案A小球必定受到重力和細(xì)線的拉力。小球和光滑斜面接觸,假設(shè)斜面對(duì)小球有彈力,小球?qū)⑹艿饺齻€(gè)力作用,重力和細(xì)線的拉力在豎直方向上,彈力垂直于斜面對(duì)上,三個(gè)力的合力不行能為零,與題設(shè)條件沖突,故斜面對(duì)小球沒(méi)有彈力,故A正確。3.一根輕質(zhì)彈性繩的兩端分別固定在水平天花板上相距80cm的兩點(diǎn)上,彈性繩的原長(zhǎng)也為80cm。將一鉤碼掛在彈性繩的中點(diǎn),平衡時(shí)彈性繩的總長(zhǎng)度為100cm;再將彈性繩的兩端緩慢移至天花板上的同一點(diǎn),則彈性繩的總長(zhǎng)度變?yōu)?彈性繩始終處于彈性限度內(nèi),sin37°=0.6,cos37°=0.8) ()A.86cmB.92cmC.98cmD.104cm答案B設(shè)總長(zhǎng)度為100cm時(shí)繩與水平方向夾角為θ,則cosθ=45,故θ=37°?？傞L(zhǎng)度為100cm時(shí)彈力F=kx1,設(shè)移至天花板同一點(diǎn)時(shí)的彈力為kx2,則kx1sinθ=kx2,得x2=12cm,則彈性繩的總長(zhǎng)度為92cm。故B項(xiàng)正確。4.如圖所示,某同學(xué)站在一彈性木板的中心,當(dāng)靜止時(shí)木板被壓彎,則下列說(shuō)法中正確的是 ()A.木板受到人的壓力是因?yàn)槟景宓男巫儺a(chǎn)生的B.木板對(duì)人的支持力與人對(duì)木板的壓力大小相等C.人對(duì)木板的壓力與人的重力是一對(duì)平衡力D.假如某時(shí)刻該同學(xué)突然下蹲,在下蹲起先階段木板的彎曲程度將增大答案B木板受到向下的壓力,是因?yàn)槿税l(fā)生了形變,產(chǎn)生對(duì)木板的作用力,故A錯(cuò)誤;依據(jù)牛頓第三定律,木板對(duì)人的支持力與人對(duì)木板的壓力大小相等,故B正確;人對(duì)木板的壓力與人的重力不是作用于同一物體,因此它們不行能是一對(duì)平衡力,故C錯(cuò)誤;突然下蹲瞬間人向下加速,具有向下的加速度,人處于失重狀態(tài),依據(jù)牛頓其次定律分析可知木板對(duì)人的支持力小于人的重力,木板彎曲程度在下蹲起先階段將減小,故D錯(cuò)誤。5.將一根輕質(zhì)彈簧上端固定,下端懸掛一質(zhì)量為m的物體,物體靜止時(shí),彈簧長(zhǎng)度為L(zhǎng)1;當(dāng)彈簧下端固定在水平地面上,將質(zhì)量為m的物體壓在其上端,物體靜止時(shí),彈簧長(zhǎng)度為L(zhǎng)2。已知重力加速度為g,則該彈簧的勁度系數(shù)是 ()A.mgL1B.2mgL1-答案B設(shè)彈簧原長(zhǎng)為L(zhǎng)0,由胡克定律,當(dāng)彈簧下端掛物體時(shí)有mg=k(L1-L0),當(dāng)彈簧上端壓物體時(shí)有mg=k(L0-L2),聯(lián)立解得k=2mgL1-L6.如圖所示,兩木塊的質(zhì)量分別為m1和m2,兩輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)分別為k1和k2,上面木塊壓在上面的彈簧上(但不拴接),整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。現(xiàn)緩慢向上提上面的木塊,直到它剛離開(kāi)上面的彈簧,在此過(guò)程中下面木塊移動(dòng)的距離為(重力加速度為g) ()A.m1gk1B.m2g答案C在此過(guò)程中,下面彈簧上的壓力由(m1+m2)g減小到m2g,即削減了m1g,依據(jù)胡克定律可知下面彈簧的長(zhǎng)度增長(zhǎng)了Δl=m1gk2,即下面木塊移動(dòng)的距離為m7.如圖所示,質(zhì)量為m的小球置于傾角為30°的光滑斜面上,勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧一端系在小球上,另一端固定在墻上的P點(diǎn)。小球靜止時(shí),彈簧與豎直墻壁間的夾角為30°,重力加速度為g,則彈簧的伸長(zhǎng)量為 ()A.mgkB.C.3mg2k答案D對(duì)小球進(jìn)行受力分析,受到重力、斜面的支持力以及彈簧的彈力,受力平衡。依據(jù)幾何關(guān)系可知彈力方向和支持力方向間夾角為60°,依據(jù)平衡條件得F彈cos30°=mgsin30°解得F彈=33mg依據(jù)胡克定律得x=F彈k=B組綜合提升8.(多選)一有固定斜面的小車(chē)在水平面上做直線運(yùn)動(dòng)。小球通過(guò)細(xì)繩與車(chē)頂相連。小球某時(shí)刻正處于圖示狀態(tài)。設(shè)斜面對(duì)小球的支持力為FN,細(xì)繩對(duì)小球的拉力為FT。關(guān)于此時(shí)刻小球的受力狀況,下列說(shuō)法正確的是 ()A.若小車(chē)向左運(yùn)動(dòng),FN可能為零B.若小車(chē)向左運(yùn)動(dòng),FT可能為零C.若小車(chē)向右運(yùn)動(dòng),FN不行能為零D.若小車(chē)向右運(yùn)動(dòng),FT不行能為零答案AB小球的受力狀況如圖甲所示。因?yàn)樾≤?chē)在水平面上做直線運(yùn)動(dòng),加速度可能為零,也可能水平向右或水平向左。假如FN為零,則小球受到的重力G和拉力FT的合力肯定水平向右(圖乙),加速度向右,小車(chē)可能向右加速運(yùn)動(dòng)或向左減速運(yùn)動(dòng);假如FT為零,則小球受到的重力G和支持力FN的合力肯定水平向左(圖丙),加速度向左,小車(chē)可能向左加速運(yùn)動(dòng)或向右減速運(yùn)動(dòng)。9.如圖所示,重為G的光滑半圓球?qū)ΨQ(chēng)地放在兩個(gè)等高的固定臺(tái)階上,A、B為半圓球上與臺(tái)階接觸的點(diǎn),半圓球的球心在O點(diǎn),半圓球的重心C位于O點(diǎn)正下方,θ=120°,NA為半圓球上A點(diǎn)所受的彈力。下列說(shuō)法中正確的是 ()A.NA的方向由A指向O,NA>GB.NA的方向由A指向O,NA<GC.NA的方向由A指向C,NA<GD.NA的方向由A指向C,NA=G答案B彈力方向?yàn)榇怪庇诮佑|面指向受力物體,因此NA的方向?yàn)榇怪庇谇虻那忻嬷赶蚯蛐?即沿半徑由A指向O,故C、D項(xiàng)錯(cuò)誤;半圓球受重力、NA、NB(半圓球上B點(diǎn)所受的彈力),且NA、NB的夾角小于120°,重力、NA、NB的合力為零,由對(duì)稱(chēng)性和平行四邊形定則可知NA=NB<G,故A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確。10.如圖所示,一傾角為45°的斜面固定于墻角,為使一光滑的鐵球靜止于圖示位置,需加一水平力F,且F指向球心。下列說(shuō)法正確的是 ()A.鐵球肯定受墻面水平向左的彈力B.鐵球可能