3.1 重力与弹力 导学案-高中物理人教版必修第一册

必修1xx届桃州中学高三物理导学案第三章相互作用2019-2020年高考物理一轮复习3.1重力弹力导学案新人教版必修1【考纲要求】1、理解力是物体对物体的作用．2、理解重力和弹力的特点及其性质．【知识要点】一、对力的概念的认识1．力的物质性：力总是_____出现的，不能脱离物体而存在，有力必有____物体和____物体．2．力的作用效果：①使物体发生__________；②使物体的运动状态发生__________，即产生____________．3．力作用的相互性：物体间的________________称为作用力和反作用力，遵守牛顿_______定律．相互作用可以发生在直接接触的物体之间，也可以发生在不接触的物体之间．4．力的三要素：________、________、__________．力是矢量，用图示法表示．5．力的分类：二、重力1．产生原因：由于______吸引而使物体受到的力．它不等同于地球对物体的万有引力．它可以是万有引力的主要部分或全部．2．大小：G=________．一定质量的物体在地球上不同的地方，重力的大小不同，重力的大小随纬度增高而增大，随高度增大而减小．同一地方，重力不会因物体运动状态的改变而改变．3．方向：________向下．不等同于指向地心，只有赤道和两极处重力的方向才指向地心．4．重心：物体各部分所受重力的________的作用点．重心位置由物体的形状和质量分布情况共同决定．形状规则、质量分布均匀的物体的重心在物体的几何中心．重心可在物体上，也可在物体外．三、弹力方向的判断及其大小的计算1产生原因：发生________的物体想要恢复原状而对迫使它发生形变的物体产生的力．2．弹力产生的条件：（1）____________；（2）_____________3．弹力有无的判断(1)根据弹力产生的条件直接判断．(2)利用假设法判断对于形变不明显的情况，可假设两个物体间不存在弹力，看物体还能否保持原有的状态．(3)根据物体的运动状态分析依据物体的运动状态，由物体的受力平衡(或牛顿第二定律)列方程，或者定性判断弹力是否存在及弹力的方向．4．弹力的方向弹力弹力的方向弹簧两端的弹力与弹簧测力计中心轴线相重合，指向弹簧恢复原状的方向轻绳的弹力沿绳指向绳收缩的方向 面与面接触的弹力垂直于接触面指向受力物体点与面接触的弹力过接触点垂直于接触面(或接触面的切面)而指向受力物体杆的弹力可能沿杆，也可能不沿杆，应具体情况具体分析5．弹力大小的计算①弹簧的弹力大小的计算：在弹性_________内，弹簧的弹力大小跟弹簧长度的_________（伸长或缩短量）成正比，即F＝___________．②其他物体弹力大小的计算：弹力是被动力，其大小与物体所受的其他力的作用以及物体的运动状态有关，所以可根据物体的运动状态和受力情况，利用平衡条件或牛顿运动定律来求解．【典型例题】一、重力与重心【例1】病人在医院里输液时，液体一滴一滴从玻璃瓶中滴下，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【例2】．关于重力以下说法正确的是(  )A．重力的方向总是垂直地面向下的B．把空气中的物体浸入水中，物体所受重力变小C．挂在绳上静止的物体，它受到的重力就是绳对它的拉力D．同一物体在地球各处重力大小是不一定相同的二、弹力方向的判断及其大小的计算【例3】．关于弹力，下面说法不正确的是(  )A．两个弹性物体相互接触不一定会产生弹力B．静止在水平面上的物体，对水平面的压力就是物体的重力C．产生弹力的物体一定发生弹性形变D．弹力的大小与物体的形变程度有关，形变程度越大，弹力越大【例4】(xx·丹东模拟)如图3所示，小车上固定着一根弯成α角的曲杆，杆的另一端固定着一个质量为m的球．试分析下列情况下杆对球的弹力的大小和方向．(1)小车静止；(2)小车以加速度a水平向右加速运动．三、胡克定律的应用【例5】(xx·湖南·15)一根轻质弹簧一端固定，用大小为F1的力压弹簧的另一端，平衡时长度为l1；改用大小为F2的力拉弹簧，平衡时长度为l2.弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，该弹簧的劲度系数为(  ) A.B.C.D.【反馈训练】1．下列说法正确的是(  )A．甲打乙一拳，乙感到痛，而甲未感到痛，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．网球运动员用力击球，网球受力后飞出，网球受力的施力物体不再是人2．下列说法正确的是(  )A．自由下落的石块速度越来越大，说明石块所受重力越来越大B．在空中飞行的物体不受重力作用C．一抛出的石块轨迹是曲线，说明石块所受的重力方向始终在改变D．将一石块竖直向上抛出，在先上升后下降的整个过程中，石块所受重力的大小与方向都不变【能力训练】1．关于物体的重心，下列说法不正确的是(  )A．物体的重心不一定在物体上B．用线竖直悬挂的物体静止时，线的方向一定通过重心C．一砖块平放、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，其重心在体内位置不变2．如下图所示的情景中，两个物体a、b(a、b均处于静止状态，接触面光滑)间一定有弹力的是(  )3.如图2所示，“马踏飞燕”是汉代艺术家高度智慧、丰富想像、浪漫主义精神和高超的艺术技巧的结晶，是我国古代雕塑艺术的稀世之宝，飞奔的骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上，是因为(  )A．马跑得快的缘故B．马蹄大的缘故C．马的重心在飞燕上D．马的重心位置与飞燕在一条竖直线上4.(xx·广东·7)某缓冲装置可抽象成图5所示的简单模型．图中k1、k2为原长相等，劲度系数不同的轻质弹簧．下列表述不正确的是(  )A．缓冲效果与弹簧的劲度系数有关B．垫片向右移动时，两弹簧产生的弹力大小相等C．垫片向右移动时，两弹簧的长度保持相等D．垫片向右移动时，两弹簧的弹性势能发生改变5．关于力的概念，下列说法正确的是(  )A．没有相互接触的物体间也可能有力的作用 B．力是使物体位移增加的原因C．压缩弹簧时，手先给弹簧一个压力并使之压缩，弹簧压缩后再反过来给手一个弹力D．力可以从一个物体传给另一个物体，而不改变其大小6．(xx·济宁模拟)下列关于物体重力的说法中不正确的是(  )A．地球上的物体只有运动时才受到重力B．同一物体在某处向上抛出后和向下抛出后所受重力一样大C．某物体在同一位置时，所受重力与静止还是运动无关，重力大小是相同的D．物体所受重力大小与其质量有关7．台球以速度v0与球桌边框成θ角撞击O点，反弹后速度为v1，方向与球桌边框夹角仍为θ，如图6所示．OB垂直于桌边，则下列关于桌边对小球的弹力方向的判断中正确的是(  )A．可能沿OA方向B．一定沿OB方向C．可能沿OC方向D．可能沿OD方向8．(xx·泰安模拟)如图9所示，轻质弹簧的劲度系数为k，小球重G，平衡时小球在A处．今用力F压小球至B处，使弹簧缩短x，则此时弹簧的弹力为(  )A．kxB．kx＋GC．G－kxD．以上都不对9．(xx·浙江宁波期末)a、b两个质量相同的球用线连接，a球用线挂在天花板上，b球放在光滑斜面上，系统保持静止，以下图示哪个是正确的(  )10．一个质量可以不计的弹簧，其弹力F的大小与长度l的关系如图7中的直线a、b所示，这根弹簧的劲度系数为(  )A．1250N/mB．625N/mC．2500N/mD．833N/m11.如图2－1－21所示，质量相等的A、B两物体在平行于固定斜面的推力F的作用下，沿光滑斜面做匀速直线运动，A、B间轻弹簧的劲度系数为k，斜面的倾角为30°，则匀速运动时弹簧的压缩量为多少？12．(xx·阜阳质检)如图2－1－22所示，倾角为30°，斜面体固定在地面上，光滑斜面上放一辆小车．一根弹性杆的一端固定在小车上，另一端固定一个重为2N的小球．问：(1)当由于外力作用使小车静止在斜面上时，杆对小球的弹力怎样？(2)当小车由静止沿斜面下滑时，杆对小球的弹力又怎样？ 例题答案：1.例1C 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；当液体滴完时，重心又上升到原来的位置．2.解析：重力的方向是竖直向下，故A错．在空气或其他液体中，重力大小始终不变，故B错．重力和拉力是两种性质的力，故C错．在地球的不同位置处，g略有差别，故D对．答案：D3．BD 解析：弹力产生的两个条件：①接触；②弹性形变，两者缺一不可，故B错．弹力与重力性质不同，故B错．C、D正确．4.(1)mg 竖直向上 (2)见解析解析 (1)小车静止时，球处于平衡状态，由平衡条件可知：F1＝mg，方向竖直向上．(2)当小车以加速度a向右匀加速运动时，小球的加速度也为a，设杆对球的弹力为F2，与竖直方向的夹角为θ，如图所示，则有F2cosθ＝mgF2sinθ＝ma可解得：F2＝＝mtanθ＝[规范思维] (1)细绳对物体的弹力一定沿绳，而杆对物体的弹力不一定沿杆．(2)除弹簧的弹力可用胡克定律直接计算外，一般情况下，弹力的大小和方向要由物体的平衡条件或牛顿运动定律来求．4.例3C [根据胡克定律有F1＝k(l0－l1)，F2＝k(l2－l0)，联立解得k＝.]反馈训练答案：1.D 解析：甲对乙施力的同时，乙对甲也施力，只不过甲的“拳头”比乙“被打的部位”——如肚子、脸部等更能承受击打罢了，所以乙感到痛而甲未感到痛，A错；“风吹草动”的施力物体是空气，B错；力不可以离开物体，磁铁对铁钉的作用是通过磁铁产生的磁场发生的，磁场离不开磁铁，故C错；网球飞出后受重力和阻力作用，施力物体是地球和空气，故D正确．2．D 解析：在地球上的同一位置，同一物体的重力为一定值，故A错；只要在地球上，物体所受重力就不为零，故B错；重力的方向始终竖直向下，与物体运动状态无关，故C错．能力训练答案1．D 解析：物体的重心是重力的等效作用点，不一定在物体上，所以A项对 ；悬挂法确定物体重心时，线的方向一定通过重心，因此B项正确；物体重心与质量分布和形状有关，当质量分布不变、形状不变时，其重心不变，而形状改变时重心位置也改变，所以C项正确，D项错误．2.B 解析：用假设法，即假设存在法或假想分离法判断弹力的有无．A选项中a、b间如果存在弹力，则b给a的弹力水平向左，a将向左侧加速运动，显然与题设条件不符；或者假设拿掉任意一个物体，另一个没有变化，则判断两者之间没有弹力，故A选项中a、b间无弹力作用；同理，对于C选项可以判断出a、b间没有弹力；对于D选项，也可以假设a、b间有弹力，则a(斜面)对b的弹力将垂直于斜面向上，因此，b的合外力不为零，b受到向左的力的作用，即b不可能处于静止状态，故a、b间无弹力作用；B选项，假设拿掉任意一个物体，则另一个的状态将要发生变化，故a、b间一定存在弹力．3.D4.C [两弹簧中任一点处相互作用均相等，都等于弹簧一端的力，与劲度系数无关(只是劲度系数不同，形变量不同)，B对，C错．两弹簧均发生形变，其弹性势能均变化，D对．]5．A [各种场力，就是没有相互接触的物体间存在的力的作用，A对．力是改变物体运动状态的原因，B错．力的作用是相互的、同时的，没有先后顺序，C错．力是物体间的相互作用，不能传递，D错．]6．CD [地球上的物体运动或静止时都受地球的吸引作用，故运动或静止的物体均受重力，A错误；某物体在地球某点处所受地球吸引而产生的重力一定，与此物体的运动状态无关，B错误，C正确；物体所受重力G＝mg，在g一定时，G由m决定，D正确．]7．B [台球与球桌边框碰撞时，受到边框的弹力作用，弹力的方向应与边框垂直，即沿OB方向，故选B.]8．B [设球在A处时弹簧已压缩了Δx，球平衡时弹力FA＝G＝kΔx，球在B处时，弹簧又压缩x，球再达平衡时弹力FB＝k(Δx＋x)＝G＋kx，故选项B是正确的．注意：此题易选错为A项，原因是x并非球在B处时弹簧的变化量，即不是弹簧压缩后与原长的差值．]9．B [先隔离物体b受力分析，由平衡条件可知，选项A错误；再将a、b看作一个整体，则a、b之间绳子的张力属于内力，由整体受力平衡可知，选项B正确．]10．C [由图象可以看出在直线a对应的阶段，弹簧处于压缩状态，弹力F随着缩短量的减小而减小，当弹簧长度为12cm时恢复原长；直线b对应的是弹簧的伸长阶段，弹力F随伸长量的增大线性递增．由此可看出弹力F＝100N时，弹簧对应的形变量x＝4cm，根据胡克定律可求出弹簧的劲度系数k＝＝2500N/m.]11.解析：设A、B匀速运动时弹簧的压缩量为x，由平衡条件：对A：F＝mgsin30°＋kx①对B：kx＝mgsin30°②解①②联立的方程组得：x＝.答案：12,.解析：(1)以小球为研究对象，由平衡条件知FN＝mg＝2N，方向竖直向上．(2)以小车和小球为研究对象，沿斜面下滑的加速度a＝＝gsin30°将小球受到的重力分解如图所示， 沿斜面方向Fx＝ma＝mgsin30°，垂直斜面方向合力为零．所以FN′＝mgcos30°＝2×N＝N．方向垂直斜面向上．答案：(1)2N 方向竖直向上 (2)N 方向垂直斜面向上