高考物理一轮复习专题2.1力、重力、弹力教学案新人教版【考纲解读】1．了解弹性、弹性形变、和弹性限度.2．会应用胡克定律解决弹簧模型.【重点知识梳理】一、力1、定义：力是物体对物体的作用说明：定义中的物体是指施力物体和受力物体，定义中的作用是指作用力与反作用力。2、力的性质①力的物质性：力不能离开物体单独存在。一谈到力,必然涉及两个物体,受力物体和施力物体,力不能离开物体而存在,找不到施力物体和受力物体的力是不存在的.一提到力一定要知道其施力物体和受力物体，学好物理的功底。说明:分析力,①首先要明确施力物体和受力物体(作用对象)②对某一物体而言,可能有一个或多个施力物体.③受力物体和施力物体总是同时成对出现.②力的相互性：力的作用是相互的。施力物体给予受力物体作用的同时必受受力物体的反作用.即力是成对出现的.施力物体同时也是受力物体.受力物体同时也是施力物体,我们把物体之间的作用称为作用力与反作用力.③力的矢量性：力是矢量，既有大小也有方向。④力的独立性：一个力作用于物体上产生的效果与这个物体是否同时受其它力作用无关。⑤力的测量工具：测力计，可以用弹簧称测量⑥单位:牛顿简称牛.符号N(SI制中：kgm/s2)意义：使质量为1千克的物体产生1米／秒2加速度力的大小为1牛顿．⑦力的表示方法：三要素表示、力的图示和示意图力的三要素是：大小、方向、作用点．力的图示：用一根带箭头的线段表示出力的三要素，称为力的图示.要选择合适的比例(标度),要求严格。说明：改变任一方面作用效果都改变。力的示意图：若只要求正确地表示出物体的受力个数和受力的方向,按大致比例画出力的大小,称为力的示意图.
示意图着重于受力个数和各力的方向画法,不要求作出标度.⑧力的作用效果①静力效果:使物体的形状发生改变(形变),拉伸压缩弯曲扭转等②动力效果:使物体的运动状态发生改变(改变物体的速度)即是产生加速度3、力的分类①按性质分类：重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等（受力分析时一定要分析的力）一定有施、受力物体。②按效果分类：拉力、压力、支持力、动力、阻力、向心力、回复力、下滑力、分力、合力、斥力、吸力、浮力等③按研究对象分类：内力和外力。④按作用方式分类：重力、电场力、磁场力等为场力，即非接触力，弹力、摩擦力为接触力。说明：性质不同的力可能有相同的效果，效果不同的力也可能是性质相同的。二、重力1、产生原因：由于地球对物体的吸引而使物体受到的力叫重力．说明：①重力是由于地球的吸引而产生的力，但它并不就等于地球时物体的引力．重力是地球对物体的万有引力的一个分力，另一个分力提供物体随地球旋转所需的向心力。由于物体随地球自转所需向心力很小，所以计算时一般可近似地认为物体重力的大小等于地球对物体的引力。其一个分力使得物体随地球自转所需的向心力,(赤道处较大)；另一个力为重力。（在南北两极较大）地球附近的物体都受重力作用，重力的施力物体是地球。②重力的大小与纬度和距地面的高度有关。重力在不同纬度的地方不同，南北两极较大，赤道处较小。离地面不同高度的地方不同,离地越高的地方越小，但是在处理物理问题时，在地球表面和地球表面附近某一高度的地方，一般认为物体受的重力不变。一个物体受的重力不受运动状态的影响，与是否还受其它力作用也无关。在超重、矢重和卫星上也还受重力作用，2、大小：G＝mg（可以认为牛顿第二定律）（说明：物体的重力的大小与物体的运动状态及所处的状态都无关）此公式可认为牛顿第二定律。g=9.8N/kg可以用弹簧测力计测量3、方向：竖直向下（说明：不可理解为跟支承面垂直）．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：物体各部分都受重力作用,效果上认为集中到一个点上,这个点就叫重心，即是说重力的作用点。即：重心是物体各部分所受重力合力的作用点．
说明：（l）重心可以不在物体上．物体的重心与物体的形状和质量分布都有关系。重心是一个等效的概念。重心是一个等效替代点,不要认力只有重心处受重力,物体的其它部分不受重力。（2）有规则几何形状、质量均匀的物体重心在它的几何中心．质量分布不均匀的物体，其重心随物体的形状和质量分布的不同而不同。（3）薄物体的重心可用悬挂法求得．三、弹力弹力产生原因：发生形变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。1、定义：直接接触的物体间由于发生弹性形变(即是相互挤压)而产生的力．2、产生条件：直接接触，有弹性形变。3、方向：弹力的方向与施力物体的形变方向相反（与形变恢复方向相同），作用在迫使物体发生形变的物体上。弹力是法向力，力垂直于两物体的接触面。具体说来：(弹力方向的判断方法)(1)弹簧两端的弹力方向,与弹簧中心轴线重合,指向弹簧恢复原状的方向。其弹力可为拉力,可为压力；对弹簧秤只为拉力。(2)轻绳对物体的弹力方向，沿绳指向绳收缩的方向，即只为拉力。(3)点与面接触时弹力的方向，过接触点垂直于接触面（或接触面的切线方向）而指向受力物体。(4)面与面接触时弹力的方向，垂直于接触面而指向受力物体。(5)球与面接触时弹力的方向，在接触点与球心的连线上而指向受力物体。(6)球与球相接触的弹力方向，沿半径方向，垂直于过接触点的公切面而指向受力物体。(7)轻杆的弹力方向可能沿杆也可能不沿杆，杆可提供拉力也可提供压力,这一点跟绳是不同的。(8)根据物体的运动情况。利用平行条件或动力学规律判断．说明：①压力、支持力的方向总是垂直于接触面（若是曲面则垂直过接触点的切面）指向被压或被支持的物体。②绳的拉力方向总是沿绳指向绳收缩的方向。③杆既可产生拉力，也可产生压力,而且能产生不同方向的力。这是杆的受力特点。杆一端受的弹力方向不一定沿杆的方向。4、弹力的大小：①弹簧、橡皮条类：它们的形变可视为弹性形变。(在弹性限度内)弹力的大小跟形变关系符合胡克定律遵从胡克定律力F=kX。上式中k叫弹簧劲度系数,单位：N/m，跟弹簧的材料、粗细,直径及原长都有关系；X是弹簧的形变量（拉伸或压缩量）切不可认为是弹簧的原长。
②一根张紧的轻绳上的张力大小处处相等。③非弹簧类的弹力是形变量越大,弹力越大,一般应根据物体所处的运动状态,利用平衡条件或动力学规律(牛顿定律)来计算。【特别提醒】1、弹力有无判断弹力的方向总跟形变方向相反，但很多情况接触处的形变不明显，这给判断弹力是否存在带来困难。可用以下方法解决。（1）拆除法即解除所研究处的接触，看物体的运动状态是否改变。若不变，则说明无弹力；若改变，则说明有弹力。（2）分析主动力和运动状态是判断弹力有无的金钥匙。分析主动力就是分析沿弹力所在直线上，除弹力以外其它力的合力。看该合力是否满足给定的运动状态，若不满足，则存在弹力，若满足则不存在弹力。2、弹力方向判定（1）对于点与面、面与面接触的情形，弹力的方向总跟接触面垂直。对于接触面是曲面的情况，要先画出通过接触点的切面，弹力就跟切面垂直。（2）对于杆的弹力方向问题，要特别注意不一定沿杆，沿杆只是一种特殊情况，当杆与物体接触处情况不易确定时，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。3、弹力的计算弹力是被动力，其大小与物体所受的其它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求解。非弹簧类弹力的大小计算，只能根据物体的运动状态，利用F合=0或F合=ma求解。【高频考点突破】考点一形变和弹力弹力产生的条件是“接触且有弹性形变”.若物体间虽然有接触但无拉伸或挤压，则无弹力产生.在许多情况下由于物体的形变很小，难于观察到，因而判断弹力的产生要用“反证法”，即由已知运动状态及有关条件，利用平衡条件或牛顿运动定律进行逆向分析推理.另外，A、B两个物体之间有作用力，B物体所受弹力的直接原因是A物体发生形变，A物体受到弹力的直接原因是B物体发生形变.【例1】如图所示,一匀质木棒,搁置于台阶上保持静止,下图关于木棒所受的弹力的示意图中正确的是（）
考点二轻绳、轻杆、轻弹簧的弹力要区分轻绳、轻杆、轻弹簧三个模型弹力的特点：轻绳：绳对物体的拉力是沿绳收缩的方向.同一根绳上各点受拉力大小都相等.轻杆：杆对物体的弹力不一定沿杆方向，如果轻直杆只有两端受力而处于平衡状态，则轻杆两端对物体的弹力方向一定沿杆方向.轻弹簧：弹簧对物体的力可能为支持力，也可能为拉力，但一定沿弹簧轴线方向.【例2】.如图所示，为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系．根据图象判断，正确的结论是()A．弹簧的劲度系数为1N／mB．弹簧的劲度系数为100N／mC.弹簧的原长为6cmD．弹簧伸长0．2m时，弹力的大小为4N考点三弹力大小的计算例3、如图所示，质量为m的物体悬挂在轻质的支架上，斜梁OB与竖直方向的夹角为θ.设水平横梁OA和斜梁OB作用于O点的弹力分别为F1和F2.以下结果正确的是（）
A． B．C． D．【解析】以O点为研究对象，受力如图所示：mgF1F2由平衡条件可得【答案】D例4、探究弹力和弹簧伸长的关系时，在弹性限度内，悬挂15N重物时，弹簧长度为0.16m；悬挂20N重物时，弹簧长度为0.18m，则弹簧的原长L原和劲度系统k分别为（）A．L原＝0.02m k＝500N／mB．L原＝0.10m k＝500N／mC．L原＝0.02m k＝250N／mD．L原＝0.10m k＝250N／m
【变式探究】1、甲、乙双方同学在水平地面上进行拔河比赛，正僵持不下，如图所示．如果地面对甲方所有队员的总的摩擦力为6000N，同学甲1和乙1对绳子的水平拉力均为500N．绳上的A、B两点分别位于甲1和乙1、乙1和乙2之间．不考虑绳子的质量．下面说法正确的是（）A．地面对乙方队员的总的摩擦力是6000NB．A处绳上的张力为零C．B处绳上的张力为500ND．B处绳上的张力为5500N【变式探究】2、如图所示，滑轮本身的质量可忽略不计，滑轮轴O安在一根轻木杆B上，一根轻绳AC绕过滑轮，A端固定在墙上，且绳保持水平，C端下面挂一个重物，BO与竖直方向夹角，系统保持平衡，若保持滑轮的位置不变，改变的大小，则滑轮受到木杆的弹力大小变化情况是()A．只有角变小，弹力才变小B．只有角变大，弹力才变大C．不论角变大或变小，弹力都变大D．不论角变大或变小，弹力都不变
考点五摩擦力的大小及方向的判断例5、用轻弹簧竖直悬挂的质量为m物体，静止时弹簧伸长量为L0现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体，系统静止时弹簧伸长量也为L0，斜面倾角为30，如图2-1-7所示.则物体所受摩擦力（）A．等于零B．大小为,方向沿斜面向下C．大于为，方向沿斜面向上D．大小为mg,方向沿斜面向上【点评】斜面上物体受力分析是高考的必考内容，本题综合考察了考生对三种性质的力的分析与理解，本题若不注意前题条件，有可能得出B选项例6、如图2-1-8,一固定斜面上两个质量相同的小物块A和B紧挨着匀速下滑,A与B的接触面光滑.已知A与斜面之间的动摩擦因数是B与斜面之间动摩擦因数的2倍,斜面倾角为α.，则B与斜面之间的动摩擦因数是（）图2-1-8A．B．C． D．【解析】设B与斜面之间的动摩擦因数为，则对A、B两物体有
，解得【答案】B【变式探究】1、如图所示，两个等大的水平力F分别作用在B和C上．A、B、C都处于静止状态．各接触面与水平地面平行．A、C间的摩擦力大小为f1，B、C间的摩擦力大小为f2，C与地面间的摩擦力大小为f3，则（）FFA．f1=0，f2=0，f3=0B．f1=0，f2=F，f3=0C．f1=F，f2=0，f3=0D．f1=0，f2=F，f3=F【变式探究】2、如图所示，小木块以初速度沿三角形木块a的粗糙斜面向上滑动，至速度为零后又沿斜面加速返回斜面底端，三角形木块a始终相对水平面保持静止，则水平面对三角形木块a的摩擦力方向是()A．始终向左 B．始终向右C．先向左后向右 D．先向右后向左【经典考题精析】1．【2014·广东卷】如图7所示，水平地面上堆放着原木，关于原木P在支撑点M、N处受力的方向，下列说法正确的是( )A．M处受到的支持力竖直向上B．N处受到的支持力竖直向上C．M处受到的静摩擦力沿MN方向D．N处受到的静摩擦力沿水平方向
2.【2014·浙江卷】在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧如图1连接起来进行探究．第21题图1钩码数1234LA/cm15.7119.7123.6627.76LB/cm29.9635.7641.5147.36第21题表1(1)某次测量如图2所示，指针示数为________cm.(2)在弹性限度内，将50g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数LA和LB如表1.用表1数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为____N/m(重力加速度g取10m/s2)．由表Ⅰ数据________(选填“能”或“不能”)计算出弹簧Ⅱ的劲度系数．第21题图2
图(a)3.【2014·新课标Ⅱ卷】某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系．实验装置如图(a)所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P0指向0刻度．设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0；挂有质量为0.100kg的砝码时，各指针的位置记为x.测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数，重力加速度取9.80m/s2)．已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88cm.(1)将表中数据补充完整：①________；②________．P1P2P3P4P5P6x0(cm)2.044.066.068.0510.0312.01x(cm)2.645.267.8110.3012.9315.41n102030405060k(N/m)163①56.043.633.828.8(m/N)0.0061②0.01790.02290.02960.0347(2)以n为横坐标，为纵坐标，在图(b)给出的坐标纸上画出n图像．
图(b)(3)图(b)中画出的直线可近似认为通过原点．若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k＝____③__N/m；该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的关系的表达式为k＝____④__N/m.（2013·天津卷）如图所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于O点．现用水平力F缓慢推动斜面体，小球在斜面上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平，此过程中斜面对小球的支持力FN以及绳对小球的拉力FT的变化情况是( )A．FN保持不变，FT不断增大B．FN不断增大，FT不断减小C．FN保持不变，FT先增大后减小
D．FN不断增大，FT先减小后增大（2013·山东卷）如图所示，用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，弹簧A与竖直方向的夹角为30°，弹簧C水平，则弹簧A、C的伸长量之比为( )A.∶4 B．4∶ C．1∶2 D．2∶1（2013·广东卷）如图所示，物体P静止于固定的斜面上，P的上表面水平．现把物体Q轻轻地叠放在P上，则( )A．P向下滑动B．P静止不动C．P所受的合外力增大D．P与斜面间的静摩擦力增大
（2013·福建卷）质量为M、长为L的杆水平放置，杆两端A、B系着长为3L的不可伸长且光滑的柔软轻绳，绳上套着一质量为m的小铁环．已知重力加速度为g，不计空气影响．(1)现让杆和环均静止悬挂在空中，如图甲，求绳中拉力的大小；(2)若杆与环保持相对静止，在空中沿AB方向水平向右做匀加速直线运动，此时环恰好悬于A端的正下方，如图乙所示．①求此状态下杆的加速度大小a；②为保持这种状态需在杆上施加一个多大的外力，方向如何？【解析】(1)如图1，设平衡时，绳中拉力为T，有2Tcosθ－mg＝0①由图知cosθ＝②由①②式解得T＝mg③
图3(2012·山东基本能力·85)力是物体间的相互作用，下列有关力的图示及表述正确的是( )
(2010·课标全国·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.答案 C解析 设弹簧原长为l，由题意知，F1＝k(l－l1)，F2＝k(l2－l)，两式联立，得k＝，选项C正确．
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