力的基本概念、重力、弹力.pptx

物理 北京版,第1讲 力的基本概念、重力、弹力,一、力,知识梳理,二、重力,1.重力的产生:由于 地球 对物体的吸引而使物体受到的力。,2.重力的大小:G=mg。,3.重力的方向:总是 竖直向下 。,4.重心:因为物体各部分都受重力作用,可认为重力作用集中于一点,该 点即称为重心。,三、弹力,1.弹力产生的条件 (1)两物体 接触 ;(2)发生 弹性形变 。,2.弹力的方向:总是与物体形变方向相反 (1)轻绳的拉力沿绳指向 绳收缩 的方向。 (2)点与平面、平面与平面接触处的弹力 垂直 于平面指向被压或 被支持的物体。 (3)弹簧弹力的方向:总是沿 弹簧轴线 指向变回原长的方向。 (4)杆的弹力方向要依照平衡条件或牛顿运动定律判定。,3.弹力的大小 (1)弹簧类弹力在弹性限度内遵从胡克定律,其公式为 F=kx 。 (2)非弹簧类弹力大小应由 平衡条件 或动力学规律求得。,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,飞出后网球受力的施力物体 不再是人 答案 D 甲对乙施力的同时,乙对甲也在施力,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的作用,施力物体是地球和空 气,故D正确。,2.(多选)以下说法正确的是 ( ) A.自由下落的物体所受重力为零 B.物体所受重力的方向总是垂直水平面向下 C.悬挂在竖直绳子上的静止物体,对绳的拉力就是其重力 D.把物体由赤道移到北极,若用天平称量,则示数在两地相同;若用弹簧 测力计称量,则示数在北极略微增大 答案 BD 物体在任何情况下都受重力,做自由落体运动时物体处于 完全失重状态,但重力未变,A错;重力的方向总是竖直向下,即垂直水平 面向下,B对;悬挂在竖直绳子上静止的物体,对绳子拉力的大小等于其 重力,但不是重力,二者不是一个力,C错;天平所测量的是物体的质量,所 以示数不变化,而弹簧测力计测量的是物体的重力,它随物体所处的纬,度不同而变化,在北极更大,D对。,3.如图所示,跳水运动员踩压跳板使跳板弯曲到最低点时,下列说法正确 的是 ( ),A.跳板发生形变,运动员的脚没有发生形变 B.运动员受到的支持力,是跳板发生形变而产生的 C.此时跳板对运动员的支持力和运动员的重力等大 D.此时跳板对运动员的支持力大于运动员对跳板的压力,答案 B 跳板受到的压力是由于运动员的脚发生弹性形变要恢复原 状而对跳板施加的力,故A错;运动员受到的支持力是由于跳板发生弹性 形变要恢复原状对脚施加的弹力,故B对;跳板弯曲到最低点后使运动员 向上加速,因此在最低点时运动员不是处于平衡状态,而是有向上的加 速度,所以支持力大于重力,故C错;跳板对运动员的支持力和运动员对 跳板的压力是相互作用力,大小相等方向相反,故D错。,4.一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 由胡克定律可知:k= = ,k= ,故C项正确。,考点一 重力 1.重力与万有引力的关系 (1)万有引力F引指向地心,它的一个分量F向垂直于地轴,给物体提供随地 球自转的向心力,另一个分量是物体的重力G,如图所示。若不计自转效 应,则近似地认为G=F引。,深化拓展,(2)重力是由地球的吸引而产生的,但不能说重力就是地球的引力。 (3)在赤道上时,重力等于万有引力减去向心力,即G=F引-F向。在赤道上, 重力加速度最小。 (4)在两极时,重力等于物体所受到的万有引力,故在两极时,重力加速度 最大。在地球上其他位置时,重力不等于万有引力。,2.物体的重心 (1)质量分布均匀的物体,重心的位置只跟物体的形状有关。有规则几 何形状的均匀物体,它的重心位置在它的几何中心,如实心铅球的重心 就在球心。 (2)质量分布不均匀的物体,重心的位置不仅与物体的形状有关,还跟物 体质量的分布有关。悬挂物静止时,悬线所在直线必过重心,两次悬线 所在直线的交点,即重心位置。 (3)物体重心的位置可以在物体上,也可以在物体外,例如一个平板的重 心在板上,而一个铁环的重心就不在铁环上。,【情景素材】,1-1 关于重力,下列说法正确的是 ( ) A.重力就是地球对物体的吸引力 B.只有静止的物体才受到重力 C.物体在地球上无论运动状态如何,都受到重力的作用 D.竖直悬挂的物体受到的重力就是它拉紧竖直悬绳的力 答案 C 重力是地球对物体吸引力的一个分力,其另一分力提供物体 随地球自转而绕地轴做匀速圆周运动的向心力,所以A错。地球上一切 物体都要受到地球的吸引,都受到重力的作用,与运动状态无关,故B 错、C对。物体受到的重力与它拉紧竖直悬绳的力是性质完全不同的 力,前者是重力,后者是弹力,两力的施力物体和受力物体都不同,故D 错。,1-2 一饮料杯装满水,如图所示,杯的底部有一小孔,在水从小孔不断流 出的过程中,杯连同水的共同重心将 ( ) A.一直下降 B.一直上升 C.先升后降 D.先降后升 答案 D 装满水时,共同的重心在几何中心。当水开始不断流出时,重 心位置开始下降,但当水流出的较多时,随水的流出重心又开始上升,当 水全部流出时,重心位置又上升到几何中心,故D正确。,1.弹力有无的判断方法,考点二 弹力,2.弹力的方向的判断方法 弹力的方向与物体形变的方向相反,作用在迫使物体发生形变的那个物 体上。具体情况见下表:,2-1 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 ( ) 答案 B 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,则另一个状态将要发生 变化,故a、b间一定存在弹力。,2-2 (多选)如图所示,轻质弹簧连接A、B两物体,A放在水平地面上、B 的上端通过细线挂在天花板上;已知A的重力为8 N、B的重力为 6 N、 弹簧的弹力为4 N。则地面受到的压力大小和细线受到的拉力大小可 能是 ( ),A.18 N和10 N B.4 N和10 N C.12 N和2 N D.14 N和2 N 答案 BC 设弹簧的弹力大小为F,如果弹簧被拉伸,A、B两物体的受 力情况分别如图甲、乙所示,A物体满足:FN=GA-F=4 N;B物体满足:FT=,GB+F=10 N,由牛顿第三定律知选项B正确。如果弹簧被压缩,A、B两物 体的受力情况分别如图丙、丁所示,A物体满足:FN=GA+F=12 N;B物体 满足:FT=GB-F=2 N,由牛顿第三定律知选项C正确。,2-3 如图所示,小车上固定着一根弯成角的曲杆,杆的另一端固定一 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:小车 静止;小车以加速度a水平向右运动。 答案 FN=mg 方向竖直向上 FN=m 方向与竖直方向夹角为arctan 且斜向右上方 解析 以小球为研究对象,其受力情况为:重力G和杆对它的弹力FN。 当小车静止时,小球处于平衡状态,由平衡条件可知:G与FN必为一对,平衡力,即大小相等,方向相反,故弹力FN的大小等于mg,方向竖直向上, 如受力分析图甲所示。 当小车水平向右运动时,设弹力方向与竖直方向夹角为,如受力分析 图乙所示,根据牛顿第二定律有: FN sin =ma,FN cos =mg,解得FN=m tan = 可见,弹力FN的大小为m ,方向与竖直方向夹角为arctan 且斜 向右上方。,考点三 胡克定律的应用 应用胡克定律分析、解决问题时要特别注意下列两点: (1)在弹性限度内有F=kx,其中x为弹簧的形变量,而不是弹簧长度。 (2)当弹簧处于伸长状态还是压缩状态不能确定时,要分别讨论研究。 【情景素材】,3-1 如图所示,在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q(q0)的相同 小球,小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接。当3个小球处 在静止状态时,每根弹簧长度为l。已知静电力常量为k,若不考虑弹簧的 静电感应,则每根弹簧的原长为 ( ) A.l+ B.l- C.l- D.l-,答案 C 取左侧小球为研究对象,设弹簧的伸长量为x,由平衡状态得k x= + ,解得x= ,故弹簧原长为l0=l-x=l- ,C选项正确。,3-2 如图所示,一根轻弹簧上端固定在O点,下端拴一个钢球P,球处于 静止状态,现对球施加一个方向向右的外力F,使球缓慢偏移,在移动中 的每一个时刻,都可以认为钢球处于平衡状态。若外力F的方向始终水 平,移动中弹簧与竖直方向的夹角90,且弹簧的伸长量不超过其弹性 限度,则下列给出的弹簧伸长量x与cos 的函数关系图像中,最接近的是 ( ),答案 D 由题意可知钢球在移动过程中的任何位置都处于平衡状态, 对钢球进行受力分析如图所示,又因为始终小于90,可知弹簧弹力F1和 钢球重力之间的关系为F1 cos =mg,由于弹簧伸长量不超过其弹性限 度,有弹力F1=kx,其中k为弹簧的劲度系数,x为伸长量。整理可得x= ,即弹簧的伸长量与 cos 成反比,因此D选项正确。,3-3 (多选)如图所示,在倾角为的光滑斜面上放有两块小物块,劲度系 数为k1的轻质弹簧两端分别与质量为m1和m2的物块1、2拴接,劲度系数 为 k2的轻质弹簧上端与物块2拴接,下端压在挡板上(不拴接),整个系统 处于平衡状态。现施力将物块1缓慢沿斜面向上提,直到下面那个弹簧 的下端刚脱离挡板。在此过程中,下列说法正确的是 ( ) A.物块2沿斜面上升了,B.物块2