步步高・2015高三物理总复习(江苏专用)【配套课件】：第2章 相互作用第1课时 力、重力、弹力

第二章相互作用第1课时力、重力、弹力题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第1课时力、重力、弹力题组扣点题组答案1.A2.C3.AC4.1.(1)吸引(2)mg(3)②纬度(4)竖直(5)①几何形状质量分布②几何中心悬挂法2.(2)①恢复原状②接触弹性形变(3)①弹性形变正比②kx劲度系数自身性质变化量考点梳理答案题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第1课时力、重力、弹力考点一弹力有无及方向的判断1．弹力有无的判断方法(1)条件法：根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力．此方法多用来判断形变较明显的情况．(2)假设法：对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，看物体能否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处不存在弹力，若运动状态改变，则此处一定有弹力．(3)状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在．课堂探究2．弹力方向的判断方法(1)根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断．(2)根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向．(4)替换法：可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换，看能否维持原来的运动状态．题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第1课时力、重力、弹力【例1】画出图2中物体A受力的示意图．FNFT2GGFN2FNFN1GFTGG45°FT1αθ课堂探究图2题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第1课时力、重力、弹力【突破训练1】如图3所示,一重为10N的球固定在支杆AB的上端，今用一段绳子水平拉球，使杆发生弯曲，已知绳的拉力为7.5N，则AB杆对球的作用力（）A．大小为7.5NB．大小为10NC．方向与水平方向成53°角斜向右下方D．方向与水平方向成53°角斜向左上方GFTFF′α对小球进行受力分析小球的重力和绳的拉力的合力与AB杆对球的作用力F等大反向，可得F方向斜向左上方令AB杆对小球的作用力与水平方向夹角为αtanα＝GF拉＝43，α＝53°F＝Gsin53°＝12.5ND课堂探究图3题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第1课时力、重力、弹力【例2】如图4所示，一光滑的半圆形碗固定在水平面上，质量为m1的小球用轻绳跨过光滑碗连接质量分别为m2和m3的物体，平衡时小球恰好与碗之间没有弹力作用，两绳与水平方向夹角分别为60°、30°，则m1、m2、m3的比值为()A．1∶2∶3B．2∶3∶1C．2∶1∶1D．2∶1∶3解析对m1受力分析可知：m2g＝m1gcos30°m3g＝m1gcos60°，m2＝32m1m3＝12m1，B正确．图4B考点二弹力的分析与计算首先分析物体的运动情况，然后根据物体的运动状态，利用共点力的平衡条件或牛顿第二定律求弹力．课堂探究题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第1课时力、重力、弹力【突破训练2】如图5所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心，一质量为m的小滑块，在水平力F的作用下静止于P点，设滑块所受支持力为FN，OP与水平方向的夹角为θ，下列关系正确的是()A．F＝mgtanθB．F＝mgtanθC．FN＝mgtanθD．FN＝mgtanθθmgFFN对滑块进行受力分析如图F′由几何关系可知F、mg和合力F′构成直角三角形解直角三角形可求得：F＝mgtanθ，FN＝F′＝mgsinθA课堂探究图5题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第1课时力、重力、弹力考点三含弹簧类弹力问题的分析与计算中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”也是理想化模型，具有如下几个特性：(1)弹力遵循胡克定律F＝kx，其中x是弹簧的形变量．(2)轻：即弹簧(或橡皮绳)的重力可视为零．(3)弹簧既能受拉力，也能受压力(沿着弹簧的轴线)，橡皮绳只能受拉力，不能受压力．(4)由于弹簧和橡皮绳受力时，其形变较大，发生形变需要一段时间，所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变．但是，当弹簧和橡皮绳被剪断时，它们产生的弹力立即消失．课堂探究题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第1课时力、重力、弹力【例3】如图6所示，原长分别为L1和L2，劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧竖直悬挂在天花板上，两弹簧之间有一质量为m1的物体，最下端挂着质量为m2的另一物体，整个装置处于静止状态．求：(1)这时两弹簧的总长．(2)若有一个质量为M的平板把下面的物体竖直缓慢地向上托起,直到两弹簧的总长度等于两弹簧的原长之和，求这时平板受到下面物体m2的压力．两弹簧的原长加上各自的伸长量此时上面弹簧的伸长量与下面弹簧的缩短量相等解析(1)设上面弹簧的弹力为F1，伸长量为Δx1，下面弹簧的弹力为F2，伸长量为Δx2，由物体的平衡及胡克定律有F1＝(m1＋m2)g，Δx1＝m1＋m2gk1F2＝m2g，Δx2＝m2gk2所以两弹簧的总长为L＝L1＋L2＋Δx1＋Δx2＝L1＋L2＋m1＋m2gk1＋m2gk2.课堂探究图6题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第1课时力、重力、弹力【例3】如图6所示，原长分别为L1和L2，劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧竖直悬挂在天花板上，两弹簧之间有一质量为m1的物体，最下端挂着质量为m2的另一物体，整个装置处于静止状态．求：(1)这时两弹簧的总长．(2)若有一个质量为M的平板把下面的物体竖直缓慢地向上托起,直到两弹簧的总长度等于两弹簧的原长之和，求这时平板受到下面物体m2的压力．(2)要使两个弹簧的总长度等于两弹簧原长之和，必须是上面弹簧伸长Δx，下面弹簧缩短Δx.对m2：FN＝k2Δx＋m2g对m1：m1g＝k1Δx＋k2Δx解得：FN＝m2g＋k2k1＋k2m1g根据牛顿第三定律知FN′＝FN＝m2g＋k2k1＋k2m1g课堂探究题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第1课时力、重力、弹力【突破训练3】一个长度为L的轻弹簧，将其上端固定，下端挂一个质量为m的小球时，弹簧的总长度变为2L.现将两个这样的弹簧按如图7所示方式连接，A、B两小球的质量均为m，则两小球平衡时，B小球距悬点O的距离为(不考虑小球的大小，且弹簧都在弹性限度范围内)()A．3LB．4LC．5LD．6L图7C课堂探究题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第1课时力、重力、弹力4.滑轮模型与死结模型问题的分析1．跨过滑轮、光滑杆、光滑钉子的细绳两端张力大小相等．2．死结模型：如几个绳端有“结点”，即几段绳子系在一起，谓之“死结”，那么这几段绳中的张力不一定相等．3．同样要注意轻质固定杆的弹力方向不一定沿杆的方向，作用力的方向需要结合平衡方程或牛顿第二定律求得，而轻质活动杆中的弹力方向一定沿杆的方向．学科素养培养题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第1课时力、重力、弹力【例4】如图8所示，轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为10kg的物体，∠ACB＝30°，g取10m/s2，求：(1)轻绳AC段的张力FAC的大小；(2)横梁BC对C端的支持力的大小及方向．图8“滑轮模型”“该处为活结”解析：取C点为研究对象，进行受力分析，如图所示FCDFACFC(1)图中轻绳AD跨过定滑轮拉住质量为M的物体，物体处于平衡状态，绳AC段的拉力大小为：FAC＝FCD＝Mg＝10×10N＝100N(2)由几何关系得：FC＝FAC＝Mg＝100N方向和水平方向成30°角斜向右上方学科素养培养题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第1课时力、重力、弹力【突破训练4】若【例4】中横梁BC换为水平轻杆，且B端用铰链固定在竖直墙上，如图9所示，轻绳AD拴接在C端，求：(1)轻绳AC段的张力FAC的大小；(2)轻杆BC对C端的支持力．解析物体M处于平衡状态，与物体相连的轻绳拉力大小等于物体的重力，取C点为研究对象，进行受力分析，如图所示．(1)由FACsin30°＝FCD＝Mg得：FAC＝2Mg＝2×10×10N＝200N(2)由平衡方程得：FACcos30°－FC＝0解得：FC＝2Mgcos30°＝3Mg≈173N方向水平向右FCFCDFAC学科素养培养图9题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第1课时力、重力、弹力1．(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()BD高考题组12模拟题组34高考模拟解析由于在不同纬度处重力加速度g不同，旅客所受重力不同，故对飞机的压力不同，A错误．充足气的篮球内压力大于外压力，故B正确．书对桌子的压力作用在桌子上，箭尾应位于桌面上，故C错误．平地上匀速行驶的汽车，其主动轮受到地面的摩擦力是其前进的动力，地面对其从动轮的摩擦力是阻力，汽车受到的动力与阻力平衡时才能匀速前进，故D正确.题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第1课时力、重力、弹力2．(2012·广东理综·16)如图10所示，两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上，两绳与竖直方向的夹角都为45°，日光灯保持水平，所受重力为G，左右两绳的拉力大小分别为()A．G和GB．22G和22GC．12G和32GD．12G和12GFGF由2Fcos45°＝G解得F＝22GB高考模拟高考题组12模拟题组34图10题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第1课时力、重力、弹力3．某校举行托乒乓球跑步比赛，赛道为水平直道，比赛时某同学将球置于球拍中心，当速度达到v0时做匀速直线运动跑至终点，整个过程中球一直保持在球拍中心不动，如图11所示．设球在运动中受到的空气阻力图11大小与其速度大小成正比，Ff＝kv0，方向与运动方向相反，不计球与球拍之间的摩擦，球的质量为m，重力加速度为g.则在比赛中，该同学在匀速直线运动阶段保持球拍的倾角θ0满足()A．sinθ0＝kv0/mgB．cosθ0＝kv0/mgC．tanθ0＝kv0/mgD．tanθ0＝mg/kv0C高考模拟高考题组12模拟题组34对乒乓球受力分析，受重力、空气阻力和支持力，由平衡条件知tanθ0＝kv0/mg，故C正确．题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第1课时力、重力、弹力4．如图12所示，将一劲度系数为k的轻弹簧一端固定在内壁光滑、半径为R的半球形容器底部O′处(O为球心)，弹簧另一端与质量为m的小球相连，小球静止于P点．已知容器与水平面间的动摩擦因数为μ，OP与水平方向间的夹角为θ＝30°.下列说法正确的是()A．水平面对容器有向右的摩擦力B．轻弹簧对小球的作用力大小为12mgC．容器对小球的作用力大小为mgD．弹簧原长为R＋mgk整体分析可知，竖直方向有：总重力、地面的支持力，水平方向上地面对半球形容器没有摩擦力，故A错误．对小球进行受力分析由几何关系可知，FN＝F＝mg，故弹簧原长为R＋mgkmgFFNCD高考模拟高考题组12模拟题组34图12题组扣点课堂探究学科素养培养高考模拟第1课时力、重力、弹力再见