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第5课时重力弹力基础过关1.力是物体与物体之间的①相互作用,力的作用效果是改变物体的运动状态和使物体发生形变。2.力的三要素:大小、方向、作用点。一、力重力3.重力(1)产生:由于地球对物体的吸引而使物体受到的力。(2)大小:②mg。(3)g的变化:重力加速度g随纬度的增大而③增大,随高度的增大而④减小;(4)方向:⑤竖直向下。(5)重心:其位置与物体的⑥质量分布和形状有关。二、弹力1.定义:直接接触的物体间由于发生①弹性形变而产生的力。2.产生条件:②直接接触和③弹性形变。3.方向:与施力物体形变的方向④相反。如绳子拉力方向总是沿着绳且指向⑤绳收缩的方向;压力或支持力的方向总是垂直于支持面且指向⑥被压或被支持的物体。4.大小(1)一般情况下根据物体运动状态,利用平衡条件或牛顿运动定律来求解。(2)弹簧弹力可由胡克定律来求解,公式为F=⑦kx,其中k是指由弹簧本身特性决定的物理量,叫劲度系数,其大小与弹簧的粗细、长度、材料、匝数等因素有关。1.判断下列说法对错。(1)自由下落的物体所受重力为零。 (✕)(2)重力的方向不一定指向地心。 (√)(3)弹力一定产生在相互接触的物体之间。 (√)(4)相互接触的物体间一定有弹力。 (✕)(5)F=kx中“x”表示弹簧形变后的长度。 (✕)(6)弹簧的形变量越大,劲度系数越大。 (✕)(7)弹簧的劲度系数由弹簧自身性质决定。 (√)2.下列关于重力和重心的说法正确的是 (C)A.物体所受的重力就是地球对物体产生的吸引力B.重力的方向总是指向地心C.用细线将物体悬挂起来,静止时物体的重心一定在悬线所在的直线上D.重心就是物体所受重力的等效作用点,故重心一定在物体上3.(多选)下列说法正确的是 (BCD)A.木块放在桌面上受到一个向上的弹力,这是由于木块发生微小形变而产生的B.拿一根竹竿拨动水中的木头,木头受到竹竿的弹力,这是由于竹竿发生形变产生的C.绳对物体的拉力的方向总是沿着绳且指向绳收缩的方向D.挂在电线下面的电灯受到向上的拉力,是由于电线发生微小形变而产生的4.一轻质弹簧原长为8cm,在4N的拉力作用下伸长了2cm,弹簧未超出弹性限度,则该弹簧的劲度系数为 (D)A.40m/NB.40N/mC.200m/ND.200N/m考点突破考点一重力、弹力的分析与判断一、重力的理解1.重力大小G=mg。重力的大小与运动状态无关,与所处的纬度和高度有关。因重力加速度随纬度的减小而减小,随高度的增加而减小,故同一物体的重力在赤道处最小,并随高度增加而减小。2.重力的方向总是“竖直向下”,但并不一定“垂直地面”,也不一定指向地心。3.重力是由于地球的吸引而产生的,但重力并不等于地球的引力,它实际上是万有引力的一个分力。4.重心的位置与物体的形状和质量分布有关,不一定在物体上。1.弹力有无的判断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假设法对于形变不明显的情况,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,若物体的运动状态不变,则此处不存在弹力,若物体的运动状态改变,则此处一定有弹力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二、弹力的判断和计算2.弹力方向的判断(1)五种常见模型中弹力的方向 (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。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 (C)A.一直下降B.一直上升C.先降后升D.先升后降解析当瓶中盛满液体时,重心大致在瓶的中部,随着液体的滴出,重心先下降;当液体滴完时,重心大致在瓶的中部,故C正确。例2(多选)玩具汽车停在模型桥面上,如图所示,下列说法正确的是 (AC)A.桥面受向下的弹力,是因为汽车发生了弹性形变B.汽车没有发生形变,所以汽车不受弹力C.汽车受向上的弹力,是因为桥梁发生了弹性形变D.汽车受向上的弹力,是因为汽车发生了弹性形变解析弹性形变指物体形变之后撤去外力能完全恢复原来形状的形变,模型桥面受到向下的弹力,是因为汽车发生了弹性形变,选项A正确,B错误;汽车受到向上的弹力,是因为桥梁发生了弹性形变,选项C正确,D错误。1.关于重力,下列说法正确的是 (C)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解析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两个力,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。2.如图所示的情景中,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 (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,则另一个物体的状态将要发生变化,故a、b间一定存在弹力。3.匀速前进的车厢顶部用细线竖直悬挂一小球,如图所示,小球下方与一光滑斜面接触。关于小球的受力,下列说法正确的是 (A) A.受重力和细线对它的拉力B.受重力、细线对它的拉力和斜面对它的弹力C.受重力和斜面对它的支持力D.受细线对它的拉力和斜面对它的支持力解析小球必定受到重力和细线的拉力。小球和光滑斜面接触,假设斜面对小球有弹力,小球将受到三个力作用,重力和细线的拉力在竖直方向上,弹力垂直于斜面向上,三个力的合力不可能为零,与题设条件矛盾,故斜面对小球没有弹力,故A正确。考点二胡克定律、弹力的计算1.胡克定律(1)内容:弹簧发生弹性形变时,弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。(2)表达式:F=kx。k是弹簧的劲度系数,单位为N/m;k的大小由弹簧自身性质决定。x是弹簧长度的变化量,不是弹簧形变以后的长度。2.弹力大小计算的三种方法(1)根据胡克定律进行求解。(2)根据力的平衡条件进行求解。(3)根据牛顿第二定律进行求解。例3(多选)(2019浙江瑞安中学段考)如图所示为一轻质弹簧的弹力大小和长度的关系图像,根据图像判断下列说法正确的是 (BC)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2cm时,弹力的大小为4N解析弹簧弹力与弹簧长度的关系图像中,图线的斜率的绝对值表示劲度系数,图像的横轴截距表示弹簧的原长,由题图可知,k= = N/m=100N/m,选项A错误,B正确;弹簧原长为6cm,选项C正确;弹簧伸长2cm,即L=8cm时,弹力大小为2N,选项D错误。ΔΔFL-222101.(2019山东威海月考)如图所示,四个完全相同的弹簧都处于水平位置,它们的右端受到大小皆为F的水平拉力作用,而左端的情况各不相同:①弹簧的左端固定在墙上;②弹簧的左端受大小也为F的水平拉力作用;③弹簧的左端拴一小物块,物块在光滑的桌面上滑动;④弹簧的左端拴一小物块,物块在有摩擦的桌面上滑动。若认为弹簧质量都为零,以L1、L2、L3、L4依次表示四个弹簧的伸长量,则有 () A.L2L1B.L4L3C.L1L3D.L2=L4解析D由于弹簧质量不计,这四种情况下,F弹都等于弹簧右端拉力大小F,因而弹簧伸长量均相同,故选D。2.一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80cm的两点上,弹性绳的原长也为80cm。将一钩码挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为100cm;再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点,则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内) (B)A.86cmB.92cmC.98cmD.104cm解析设弹性绳总长度为100cm时与水平方向的夹角为θ,则cosθ= ,故sinθ= 。弹性绳总长度为100cm时,其弹力F=kx1,设弹性绳的两端移至天花板同一点时的弹力为kx2,则 kx1sinθ= kx2,得x2=12cm,则弹性绳的总长度为92cm。故B项正确。453512123.如图所示,某一弹簧测力计外壳的质量为m,弹簧及与弹簧相连的挂钩质量忽略不计。将其放在光滑水平面上,现用两水平拉力F1、F2分别作用在与弹簧相连的挂钩和与外壳相连的提环上,关于弹簧测力计的示数,下列说法正确的是 (C) A.只有F1F2时,示数才为F1B.只有F1F2时,示数才为F2C.不论F1、F2大小关系如何,示数均为F1D.不论F1、F2大小关系如何,示数均为F2解析弹簧测力计的示数一定等于弹簧挂钩上的拉力F1,与F1、F2的大小关系无关,C正确。考点三弹力常见模型分析轻绳弹性绳轻弹簧轻杆质量大小0000受外力作用时形变的种类拉伸形变拉伸形变拉伸形变、压缩形变拉伸形变、压缩形变、弯曲形变受外力作用时形变量大小微小,可忽略较大,不可忽略较大,不可忽略微小,可忽略弹力方向沿着绳,指向绳收缩的方向沿着绳,指向绳收缩的方向沿着弹簧,指向弹簧恢复原长的方向既可沿着杆,也可跟杆成任意角度弹力大小变化情况可以突变不能突变不能突变可以突变1.(多选)如图所示,用滑轮将质量为m1、m2的两物体悬挂起来,忽略滑轮和绳的重力及一切摩擦,使得0θ180°,整个系统处于平衡状态,关于m1、m2的大小关系应为 (BCD) A.m1必大于m2B.m1必大于 C.m1可能等于m2D.m1可能大于m222m解析结点O受三个力的作用,如图所示,系统平衡时F1=F2=m1g,F3=m2g,所以2m1gcos =m2g,m1= ,所以m1必大于 。当θ=120°时,m1=m2;当θ120°时,m1m2;当θ120°时,m1m2。故选B、C、D。2θ22cos2mθ22m2.四个质量均为m的小球,分别用三根轻绳和一根轻弹簧相连,处于平衡状态,如图所示。现突然迅速剪断A1、B1,让小球下落。在剪断轻绳的瞬间,设小球1、2、3、4的加速度分别用a1、a2、a3、a4表示,则(重力加速度为g) ()A.a1=0,a2=2g,a3=0,a4=2gB.a1=g,a2=g,a3=2g,a4=0C.a1=0,a2=2g,a3=g,a4=gD.a1=g,a2=g,a3=g,a4=g解析B剪断A1后系统处于完全失重状态,A2中弹力立即消失,1、2两球都只受到重力作用,加速度都等于g。剪断B1前弹簧弹力等于球4的重力,而剪断B1后的瞬间B2中弹力不变,故球4加速度仍为零,而球3加速度易求得为2g,故B正确。3.在如图所示的四幅图中,AB、BC均为轻质杆,各图中杆的A、C端都通过铰链与墙连接,两杆都在B处由铰链连接,下列关于受力的说法正确的是 ()A.甲图中的AB杆表现为拉力,BC杆表现为拉力B.乙图中的AB杆表现为拉力,BC杆表现为支持力C.丙图中的AB、BC杆均表现为拉力D.丁图中的AB、BC杆均表现为支持力解析C在题甲图中,对B点进行受力分析,B点受到AB杆的拉力、BC杆的支持力和绳子的拉力,三力平衡,A项错误;在题乙图中,对B点进行受力分析,B点受到绳子竖直向下的拉力,由平衡条件可知AB、BC杆都表现为支持力,B项错误;在题丙图中,对B点进行受力分析可知,B点受到绳子向下的拉力,AB杆提供斜向上的拉力,BC杆应提供向右的拉力,C项正确;在题丁图中,对B点进行受力分析可知,B点受到绳子向下的拉力,AB杆提供拉力,BC杆提供支持力,D项错误。