高考物理一轮复习第二章相互作用第一节重力弹力学案

这是一份高考物理一轮复习第二章相互作用第一节重力弹力学案，共8页。
第一节 重力 弹力[高考导航]新高考课程标准学科素养1.认识重力、弹力与摩擦力。2．通过实验，了解胡克定律。知道滑动摩擦和静摩擦现象，能用动摩擦因数计算滑动摩擦力的大小。3．通过实验，了解力的合成与分解，知道矢量和标量。4．能用共点力的平衡条件分析日常生活中的问题。物理观念力的合成与分解、物体的平衡条件科学思维科学推理：假设法判断弹力、摩擦力的有无；整体法与隔离法受力分析模型建构：弹簧模型、斜面模型、滑轮模型、活结死结模型科学探究利用图象验证胡克定律；作力的图示验证平行四边形定则科学态度与责任培养严谨的科学态度，注意应用平衡条件分析生活中的实际问题考情研判：该部分知识是力学的基础，高考对本章知识单独考查一个知识点的试题非常少，大多数情况都是同时涉及几个知识点。命题率较高的题型有：(1)结合物体的平衡条件考查弹力、摩擦力；　　　　　　　　　(2)静摩擦力和滑动摩擦力的突变；(3)整体法和隔离法的应用； (4)静态平衡和动态平衡问题；(5)力的平衡中的临界和极值问题；  (6)实验探究弹簧形变与弹力的关系；(7)验证平行四边形定则。第一节　重力　弹力一、对重力的理解【基础练1】　(多选)关于地球上的物体，下列说法正确的是(　　)A．物体只有静止时才受重力作用B．地面上的物体受到的重力垂直于水平面C．重心是物体受到重力的等效作用点，故重心一定在物体上D．物体所受重力的大小与物体运动状态无关答案：BD二、弹力和胡克定律答案：弹性形变　直接接触　弹性形变　相反弹性限度　正比【基础练2】　图中各物体均处于静止状态。图中画出了小球A所受弹力的情况，其中正确的是(　　)解析：选C。轻质杆对物体的弹力不一定沿着杆的方向，选项A中小球只受重力和杆的弹力且处于静止状态，由二力平衡可得小球受到的弹力应竖直向上，A错误；选项B中如果左边的绳有拉力，则竖直向上的那根绳就会发生倾斜，所以左边的绳没有拉力，B错误；对于球与面接触的弹力方向，过接触点垂直于接触面(即在接触点与球心的连线上)，即选项D中大半球对小球的支持力FN2应是沿着过小球与圆弧接触点的半径，且指向圆心的弹力，D错误；球与球相接触的弹力方向，垂直于过接触点的公切面(即在两球心的连线上)，而指向受力物体，C正确。【基础练3】　一轻质弹簧原长为8 cm，在4 N的拉力作用下伸长了2 cm，弹簧未超出弹性限度。则该弹簧的劲度系数为(　　)A．40 m/N B．40 N/mC．200 m/N D．200 N/m解析：选D。由胡克定律得劲度系数k＝＝200 N/m，D正确。考点一　弹力有无及方向的判断1．弹力的判断(1)弹力有无的判断(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。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。　图中光滑小球都与下表面接触，则小球一定受支持力的是(　　)[答案]　C　按下列要求画出图中所示物体所受的弹力的示意图。(1)图甲中斜面对物块的支持力；(2)图乙中用细绳悬挂靠在光滑竖直墙上的小球受到的弹力；(3)图丙中大半球面对小球的支持力；(4)图丁中光滑但质量分布不均的小球的球心在O点，重心在P点，静止在竖直墙和桌边之间，试画出小球所受弹力；(5)图戊中质量分布均匀的杆被细绳拉住而静止，画出杆所受的弹力。[答案]　各物体所受弹力如图所示【对点练1】　如图所示，一倾角为45°的斜面固定于墙角，为使一光滑的铁球静止于图示位置，需加一水平力F，且F通过球心。下列说法正确的是(　　)A．球一定受墙水平向左的弹力B．球可能受墙水平向左的弹力C．球一定受斜面通过铁球重心的弹力D．球可能受斜面垂直于斜面向上的弹力解析：选B。F的大小合适时，球可以静止在无墙的斜面上，F增大时墙才会对球有弹力，所以A错误，B正确；斜面对球必须有斜向上的弹力才能使球不下落，该弹力方向垂直于斜面但不一定通过球的重心，所以C、D错误。考点二　弹力分析的“三类模型”问题模型一　轻绳模型中的“死结”和“活结”问题　(2020·高考全国卷Ⅲ)如图，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处；绳的一端固定在墙上，另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。甲、乙两物体质量相等。系统平衡时，O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β。若α＝70°，则β等于(　　)A．45°　　　 B．55°C．60° D．70°[解析]　对O点受力分析如图所示，因为甲、乙物体质量相等，所以F1与F2大小相等，合成的平行四边形为菱形，α＝70°，则∠1＝∠2＝55°，F1和F2的合力与F3等大反向，β＝∠2，故B正确。 [答案]　B【对点练2】　如图所示，一不可伸长的光滑轻绳，其左端固定于O点，右端跨过位于O′点的固定光滑轴悬挂一质量为M的物体，OO′段水平且长度为L，绳子上套一可沿绳滑动的轻环。现在轻环上悬挂一钩码，平衡后，物体上升L。则钩码的质量为(　　)A.M B．MC.M D．M解析：选B。重新平衡后，绳子形状如图。平衡后，物体上升L，说明此时POO′恰好构成一个边长为L的正三角形，绳中张力处处相等，均为Mg，则根据平行四边形定则，环两边绳子拉力的合力为 Mg，根据平衡条件，则钩码的质量为 M，故B正确。模型二　轻杆模型中的铰链问题　(2020·咸宁市模拟)如图甲所示，轻杆OB可绕B点自由转动，另一端O点用细绳OA拉住，固定在左侧墙壁上，质量为m的重物用细绳OC悬挂在轻杆的O点，OA与轻杆的夹角∠BOA＝30°。乙图中水平轻杆OB一端固定在竖直墙壁上，另一端O装有小滑轮，用一根绳跨过滑轮后悬挂一质量为m的重物，图中∠BOA＝30°，求：(1)甲、乙两图中细绳OA的拉力；(2)甲图中轻杆受到的弹力；(3)乙图中轻杆对滑轮的作用力；[解析]　(1)由于甲图中的杆可绕B转动，是转轴杆(“活杆”)，故其受力方向沿杆方向，O点的受力情况如图(a)所示，则O点所受绳子OA的拉力FT1、杆的弹力FN1的合力与物体的重力是大小相等、方向相反的，在直角三角形中可得，FT1＝＝2mg；乙图中是用一细绳跨过滑轮悬挂物体的，由于O点处是滑轮，它只是改变绳中力的方向，并未改变力的大小，且AOC是同一段绳子，而同一段绳上的力处处相等，故乙图中绳子拉力为FT1′＝FT2′＝mg。(2)由图(a)可知，甲图中轻杆受到的弹力为FN1′＝FN1＝＝mg。(3)对乙图中的滑轮受力分析，如图(b)所示，由于杆OB不可转动，所以杆所受弹力的方向不一定沿OB方向。即杆对滑轮的作用力一定与两段绳的合力大小相等，方向相反，由图(b)可得，F2＝2mgcos 60°＝mg，则所求力FN2′＝F2＝mg。[答案]　(1)2mg　mg　(2)mg　(3)mg模型三　轻弹簧模型中胡克定律的应用　(多选)(2020·武汉市第一次教学质检)橡皮筋具有与弹簧类似的性质，如图所示，一条质量不计的橡皮筋竖直悬挂，劲度系数k＝100 N/m，橡皮筋上端安装有拉力传感器测量橡皮筋的弹力。当下端悬挂一个钩码，静止时拉力传感器读数为10 N，现将一个完全相同的钩码轻轻挂在第一个钩码的下方，g取10 m/s2，则(　　)A．悬挂第二个钩码的瞬间，拉力传感器的读数仍为10 NB．悬挂第二个钩码的瞬间，钩码间的弹力大小是20 NC．悬挂第二个钩码后，拉力传感器的读数恒为20 ND．悬挂第二个钩码后，钩码运动速度最大时下降的高度为10 cm[解析]　悬挂第二个钩码的瞬间，橡皮筋长度还没发生变化，根据胡克定律，橡皮筋拉力大小仍为10 N，A正确，B、C错误；设悬挂第一个钩码稳定时的伸长量为x1，kx1＝G悬挂第二个钩码后，钩码运动速度最大时，钩码受力平衡，设此时又伸长x2，则k(x1＋x2)＝2G，代入数据，可得x2＝10 cm，D正确。[答案]　AD【对点练3】　(2020·北京第二次合格性考试)如图所示，一轻弹簧的左端固定在墙壁上，右端连接一个小球，小球放置在光滑水平地面上。弹簧处于原长时，小球在位置O。将小球拉至位置A(弹簧处于弹性限度内)，然后由静止释放，释放后，小球从A第一次运动到O的过程中弹簧的弹力(　　)A．保持不变 B．逐渐减小C．逐渐增大 D．先增大后减小解析：选B。小球从A第一次运动到O的过程中，弹簧的伸长量逐渐减小，故弹簧的弹力逐渐减少，故B正确，A、C、D错误。