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2022届高考物理一轮复习 第5讲 重力、弹力 课件
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这是一份2022届高考物理一轮复习 第5讲 重力、弹力 课件，共34页。PPT课件主要包含了物体对另一个物体，运动状态，双基知识，地球的吸引，弹簧测力计，竖直向下，弹性形变，劲度系数，自身性质，变化量等内容，欢迎下载使用。
1.定义：力是一个__________________的作用。2.作用效果：使物体发生形变或改变物体的_________ (即产生加速度)。3.性质：力具有物质性、相互性、矢量性、独立性等特征。
1.产生：由于____________而使物体受到的力。注意：重力不是万有引力，而是万有引力竖直向下的一个分力。2.大小：G＝mg，可用____________测量。注意：(1)物体的质量不会变；(2)G的变化是由在地球上不同位置处g的变化引起的。3.方向：总是___________。注意：竖直向下是和水平面垂直向下，不一定和接触面垂直，也不一定指向地心。
4.重心：一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，可认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫作物体的重心。(1)影响重心位置的因素：物体的几何形状；物体的______分布。(2)不规则薄板形物体重心的确定方法：_______法。注意：重心的位置不一定在物体上。
【典例1】 下列关于重力的说法中正确的是( )A.物体只有静止时才受重力作用B.重力的方向总是指向地心C.地面上的物体在赤道上所受重力最小D.物体挂在弹簧测力计下，弹簧测力计的示数一定等于物体的重力
解析 物体受到重力的作用，与物体的运动状态无关，A错误；重力的方向总是竖直向下，不一定指向地心，B错误；赤道上重力加速度最小，因此地面上的物体在赤道上所受重力最小，C正确；物体挂在弹簧测力计下处于平衡状态时，弹簧测力计的示数才等于物体的重力，D错误。
1.弹力(1)定义：发生________的物体，要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用。(2)产生条件①物体间直接接触；②接触处发生___________。(3)方向：总是与施力物体形变的方向_______。
2.胡克定律(1)内容：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成_______。(2)表达式：F＝kx①k叫作弹簧的____________，单位是牛顿每米，符号是N/m；k的大小由弹簧___________决定。②x是弹簧长度的__________，不是弹簧形变以后的长度。
【典例2】 下列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( )
【典例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/m C.200 m/N D.200 N/m
考点一 弹力有无及方向的判断
1.“三法”判断弹力有无
【典例4】 画出图所示情景中物体A受力的示意图。
【变式1】 如图所示，小车内沿竖直方向的一根轻质弹簧和一条与竖直方向成α角的细绳拴接一小球。当小车与小球相对静止，一起在水平面上运动时，下列说法正确的是( )
A.细绳一定对小球有拉力的作用B.轻弹簧一定对小球有弹力的作用C.细绳不一定对小球有拉力的作用，但是轻弹簧对小球一定有弹力D.细绳不一定对小球有拉力的作用，轻弹簧对小球也不一定有弹力
解析 当小车匀速运动时，弹簧弹力大小等于小球重力大小，细绳的拉力FT＝0；当小车和小球向右做匀加速直线运动时绳的拉力不能为零，弹簧弹力有可能为零，故D正确。
考点二 弹力分析的“四类模型”问题
1.轻绳、轻杆、弹性绳和轻弹簧的比较
2.计算弹力大小的三种方法
(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。
模型1 物体与物体间的弹力
【典例5】 (2020·山东济南市期末学习质量评估)如图所示，水平地面上有一个由四块完全相同石块所组成拱形建筑，其截面为半圆环，石块的质量均为m。若石块接触面之间的摩擦忽略不计，则P、Q两部分石块之间的弹力为( )
解析 对石块P受力分析如图所示。
A正确，B、C、D错误。
【典例6】 (2020·重庆市部分区县第一次诊断)如图所示，水平直杆OP右端固定于竖直墙上的O点，长为L＝2 m的轻绳一端固定于直杆P点，另一端固定于墙上O点正下方的Q点，OP长为d＝1.2 m，重为8 N的钩码用质量不计的光滑挂钩挂在轻绳上且处于静止状态，则轻绳的弹力大小为( )A.10 N B.8 N C.6 N D.5 N
【例7】 (多选)如图所示是锻炼身体用的拉力器，并列装有四根相同的弹簧，每根弹簧的自然长度都是40 cm，某人用600 N的力把它们拉长至1.6 m，则( ) A.人的每只手受到拉力器的拉力为300 NB.每根弹簧产生的弹力为150 NC.每根弹簧的劲度系数为125 N/mD.每根弹簧的劲度系数为500 N/m
【典例8】 (多选)张鹏同学在家帮妈妈洗完衣服后，挂在如图6所示的晾衣架上晾晒，A、B为竖直墙壁上等高的两点，AO、BO为长度相等的两根轻绳，CO为一根轻杆。转轴C在AB中点D的正下方，A、O、B在同一水平面上。∠AOB＝60°，∠DOC＝30°，衣服质量为m，重力加速度为g。则( )
考点三“活结”和“死结”与“动杆”和“定杆”问题
类型1 “活结”和“死结”问题
1.活结：当绳绕过光滑的滑轮或挂钩时，由于滑轮或挂钩对绳无约束，因此绳上的力是相等的，即滑轮只改变力的方向不改变力的大小。2.死结：若结点不是滑轮或挂钩，而是固定点时，称为“死结”结点，此时两侧绳上的弹力不一定相等。
【典例9】 (2020·全国卷Ⅲ，17)如图所示，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点进行受力分析，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。
【变式2】 (2020·山东泰安市适应性考试)如图8所示，一不可伸长的轻绳左端固定于O点，右端跨过位于O′点的光滑定滑轮悬挂一质量为1 kg的物体，OO′段水平，O、O′间的距离为1.6 m，绳上套一可沿绳自由滑动的轻环，现在轻环上悬挂一钩码(图中未画出)，平衡后，物体上升0.4 m，物体未碰到定滑轮。则钩码的质量为(sin 53°＝0.8)( )
解析 重新平衡后，绳子形状如图所示，设钩码的质量为M，由几何关系知，绳子与竖直方向夹角为θ＝53°，根据平衡条件可得2FTcs 53°＝Mg，FT＝mg，解得M＝1.2 kg，故A正确，B、C、D错误。
类型2 “动杆”和“定杆”问题1.动杆：若轻杆用光滑的转轴或铰链连接，当杆处于平衡时，杆所受到的弹力方向一定沿着杆，否则会引起杆的转动。如图甲所示，C为转轴，B为两绳的结点，轻杆在缓慢转动过程中，弹力方向始终沿杆的方向。
2.定杆：若轻杆被固定不发生转动，则杆所受到的弹力方向不一定沿杆的方向，如图乙所示。
【典例10】 (2020·天津市南开中学月考)如图为两种形式的吊车的示意图，OA为可绕O点转动的轻杆，轻杆的重力不计，AB为缆绳，当它们吊起相同重物时，杆OA在图10(a)、(b)中的受力分别为Fa、 Fb，则下列关系正确的是( )
A.Fa＝Fb B.Fa＞FbC.Fa＜Fb D.大小不确定
解析 对题图中的A点受力分析，则由图甲可得
【变式3】 水平横梁一端A插在墙壁内，另一端装有一小滑轮B，轻绳的一端C固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一质量为m＝10 kg 的重物，∠CBA＝30°，如图11所示，则滑轮受到轻绳的作用力的大小为(g取10 N/kg)( )
1.定义：力是一个__________________的作用。2.作用效果：使物体发生形变或改变物体的_________ (即产生加速度)。3.性质：力具有物质性、相互性、矢量性、独立性等特征。
1.产生：由于____________而使物体受到的力。注意：重力不是万有引力，而是万有引力竖直向下的一个分力。2.大小：G＝mg，可用____________测量。注意：(1)物体的质量不会变；(2)G的变化是由在地球上不同位置处g的变化引起的。3.方向：总是___________。注意：竖直向下是和水平面垂直向下，不一定和接触面垂直，也不一定指向地心。
4.重心：一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，可认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫作物体的重心。(1)影响重心位置的因素：物体的几何形状；物体的______分布。(2)不规则薄板形物体重心的确定方法：_______法。注意：重心的位置不一定在物体上。
【典例1】 下列关于重力的说法中正确的是( )A.物体只有静止时才受重力作用B.重力的方向总是指向地心C.地面上的物体在赤道上所受重力最小D.物体挂在弹簧测力计下，弹簧测力计的示数一定等于物体的重力
解析 物体受到重力的作用，与物体的运动状态无关，A错误；重力的方向总是竖直向下，不一定指向地心，B错误；赤道上重力加速度最小，因此地面上的物体在赤道上所受重力最小，C正确；物体挂在弹簧测力计下处于平衡状态时，弹簧测力计的示数才等于物体的重力，D错误。
1.弹力(1)定义：发生________的物体，要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用。(2)产生条件①物体间直接接触；②接触处发生___________。(3)方向：总是与施力物体形变的方向_______。
2.胡克定律(1)内容：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成_______。(2)表达式：F＝kx①k叫作弹簧的____________，单位是牛顿每米，符号是N/m；k的大小由弹簧___________决定。②x是弹簧长度的__________，不是弹簧形变以后的长度。
【典例2】 下列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( )
【典例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/m C.200 m/N D.200 N/m
考点一 弹力有无及方向的判断
1.“三法”判断弹力有无
【典例4】 画出图所示情景中物体A受力的示意图。
【变式1】 如图所示，小车内沿竖直方向的一根轻质弹簧和一条与竖直方向成α角的细绳拴接一小球。当小车与小球相对静止，一起在水平面上运动时，下列说法正确的是( )
A.细绳一定对小球有拉力的作用B.轻弹簧一定对小球有弹力的作用C.细绳不一定对小球有拉力的作用，但是轻弹簧对小球一定有弹力D.细绳不一定对小球有拉力的作用，轻弹簧对小球也不一定有弹力
解析 当小车匀速运动时，弹簧弹力大小等于小球重力大小，细绳的拉力FT＝0；当小车和小球向右做匀加速直线运动时绳的拉力不能为零，弹簧弹力有可能为零，故D正确。
考点二 弹力分析的“四类模型”问题
1.轻绳、轻杆、弹性绳和轻弹簧的比较
2.计算弹力大小的三种方法
(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。
模型1 物体与物体间的弹力
【典例5】 (2020·山东济南市期末学习质量评估)如图所示，水平地面上有一个由四块完全相同石块所组成拱形建筑，其截面为半圆环，石块的质量均为m。若石块接触面之间的摩擦忽略不计，则P、Q两部分石块之间的弹力为( )
解析 对石块P受力分析如图所示。
A正确，B、C、D错误。
【典例6】 (2020·重庆市部分区县第一次诊断)如图所示，水平直杆OP右端固定于竖直墙上的O点，长为L＝2 m的轻绳一端固定于直杆P点，另一端固定于墙上O点正下方的Q点，OP长为d＝1.2 m，重为8 N的钩码用质量不计的光滑挂钩挂在轻绳上且处于静止状态，则轻绳的弹力大小为( )A.10 N B.8 N C.6 N D.5 N
【例7】 (多选)如图所示是锻炼身体用的拉力器，并列装有四根相同的弹簧，每根弹簧的自然长度都是40 cm，某人用600 N的力把它们拉长至1.6 m，则( ) A.人的每只手受到拉力器的拉力为300 NB.每根弹簧产生的弹力为150 NC.每根弹簧的劲度系数为125 N/mD.每根弹簧的劲度系数为500 N/m
【典例8】 (多选)张鹏同学在家帮妈妈洗完衣服后，挂在如图6所示的晾衣架上晾晒，A、B为竖直墙壁上等高的两点，AO、BO为长度相等的两根轻绳，CO为一根轻杆。转轴C在AB中点D的正下方，A、O、B在同一水平面上。∠AOB＝60°，∠DOC＝30°，衣服质量为m，重力加速度为g。则( )
考点三“活结”和“死结”与“动杆”和“定杆”问题
类型1 “活结”和“死结”问题
1.活结：当绳绕过光滑的滑轮或挂钩时，由于滑轮或挂钩对绳无约束，因此绳上的力是相等的，即滑轮只改变力的方向不改变力的大小。2.死结：若结点不是滑轮或挂钩，而是固定点时，称为“死结”结点，此时两侧绳上的弹力不一定相等。
【典例9】 (2020·全国卷Ⅲ，17)如图所示，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点进行受力分析，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。
【变式2】 (2020·山东泰安市适应性考试)如图8所示，一不可伸长的轻绳左端固定于O点，右端跨过位于O′点的光滑定滑轮悬挂一质量为1 kg的物体，OO′段水平，O、O′间的距离为1.6 m，绳上套一可沿绳自由滑动的轻环，现在轻环上悬挂一钩码(图中未画出)，平衡后，物体上升0.4 m，物体未碰到定滑轮。则钩码的质量为(sin 53°＝0.8)( )
解析 重新平衡后，绳子形状如图所示，设钩码的质量为M，由几何关系知，绳子与竖直方向夹角为θ＝53°，根据平衡条件可得2FTcs 53°＝Mg，FT＝mg，解得M＝1.2 kg，故A正确，B、C、D错误。
类型2 “动杆”和“定杆”问题1.动杆：若轻杆用光滑的转轴或铰链连接，当杆处于平衡时，杆所受到的弹力方向一定沿着杆，否则会引起杆的转动。如图甲所示，C为转轴，B为两绳的结点，轻杆在缓慢转动过程中，弹力方向始终沿杆的方向。
2.定杆：若轻杆被固定不发生转动，则杆所受到的弹力方向不一定沿杆的方向，如图乙所示。
【典例10】 (2020·天津市南开中学月考)如图为两种形式的吊车的示意图，OA为可绕O点转动的轻杆，轻杆的重力不计，AB为缆绳，当它们吊起相同重物时，杆OA在图10(a)、(b)中的受力分别为Fa、 Fb，则下列关系正确的是( )
A.Fa＝Fb B.Fa＞FbC.Fa＜Fb D.大小不确定
解析 对题图中的A点受力分析，则由图甲可得
【变式3】 水平横梁一端A插在墙壁内，另一端装有一小滑轮B，轻绳的一端C固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一质量为m＝10 kg 的重物，∠CBA＝30°，如图11所示，则滑轮受到轻绳的作用力的大小为(g取10 N/kg)( )
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