2024年高考物理第一轮复习课件：第二章 第1讲　重力 弹力

这是一份2024年高考物理第一轮复习课件：第二章 第1讲　重力 弹力，共56页。PPT课件主要包含了竖直向下，几何中心，悬挂法，恢复原状，弹性形变，劲度系数，自身性质，形变量，弹力有无及方向的判断，弹力方向的确定等内容，欢迎下载使用。
【素养解读·评价要求】1．本章是高考常考内容，涉及的核心知识是弹力的分析与计算、摩擦力的分析与计算、力的合成与分解，题目考查方式通常是结合核心知识考查共点力的平衡条件、静态平衡和动态平衡问题。落实的素养主要有科学思维及探究，在对物体受力分析中加以强化落实，同时，关注与实际生活和生产密切联系的问题，学会把实际问题模型化。
2．本章常用物理思想方法主要体现在等效法、图解法、数形结合思想等。3．高考对本章的单独命题，题型以选择题、实验题为主；综合命题通常与动力学、功能关系及电磁学相结合，题型常为计算题。
第1讲　重力 弹力
[自主落实]一、重力1．产生：由于____的吸引而使物体受到的力。2．大小：与物体的质量成____，即G＝____。3．方向：总是________的。4．重心：其位置与物体的____分布和____有关。
5．重心位置的确定质量分布均匀且形状规则的物体，重心在其________；对于形状不规则或者质量分布不均匀的薄板，重心可用______确定。二、形变、弹性、胡克定律1．形变物体在力的作用下形状或体积的变化叫形变。2．弹性(1)弹性形变：物体在发生形变后撤去作用力能够________的形变。
(2)弹性限度：当形变超过一定限度时，撤去作用力后，物体不能完全恢复原来的____，这个限度叫弹性限度。3．弹力(1)定义：发生形变的物体，要________，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫作弹力。(2)产生条件：物体相互____且发生________。(3)方向：弹力的方向总是与作用在物体上使物体发生形变的外力方向____。
4．胡克定律(1)内容：在弹性限度内，弹簧发生________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＝____。①k是弹簧的________，单位为N/m；k的大小由弹簧________决定。②x是______，不是弹簧形变以后的长度。
[自我诊断]一、判断题(1)重力的方向一定指向地心。( )(2)物体所受弹力的方向与自身形变的方向相同。( )(3)轻绳、轻杆的弹力方向一定沿绳、杆。( )(4)重力的大小G＝mg，而g的大小与所处的地球位置有关。( )(5)F＝kx中“x”表示弹簧形变后的长度。( )
二、选择题1．如图所示，两辆车正以相同的速度做匀速运动，根据图中所给信息和所学知识，可以得出的结论是(　　)
A．物体各部分都受重力作用，但可以认为物体各部分所受重力集中于一点B．重力的方向总是垂直向下的C．物体重心的位置与物体形状和质量分布无关D．力是使物体运动的原因
解析：物体各部分都受重力作用，但可以认为物体各部分所受重力集中于一点，这个点就是物体的重心，重力的方向总是和水平面垂直，是竖直向下的，而不是垂直向下，故选项A正确，B错误；从题图中可以看出，汽车(包括货物)的形状和质量分布发生了变化，重心的位置就发生了变化，故选项C错误；力不是使物体运动的原因而是改变物体运动状态的原因，故选项D错误。答案：A
2．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．小球受重力和细线对它的拉力B．小球受重力、细线对它的拉力和斜面对它的弹力C．小球受重力和斜面对它的支持力D．小球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。
3．如图所示，在一粗糙水平面上，有两个质量分别为m1和m2的木块1和2，中间用一原长为L、劲度系数为k的轻弹簧连接起来，木块与地面间的动摩擦因数均为μ。现用水平力向右拉木块2，当两木块一起匀速运动时，两木块间的距离为(　　)
1．“三法”判断弹力的有无
【例1】　(2022·江苏无锡模拟)足球运动有“世界第一运动”的美誉，是全球体育界最具影响力的单项体育运动。如图所示为四种与足球有关的情景，下列说法正确的是(　　)
A．甲图中，静止在草地上的足球受到的支持力就是它的重力B．乙图中，静止在光滑水平地面上且相互接触的两个足球会受到相互作用的弹力C．丙图中，踩在脚下且静止在水平草地上的足球可能受到3个力的作用D．丁图中，落在球网中的足球受到弹力是由于足球发生了形变而产生的
[解析]　甲图中，静止在草地上的足球受到的支持力，与重力平衡，但支持力不是重力，故A错误；乙图中，若静止在光滑水平地面上且相互接触的两个足球会受到相互作用的弹力，则足球在水平方向上只受到这个弹力，不会静止，故B错误；丙图中，踩在脚下且静止在水平草地上的足球可能受到重力、支持力和人脚的压力3个力的作用，故C正确；丁图中，落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变而产生的，故D错误。
【例2】　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．铁球一定受墙面水平向左的弹力B．铁球可能受墙面水平向左的弹力C．铁球一定受斜面施加的通过铁球重心的弹力D．铁球可能受斜面施加的垂直于斜面向上的弹力
[解析]　F的大小合适时，铁球可以静止在无墙的斜面上，F增大时墙面才会对铁球有弹力，所以选项A错误，B正确；斜面必须对铁球有斜向上的弹力才能使铁球不下落，该弹力方向垂直于斜面且一定通过铁球的球心，但不一定通过铁球的重心，所以选项C、D错误。
1．(弹力有无的判断)如图所示，一小车的表面由一光滑水平面和光滑斜面连接而成，其上放一球，球与水平面的接触点为a，与斜面的接触点为b。当小车和球一起在水平桌面上做直线运动时，下列结论正确的是(　　)
解析：若球与小车一起沿水平方向做匀速运动，则球在b处不受支持力作用；若球与小车一起水平向左做匀加速运动，则球在a处受到的支持力可能为零，选项D正确。
A．球在a、b两点处一定都受到支持力B．球在a点处一定受到支持力，在b点处一定不受支持力C．球在a点处一定受到支持力，在b点处不一定受到支持力D．球在a点处不一定受到支持力，在b点处也不一定受到支持力
2．(弹力方向的判断)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，所以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，所以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D项中大半圆对小球的支持力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，所以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，所以C正确。
1．计算弹力大小的两种方法
弹力大小的分析与计算
2.对胡克定律F＝kx的理解(1)弹簧、橡皮筋等发生形变时必须在弹性限度内。(2)公式中x是弹簧的形变量，即是弹簧的伸长量或压缩量，而不是弹簧的长度。(3)弹簧的劲度系数由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定。
(4)F-x图像是一条过原点的倾斜直线(如图所示)，直线的斜率表示弹簧的劲度系数k。(5)弹力的变化量ΔF与形变量的变化量Δx也成正比，即ΔF＝kΔx。
【例3】　一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距 80 cm 的两点上，弹性绳的原长也为80 cm。将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为100 cm；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)(　　)A．86 cm　　　　　　B．92 cmC．98 cm D．104 cm
3． (胡克定律的应用)(2022·江苏泰州模拟)如图所示为一轻质弹簧的长度L和弹力F的关系图线。下列判断错误的是(　　)A．弹簧的原长为10 cmB．弹簧的劲度系数为200 N/mC．弹簧伸长15 cm时弹力大小为10 ND．弹簧伸长15 cm时弹力大小为30 N
4．(平衡法求弹力)(2022·江苏苏州模拟)原长为L的轻弹簧甲上端固定，下端挂一个质量为m的小球A时，轻弹簧甲的伸长量为L。将另一原长也为L的轻弹簧乙挂在A的下面，其下再挂上质量为2m的小球B，两小球平衡时，悬点O与小球B的距离为7L(小球大小不计，且两弹簧都在弹性限度内)，则甲、乙两弹簧的劲度系数之比为(　　)A．1∶2 B．1∶1C．2∶1 D．3∶1
1．活结：当绳绕过光滑的滑轮或挂钩时，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，如图甲所示，滑轮B两侧绳的拉力相等。2．死结：若结点不是滑轮，而是固定点时，称为“死结”结点，则两侧绳上的弹力不一定相等，如图乙，结点B两侧绳的拉力不相等。
“活结”和“死结”与“动杆”和“定杆”问题　
3．动杆：若轻杆用光滑的转轴或铰链连接，当杆平衡时，杆所受到的弹力方向一定沿着杆，否则杆会转动。如图乙所示，若C为转轴，则轻杆在缓慢转动中，弹力方向始终沿杆的方向。4．定杆：若轻杆被固定，不发生转动，则杆受到的弹力方向不一定沿杆的方向，如图甲所示。
【例5】水平横梁一端A插在墙壁内，另一端装有一轻质光滑小滑轮，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，B是轻绳与滑轮的接触点，∠CBA＝30°，如图所示，则滑轮受到轻绳的作用力的大小为(g取10 N/kg)(　　)
[解析]　对滑轮受力分析，如图所示，滑轮受到绳子的作用力应为图中两段绳中拉力F1和F2的合力，因同一根绳张力处处相等，都等于重物的重力，即F1＝F2＝G＝mg＝100 N，用平行四边形定则作图，由于拉力F1和F2的夹角为120°，则合力F＝100 N，所以滑轮受到轻绳的作用力大小为100 N，方向与水平方向成30°角斜向左下。
【例6】　(2020·全国Ⅲ卷)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]　取O点为研究对象，在三力的作用下处于平衡状态，对其受力分析如图所示，根据几何关系可得β＝55°。
5．(活结模型)(2022·江苏连云港调研)如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳的两端分别固定在竖直杆上，衣架挂钩光滑。挂衣架静止时，绳与竖直杆间的夹角为53°，衣服及挂衣架的总重力为6 N，晾衣绳中的张力为(　　)A．3 N B．4 NC．5 N D．6 N
解析：受力分析知，衣服受绳的拉力和重力，同一根绳的拉力大小处处相等，所以绳两端与竖直方向夹角都相同，由平衡条件得2T cs 53°＝mg，解得T＝5 N。
6．(活结模型)如图所示，固定在水平地面上的物体A，左侧是圆弧面，右侧是倾角为θ的斜面，一根轻绳跨过物体A顶点上的小滑轮，绳两端分别系有质量为m1、m2的小球B、C，假设绳与物体A的表面平行，当两球静止时，小球B与圆弧圆心之间的连线和水平方向的夹角也为θ，不计一切摩擦且小球B、C均可视为质点，则m1、m2之间的关系是(　　)
解析：设绳子对两球的拉力大小为FT，对C球，根据平衡条件得FT＝m2g sin θ；对B球，根据平衡条件得FT＝m1g cs θ，联立解得m1＝m2tan θ，故B正确。
7．(动杆模型)如图所示，一光滑小球与一过球心的轻杆连接，置于一斜面上静止，轻杆通过光滑铰链与竖直墙壁连接。已知小球所受重力为G，斜面与水平地面间的夹角为60°，轻杆与竖直墙壁间的夹角也为60°，则轻杆和斜面受到球的作用力大小分别为(　　)
解析：对小球受力分析，杆对小球的弹力F方向沿杆斜向上与水平方向成30°角，斜面对球的弹力FN方向垂直于斜面斜向上与水平方向成30°角，重力G方向竖直向下，如图所示，由几何关系可知三力互成120°角，根据平衡条件知，三力可以构成一首尾相连的等边三角形，则FN＝F＝G，根据牛顿第三定律可知，斜面和轻杆受到小球的作用力大小FN′＝F′＝G，选项A正确。
8．如图所示，两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上；一细线穿过两轻环，其两端各系一质量为m的小球。在a和b之间的细线上悬挂一小物块。平衡时，a、b间的距离恰好等于圆弧的半径，不计所有摩擦。小物块的质量为(　　)
解析：以悬挂小物块的点为研究对象，受力分析如图所示，同一条细线上的拉力相等，FT＝mg，由几何关系知，三力互成120°角，故细线的拉力的大小与物块的重力大小相等，即FT＝G＝mg，所以小物块质量为m，故C正确。
9．(2022·天津南开中学月考)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(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