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2013届高考一轮物理复习课件(人教版):第二章第1节 力的概念、重力和弹力 (PPTminimizer)


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第二章

相 互 作 用

第二章 相互作用

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1.滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力 2.形变、弹力、胡克定律 3.矢量和标量 4.力的合成和分解 5.共点力的平衡 实

验二:探究弹力和弹簧伸长的关系 实验三:验证力的平行四边形定则

(Ⅰ) (Ⅰ) (Ⅰ) (Ⅱ) (Ⅱ)

第二章 相互作用

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1.本章内容是力学的基本知识,应重点掌握重力、 弹力、摩擦力的产生条件. 方向及有无判断以及大小计算.力的合成与分解以 及受力分析是解决所有力学问题必备的基本知识和方 法,复习中应切实熟练掌握. 2.物体的平衡是物体最常见的一种状态,要重点掌 握平衡态的判断以及运用平衡条件处理平衡问题.
第二章 相互作用

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2013届高考一轮物理复习课件(人教版)

第1节

力的概念、重力和弹力

第二章

第1节

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一、力 1.力的定义:力是物体与物体之间的①________作 用.力的单位是牛顿,符号为 N.

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第1节

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2.力的性质 (1)物质性: 力不能脱离②________而存在. 没有“施 力物体”或“受力物体”的力是③________的. (2)相互性:力的作用是④________的.施力(受力) 物体同时也是受力(施力)物体. (3)矢量性:力是矢量,既有⑤________,又有⑥ ________.

第二章

第1节

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3.力的作用效果
?使物体发生⑦ ? 两个效果? ?改变物体的⑧ ?

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. .

4.力的图示 (1)用具有一定⑨________和⑩________的线段表示 力的方法叫力的图示法. (2) 图 示 一 个 力 时 , 要 体 现 力 的 ? ________ 、 ? ________和?________.

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第1节

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【重点提示】

力的图示与受力示意图是有区别

的.力的图示要先选定标度,再严格画出力的大小和方 向,在相同标度下用线段的长短表示力的大小,箭头表 示力的方向;受力示意图着重于力的方向的图示,不要 求作出标度.

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5.力的分类 (1)按力的性质(即产生原因)命名,如?________等. (2)按力产生的效果命名,如?________等. 【重点提示】 性质相同的力,效果可以相同,也

可以不同;效果相同的力,性质可以相同,也可以不同.

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二、重力 1. 产生: 由于?________的吸引而使物体受到的力. 2.大小:G=mg. 3.方向:总是?________.但不一定指向地心.

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【重点提示】

(1)重力总是竖直向下的,而不能说

“垂直向下”,因为“垂直”是要相对一定平面而言的. (2)重力是万有引力垂直于当地水平面的一个“效果 力”,这一“效果”体现在:①置于地面上的物体对地 面产生压力;②在地面附近的空中使物体沿竖直方向下 落.

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第1节

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4.重心 (1)定义:为了研究方便认为各部分受到的重力集中 作用的点. (2)重心位置:只有?________且?________的物体, 其重心才位于几何中心.

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【重点提示】 (1)实际上物体的各部分都受到重力, 提出“重心”概念,完全是为了研究问题的方便,而假 设的一个“等效重力作用点”. (2)重心不一定在物体之上.

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第1节

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三、弹力 1.定义:发生弹性形变的物体由于要?________, 对与它接触的物体产生的作用. 2.产生的条件
21 22 (1)两物体○________;(2)发生○________.

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第1节

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23 3.方向:弹力的方向总是与物体形变的方向 ○ 24 ________,即与施力物体形变的方向○________(填“相

同”或“相反”).

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4.大小 (1)弹簧类弹力在弹性限度内遵从胡克定律,其公式 为 F=kΔx;k 为弹簧的劲度系数,单位:N/m.
25 (2)非弹簧类弹力大小应由○________或动力学规律

求得.

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①相互 ②物体 ③不存在 ④相互 ⑤大小 ⑥ 方向 ⑦形变 ⑧运动状态 ⑨一定长度 ⑩方向 ? 大小 ?方向 ?作用点 ?重力、弹力、电场力 拉力、向心力、支持力 分布均匀 性形变 ?形状规则 ?

?地球 ?竖直向下 ?质量 ?恢复原状
21 22 ○接触 ○ 弹

23 24 25 ○相反 ○相反 ○平衡条件

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一、判断弹力是否存在 规律方法 1.根据弹力产生的条件直接判断 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.此方向多用来判断形变较明显的情况,如弹 簧产生弹力问题.

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2.根据物体的运动状态分析 物体的运动状态,是与物体的受力情况密切相关的. 物体的受力必须和物体的运动状态符合,依据物体 的运动状态(平衡或非平衡), 看是否满足平衡条件或牛顿 第二定律,即可判断弹力是否存在.

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例1

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一有固定斜面的小车在水平面上做直线运动,小球 通过细绳与车顶相连.小球某时刻正处于如上图所示的 状态.设斜面对小球的支持力为 FN,细绳对小球的拉力 为 FT,关于此时刻小球的受力情况,下列说法正确的是 ( ) A.若小车向左运动,FN 可能为零 B.若小车向左运动,FT 可能为零 C.若小车向右运动,FN 不可能为零 D.若小车向右运动,FT 不可能为零
第二章 第1节

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【解析】

小车向左或向右运动应考虑三种可能:

匀速、加速和减速.当小车匀速运动时(向左或向右),FT 和 FN 都不可能为零,否则不满足平衡条件(合力为零); 当小车向左加速或向右减速运动时,随加速度的增大, FN 增大而 FT 减小,当 a=gtanθ 时,FT 为零,故 B 正确, D 错误.同理当小车以 a=gtanθ 向右加速或向左减速运 动时,FN=0,故 A 正确 C 错误.

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题后反思 (1)判断弹力是否存在时,不能简单地认为两物体接 触或绳子被拉直就一定存在弹力. (2)根据物体的运动状态来判断受力情况(包括弹力) 是最常用且最有效的方法,希望熟练掌握.

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跟踪训练 1

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光滑圆柱体 M 放在小车内的一固定斜面上,如上图 所示.小车在水平面上运动,M 始终与小车保持相对静 止.设斜面对 M 的支持力为 F1,车厢左壁对 M 的支持 力为 F2,下列说法正确的是( )

A.若小车向右加速运动,F1 可能为零 B.若小车向左加速运动,F2 可能为零 C.只要小车加速度变化,F1 就随之变化 D.只要小车加速度变化,F2 就随之变化

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诱思启导 (1)小车静止时,圆柱体受什么力?方向怎样? (2)小车向右或向左加速运动时,圆柱体受的合力方 向向哪里?水平方向上什么力提供合力?随 a 的增大, 哪个力应减小?哪个力应增大?

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【解析】

当小车向右加速运动时,圆柱体受的合

力向右,随加速度增大,F2 应增大,F1 应不变(竖直方向 合力为零); 车向左加速时, F 合=mgtanθ 时, 2 为零. 当 F 因 为竖直方向,始终应满足 F1cosθ≈mg,故 F1 不会随加速 度的变化而变化,水平方向上,合力的变化是 F2 的变化 引起的.B、D 正确.
【答案】 BD

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跟踪训练 2 一块铁板折成如图示形状, 光滑的球置 于水平面 BC 上,铁板和球一起: (1)向右加速运动,AB 对球有无弹力? (2)沿垂直 AB 斜向上匀速运动,AB 对球有无弹力?

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【解析】

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(1)球向右加速运动时,

竖直方向所受合力为零. 若 AB 对球无弹力,不能使球产生水平方向加速度, 故球受到跟 AB 垂直的弹力 FN1. (2)若斜向上匀速运动,球处于平衡状态.上图中, FN、mg 二力合力为零,满足给定的平衡状态,故 FN1 不存在.
【答案】 (1)有弹力 (2)无弹力

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第1节

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二、弹力方向的判定 规律方法 1.弹力的方向与物体形变的方向相反,作用在迫使 物体发生形变的那个物体上.具体情况有以下几种

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弹力 弹簧两端的弹力 轻绳的弹力

弹力的方向 与弹簧测力计中心轴线相重合,指 向弹簧恢复原状方向 沿绳指向绳收缩的方向

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弹力 面与面接触的弹力

弹力的方向 垂直于接触面或接触面的切面,过 接触面指向受力物体 过接触点垂直于接触面(或接触面 的切面)而指向受力物体 可能沿杆,也可能不沿杆,应具体 情况具体分析

点与面接触的弹力

杆的弹力

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2.由物体的运动状态判断弹力的方向 物体的受力必须与物体的运动状态相符合.可根据 物体的运动状态,先假设一个弹力的方向,由共点力的 平衡条件或牛顿第二定律列方程,求出弹力.若所得结 果为正值,其方向与假设方向相同,如果为负值,其方 向与假设方向相反.

第二章

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例2

(上海高考)三个相同的支座上分别搁着三个质

量和直径都相等的光滑圆球 a、b、c,支点 P、Q 在同一 水平面上,a 的重心位于球心,b、c 的重心位于球心的 正上方和正下方,如图甲三球皆静止,支点 P 对 a 球的 弹力为 FNa, b 球和 c 球的弹力分别为 FNb 和 FNc, 对 则 ( )

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A.FNa=FNb=FNc C.FNa<FNb<FNc

B.FNa>FNb>FNc D.FNb>FNa=FNc

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李明同学是这样解答的:

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支点 P、Q 对三球的支持力的作用线都经过重心 O 点. 如图所示(以 C 球为例)两个 FNc 的合力与球的重力平 衡,两支持力的夹角 θ 在 c 球上最大,在 b 球上最小.因 为合力大小一定(等于球重力),夹角 θ 越大,合力 FN 也 越大,故 FNc>FNa>FNb,C 选项正确. 你认为李明同学的解法正确吗?若不正确,错在哪 里?并给出你认为正确的解法.

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【解析】

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李明同学的解法是错误的.他错误地认

为支持力的作用线经过重心. 正确的解法应该是:支持力的方向应当垂直于过接 触点的切面而指向该物体,也就是支持力沿球的半径指 向球心.平衡时,每一种情景下,P、Q 两点对球的弹力 的夹角相同.由三力平衡可得,三种情景下 P 点对球的 弹力相等,正确答案为 A.

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题后反思 (1)该同学解法中出现的错误是由于思维定势造成 的.认为物体受到的力其方向一定经过重心.只有可视 为质点的物体才可以这样处理. (2)本题中只要按照分析弹力方向的一般方法(即垂 直于接触面或垂直于过接触面的切面指向受力物体).就 不会出现李明同学出现的错误.

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三、弹力大小的计算 规律方法 1.弹簧弹力计算 (1)对有明显形变的弹簧、橡皮条等物体,弹力的大 小可由胡克定律计算,也可由物体所处的状态来计算. (2)对轻弹簧而言,对跟它两端相接触的物体的弹力 大小总是相等的,不管物体处于什么运动状态.

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2.非弹簧类弹力的计算 对于难以观察的微小形变,可以由物体的受力情况 和运动情况运用物体平衡条件或牛顿定律来确定弹力大 小.

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例3

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如图所示,质量分别为 m1、m2 的两个物体通

过轻弹簧连接,在力 F 的作用下一起沿水平方向做匀速 直线运动(m1 在地面,m2 在空中),力 F 与水平方向成 θ 角,则 m1 所受支持力 N 和摩擦力 f 正确的是( )

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A.N=m1g+m2g-Fsinθ B.N=m1g+m2g-Fcosθ C.f=Fcosθ D.f=Fsinθ

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【解析】

因为并不涉及弹簧的弹力,把 m1 和 m2

整体作为研究对象,由平衡条件得 Fx=Fcosθ-f=0,则 f=Fcosθ,C 正确.Fy=Fsinθ+N-(m1+m2)g=0,则 N =(m1+m2)g-Fsinθ,A 正确.

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题后反思

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(1)弹簧形变的特殊性是既可产生拉伸形变,又可产 生压缩形变,两种形变时弹力的方向正好相反.因此在 实际应用中要弄清是何种形变,从而确定出弹力的方向, 若命题没有告知或不能确定是何种形变时,应考虑两种 形变都可能存在. (2)弹簧的形变 Δx 跟相连物体的位移 x 有密切关系, 但 Δx 不一定总是跟 x 相等.

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跟踪训练 3

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如图所示,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)若用一个质量为 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.

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诱思启导 (1)平板托 m2 上升,哪一个弹簧先恢复原长? 此时另一个弹簧也会恢复原长吗? (2)当两弹簧总长度等于两弹簧原长之和时,上、下 两弹簧形变情况(拉伸或压缩)各是怎样的?

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【解析】

设上面弹簧受到的弹力为 F1,伸长量为

Δx1,下面弹簧受到的弹力为 F2,伸长量为 Δx2,由物体 的平衡及胡克定律有 F1=(m1+m2)g

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?m1+m2?g Δx1= k1 m2g F2=m2g,Δx2= k2 所以总长为 L=L1+L2+Δx1+Δx2 ?m1+m2?g m2g =L1+L2+ + k1 k2

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(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 k2 FN=m2g+ m1g k1+k2

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【答案】

?m1+m2?g m2g (1)L1+L2+ + k1 k2

k2 (2)m2g+ mg k1+k2 1

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