高考物理一轮复习重力弹力摩擦力教学案新人教版

第1节重力弹力摩擦力

知识点一| 重力和弹力

1．重力

(1)定义：由于地球的吸引而使物体受到的力。

(2)大小：G＝mg，不一定等于地球对物体的引力。

(3)方向：竖直向下。

(4)重心：重力的等效作用点，重心的位置与物体的形状和质量分布都有关系，且不一定在物体上。

2．弹力

(1)定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复形变，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫作弹力。

(2)条件：①两物体相互接触；②发生弹性形变。

(3)方向：弹力的方向总是与施力物体形变的方向相反。

3．弹力有无的判断

(1)根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断。

(2)根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律判断。

5．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。

[判断正误]

(1)只要物体发生形变就会产生弹力作用。(×)

(2)物体所受弹力方向与自身形变的方向相同。

(√)

(3)重力的方向一定指向地心。

(×)

(4)F＝kx中“x”表示弹簧形变后的长度。

(×)

(5)弹簧的形变量越大，劲度系数越大。(×)

考法1 对重力和重心的理解

1．关于重力的下列说法正确的是( )

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

C[重力是由于地球的吸引而使物体受到的力。严格地说，重力是地球对物体的吸引力的一个分力，其另一个分力成为物体随地球自转而绕地轴做匀速圆周运动的向心力，所以重力是由地球对物体的万有引力产生的，它是万有引力的一个分力。万有引力是普遍存在于宇宙间一切有质量的物体之间的，故地球上的一切物体都要受到地球的吸引，都受到重力的作用。物体受到的重力可以与它拉紧竖直悬绳的力大小相等，方向相同，但二者是性质完全不同的力，前者是重力，后者是弹力，不能说重力就是弹力。]

2．(多选)关于物体重心的下列说法正确的是( )

A．物体各部分所受重力的合力集中于一点，该点为物体的重心

B．有规则形状的物体，重心是其几何中心

C．物体的重心可能不在该物体上

D．物体的形状及质量分布不变，当它被举高或倾斜时，重心在物体上的位置不变

ACD[重心是指重力在物体上的作用点，即物体各部分所受重力的合力的作用点。只有质量分布均匀、形状规则的物体，重心才在其几何中心；形状规则而质量分布不均匀的物体，

其重心不一定在几何中心。物体的重心不随其所在位置的变化而变化，且可在物体上，也可能在物体外，如均匀圆环、呼啦圈等。]

考法2 弹力有无及判断

3．(2019·西宁模拟)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( )

A B C D

C [一般来讲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，所以A 错。选项B 中因为绳竖直向上，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，故B 错。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 中大半圆对小球的支持力F N2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。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，由上可知C 正确。]

考法3 胡克定律的应用

4.如图所示，两木块的质量分别为m 1和m 2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k 1和k 2，上面木块压在上面的弹簧上(但不拴接)，整个系统处于平衡状态。现缓慢向上提上面的木块，直到它刚离开上面弹簧，在此过程中下面木块移动的距离为( )

A.

m 1g k 1 B.m 2g k 1 C.m 1g k 2 D.m 2g

k 2

C [在此过程中，压在下面弹簧上的压力由(m 1＋m 2)g 减小到m 2g ，即减少了m 1g ，根据胡克定律可断定下面弹簧的长度增长了Δl ＝

m 1g k 2，即下面木块移动的距离为m 1g

k 2

。] 5．一处人工喷泉喷出的竖直水柱的高度为h ，已知水的密度为ρ，喷泉出水口的面积为

S ，则空中水的质量为( )

A ．ρhS

B ．2ρhS

C ．3ρhS

D ．4ρhS

D [水从出口喷出后做竖直上抛运动，则水在出口处的流速为v ＝2gh ，水在空中运动的时间为t ＝2v

g

，在空中水的体积即t 时间内从喷口喷出水的体积，V ＝vSt ，则空中水的总质

量为m ＝ρV ＝ρvS ·2v g ＝2ρSv

2

g

＝4ρhS 。]

考法4 轻杆弹力的分析

6.(2019·聊城模拟)小车上固定一根弹性直杆A ，杆顶固定一个小球B (如图所示)，现让小车从光滑斜面上自由下滑，在下列图所示的情况中杆发生了不同的形变，其中正确的是( )

A B C D

C [小车在光滑斜面上自由下滑，则加速度a ＝g sin θ(θ为斜面的倾角)，由牛顿第二定律可知小球所受重力和杆的弹力的合力沿斜面向下，且小球的加速度等于g sin θ，则杆的弹力方向垂直于斜面向上，杆不会发生弯曲或倾斜，C 正确。]

7.如图所示，小车上固定着一根弯成θ角的曲杆，杆的另一端固定一个质量为m 的小球。下列关于杆对球的作用力F 的判断正确的是( )

A ．小车静止时，F ＝mg cos θ，方向沿杆向上

B ．小车静止时，F ＝mg cos θ，方向垂直杆向上

C ．小车向右以加速度a 运动时，一定有F ＝mg

sin θ

D ．小车向右以加速度a 运动时，F ＝ma

2

＋mg

2

，方向斜向右上方，与竖直方向

的夹角为α＝arctan a g

D [小车静止时，由物体的平衡条件知此时杆对球的作用力方向竖直向

上，且大小等于球的重力mg ，故A 、B 错。小车向右以加速度a 运动时，此时弹力F 的方向一定指向右上方，只有这样，才能保证小球在竖直方向上受力平衡，水平方向上具有向右的加速度。设小球所受弹力方向与竖直方向的

夹角为α，如图所示，据力的平衡和牛顿第二定律得F sin α＝ma ，F cos α＝mg ，解得F ＝