高考物理复习资料大全第二章__相互作用

力的变化 可发生突变 可发生突变
只 能 发 生渐变
【例 2】如图 2-1-5 所示，固定在小 车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角 为θ，在斜杆下端固定有质量为 m 的 小球， 下列关于杆对球的作用力 F 的 判断中，正确的是（ ） θ
图 2-1-2 【解析】根据不同接触面上弹力的特点，作图如图 2-1-3 所示． F1 F2 F1
图 2-1-3 【答案】如图 2-1-3 所示． 【点拨】准确掌握不同接触面上弹力方向的特点，是 解决这类题的关键．
拓展 三个质量和直径都相等的光滑圆球 a、b、c 分别放在 三个相同的支座上，支点 P、Q 在同一水平面上，a 球的重心 Oa 位于球心，b 球的重心 Ob 位于球心的正 上方，C 球的重心 Oc 位于球心的正下方．三个球都处 于平衡状态．支点 P 对 a 球、b 球、c 球的弹力分别为 Fa、Fb、Fc，则（ ）
第 1 课时 力、重力、弹力
基础知识回顾
1．力的概念
（1）力是物体对物体的作用 ①力的物质性：力不能脱离物体独立存在． ②力的相互性：力的作用是相互的． ③力的矢量性：力是矢量，既有大小，又有方向． ④力的独立性： 一个力作用于某一物体上产生的效果， 与这个物体是否同时受到其他力的作用无关． （2） 力的作用效果： 使物体发生形变或使物体的运动 状态发生改变 （3）力的三要素：大小、方向、作用点． （4）力的图示：用一个带箭头的线段表示力的大小、 测量． （6）力的分类 ①按性质分：重力（万有引力） 、弹力、摩擦力、分子 力、电场力、磁场力 等（按现代物理学理论，物体间 的相互作用分四种：万有引力、电磁相互作用、强相 互作用、弱相互作用．宏观物体间只存在前两种相互 作用． ） ． ②按效果分：压力、支持力、拉力、动力、阻力、向 心力、回复力等． ③按作用方式分：场力（如万有引力、电磁力等）和 接触力（如弹力、摩擦力等） ． ④按研究对象分：内力和外力．
【 解 析 】 弹 簧 的 劲 度 系 数 等 于 F-x 图 线 ， 即
k F 8 0 N/cm=200N/m，因弹簧因弹簧自身有 x 4.5 0.5
重量，水平放置测量的自然长度与弹簧自然下垂时的 自然长度是不同的． 【答案】200N/m 弹簧自身有重量
三、弹簧弹力的分析与计算要领
拓展
如图 2-1-7 所示，甲、乙球通过弹簧连接后用绳悬挂 于天花板，丙、丁球通过细绳连接后也用绳悬挂天花 板．若都在 A 处剪断细绳，在剪 断瞬间，关于球的受力情况，下 面说法中正确的是（ ） A．甲球只受重力作用 B．乙球只受重力作用 C．丙球受重力和绳的拉力作用 图 2-1-7 D．丁球只受重力作用 【解析】剪断 A 处绳的瞬间，因为弹簧的形变较大，
只能受拉力
始终沿绳
高中（高化，弹力仍和剪 断前相同，甲球受重力和向上的弹力作用，其合力为 零，乙球受重力和向下的弹力作用；而由于丙、丁的 细绳的形变很小， 形变发生变化， 弹力和剪断前不同， 丙、丁只受重力作用．故选项 D 正确． 【答案】D
【答案】 （1）如图 2-1-10 所示 （2）0~4.9 25.0 【点拨】根据所给坐标纸合理选取 x、F 两轴标度， 使 得所得图象尽量分布在较大空间上，以便减小误差， 这是作图的基本要求．据所给实验数据描点，然后作 出平滑曲线 （或直线） ， 注意所画直线不一定过所有点， 原则是尽量使各点均匀分布在曲线 （或直线） 的两侧．
所给静止状态矛盾，说明此球与斜面间虽接触，但并
重点难点例析
一、弹力的分析与计算
1．弹力有无的判断 对于形变明显的情况， 由形变情况直接判断． 对于 形变不明显的情况通常用以下一些方法来判断．
高中（高考）物理复习资料
【例 1】画出图 2-1-2 中小球或杆受到的弹力．除（2） 中的地面外，其他各接触面均光滑，O 为圆心． O O O O
图 2-1-5
A．小车静止时，F=mgsinθ，方向沿杆向上 B．小车静止时，F=mgcosθ，方向垂直杆向上 C．小车向右以加速度 a 运动时，一定有 F=ma/sinθ
F2 F1
F2
F1 F2
D． 小车向左以加速度 a 运动时，F (ma)2 (mg )2 ， 方向斜向左上方，与竖直方向的夹角为α=arctan（a/g） 【解析】小车静止时，由物体的平衡条件知杆对球的 F 作用力方向竖直向上，且大小等于球 的重力 mg．小车向右以加速度 a 运 α 动，设小球受杆的作用力方向与竖直 a 方向的夹角为α，如图 2-1-6（1）所示． mg 根据牛顿第二定律有 Fsinα=ma， 图 2-1-6 （1） Fcosα=mg，两式相除得 tanα=a/g． ma 只有当球的加速度 a=gtanθ时， 杆对球的作用力才沿杆的方向，此时 F mg 才有 F=ma/sinθ．小车向左以加速度 α a 运动，根据牛顿第二定律知小球所 受重力 mg 和杆对球的作用力 F 的合 图 2-1-6 （2） 力大小为 ma，方向水平向左．根据力 的合成知三力构成图 2-1-6（2）所示的矢量三角形， 方向斜向左上方， 与竖直方向的 F ( ma ) 2 ( mg ) 2 ，
（1）消除法 将与研究对象接触的物体 解除接触， 判断研究对象的运动 状态是否发生改变． 若运动改变 则存在弹力，否则不存在弹力． 如图 2-1-1 所示，斜面光
a
b
图 2-1-1
滑，a 中的细线竖直，小球处于静止状态．假设将斜 面取走，这时 a 中小球的运动状态不变，故 a 中小球 与斜面间无弹力．b 中的细线倾斜，小球处于静止状 态，假设将斜面取走，b 中小球的运动状态改变，故 b 中小球与斜面接触间有弹力． （2）假设法 其基本思路是： 假设接触处存在弹力， 作出物体 的受力图， 再根据物理的平衡条件判断是否存在弹力． 如要判断图 2-1-2 中静止在光 滑水平面上的球是否受到斜面对 它的弹力作用，可先假设有弹力 FN2 存在，则此球在水平方向所 受合力不为零，必加速运动，与 不挤压，故不存在弹力 FN2． （3）根据“物体的运动状态分析”分析弹力． 由运动状态分析弹力，即物体的受力必须与物体 的运动状态相符合，依据物体的运动状态，由二力平 衡或牛顿运动定律等，求解物体间的弹力 2．弹力方向的判断 弹力的方向与物体形变方向相反，作用在迫使物 体发生形变的那个物体上．弹力垂直于两物接触面， 具体分析弹力时，应利用到弹力的以下特点： （1）弹簧两端的弹力方向，与弹簧中心轴线重合， 指 向弹簧恢复原状方向． （2）轻绳（或橡皮条）对物体的弹力方向，沿绳指向 绳收缩的方向． （3） 点与面接触时的弹力方向， 过接触点垂直于接触 面（或接触面切线方向）而指向受力物体． （4） 面与面接触时弹力的方向， 垂直于接触面而指向 受力物体． （5） 球与面接触时弹力的方向， 在接触点与球心的连 线上而指向受力物体． （6） 球与球相接触时弹力的方向，垂直过接触点的分 切面，通过两球球心而指向受力物体． （7） 轻杆可沿杆也可不沿杆，弹力的方向应视题意而 定，常利用平衡条件或动力学规律来判断． G 图 2-1-2 FN1 FN2
（1）轻质弹簧两端的弹力大小相等，方向相反． 图 2-1-8 图 2-1-9 （1）根据所测数据，在图 2-1-9 的坐标纸上作出弹簧 指针所指的标尺刻度 x 与砝码质量 m 的关系曲线． （ 2 ）根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在 ______N 范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定 律．这种规格弹簧的劲度系数为______N/m． 【解析】 （1）根据表格中所测数据，在坐标系中的描 点如图 2-1-10 所示 （2）从 x 与钩码 质量 m 的关系曲 线可以看出，在 0~4.9N 范围内弹 力大小与弹簧伸 长是一条直线， 这说明这一范 围内满足胡克定律， 图 2-1-10 由曲线斜率的倒数可求得弹簧的劲度系数为 F 4.9 k N/m = 25.0N/m x (34.6 15) 102 （2）弹簧的弹力（或弹簧测力计的示数）并非弹簧所 受的合外力． （3）弹簧的弹力不可突变． （4） 弹簧状态不确定时要分情形讨论（压缩和伸长） ．
高中（高考）物理复习资料
第二章
考纲要览
主 题 内 容
相互作用
要求
说
明
形变、弹性、胡克定律 滑动摩擦、静摩擦、动摩擦因数 相互作用 矢量和标量 力的合成和分解 共点力作用下物体的平衡
Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ
考向预测
本章为力学乃至物理学的基础，力的分析又是力学的基础．常见的三种性质的力中，弹力、摩擦力 属于高考热点，其中对弹力大小和方向的判断，尤其是“弹簧模型”在不同物理情景下的综合运用在高 考中出现的频率较高，应引起足够的重视．摩擦力的存在与否，静摩擦力的方向的判断也是常见考点； 力的合成与分解、共点力作用下的物体的平衡，尤其是三个共点力的平衡，一直是高考的热点，要注意 它们可以单独出现或与动力学、功能关系、电磁学等知识进行综合考查．纯考查本章内容的题型常以选 择题为主，综合其它内容考查的试题常在解答题中出现．
3．弹力
（1）定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状， 对跟它接触的物体产生力的作用，这种力叫弹力． （2） 产生条件： 两物体直接接触、 接触处有弹性形变． （3）方向：弹力的方向与施力物体的形变方向相反． ①压力、支持力的方向总是垂直于接触面或接触面的 切面，总指向被压、被支持的物体． ②绳的拉力总是沿绳指向绳收缩的方向． ③杆的弹力不一定沿杆的方向．如果轻直杆只有两个 端点受力而处于平衡状态，则轻杆两端对物体的弹力 的方向一定沿杆的方向． ④轻弹簧的拉力或压力沿弹簧的轴线方向． （4）弹力的大小 ①对弹簧，在弹性限度内弹力的大小可以由胡克定律 F = kx 计算，其中 k 表示弹簧的劲度系数，由弹簧本 身的性质决定，x 表示弹簧的形变量（即伸长或缩小 的长度） ． ②对没有明显形变的物体（如桌面、绳子等物体） ， 弹 力大小由物体的受力情况和运动情况共同决定，一般 由力学规律（如平衡条件、牛顿运动定律、动能定理、 动量定理等）求出． ③一根张紧的轻绳上的拉力大小处处相等．
二、探究弹力与弹簧的伸长的关系
【例 3】某同学用如图 2-1-8 所示的装置做探究弹力 和弹簧伸长关系的实验．他先测出不挂砝码时弹簧下 端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上砝码， 并逐个增加砝码，测出指针所纸的标尺刻度，所得数 据列表如下： （重力加速度 g=9.8m/s2）
拓展 在研究弹簧的形变与外力的关系的实验中，将弹簧水 平放置测出其自然长度， 然后竖直悬挂让其自然下垂， 在其下端竖直向下施加外力F， 实验过程是在弹簧的弹性限度 内进行的．用记录的外力F与 弹簧的形变量x作出的F-x图线 如图2-1-11所示．由图求出弹 簧的劲度系数k= ； 图线不过原点的原因 ．
A．Fa＝Fb＝Fc C．Fb＜Fa＜Fc
图 2－1－4 B．Fb＞Fa＞Fc D．Fa＞Fb＝Fc
夹角为α=arctan（a/g） ． 【答案】D 【点拨】 杆对物体的弹力方向与物体的运动状态有关， 并不一定沿杆的方向，在本题中只有小球的加速度 a=gtanθ时，杆对球的作用力才沿杆的方向，这点同学 们在解题时一定要注意．
高中（高考）物理复习资料
的作用． 说明：重力是万有引力的一个分力，万有引力的 另一个分力提供物体随地球自转所需的向心力，在两 极处重力等于万有引力．一般情况下在地球表面附近 近似认为重力等于万有引力． （2） 方向： 总是竖直向下， 并不严格指向地心 （赤道、 两极除外） ，不可理解为跟支持面垂直． （3）大小：G＝mg g 为重力加速度．重力的大小 可用弹簧秤测量．当物体在竖直方向静止或匀速运动 时，物体对弹簧测力计的拉力或压力，大小等于物体 受到的重力． （4）重心：重力的等效作用点．重心的位置与物体的 形状和质量的分布有关．重心不一定在物体上．质量 分布均匀、形状规则的物体的重心在几何中心上．薄 板类物体的重心可用悬挂法确定．
方向、作用点的方法，叫做力的图示．
（5）力的单位为牛顿（N） ，即使质量 1 ㎏的物体产 生 1m/s2 加速度的力为 1N，力的大小可用弹簧测力计
2．重力
（1）产生原因：重力是由于地球的吸引而产生的． 地 球周围的物体， 无论与地球接触与否，运动状态如何， 都要受到地球的吸引力，因此任何物体都要受到重力
【解析】三种情况下，支点 P、Q 作用于球的弹力均 应指向球心而不是重心 ，球的重力的作用线也通过球 ．．．．．．． 心，球所受的三个力为共点力．由于三球质量和直径 都相等，所以三球受力情况完全相同，因此 P 点对三 球的弹力相同．故选项 A 正确． 【答案】A 3．几种典型物体模型的弹力特点比较
模型 形变情况 施力与受 力情况 力的方向 轻绳 伸长忽略不计 轻杆 认为长度不变 即能受拉力又 能受压力 不一定沿杆 弹簧 可 伸 长 可缩短 同杆 沿 弹 簧 轴向