2021届高三物理一轮复习讲解-教师版-第六讲-力的基本概念-重力-弹力.docx

第六讲 力的基本概念 重力 弹力基础自测1重力：由于地球对物体的吸引而使物体受到的力；大小：G = mg；方向：竖直向下 g的特点： 在地球上同一地点g值是一个不变的常数； g值随着纬度的增大而增大 g值随着高度的增大而减小 重心：物体的重心与物体的几何外形、物体的质量分布有关；质量分布均匀的规章物体，重心在其几何中心；对于外形不规章或者质量分布不均匀的薄板，重心可用悬挂法确定说明：2形变和弹力、胡克定律： 物体在力的作用下外形或体积的变化叫形变；在形变后撤去作用力时能够恢复原状的形变叫做弹簧形变；当形变超过确定限度时，撤去作用力后，物体不能完全恢复原来的外形，这个限度叫弹性限度 弹力：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，会对与它接触的物体产生力的作用，这个力叫做弹力弹力的产生条件是物体相互接触；物体发生弹性形变弹力的方向向总是与施力物体形变的方向相反 胡克定律：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，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打算；x是弹簧长度的变化量，不是弹簧形变以后的长度）实例指导【例1】关于地球上的物体，下列说法中正确的是()A在“天上”绕地球飞行的人造卫星不受重力作用B物体只有落向地面时才受到重力作用C将物体竖直向上抛出，物体在上升阶段所受的重力比落向地面时小D物体所受重力的大小与物体的质量有关，与物体是否运动及怎样运动无关【解析】重力是由于地球的吸引而使物体受到的地球的作用力，不管物体静止还是运动，也不管物体是上升还是下落，一切物体都受重力作用在“天上”绕地球飞行的人造卫星也要受重力作用，故A、B项错误重力大小与物体的质量有关，与运动状态无关，选项C错，D正确【答案】D【变式跟踪1】小明对重力有以下四种生疏，其中正确的是（ B ） A重力方向总是垂直于物体的表面 B重力方向总是竖直向下 C物体的重心确定在物体上D在同一地点，同一物体静止时所受的重力与其运动时所受的重力不一样【变式跟踪2】小明对重力有以下四种生疏，其中正确的是()A重力方向总是垂直于物体的表面B重力方向总是竖直向下C物体的重心确定在物体上D在同一地点，同一物体静止时所受的重力与其运动时所受的重力不一样解析：选B物体所受重力方向竖直向下，与物体所处运动状态无关，重心位置不愿定在物体上，只有选项B正确。【例2】如图所示，一重为10N的球固定在支杆AB的上端，今用一段绳子水平拉球，使杆发生弯曲，已知绳的拉力为7.5N，则AB杆对球的作用力（ ）A大小为7.5 N B大小为10 NC方向与水平方向成53角斜向右下方 D方向与水平方向成53角斜向左上方D；对小球进行受力分析可得，AB杆对球的作用力和绳的拉力的合力与小球重力等值反向，令AB杆对小球的作用力与水平方向夹角为，可得：tan = G/F拉 = 4/3， = 53，故D项正确【变式跟踪3】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，在下图的状况中杆发生了不同的形变，其中正确的是 （ ）ABCDC；小车在光滑斜面上自由下滑，则加速度a = gsin ，由牛顿其次定律可知小球所受重力和杆的弹力的合力沿斜面对下，且小球的加速度等于gsin ，则杆的弹力方向垂直于斜面对上，杆不会发生弯曲，C正确【变式跟踪4】(2021届咸阳模拟)如图所示的装置中，小球的质量均相同，弹簧和细线的质量均不计，一切摩擦忽视不计，平衡时各弹簧的弹力分别为F1、F2、F3，其大小关系是()AF1F2F3BF1F2F3 CF1F3F2 DF3F1F2【解析】第一个图中，以弹簧下面的小球为争辩对象，其次个图中，以悬挂的小球为争辩对象，第三个图中，以小球为争辩对象第一个图中，小球受竖直向下的重力mg和弹簧向上的弹力，二力平衡，F1mg；后面两个图中，小球受竖直向下的重力和细线的拉力，二力平衡，弹簧的弹力大小均等于细线拉力的大小，则F2F3mg，故三图中平衡时弹簧的弹力相等【答案】A【变式跟踪5】(2022威海模拟)如图所示，小车沿水平面对右做匀加速直线运动，车上固定的硬杆和水平面的夹角为，杆的顶端固定着一个质量为m的小球，当小车运动的加速度渐渐增大时，杆对小球的作用力(F1至F4变化)的变化图示可能是()【解析】小球只受重力和杆的弹力作用杆的弹力F的竖直重量与重力平衡，水平重量产生加速度，即F竖直mg，F水平ma，所以选项C正确【答案】C【变式跟踪6】如图所示，小球B放在真空容器A内，球B的直径恰好等于正方体A的边长，将它们以初速度v0竖直向上抛出，下列说法中正确的是()A若不计空气阻力，上升过程中，A对B有向上的支持力B若考虑空气阻力，上升过程中，A对B的压力向下C若考虑空气阻力，下落过程中，B对A的压力向上D若不计空气阻力，下落过程中，B对A没有压力【解析】若不计空气阻力，则A、B整体的加速度等于重力加速度，物体B的加速度也等于重力加速度，因此A对B没有作用力，同理，B对A也没有作用力，故选项A错、D对；若考虑空气阻力，则上升过程中，A、B整体的加速度大于重力加速度，则B的加速度大于重力加速度，故A对B有向下的压力，选项B对；在下降过程中，A、B整体的加速度小于重力加速度，则B的加速度小于重力加速度，故A对B有向上的压力，依据力的相互作用，B对A有向下的压力，故选项C错，应选B、D.【答案】BD随堂演练1下列说法正确的是()A甲打乙一拳，乙感到痛，而甲未感到痛，说明甲对乙施加了力，而乙未对甲施加力B“风吹草动”，草受到了力，但没有施力物体，说明没有施力物体的力也是存在的C磁铁吸引铁钉时，磁铁不需要与铁钉接触，说明力可以脱离物体而存在D网球运动员用力击球，网球受力后飞出，网球受力的施力物体不再是人D甲对乙施力的同时，乙对甲也施力，只不过甲的“拳头”比乙“被打的部位”如肚子、脸部等更能承受击打罢了，所以乙感到痛而甲未感到痛，A错；“风吹草动”的施力物体是空气，B错；力不行以离开物体，磁铁对铁钉的作用是通过磁铁产生的磁场发生的，磁场离不开磁铁，故C错；网球飞出后受重力和阻力作用，施力物体是地球和空气，故D正确2下列说法正确的是()A自由下落的石块速度越来越大，说明石块所受重力越来越大B在空中飞行的物体不受重力作用C一抛出的石块轨迹是曲线，说明石块所受的重力方向始终在转变D将一石块竖直向上抛出，在先上升后下降的整个过程中，石块所受重力的大小与方向都不变D在地球上的同一位置，同一物体的重力为确定值，故A错；只要在地球上，物体所受重力就不为零，故B错；重力的方向始终竖直向下，与物体运动状态无关，故C错3关于物体的重心，下列说法不正确的是()A物体的重心不愿定在物体上B用线竖直悬挂的物体静止时，线的方向确定通过重心C一砖块平放、侧放或立放时，其重心在砖内的位置不变D舞蹈演员在做各种秀丽的动作时，其重心在体内位置不变D物体的重心是重力的等效作用点，不愿定在物体上，所以A项正确；悬挂法确定物体重心时，线的方向确定通过重心，因此B项正确；物体重心与质量分布和外形有关，当质量分布不变、外形不变时，其重心不变，而外形转变时重心位置也转变，所以C项正确，D项错误4关于弹力，下面说法不正确的是()A两个弹性物体相互接触不愿定会产生弹力B静止在水平面上的物体，对水平面的压力就是物体的重力C产生弹力的物体确定发生弹性形变D弹力的大小与物体的形变程度有关，形变程度越大，弹力越大CD弹力产生的两个条件：接触；弹性形变，两者缺一不行，故A错弹力与重力性质不同，故B错C、D正确5如图所示，一个被吊着的均匀球壳，其内部注满了水，在球的底部有一带阀门的细出水口在打开阀门让水渐渐流出的过程中，球壳与其中的水的共同重心将会()A始终下降 B始终不变C先下降后上升 D先上升后下降C在注满水时，球壳和水的共同重心在球心，随着水的流出，球壳的重心不变，但水的重心下降，二者共同的重心在下降当水流完时，重心又回到球心，故选项C正确6如下图所示的情景中，两个物体a、b(a、b均处于静止状态，接触面光滑)间确定有弹力的是()B用假设法，即假设存在法或假想分别法推断弹力的有无A选项中a、b间假如存在弹力，则b给a的弹力水平向左，a将向左侧加速运动，明显与题设条件不符；或者假设拿掉任意一个物体，另一个没有变化，则推断两者之间没有弹力，故A选项中a、b间无弹力作用；同理，对于C选项可以推断出a、b间没有弹力；对于D选项，也可以假设a、b间有弹力，则a(斜面)对b的弹力将垂直于斜面对上，因此，b的合外力不为零，b受到向左的力的作用，即b不行能处于静止状态，故a、b间无弹力作用；B选项，假设拿掉任意一个物体，则另一个的状态将要发生变化，故a、b间确定存在弹力7.下列说法正确的是( ) A力是物体对物体的作用B只有直接接触的物体间才有力的作用C用脚踢出去的足球，在向前飞行的过程中，始终受到向前的力来维持它向前运动D甲用力把乙推倒，说明甲对乙的作用力在先，乙对甲的作用力在后A；力的作用不愿定要直接接触譬如地球与物体之间的万有引力，电荷与电荷之间的作用力，都不需要直接接触，所以B错误；力的作用离不开物体，用脚踢出去的足球，在向前飞行的过程中，球没有受到向前的力来维持它向前运动，C错误；两个物体之间的相互作用力没有先后之说，所以D错误8.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受的重力最小 D物体挂在弹簧秤下，弹簧秤的示数确定等于物体的重力C；物体是否受重力作用与其运动状态无关，故A错重力实际是万有引力的一个分力(另一个分力供应物体绕地球自转的向心力)，万有引力方向指向地心，重力方向不愿定指向地心(只有在两极或赤道上的物体所受的重力方向才指向地心)，故B错在赤道上，物体所受的重力等于万有引力与物体随地球运动的向心力之差，而在赤道上向心力最大，在地球各纬度物体所受万有引力大小相同，分析可知物体在赤道上受的重力最小，C正确在弹簧秤和物体都静止或匀速运动时，测出的示数才等于物体的重力，若弹簧秤拉着物体加速上升或下降，则弹簧秤的示数不等于重力，故D错9.下列关于弹力的几种说法，其中正确的是( ) A两物体接触并不愿定产生弹力B静止在水平面上的物体所受重力就是它对水平面的压力C静止在水平面上的物体受到向上的弹力是由于地面发生了形变D只要物体发生形变就确定有弹力产生AC；两物体接触并发生弹性形变才产生弹力，A正确、D错误静止在水平面上的物体所受重力的施力物体是地球，而压力的施力物体是该物体，受力物体是水平面，两力不同，B错误、C正确10.如图所示，四个完全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为F的拉力作用，而左端的状况各不相同： 弹簧的左端固定在墙上； 弹簧的左端受大小也为F的拉力作用； 弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动； 弹簧的左端拴一小物块，物块在有摩擦的桌面上滑动若认为弹簧质量都为零，以L1、L2、L3、L4依次表示四个弹簧的伸长量，则有（ ）AL2 L1 BL4 L3 CL1 L3 DL2 = L4D；弹簧伸长量由弹簧的弹力（F弹）大小打算由于弹簧质量不计，这四种状况下，F弹都等于弹簧右端拉力F，因而弹簧伸长量均相同，故选D项11.在如图所示的四幅图中，AB、BC均为轻质杆，各图中杆的A、C端都通过铰链与墙连接，两杆都在B处由铰链相连接。下列说法正确的是()A图中的AB杆可以用与之等长的轻绳代替的有甲、乙B图中的AB杆可以用与之等长的轻绳代替的有甲、丙、丁C图中的BC杆可以用与之等长的轻绳代替的有乙、丙D图中的BC杆可以用与之等长的轻绳代替的有乙、丁解析：选B假如杆端受拉力作用，则可用等长的绳代替，若杆端受到沿杆的压力作用，则杆不行用等长的轻绳代替，如图甲、丙、丁中的AB杆受拉力作用，而甲、乙、丁中的BC杆均受沿杆的压力作用，故A、C、D均错误，只有B正确。12.如图所示，两木块的质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2，上面的木块压在上面的弹簧上(但不拴接)，整个系统处于平衡状态。现缓慢地向上提上面的木块，直到它刚离开上面的弹簧，求这个过程中下面木块移动的距离。解析：上面的木块被提走后，弹簧k2的弹力减小量为：F2m1g，下面木块移动的距离应等于弹簧k2压缩量的变化量，故x13.如图所示，质量相等的A、B两物体在平行于固定斜面的推力F的作用下，沿光滑斜面做匀速直线运动，A、B间轻弹簧的劲度系数为k，斜面的倾角为30，求：匀速运动时弹簧的压缩量为多少？【解析】设A、B匀速运动时弹簧的压缩量为x，由平衡条件：对A：Fmgsin 30kx对B：kxmgsin 30解联立的方程组得：x.14.(2021湖南调研)如图甲所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端放置一物体(物体与弹簧不连接)，初始时物体处于静止状态。现用竖直向上的拉力F作用在物体上，使物体开头向上做匀加速运动，拉力F与物体位移x之间的关系如图乙所示(g10 m/s2)，则下列结论正确的是()A物体与弹簧分别时，弹簧处于压缩状态B弹簧的劲度系数为7.5 N/cmC物体的质量为2 kgD物体的加速度大小为5 m/s2解析：选CD设物体的质量为m，开头时弹簧的压缩量为x，由牛顿其次定律可得kxmg现用竖直向上的拉力F作用在物体上，使物体开头向上做匀加速运动，依据拉力F与物体位移x的关系可得10ma 30mgma联立可以解得，物体的质量m2 kg，物体的加速度a5 m/s2，k500 N/m，故C、D正确。15.如图所示，静止在光滑水平面上的物体A，一端靠着处于自然状态的弹簧。现对物体作用一水平恒力，在弹簧被压缩到最短的过程中，物体的速度和加速度的变化状况是()A速度增大，加速度增大B速度增大，加速度减小C速度先增大后减小，加速度先增大后减小D速度先增大后减小，加速度先减小后增大解析：选D物体在水平方向上受向左的推力F、弹簧向右的弹力kx，起初合力方向向左、大小为F合Fkx，随着x的增大，合力越来越小，由牛顿其次定律可知，加速度越来越小，因加速度与速度同向，故速度越来越大；当弹簧的弹力kx增大到与F相等时，合力为零，加速度为零，速度最大；由于惯性，物体连续向左运动，弹簧向右的弹力大于F，合力方向向右、大小F合kxF，随着x的增大，合力越来越大，加速度越来越大，因加速度与速度反向，故速度越来越小。故选D。16.关于力的概念，下列说法正确的是()A一个力必定联系着两个物体，其中每个物体既是受力物体，又是施力物体B放在桌面上的木块受到桌面对它向上的弹力，这是由于木块发生微小形变而产生的C压缩弹簧时，手先给弹簧一个压力F，等弹簧再压缩x距离后才反过来给手一个弹力D依据力的作用效果命名的不同名称的力，性质可能也不相同解析：力是物体间的相互作用，受力物体同时也是施力物体，施力物体同时也是受力物体，所以A正确；产生弹力时，施力物体和受力物体同时发生形变，但弹力是由施力物体形变引起的，反作用力是由受力物体形变引起的，放在桌面上的木块受到桌面给它向上的弹力，这是由于桌面发生微小形变而产生的，故B不正确；力的作用是相互的，作用力和反作用力同时产生、同时消逝，故C选项错误；依据力的作用效果命名的力，性质可能相同，也可能不相同，如向心力，可以是绳子的拉力，也可以是电场力，还可以是其他性质的力，D选项正确 答案：AD17.如图所示，A、B两个物块的重力分别是GA3 N，GB4 N，弹簧的重力不计，整个装置沿竖直方向处于静止状态，这时弹簧的弹力F2 N，则天花板受到的拉力和地板受到的压力，有可能是()A1 N和6 NB5 N和6 NC1 N和2 N D5 N和2 N解析：弹簧的弹力为2 N，有两种可能情形：弹簧处于拉伸状态；弹簧处于压缩状态，因此对应的解应有两组当弹簧处于拉伸状态时，由A、B受力均平衡可知，D正确若弹簧处于压缩状态，同理可知，A正确 答案：AD18.如图所示，用拇指、食指捏住圆规的一个针脚，另一个有铅笔芯的脚支撑在手掌心位置，使OA水平，然后在外端挂上一些不太重的物品，这时针脚A、B对手指和手掌均有作用力，对这两个作用力方向的推断，图3中大致正确的是()答案：C