内容正文:
第二章
相互作用——力
第1讲 重力 弹力 摩擦力
甲、乙两健身爱好者用两条健身阻力带(即橡皮条)进行臂部和背部肌肉训练。已知甲、乙的质量分别为m1、m2,且m1<m2,两条相同的阻力带的劲度系数均为k,如图所示的状态时,两条阻力带的伸长量均为x(在弹性限度内)。
(1)健身爱好者甲受到的重力方向一定指向地心。 (×)
(2)健身爱好者在训练的过程中重心位置会发生变化。 (√)
(3)地面对甲的支持力是由于甲的形变而产生的。 (×)
(4)健身用的阻力带形变量越大,其劲度系数越大。 (×)
(5)当乙给甲的拉力增大(未拉动)时,甲受到的静摩擦力增大,最大静摩擦力也增大。 (×)
(6)若甲相对地面滑动了,甲受到的滑动摩擦力大小与鞋底材料、粗糙程度、与地面间的正压力大小均有关。 (√)
考点1 重力和重心
一、力
1.力是物体对物体的作用,力的三要素:力的大小、方向、作用点。
2.力的性质。
(1)力不能脱离物体而独立存在,没有施力物体或受力物体的力是不存在的。
(2)力的作用是相互的,施力物体同时也一定是受力物体。
3.力的作用效果:使物体产生形变或改变物体的运动状态(即产生加速度)。
4.力的表示方法。
(1)力的图示。
(2)力的示意图。
二、重力
1.产生:由于地球的吸引而使物体受到的力。
2.大小:G=mg,可用弹簧测力计测量。同一物体重力G的变化是由在地球上不同位置处g的变化引起的。
3.方向:总是竖直向下的。
4.重心:物体各部分所受重力作用的等效集中作用点。
(1)重心位置与物体的质量分布和形状有关。
(2)重心可能在物体上,也可能在物体之外。
(3)不规则薄板形物体的重心用悬挂法确定。
【典例1】 某物体放在地球表面所受重力为30牛,如果把它放在某个行星表面,该行星表面的重力加速度为地球表面的2倍,则该物体在此行星表面的(已知地球表面的重力加速度大小为10 m/s2) ( )
A.质量为3千克,所受重力为30牛
B.质量为6千克,所受重力为60牛
C.质量为6千克,所受重力为30牛
D.质量为3千克,所受重力为60牛
解析 设地球表面的加速度为g,则物体的质量m== kg=3 kg,放到行星表面后质量不变,行星表面的重力加速度变为2g,则在行星表面所受重力为G'=m×2g=60 N,D项正确,A、B、C三项错误。
答案 D
【典例2】 如图,将卡车上的货物由甲位置移到乙位置,卡车(连同货物)的 ( )
A.重力大小不变,重心位置不变
B.重力大小改变,重心位置不变
C.重力大小不变,重心位置改变
D.重力大小改变,重心位置改变
解析 根据G=mg可知重力大小不变,重心位置与物体形状和质量分布情况有关,当货物由甲位置移到乙位置,重心位置改变,C项正确。
答案 C
考点2 弹力
1.弹力。
(1)定义:发生弹性形变的物体由于要恢复原状而对与它接触的物体产生的作用力。
(2)产生的条件:①物体间直接接触;②接触处发生弹性形变。
(3)方向:总是与物体形变的方向相反。
2.弹力有无的判断“三法”。
(1)条件法: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。多用来判断形变较明显的情况。
(2)假设法:对形变不明显的情况,可假设两个物体间不存在弹力,看物体能否保持原有的状态,若运动状态不变,则此处不存在弹力;若运动状态改变,则此处一定存在弹力。
(3)状态法:根据物体的运动状态,利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断是否存在弹力。
3.弹力方向的判断。
4.计算弹力大小的三种方法。
(1)根据胡克定律进行求解。
(2)根据力的平衡条件进行求解。
(3)根据牛顿第二定律进行求解。
考向1 弹力的有无和方向判断
【典例3】 (多选)下列四种情景中,物体(球或轻杆)均处于静止状态,它与外界的接触面(接触点)均光滑,物体所受弹力示意图正确的是 ( )
解析 图中的小球受到重力与水平面的支持力即可保持静止,若受到左侧顶点处的弹力,则小球将向右运动,所以图中小球只受到水平地面的弹力F1,不能存在弹力F2,A项错误;处在杆顶的小球处于静止状态时受到重力与杆对小球的弹力,二者是一对平衡力,所以杆对小球的弹力的方向与重力的方向相反,为竖直向上,B项正确;小球受到竖直向下的重力,如果受到左上方的F1的拉力,小球将无法处于静止状态,C项错误;杆与半球容器有两个接触点,左侧处为点与球面接触,所以弹力的方向过圆心与接触点,方向指向被支持的物体(杆);右侧是点与直杆接触,方向垂直于杆的方向指向杆,图中两个弹力的位置与方向都正确,D项正确。
答案 BD
考向2 杆的弹力方向及大小计算
【典例4】 如图所示,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,重力加速度为g,下列关于杆对球的作用力F的