内容正文:
第二章 相互作用
第1讲 重力、弹力
1.掌握重力的大小、方向及重心的概念。
2.掌握弹力的有无、方向的判断及弹力大小的计算方法,理解并能运用胡克定律求解相关问题。
[对应学生用书P20]
【微点辨析】
(1)自由下落的物体所受重力为零。(×)
(2)重力的方向不一定指向地心。(√)
(3)任何有规则形状的物体,它的重心一定与它的几何中心重合。(×)
(4)弹力一定产生在相互接触的物体之间。(√)
(5)相互接触的物体间一定有弹力。(×)
(6)F=kx中“x”表示弹簧形变后的长度。(×)
(7)只有发生弹性形变的物体才会产生弹力。(√)
[对应学生用书P21]
考点 重力(素养自修)
1.[重力的理解]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.地面上的同一物体在赤道上所受重力最小
D.物体挂在弹簧测力计下,弹簧测力计的示数一定等于物体的重力
解析 物体受到重力的作用,与物体的运动状态无关,A错误;重力的方向总是竖直向下,不一定指向地心,B错误;赤道上重力加速度最小,因此地面上的同一物体在赤道上所受重力最小,C正确;物体挂在弹簧测力计下处于平衡状态时,弹簧测力计的示数才等于物体的重力,D错误。
答案 C
2.[重心的应用]如图所示,公园里有一仿制我国古代欹器的U形水桶,桶可绕水平轴转动,水管口持续有水流出,过一段时间桶会翻转一次,决定桶能否翻转的主要因素是( )
A.水桶自身重力的大小
B.水管每秒出水量的大小
C.水流对桶冲击力的大小
D.水桶与水整体的重心高低
解析 水管口持续有水流出,而过一段时间桶会翻转一次,主要原因是流入的水导致水桶与水整体的重心往上移动,桶中的水到一定量之后水桶不能保持平衡,发生翻转,故选D。
答案 D
3.[重力与重心]如图所示,两辆车正以相同的速度做匀速运动,根据图中所给信息和所学知识你可以得出的结论是( )
A.物体各部分都受重力作用,但可以认为物体各部分所受重力集中于一点
B.重力的方向总是垂直向下的
C.物体重心的位置与物体的形状和质量分布无关
D.力是使物体运动的原因
解析 物体各部分都受重力作用,但可以认为物体各部分所受重力集中于一点,这个点就是物体的重心,重力的方向是竖直向下而不是垂直向下,所以选项A正确,B错误;从题图中可以看出,车(包括货物)的形状和质量分布发生了变化,重心的位置就发生了变化,故选项C错误;力不是使物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因,所以选项D错误。
答案 A
对重心的理解
1.重心不是重力的真实作用点,重力作用在整个物体上,重心是重力的等效作用点。
2.重心不是物体上最重的一点,也不一定是物体的几何中心。
3.重心在物体上的相对位置与物体的位置、放置状态及运动状态无关,重心可以不在物体上。4.对薄板类物体,可用支撑法或悬挂法来确定重心。如图所示,C点即物体的重心。
考点 弹力的分析与计算(互动共研)
1.弹力有无的判断“三法”
2.弹力方向的判断方法
(1)常见模型中弹力的方向
(2)根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向。
3.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 弹力的有无及方向判断
[例1] 下列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( )
解析 选项A中小球只受重力和杆的弹力的作用,且处于静止状态,由二力平衡可得小球受到的弹力方向应竖直向上,故A错误;选项B中,因为右边的绳竖直向上,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错误;球与球接触处的弹力方向,垂直于过接触点的公切面(即在两球心的连线上),且指向受力物体,故C正确;球与面接触处的弹力方向,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FN2的方向应是沿着过小球与圆弧接触点的半径,且指向圆心,故D错误。
答案 C
考向2 弹力大小的计算
[例2] 如图所示为位于水平面上的小车,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。现使小车以加速度a(a≠0)向右做匀加速直线运动,下列说法正确的是( )
A.杆对小球的弹力一定竖直向上
B.杆对小球的弹力一定沿杆斜向上
C.杆对小球的弹力大小为mg
D.杆对小球的弹力大小为
解析 对小球受力分析如图,由图可知,当 a大小不同时,杆上的弹力与竖直方向的夹角也不同,方向不一定沿杆,但一定是斜向上,且 F>mg,选项A、B、C错误;由几何关系可知, F=,选项D正确。
答案 D
考向3 胡克定律的理解与应用
[例3] (2023·山东卷