第5讲 弹力-【优化指导】2024年初升高物理衔接教材

C.要得到泡沫板的重心位置,至少要在不同 位置悬挂两次 D.将均匀泡沫板换成均匀薄铝板,重复上述 实验,O点位置将发生变化 7.(多选)如图所示,两辆车以相同的速度做匀 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 布有关 D.物体只有重心受重力作用,其他部分不受 重力作用 8.跳高运动员在如图所示的四种过杆姿势中, 重心最接近甚至低于横杆的是 ( ) 9.如图所示,A、B 是两个完全相同的长方形木 块,两者的长均为l,叠放在水平桌面上,边长 与桌边平行。A 木块放在B 上,右端有14 伸 出,为保证两木块不翻倒,木块B 伸出桌边的 长度不能超过 ( ) A.l2 B. 3l 8 C. l 4 D. l 8 10.水平面上放一个物体 A,物体的重力为 20N,一个推力为30N,方向与水平面成 30°角斜向右下方,如图所示。请作出这两 个力的图示和这两个力的示意图。 11.如图所示,n块厚度均为d、质量均为m 的 相同砖块,靠在一起平放在地面上,现将它 们一块一块向上叠起来,全部叠完这堆砖, 砖的重心升高了 。 12.如图所示,正方体边长为L,今 用一力作用于 AB 边,使其绕 C'D'边转动,直到平面ABC'D' 处于竖直位置,求:正方体的重心升高了 多少? 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ❘第5讲❘ 弹力 1.形变 (1)概念:在力的作用下,物体的形状或体积 发生改变的现象。 (2)有些物体受力时会发生形变,不受力时又 恢复原状,物体的这种特性叫弹性;有些物体 变形后不能完全恢复原状,物体的这种特性 叫塑性。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 029 弹性限度:物体的弹性是有一定限度的,超过 这个限度,撤去作用力后,物体就不能恢复到 原来的形状了。 2.弹力 (1)定义:物体由于发生弹性形变而产生的 力叫弹力,通常所说的拉力、压力、支持力等 实质上都是弹力。 (2)弹力产生的条件:物体发生弹性形变。 3.弹簧测力计 (1)测量力的大小的工具叫作测力计。常见 的测力计有:弹簧测力计、握力计、弹簧秤、托 盘秤。 (2)原 理:弹 簧 受 到 的 拉 力 越 大,弹 簧 的 就越长,弹簧测力计就是利用这个 原理制成的。 (3)构造:主要是由弹簧、刻度盘、指针等组 成的。 (4)使用: ①观察弹簧测力计的量程与分度值,以便正 确读数。所测的力不能大于测力计的测量范 围,以免损坏测力计。 ②使用前,调整指针对准零刻线。 ③使用时,力的方向必须和弹簧的轴心方向 一致,弹簧测力计能自由伸缩而不受阻碍,若 指针与外壳之间有摩擦,应及时消除。 ④弹簧测力计稳定时才可读数。读数时,视 线要正对其刻度线,与刻度板板面垂直,其示 数=整刻度数+后面的小格数×分度值。 1.下列现象中,发生了弹性形变的是 ( ) A.橡皮泥上留下漂亮的指印 B.跳水跳板被运动员压弯 C.粉笔掉到地上断成两截 D.饼干一捏变成碎片 2.(2021·山东烟台八年级期末)某同学在探究 弹簧的特点时,得出弹簧受到的拉力与弹簧 的长度之间的关系如图所示。由图可知:这根 弹簧的原长是 cm;弹簧在受到6N 的拉力时,弹簧比原来伸长了 cm; 分析图像中的有关数据,可以得出的结论是 。 3.(2021·山东潍坊八年级期末)一个球放在一 块长木板上,如图所示,木板和球均发生了弹 性形变,关于它们弹力的情况,以下说法错误 的是 ( ) A.木板形变是由于木板产生弹力造成的 B.球产生的弹力作用在木板上 C.球受到的支持力就是木板产生的弹力 D.球产生的弹力就是木板受到的压力 4.如图所示的三个图中,所有的球都是相同的, 且形状规则、质量分布均匀。甲球静止在光 滑斜面和光滑水平面之间,乙球与其右侧的 球相互接触并静止在光滑的水平面上,丙球 与其右侧的球静止在另一个大的球壳内部并 相互接触。关于这三个球的受力情况,下列 说法正确的是 ( ) A.甲球受到两个弹力的作用 B.乙球受到两个弹力的作用 C.丙球受到两个弹力的作用 D.甲、乙、丙三球都只受一个弹力的作用 5.如图所示,将弹簧测力计A、B 的挂钩挂在一 起,然后用手水平左右拉住弹簧测力计的圆 环使其保持静止状态,当弹簧测力计A 的示 数为3N时,则弹簧测力计B 的示数及右手 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 030 对弹簧测力计B的拉力大小分别是 ( ) A.3N、6N B.3N、3N C.0N、6N D.6N、3N 6.(2021·河南周口八年级期末)如图所示,一 个人的两只手同时沿水平方向各用6N的 力,分别向两侧拉一个轻质弹簧测力计的两 端,当弹簧测力计静止时,其示数为 ( ) A.0N B.6N C.12N D.18N 7.小刚新买了一套弹簧拉力器,内有五根相同 的弹簧,说 明 书 上 写 着:把 每 根 弹 簧 拉 长 10cm需20N的力。小刚将三根弹簧并联装 入拉力器,若小刚将弹簧拉力器拉长0.5m, 则他的拉力是多少? 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 衔接点1 弹力 情境题:如图所示,在运动场上,跳水运动员 将跳水跳板压弯后能凌空跳起向上运动再向 下落入水中;射箭运动员用力将弓拉开才能 瞬间把箭射出。问: (1)当运动员给予的压力或拉力撤去后,跳 板、弓处于什么样的状态? 他们恢复到原来 状态的过程中,对人或者箭产生了什么作用? 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 (2)若运动员给予的压力或拉力过大,会发生 什么现象? 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 1.弹力:发生形变的物体,由于要恢复原状,对 与它接触的物体产生的力。 2.产生弹力必备的两个条件 (1)两物体间相互接触。(2)发生弹性形变。 3.几种弹力及方向 (1)压力和支持力的方向都跟接触面垂直。 (2)绳的拉力方向总是沿着绳子而指向绳子 收缩的方向。 注意:绳子只有拉力,没有推力。 4.弹力的大小 (1)与物体发生弹性形变的程度有关。 (2)根据二力平衡进行求解。 5.弹力有无的判断 (1)根据弹力产生的条件直接进行判断。 (2)可利用假设法进行判断。 ①假设无弹力:假设撤去接触面,看物体还能 否在原位置保持原来的状态。 ②假设有弹力:假设接触物体间有弹力,画出 假设状态下的受力分析图,判断受力情况与 所处状态是否矛盾。 [2021·江苏苏州第十中学高一(上)月 考]足球运动是目前全球体育界最具影响力 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 031 的项目之一,深受青少年喜爱。如图所示为 三种与足球有关的情景。下列说法正确的是 ( ) A.甲图中,静止在草地上的足球受到的弹力 就是它的重力 B.乙图中,静止在光滑水平地面上的两个足 球由于接触而受到相互作用的弹力 C.丙图中,落在球网中的足球由于离开了地 面,不再受到重力作用 D.丙图中,落在球网中的足球受到弹力是由 于球网发生了形变 [练1] 请在下列图中画 出 杆 或 球 所 受 的 弹力。 图(a):杆靠在墙上; 图(b):杆放在半球形的槽中; 图(c):球用细线悬挂在竖直墙上; 图(d):将光滑圆球置于两个等高的台棱之 间,圆球的重心位于球心。 [练2] (多选)书静止放在水平桌面上时,下 列说法正确的是 ( ) A.书对桌面的压力就是书所受的重力 B.书对桌面的压力是弹力,是由于书的形变 而产生的 C.桌面对书的支持力是弹力,是由于桌面的 形变而产生的 D.书和桌面都发生了微小形变 弹力的方向总是与作用在物体上使物体发 生形变的外力的方向相反或与施力物体发生形 变的方向相反。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 衔接点2 胡克定律 1.内容:弹簧在弹性限度内发生弹性形变时,弹 力F的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成 正比,即F=kx。其中k为弹簧的 , 单位为牛顿每米,符号是N/m。是表示弹簧 “软硬”程度的物理量。 2.探究弹簧弹力与形变量的关系 (1)实验思路:探究弹簧弹力与形变量的关 系,需要测量多组弹簧弹力和形变量的数据。 (2)进行实验:实验装置如图所示。 ①把弹簧上端固定在铁架台的横杆上,观察 弹簧自由下垂时下端在刻度尺的位置。 ②在弹簧下端悬挂不同质量的钩码,记录弹 簧在不同弹力下伸长的长度(弹簧弹力等于 钩码的重力)。 (3)数据处理:以弹簧的弹力F 为纵轴、弹簧 伸长的长度x为横轴建立直角坐标系。根据 表格中的实验数据,在坐标纸上描点,作出 F x图像。 3.胡克定律的具体应用 (1)x的理解:x 既不是弹簧的原长,也不是 弹簧形变后的长度,而是弹簧的形变量。 (2)图像:如图所示,F x 图像为一条经过原 点的倾斜直线,图线的斜率表示弹簧的劲度 系数。同一根弹簧,劲度系数相同。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 032 (3)ΔF=kΔx的推导: F1=kx1、F2=kx2,故ΔF=F2-F1=kx2- kx1=kΔx。因此,弹簧弹力的变化量ΔF 与 形变量的变化量Δx也成正比例关系。 (2021·山东学业水平合格考试)轻弹簧 的一端固定,另一端受到水平拉力F的作用, 弹簧的伸长量为x,如图所示。弹簧的劲度 系数为 ( ) A.Fx B.2Fx C.Fx D. F 2x [练3] (多选)[2020·河北石家庄第二十三 中学高一(上)期中]如图所示为一根轻质弹 簧的弹力大小和弹簧长度的关系图像,根据 图像判断,结论正确的是 ( ) A.弹簧的劲度系数为1N/m B.弹簧的劲度系数为100N/m C.弹簧的原长为6cm D.弹簧伸长5cm时,弹力的大小为4N [练4] 下表是某同学在“探究弹力与弹簧伸 长量的关系”实验中测得的几组数据,g 取 10m/s2。则: 悬挂砝码质量/g 50 100 150 200 250 弹簧伸长量/cm 2.305.087.889.8012.5 (1)请在如图所示的坐标纸上作出F-x 图像。 (2)写出图像的函数表达式。 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 (3)解释函数表达式中常数的物理意义。 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 (4)若弹簧的原长L0=40cm,以弹簧的总长 为自变量,写出F-L 的表达式,并说明该图像 和F-x 图像的区别。 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 两类弹簧弹力图像的比较 (1)F-x 图像应是一条过原点的直线,直线的斜 率等于弹簧的劲度系数。 (2)F-l图像是一条不过原点的直线,其与横轴 的截距等于弹簧的原长,斜率仍然等于弹簧的 劲度系数。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 1.(多选)(2019·江苏苏州西交大附中高一月 考)关于弹力,下列说法正确的有 ( ) A.弹力一定产生于两个相互接触的物体 之间 B.两个相互接触的物体之间一定有弹力 C.桌面对放于其上的课本产生弹力的直接原 因是课本发生了形变 D.压力和支持力都属于弹力 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 033 2.松鼠在中国的东北和华北各地十分常见,如 图所示,一只松鼠站在倾斜的树枝上,则树枝 对松鼠的弹力的方向为 ( ) A.竖直向上 B.竖直向下 C.垂直树枝斜向上 D.沿树枝方向 3.关于弹簧的劲度系数,下列说法中正确的是 ( ) A.因胡克定律可写成k=Fx ,由此可知弹力 越大,劲度系数越大 B.在弹性限度内,弹簧拉长一些后,劲度系数 变小 C.在弹性限度内,无论弹簧拉长或缩短,劲度 系数都不变 D.劲度系数大的弹簧,产生的弹力一定大 4.[2020·山西榆次第一中学高一(上)月考]下 列说法正确的是 ( ) A.形状规则的物体,其重心和它的几何中心 在同一位置 B.书本对课桌的压力就是书本的重力 C.相互接触的物体之间一定产生弹力作用 D.黑板擦对讲桌的压力是黑板擦形变产 生的 5.(多选)[2021·四川仁寿第一中学高一(上) 入学考试]如图所示,轻弹簧的两端各受20N 的拉力 F 作 用,弹 簧 平 衡 时 伸 长 了5cm (弹簧在弹性限度内),那么下列说法中正确 的是 ( ) A.该弹簧的劲度系数为k=4N/cm B.该弹簧的劲度系数为k=8N/cm C.弹簧所受的合力为40N D.弹簧所受的合力为0 6.东汉时期《考工记·弓人》中记载“假令弓力 胜三石,引之中三尺,弛其弦,以绳缓擐之,每 加物一石,则张一尺”。这表明,在弹性限度 内 ( ) A.弓的弹力与弓的形变量成正比 B.弓的弹力与弓的形变量成反比 C.弓的弹力与弓的形变量的平方成正比 D.弓的弹力与弓的形变量的平方成反比 7.用金属丝制成的线材(如钢丝、钢筋)受到拉 力时会伸长。17世纪英国物理学家胡克发 现:在弹性限度内,金属丝或金属杆伸长的长 度与受到的拉力成正比,这就是著名的胡克 定律。这一发现为后人对材料的研究奠定了 重要基础。现有一根用新材料制成的金属 杆,长为5m,横截面积为0.4cm2,设计要求 它受到拉力后伸长的 长 度 不 超 过 原 长 的 1 1000 。问最大拉力可为多大? 由于这一拉 力很大,杆又较长,直接测量有困难,但可以 选用同种材料制成的样品进行测试,通过测 试取得数据如下: 长度 /m 金属杆 横截面 积/cm2 不同拉力金属杆伸长量/cm 250N 500N 750N 1000N 1 0.05 0.04 0.08 0.12 0.16 2 0.05 0.08 0.16 0.24 0.32 1 0.10 0.02 0.04 0.06 0.08 (1)测试结果表明:线材受拉力作用后,其伸 长量与材料的长度成 比,与材料的 横截面积成 比。 (2)上述金属杆能承受的最大拉力为 N。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 034 8.分析下列各种情况下物体所受弹力的方向: (1)如图所示,杆的一端与墙接触,另一端与 地面接触,且处于静止状态,分析杆AB 整体 所受弹力的方向。 (2)如图所示,杆处在半圆形光滑碗的内部, 且处于静止状态,分析杆所受弹力的方向。 (3)如图所示,将物体放在水平地面上,且处 于静止状态,分析物体所受弹力的方向。 (4)如图所示,一圆柱体静止在地面上,杆与 圆柱体相接触且处于静止状态,分析所杆受 弹力的方向。 (5)如图所示,两条细绳上端固定,下端与物 体接触,物体处于平衡状态,分析物体所受弹 力的方向。 (6)如图甲、乙、丙所示,杆与物体接触且均处 于静止状态,分析杆对物体弹力的方向。 (7)如图所示,各接触面光滑且物体A 静止, 画出物体A 所受弹力的示意图。 9.一根轻弹簧在10.0N的拉力作用下,长度由 原来的5.00cm伸长为6.00cm。 (1)当这根弹簧长度为4.20cm时,受到的压 力有多大? 弹簧的劲度系数为多大? 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 (2)当弹簧受到15N的拉力时,弹簧的长度 是多少? 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 10.如图所示,在竖直悬挂的弹簧测力计下吊着 一轻质定滑轮,一细线穿过滑轮连接着P、Q 两物体,其中物体P 放在水平地面上,物体 Q 竖直悬挂着。已知物体 P 的质量 M = 1kg,物体Q 的质量m=0.4kg,弹簧的劲 度系数k=200N/m,取g=10m/s2,求: (1)物体P 所受地面的弹力大小F。 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 (2)弹簧的伸长量x。 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 035 11.n-12 d 解析:砖块靠在一起平放在地面上时的重心高度为: h1= 1 2d ,全部叠完后砖的重心高度为:h2= 1 2nd ,所 以重心的高度差为:Δh=h2-h1= n-1 2 d 。 12.2-12 L 解析:(1)因为正方体重心就是正方体的中心,所以重 心就是平面ABC'D'上对角线AC'和BD'的交点,也 是AC'和BD'的中点,由图可知重心的初始高度为 L 2 ,当平面ABC'D'处于竖直位置时,重心高度为AD' 长度的一半,即 2 2L ,所以正方体重心升高了 2-1 2 L 。 第5讲 弹力 初中物理知识储备 知识再现 3.(2)伸长量 轻松过关 1.B 2.2 6 在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受拉力 的大小成正比 3.A 4.C 5.B 6.B 7.300N 高中物理知识衔接 衔接点1 情境题:(1)跳板、弓恢复原来的状态 对人或箭产生弹 力的作用 (2)跳板、弓有可能断裂 [知识链接] 例1 D 解析:静止在草地上的足球受到草地给予的弹 力,与重力相平衡,但不能说受到的弹力就是它的重 力,A错误;静止在光滑水平地面上的两个足球虽然接 触,但由于没有弹性形变,所以不会受到相互作用的弹 力,B错误;无论足球在哪里,只要是在地球附近,都会 受到重力,C错误;丙图中,落在球网中的足球受到弹 力,是由于球网发生了形变,D正确。 [练1] 见解析 解析:杆在重力的作用下,对A、B 两处都产生挤压作 用,故A、B两处对杆都有弹力,弹力方向与接触点的 平面垂直,如图甲所示;杆对C、D 两处有挤压作用,因 C处为曲面,D 处为支撑点,所以C处弹力垂直其切面 指向弧形所对应的圆心,D 处弹力垂直杆斜向上,如图 乙所示;球挤压墙壁且拉紧绳子,所以墙对球的弹力与 墙面垂直,绳子对球的弹力沿绳斜向上,如图丙所示; 球受到的弹力与棱和球面接触点的切面垂直,即沿着 球半径的方向指向球心,如图丁所示。 [练2] BCD 解析:压力属于弹力,重力属于万有引力, 性质不同,不能说压力就是书所受的重力,A错误;书 静止于水平桌面上,桌面受到竖直向下的弹力是由于 书发生了形变,要恢复原状产生向下的弹力,B正确; 书受到向上的弹力,是因为桌面形变,要恢复原状产生 向上的弹力,C正确;书和桌面都发生了微小形变,D 正确。 衔接点2 [知识链接] 1.劲度系数 例2 C 解析:根据胡克定律可得,当弹簧伸长了x时 弹簧的弹力F=kx,所以弹簧的劲度系数为k=Fx ,A、 B、D错误,C正确。 [练3] BC 解析:由图读出,弹簧的弹力F=0时,弹簧 的长度为L0=6cm,即弹簧的原长为6cm;由图读出 弹簧此时的弹力为F1=2N时,长度为L1=4cm,弹 簧压缩的长度x1=L0-L1=6cm-4cm=2cm= 0.02m,由胡克定律得弹簧的劲度系数k= F1 x1 = 20.02= 100N/m,A错误,B、C正确;弹簧伸长5cm=0.05m 时,弹力 的 大 小 为 F=kx=100×0.05N=5N,D 错误。 [练4] (1)见解析 (2)F=20x (3)k=20N/m,是弹簧的劲度系数 (4)F=20(L-0.4)N,F-L 图像在横轴有截距,其物理 意义即为弹簧的原长,而F-x 图像没有横轴截距 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 085 解析: (1)F-x 图像如图所示 (2)从F-x 的图像知,弹簧的弹力F 与伸长量x 成正 比,在直线上取较远的两点代入k=ΔFΔx ,可得直线的斜 率为k=0.2N/cm=20N/m。所以该弹簧的弹力与伸 长量的关系的函数表达式为F=kx=20x。 (3)弹簧的弹力与伸长量的关系是F=kx,式中的常数 k表示使弹簧伸长1m时所需的弹力为20N,即劲度 系数。 (4)设弹簧的总长为L,则F=kx=k(L-L0)=20(L- 0.4)N,所作的F-L 图像在横轴有截距,其物理意义即 为弹簧的原长,而F-x 图像没有横轴截距。 知能达标检测 1.AD 解析:由弹力的产生条件可知,弹力一定发生在 两个相互接触的物体之间,A正确;两个相互接触的物 体之间如果没有弹性形变,则不一定有弹力,B错误; 桌面发生了向下的弹性形变,由于有恢复原状的趋势, 所以对与之接触的课本产生了弹力,C错误;从力的性 质来看,压力、支持力都属于弹力,D正确。 2.C 解析:弹力的方向总是垂直于接触面指向受力物 体,树 枝 对 松 鼠 的 弹 力 的 方 向 垂 直 树 枝 斜 向 上,C 正确。 3.C 解析:弹簧的劲度系数k是由弹簧本身决定的,不 同弹簧的k值一般不同,同一弹簧的k值一定,与弹力 和形变量无关,A、B错误,C正确;弹力的大小由劲度 系数和形变量共同决定,D错误。 4.D 解析:形状规则且质量分布均匀的物体,其重心和 它的几何中心在同一位置,A错误;书本对课桌的压力 大小等于书本的重力,因压力和重力是不同性质的力, 不能说书本对课桌的压力就是书本的重力,B错误;相 互接触的物体之间只有发生形变时才会产生弹力作 用,C错误;黑板擦对讲桌的压力是黑板擦形变产生 的,D正确。 5.AD 解析:该弹簧的劲度系数k= FΔx= 20 5 N /cm= 4N/cm,A正确,B错误;弹簧两边受到等大反向的拉 力,则所受的合力为0,C错误,D正确。 6.A 解析:根据题意可知:每加物一石,则张一尺,说明 每增加一石物体的重力,则形变量改变一尺,故说明在 弹性限度内,弓的弹力与弓的形变量成正比,A正确。 7.(1)正 反 (2)5×103 解析:(1)由题表可知: ①当受到的拉力F、横截面积S一定时,伸长量x与样 品长度L 成正比; ②当受到的拉力F、样品长度L一定时,伸长量x与横 截面积S 成反比; ③当样品长度L、横截面积S一定时,伸长量x与受到 的拉力F 成正比。 由①②的结论可知,线材受拉力作用后其伸长量与材 料的长度成正比,与材料的横截面积成反比。 (2)由①②③三个结论,可知x与L、S、F 之间存在一 定的比例关系,设此比例系数为k,则有x=kFLS 。代 入题表数据解得: k= xSFL = 0.04×10-2m×0.05×10-4m2 250N×1m = 2 25× 10-10m2/N。 由题意知,待测金属杆承受最大拉力时,其伸长量为原 来的 1 1000 ,即5×10-3 m,此 时 S=0.4cm2=4× 10-5m2,L=5m,代入上面的公式x=kFLS , 解得F=5×103N。 8.见解析 解析:(1)杆的A 端属于点与竖直平面接触,弹力FN1 的方向垂直竖直墙面水平向右,杆的B 端属于点与水 平平 面 接 触,弹 力 FN2的 方 向 垂 直 地 面 向 上,如 图 所示。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 086 (2)杆B端的接触,属于点与曲面接触,弹力FN2的方 向为垂直于过B点的切面;杆在A 点则属于点与平面 接触,弹力FN1的方向垂直杆,如图所示。 (3)物体和地面的接触,属于平面与平面接触,弹力FN 的方向垂直接触面,如图所示。 (4)杆B 端与地面的接触,属于点与平面接触,弹力 FN2的方向垂直地面;杆与圆柱体的 A 点接触属于平 面与曲面接触,弹力FN1的方向过圆心垂直于杆向上, 如图所示。 (5)在重力的作用下,物体使两条绳均发生形变,而由 于弹力的方向与绳发生形变的方向相反,所以物体受 的弹力FT1、FT2均沿绳收缩的方向,如图所示。 (6)由于杆对物体可以产生拉力也可以产生支持力,杆 的弹力可能沿杆的方向也可能不沿杆的方向。由二力 平衡可知,弹力F 大小等于mg,其方向如下图甲、乙、 丙所示。 (7)如图所示。 9.(1)8.0N 1.0×103N/m (2)6.5cm 解析:(1)根据胡克定律可得,弹簧的劲度系数 k= F1 x1 = 10.0N1×0.01m=1.0×10 3N/m, 当这根弹簧长度为4.20cm时,被压缩0.8cm,受到的 压力大小F2=kx2=8.0N。 (2)当弹簧受到15N的拉力时,弹簧的形变量为x3= F3 k =1.5cm , 此时弹簧的长度为l=l0+x3=6.5cm。 10.(1)物体P 所受地面的弹力大小为6N (2)弹簧的伸长量为0.04m 解析:(1)对Q 进行受力分析:Q 受到重力、细线的拉 力,则细线的拉力T=mQg=4N, 对P 进行受力分析:受到重力、支持力和绳子的拉力, 由平衡条件得T+F=GP, 解得:F=6N。 (2)对轻质滑轮进行受力分析,根据平衡条件可知,弹 簧弹力F=2T=8N, 根据胡克定律得:F=kx, 代入数据解得:x=0.04m。 第6讲 摩擦力 初中物理知识储备 轻松过关 1.D 2.B 3.B 4.A 5.B 6.A 7.(1)匀速直线 (2)压力 A (3)水平向左 不需要小车做匀速直线运 动,便于实验操作 8.2 2 0 高中物理知识衔接 衔接点1 情境题:变化 滑动摩擦力方向变化 [知识链接] 例1 BD 解析:白纸和镇纸始终处于静止状态,对镇纸 受力分析知,镇纸不受摩擦力,否则水平方向受力不平 衡,镇纸的作用是增大白纸与桌面之间的弹力和最大 静摩擦力,A错误;在书写的过程中毛笔相对纸面向右 运动,受到向左的摩擦力,B正确;白纸与镇纸之间没 有摩擦力,白纸始终处于静止状态,则白纸在水平方向 受到毛笔对白纸向右的摩擦力以及桌面对白纸向左的 摩擦力,故白纸对桌面的摩擦力向右,C错误,D正确。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 087