内容正文:
第二章
相互作用
第1讲 重力 弹力
学习目标
学后评价
1.知道重力产生的原因,理解重力的大小和方向,知道重心的概念
完成□ 继续□
2.知道形变和弹力产生的原因,会分析弹力的方向﹐能正确画出弹力的示意图
完成□ 继续□
3.理解胡克定律,能应用胡克定律解决实际问题
完成□ 继续□
考点一 重力和重心
【核心要点】
对重心的理解
等效
替代
影
响
因
素
质
量
分
布
形
状
悬挂法
确定重心
【典例剖析】
角度1 重力
【典例1】关于重力的大小和方向,以下说法正确的是( )
A.在地球上方的物体都要受到重力作用,所受的重力与它的运动状态无关,也与是否存在其他力的作用无关
B.在地球各处的重力方向都是一样的
C.重力的大小可以用弹簧测力计测出,物体对弹簧的拉力(或压力),就是物体受到的重力
D.对某一物体而言,其重力的大小总是一个恒量,不因物体从赤道移到南极而变化
【解析】选A。
选项
选项剖析
对错
A
物体受到的重力是由地球的吸引而产生的,是万有引力的一个分力,而万有引力与运动状态无关,与其他力无关
√
B
重力是万有引力的一个分力,在不同的位置,方向是不一样的
×
C
重力的大小可以用弹簧测力计测出,物体对弹簧的拉力(或压力)大小等于物体的重力,但不能说“就是物体受到的重力”
×
D
重力等于质量与重力加速度的乘积,在不同的地方,质量不变,但重力加速度有可能会变化,两极的重力加速度最大,赤道的最小,所以在地球的不同地方,物体的重力有可能变化
×
角度2 重心
【典例2】(多选)教材改编(必修一第三章第1节图3.1-2)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.载重汽车的重心可以随着装货多少和装载位置而变化
D.当汽车加速运动时,重心位置会发生变化
【解析】选A、C。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,重力的方向总是竖直向下而不是垂直向下,A项正确,B项错误;从题图中可以看出,汽车(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,C项正确;重心位置与物体的形状和质量分布有关,与物体的运动状态无关,D项错误。
考点二 弹力的大小与方向
【核心要点】
常见弹力的方向
类型
图示
接
触
方
式
面与面
点与面
点与点
轻绳
轻杆
轻弹簧
典例剖析
角度1 弹力的有无和方向的判断
【典例3】教材互鉴(鲁科版必修一第3章第2节 练习T2改编)足球运动是目前全球体育界最具影响力的项目之一,深受青少年喜爱。如图所示为四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,踩在脚下且静止在水平草地上的足球可能受到3个力的作用
D.丁图中,落在球网中的足球受到弹力是由于足球发生了形变,方向由球网指向足球
【解析】选C。静止在草地上的足球受到的重力与弹力是一对平衡力,它们是不同性质的力,这两个力不是同一个力,故A错误;静止在光滑水平地面上的两个足球接触,由于没有相互挤压发生弹性形变,所以没有受到相互作用的弹力,故B错误;踩在脚下且静止在水平草地上的足球可能受到重力、支持力及人脚的压力的作用,所以足球可能受到3个力的作用,故C正确;落在球网中的足球受到弹力,施力物体是球网,是由网的形变而产生的,故D错误。故选C。
角度2 弹力大小的判断
【典例4】如图所示,可视为质点的汽车从水平面上的a点向上缓慢通过一段圆弧形坡道,汽车由a点运动到b点的过程中。下列说法正确的是( )
A.坡道对汽车的支持力是由汽车的形变产生的
B.汽车在b点所受坡道支持力方向与圆弧上b点的切线共线
C.汽车在b点所受坡道支持力方向与圆弧上b点的切线垂直
D.汽车在a点所受水平面支持力小于汽车在b点所受坡道支持力
【解析】选C。坡道对汽车的支持力是由坡道的形变产生的,选项A错误;汽车在b点所受坡道支持力方向与圆弧上b点的切线方向垂直,选项B错误,C正确;汽车在a点所受水平面支持力为mg,汽车在b点所受坡道支持力为mgcosθ(θ为b点的切线方向与水平面的夹角),则汽车在a点所受水平面支持力大于汽车在b点所受坡道支持力,选项D错误;故选C。
角度3 胡克定律
【典例5】(2023·山东等级考)餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示,三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上,下端连接托盘。托盘上叠放若干相同的盘子,取走一个盘子,稳定后余下的正好升高补平。已知单个盘子的质量为300 g,相邻两盘间距1.0 cm,重力加速度大小取10 m/s2。弹簧始终在弹性限度内,每根弹簧的劲度系数为( )
A.10 N/m B.100 N/m
C.200 N/m D.300 N/m
【解析】选B。由题知,取走一个盘子,稳定后余下的正好升高补平,则说明一个盘子的重力可以使弹簧形变的量为相邻两盘的间距,则有mg=3·kx,解得k=100 N/m,B正确。
模型建构
2 定杆与动杆 死结与活结
【模型归纳】
1.模型构建
模型
模型实例与解读
“定杆”
模型
杠杆被固定在接触面上,不能发生转动
“动杆”
模型
轻杆用光滑的转轴或铰链连接,轻杆可围绕转轴或铰链自由转动
“死结”
模型
“死结”把绳子分为两段,且不可沿绳移动,“死结”两侧的绳因结而变成两根独立的绳
“活结”
模型
“活结”把绳子分为两段,且可沿绳移动。“活结”一般由绳跨过滑轮或绳上挂一光滑挂钩而形成,绳子因“活结”而弯曲,但实际为同一根绳
2.解题关键
【典例剖析】
角度1 “定杆”与“动杆”
【典例1】(多选)(2024·绵阳模拟)如图甲所示,轻杆OB可绕B点自由转动,另一端O点用细绳拉住,静止在左侧墙壁上,质量为m的重物用细绳OC悬挂在轻杆的O点,OA与轻杆的夹角∠BOA=30°。乙图中水平轻杆OB一端固定在竖直墙壁上,另一端O装有小滑轮,用一根绳跨过滑轮后悬挂一质量为m的重物,图中∠BOA=30°,以下说法正确的是( )
A.甲图中BO杆对O点绳的支持力沿杆方向向外
B.乙图中滑轮对绳的支持力与水平方向成30°角指向右上方
C.两图中O点绳受到杆给的支持力和AO段绳的拉力的合力一定不同
D.甲图中AO段绳与OC段绳上的拉力大小始终相等
【解析】选A、B。
角度2 “死结”与“活结”
【典例2】
(2024·浙江1月选考)如图所示,在同一竖直平面内,小球A、B上系有不可伸长的细线a、b、c和d,其中a的上端悬挂于竖直固定的支架上,d跨过左侧定滑轮、c跨过右侧定滑轮分别与相同配重P、Q相连,调节左、右两侧定滑轮高度达到平衡。已知小球A、B和配重P、Q质量均为50 g,细线c、d平行且与水平成θ=30°角(不计摩擦,重力加速度g取10 m/s2),则细线a、b的拉力分别为( )
A.2 N,1 N B.2 N,0.5 N
C.1 N,1 N D.1 N,0.5 N
【解析】选D。
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