内容正文:
第二章 相互作用
核心概览
第1讲 重力 弹力
考点一 重力
考点二 弹力
目 录 索 引
考点一 重力
强基础•教考衔接
吸引
mg
弹簧测力计
质量
×
√
√
×
×
研考点•精准突破
典题1 (人教版必修第一册第58页图3.1-2改编)如图所示,两辆车正以相同的速度匀速运动,根据图中所给的信息和所学知识可以得出的结论是( )
A.物体各部分都受重力的作用,但可以认为物体各部分受到的重力作用集中于一点
B.重力的方向总是垂直向下的
C.物体重心的位置与物体形状和质量分布无关
D.力是使物体运动的原因
A
解析 物体各部分都受重力的作用,但可以认为物体各部分受到的重力作用集中于一点,这一点就是物体的重心,重力的方向总是竖直向下的而不是垂直向下,A正确,B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,D错误。
考点二 弹力
强基础•教考衔接
一、弹力
1.定义:发生 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。
施力物体是发生形变的物体,受力物体是阻碍恢复形变的物体
2.产生的条件
(1)物体间直接 。
(2)接触处发生 。
3.方向:总是与施力物体形变的方向 。
弹性形变
接触
弹性形变
相反
二、胡克定律
1.内容:在弹性限度内,弹簧发生弹性形变时,弹力的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成 。
同一弹簧伸长量与压缩量相等时,弹力大小相等,方向相反
2.表达式:F= 。k是弹簧的 ,由弹簧自身的性质决定,单位是 N/m,x是弹簧长度的改变量,不是弹簧形变以后的长度。
正比
kx
劲度系数
×
√
×
√
研考点•精准突破
1.“三法”判断弹力有无
2.弹力方向的判断
3.弹力大小的计算
(1)对有明显形变的弹簧、橡皮条等物体,弹力的大小可以由胡克定律F=kx计算。
注意:x表示弹簧、橡皮条等物体的形变量,形变量没有超出弹性限度。
(2)对于难以观察的微小形变,可以根据物体的受力情况和运动情况,运用共点力的平衡条件或牛顿第二定律来确定弹力大小。
考向一 弹力有无及方向的判断
典题2 (多选)(2025福建福州期中)如图所示,下列为小球受到的重力和弹力的示意图(各接触面均光滑),错误的是( )
BC
解析 小球处于静止状态,重力和地面的支持力平衡,物体与球之间不可能产生弹力,否则小球不可能平衡,A正确;小球处于静止状态,重力和地面的支持力平衡,竖直挡板与球之间不可能产生弹力,否则小球不可能平衡,B错误;小球处于静止状态,重力和绳子拉力平衡,斜面与球之间不可能产生弹力,否则小球不可能平衡,C错误;小球处于静止状态,受斜面支持力、重力和绳子的拉力而平衡,D正确。
特别提醒 题中弹力的方向均指向小球的球心,与小球的质量分布情况无关,不要错误地认为弹力方向指向重心。
考向二 弹力大小的计算
典题3 如图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
D
解析 对小球受力合成如图所示,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,但弹力方向一定斜向右上方,故A、B错误;由几何关系可知,杆对小球的弹力大小为F=,故C错误,D正确。
考向三 胡克定律的应用
典题4 (2026江苏苏州月考)某实验小组用力传感器探究弹簧弹力和伸长量的关系,如图甲所示,将轻质弹簧上端固定于铁架台上,使标尺的零刻度线与弹簧上端对齐,用力传感器竖直向下拉弹簧,同时记录拉力值F及对应的标尺刻度x(如图乙所示)。通过描点画图得到如图丙所示的图像,a、b分别为使用轻质弹簧1、2时所描绘的实验图线,下列说法正确的是( )
A.弹簧1的原长大于弹簧2的原长
B.弹簧1的劲度系数大于弹簧2的劲度系数
C.弹簧2产生的弹力为20 N时,弹簧的伸长
量为60 cm
D.由实验图线可知,在弹性限度范围内,拉力大小若变为原来的2倍,弹簧长度也变为原来的2倍
B
解析 由题图丙可知,弹簧1、2的原长都等于0.2 m,A错误;在F-x图像中,图线的斜率为弹簧的劲度系数,则弹簧1的劲度系数k1= N/m=100 N/m,弹簧2的劲度系数k2= N/m=50 N/m,即弹簧1的劲度系数大于弹簧2的劲度系数,B正确;根据胡克定律可知,产生的弹力为20 N时,弹簧2的伸长量为Δx= m=0.4 m,C错误;由实验图线可知,在弹性限度范围内,拉力大小若变为原来的2倍,弹簧的伸长量也变为原来的2倍,而不是弹簧的长度变为原来的2倍,D错误。
典题5 (2025河南濮阳期末)某同学通过实验探究两弹簧串联后的弹性系数。他把劲度系数分别为ka和kb的不同轻弹簧a、b串接在一起,a的上端固定在天花板上,竖直悬挂。测量a和b弹簧原长,计算串接后弹簧a和b的总长度;在b的下端悬挂一定质量的钩码,再次测量弹簧a和b的长度,计算总长度,使用悬挂钩码重力与总形变量之比记为两弹簧串联后的等效劲度系数,则等效劲度系数的表达式正确的是( )
A. B.ka+kb
C. D.
A
解析 设钩码质量为m,两弹簧串联后弹力都等于钩码重力mg,由胡克定律可知,弹簧b的形变量为xb=,弹簧a的形变量为xa=,总形变量等于两弹簧形变量之和,所以等效劲度系数为k=,故选A。
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