第1講 重力 彈力 摩擦力
目標(biāo)要求 1.掌握重力的大小、方向及重心的概念.2.掌握彈力的有無、方向的判斷及彈力大小的計(jì)算方法，理解并掌握胡克定律.3.會(huì)判斷摩擦力的方向，會(huì)計(jì)算摩擦力的大?。?br>考點(diǎn)一 重力和重心
1．力
(1)定義：力是一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體的作用．
(2)作用效果：使物體發(fā)生形變或改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(即產(chǎn)生加速度)．
(3)性質(zhì)：力具有物質(zhì)性、相互性、矢量性、獨(dú)立性等特征．
2．重力
(1)產(chǎn)生：由于地球的吸引而使物體受到的力．
注意：重力不是萬有引力，而是萬有引力豎直向下的一個(gè)分力．
(2)大?。篏＝mg，可用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量．同一物體G的變化是由在地球上不同位置處g的變化引起的．
(3)方向：總是豎直向下．
(4)重心：物體的各部分都受重力作用，可認(rèn)為重力集中作用于一點(diǎn)，即物體的重心．
①影響重心位置的因素：物體的幾何形狀；物體的質(zhì)量分布．
②不規(guī)則薄板形物體重心的確定方法：懸掛法．
注意：重心的位置不一定在物體上．
1．重力就是地球?qū)ξ矬w的吸引力．( × )
2．形狀規(guī)則的物體的重心一定在物體的幾何中心．( × )
3．重力加速度g的大小與在地球表面的位置有關(guān)．( √ )
例1 下列關(guān)于重力的說法中正確的是( )
A．物體只有靜止時(shí)才受重力作用
B．重力的方向總是指向地心
C．地面上的同一物體在赤道上所受重力最小
D．物體掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)一定等于物體的重力
答案 C
解析 物體受到重力的作用，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，A錯(cuò)誤；重力的方向總是豎直向下，不一定指向地心，B錯(cuò)誤；赤道上重力加速度最小，因此地面上的同一物體在赤道上所受重力最小，C正確；物體掛在彈簧測(cè)力計(jì)下處于平衡狀態(tài)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)才等于物體的重力，D錯(cuò)誤．
例2 (2022·上海市閔行區(qū)模擬)一質(zhì)量分布均勻的物塊用兩根輕繩吊起處于靜止?fàn)顟B(tài)，下列合理的是( )
答案 D
解析 質(zhì)量分布均勻的物體的重心在其幾何中心．物塊在重力、兩根輕繩的拉力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，故三個(gè)力屬于共點(diǎn)力，則三個(gè)力的作用線必交于一點(diǎn)，D選項(xiàng)符合要求，故選D.
例3 如圖所示，兩輛車正以相同的速度做勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)圖中所給信息和所學(xué)知識(shí)你可以得出的結(jié)論是( )
A．物體各部分都受重力作用，但可以認(rèn)為物體各部分所受重力集中于一點(diǎn)
B．重力的方向總是垂直向下的
C．物體重心的位置與物體形狀和質(zhì)量分布無關(guān)
D．力是使物體運(yùn)動(dòng)的原因
答案 A
解析 物體各部分都受重力作用，但可以認(rèn)為物體各部分所受重力集中于一點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)就是物體的重心，重力的方向是豎直向下而不是垂直向下，所以選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；從題圖中可以看出，車(包括貨物)的形狀和質(zhì)量分布發(fā)生了變化，重心的位置就發(fā)生了變化，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；力不是使物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤．
考點(diǎn)二 彈力
1．彈力
(1)定義：發(fā)生形變的物體，要恢復(fù)原狀，對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生的力的作用．
(2)產(chǎn)生條件：
①物體間直接接觸；
②接觸處發(fā)生形變．
(3)方向：總是與施力物體形變的方向相反．
2．彈力有無的判斷方法
(1)條件法：根據(jù)彈力產(chǎn)生條件——物體是否直接接觸并發(fā)生彈性形變．
(2)假設(shè)法：假設(shè)兩個(gè)物體間不存在彈力，看物體能否保持原有的狀態(tài)，若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，則此處沒有彈力；若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，則此處一定有彈力．
(3)狀態(tài)法：根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利用牛頓第二定律或共點(diǎn)力平衡條件判斷彈力是否存在．
3．接觸面上的彈力方向判斷
4.彈力大小的計(jì)算
(1)應(yīng)用胡克定律F＝kx計(jì)算彈簧的彈力．注意：x表示形變量．
(2)物體靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，用共點(diǎn)力平衡來計(jì)算彈力．
(3)物體不平衡時(shí)應(yīng)用牛頓第二定律計(jì)算彈力．
1．只要物體發(fā)生形變就會(huì)產(chǎn)生彈力作用．( × )
2．輕繩產(chǎn)生的彈力方向一定沿著繩并指向繩收縮的方向．( √ )
3．輕桿產(chǎn)生的彈力方向一定沿著桿的方向．( × )
輕繩、輕桿、彈性繩和輕彈簧的比較
考向1 彈力的有無及方向判斷
例4 下列圖中各物體均處于靜止?fàn)顟B(tài)．圖中畫出了小球A所受彈力的情況，其中正確的是( )
答案 C
解析 選項(xiàng)A中小球只受重力和桿的彈力且處于靜止?fàn)顟B(tài)，由二力平衡可得小球受到的彈力方向應(yīng)豎直向上，故A錯(cuò)誤；選項(xiàng)B中，因?yàn)橛疫叺睦K豎直向上，如果左邊的繩有拉力，則豎直向上的那根繩就會(huì)發(fā)生傾斜，所以左邊的繩沒有拉力，故B錯(cuò)誤；球與面接觸處的彈力方向，過接觸點(diǎn)垂直于接觸面(即在接觸點(diǎn)與球心的連線上)，即選項(xiàng)D中大半圓對(duì)小球的支持力FN2應(yīng)是沿著過小球與圓弧接觸點(diǎn)的半徑，且指向圓心，故D錯(cuò)誤；球與球接觸處的彈力方向，垂直于過接觸點(diǎn)的公切面(即在兩球心的連線上)，且指向受力物體，故C正確．
例5 如圖所示，小車內(nèi)沿豎直方向的一根輕質(zhì)彈簧和一條與豎直方向成α角的細(xì)繩拴接一小球．當(dāng)小車與小球相對(duì)靜止，一起在水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說法正確的是( )
A．細(xì)繩一定對(duì)小球有拉力
B．輕彈簧一定對(duì)小球有彈力
C．細(xì)繩不一定對(duì)小球有拉力，但是輕彈簧對(duì)小球一定有彈力
D．細(xì)繩不一定對(duì)小球有拉力，輕彈簧對(duì)小球也不一定有彈力
答案 D
解析 當(dāng)小車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧彈力大小等于小球重力大小，細(xì)繩的拉力FT＝0；當(dāng)小車和小球向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)繩的拉力不可能為零，彈簧彈力有可能為零，故D正確．
考向2 桿的彈力方向及大小計(jì)算
例6 如圖所示為位于水平面上的小車，固定在小車上的支架的斜桿與豎直桿的夾角為θ，在斜桿下端固定有質(zhì)量為m的小球，重力加速度為g.現(xiàn)使小車以加速度a向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是( )
A．桿對(duì)小球的彈力一定豎直向上
B．桿對(duì)小球的彈力一定沿桿向上
C．桿對(duì)小球的彈力大小為mg
D．桿對(duì)小球的彈力大小為F＝eq \r(?mg?2＋?ma?2)
答案 D
解析 對(duì)小球受力分析如圖，由圖可知，當(dāng)a大小不同時(shí)，桿上的彈力與豎直方向夾角也不同，方向不一定沿桿，但一定是斜向上，且F>mg，故選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤；由幾何關(guān)系可知，F(xiàn)＝eq \r(?mg?2＋?ma?2)，選項(xiàng)D正確．
考向3 胡克定律的理解及應(yīng)用
例7 (多選)如圖所示為一輕質(zhì)彈簧的長(zhǎng)度L和彈力F的關(guān)系圖線，根據(jù)圖線可以確定( )
A．彈簧的原長(zhǎng)為10 cm
B．彈簧的勁度系數(shù)為200 N/m
C．彈簧伸長(zhǎng)15 cm時(shí)彈力大小為10 N
D．彈簧伸長(zhǎng)15 cm時(shí)彈力大小為30 N
答案 ABD
解析 當(dāng)彈力為零時(shí)，彈簧處于原長(zhǎng)，則原長(zhǎng)為10 cm，故A正確；當(dāng)彈簧的長(zhǎng)度為5 cm時(shí)，彈力為10 N，此時(shí)彈簧壓縮量x＝10 cm－5 cm＝5 cm＝0.05 m，根據(jù)胡克定律F＝kx得，k＝eq \f(10,0.05) N/m＝200 N/m，故B正確；當(dāng)彈簧伸長(zhǎng)量x′＝15 cm＝0.15 m時(shí)，根據(jù)胡克定律得，F(xiàn)＝kx′＝200×0.15 N＝30 N，故C錯(cuò)誤，D正確．
考點(diǎn)三 摩擦力
1．定義：兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，在接觸面上會(huì)產(chǎn)生阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力．
2．產(chǎn)生條件
(1)接觸面粗糙．
(2)接觸處有壓力．
(3)兩物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)．
3．方向：與受力物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反．
4．大小
(1)滑動(dòng)摩擦力：Ff＝μFN，μ為動(dòng)摩擦因數(shù)；
(2)靜摩擦力：0

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