【步步高】2020年高考物理大一輪 第二章 第1課時(shí) 力、重力、彈力 新人教版必修1

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1、【步步高】2020年高考物理大一輪 第二章 第1課時(shí) 力、重力、彈力 新人教版必修1 考點(diǎn)內(nèi)容 要求 考綱解讀 形變、彈力、胡克定律 Ⅰ 　　高考著重考查的知識(shí)點(diǎn)有：力的合成與分解、彈力、摩擦力概念及其在各種形態(tài)下的表現(xiàn)形式．對(duì)受力分析的考查涵蓋了高中物理的所有考試熱點(diǎn)問(wèn)題．此外，基礎(chǔ)概念與實(shí)際聯(lián)系也是當(dāng)前高考命題的一個(gè)趨勢(shì)． 考試命題特點(diǎn)：這部分知識(shí)單獨(dú)考查一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的試題非常少，大多數(shù)情況都是同時(shí)涉及到幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)，而且都是牛頓定律、功和能、電磁學(xué)的內(nèi)容結(jié)合起來(lái)考查，考查時(shí)注重物理思維與物理能力的考核. 滑動(dòng)摩擦力、靜摩擦力、動(dòng)摩擦因數(shù) Ⅰ 矢量和標(biāo)量 Ⅰ 力的合成

2、與分解 Ⅱ 共點(diǎn)力的平衡 Ⅱ 實(shí)驗(yàn)：探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證力的平行四邊形定則 第1課時(shí)　力、重力、彈力 導(dǎo)學(xué)目標(biāo) 1.掌握力的基本概念.2.掌握重力的大小、方向及重心的概念.3.掌握彈力方向判斷及大小計(jì)算的基本方法． 一、力的認(rèn)識(shí) [基礎(chǔ)導(dǎo)引] 1．舉出具體的實(shí)例來(lái)說(shuō)明：(1)力能夠改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或使物體產(chǎn)生形變；(2)每一個(gè)力，都有一個(gè)施力物體和一個(gè)受力物體． 2．請(qǐng)你用一個(gè)點(diǎn)代表受力物體，作出以下幾個(gè)力的圖示，并指明施力物體和受力物體． (1)水平桌面對(duì)放在桌面上的書產(chǎn)生5 N豎直向上的支持力． (2)某人用800 N的力沿與水平

3、線成30°角斜向右上方拉一輛小車． (3)靜止于傾角為30°斜面上的物體對(duì)斜面產(chǎn)生1 000 N的壓力． [知識(shí)梳理] 1．力的作用效果 (1)改變物體的____________．(2)使物體發(fā)生________． 2．力的性質(zhì) (1)物質(zhì)性：力不能脫離________而存在，沒有“施力物體”或“受力物體”的力是____________的． (2)相互性：力的作用是________的．施力(受力)物體同時(shí)也是受力(施力)物體． (3)矢量性：力是矢量，既有________，又有________，力的運(yùn)算遵循________________定則或__________定則． 3

4、．力的圖示及示意圖 (1)力的圖示：從力的作用點(diǎn)沿力的方向畫出的____________________(包括力的三要素)． (2)力的示意圖：受力分析時(shí)作出的表示物體受到某一力的____________． ：力的圖示與受力示意圖有什么區(qū)別？ 二、重力 [基礎(chǔ)導(dǎo)引] 把一個(gè)放在水平地面上、長(zhǎng)為l的勻質(zhì)鏈條豎直向上剛好拉直時(shí)，它的重心位置升高多少？把一個(gè)放在水平地面上、棱長(zhǎng)為a的均勻正方體，繞其一條棱翻轉(zhuǎn)時(shí)，其重心位置升高的最大高度是多少？ [知識(shí)梳理] 1．產(chǎn)生：由于地球?qū)ξ矬w的________而使物體受到的力． 2．大?。篏＝________. 3．g的特點(diǎn) (1)在地

5、球上同一地點(diǎn)g值是一個(gè)不變的常數(shù)． (2)g值隨著________的增大而增大． (3)g值隨著高度的增大而減?。? 4．方向：________向下 5．重心 (1)相關(guān)因素 ①物體的____________．②物體的____________． (2)位置確定 ①質(zhì)量分布均勻的規(guī)則物體，重心在其____________； ②對(duì)于形狀不規(guī)則或者質(zhì)量分布不均勻的薄板，重心可用__________確定． ：重力就是地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力，這個(gè)說(shuō)法對(duì)嗎？為什么？ 三、彈力 [基礎(chǔ)導(dǎo)引] 1．質(zhì)量均勻的鋼管，一端放在水平地面上，另一端被豎直繩懸吊著(如圖1所示)，鋼管受到幾個(gè)力的作

6、用？各是什么物體對(duì)它的作用？畫出鋼管受力的示意圖． 2．如圖2所示，一根筷子放在光滑的碗內(nèi)，筷子與碗壁、碗邊都沒有摩擦．作示意圖表示筷子受到的力． 　　　 　　　　 圖1　　　　　　　　　　圖2 [知識(shí)梳理] 1．彈力 發(fā)生____________的物體，由于要恢復(fù)原狀，對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生力的作用，這種力叫做彈力． (1)產(chǎn)生的兩個(gè)必要條件 ①物體直接________；②發(fā)生____________． (2)彈力的方向 彈力的方向總是與物體形變的方向________． 2．胡克定律 (1)內(nèi)容：彈簧發(fā)生____________時(shí)，彈力

7、的大小F跟彈簧伸長(zhǎng)(或縮短)的長(zhǎng)度x成________． (2)表達(dá)式：F＝________. ①k是彈簧的______________，單位為N/m；k的大小由彈簧________決定． ②x是彈簧長(zhǎng)度的__________，不是彈簧形變以后的長(zhǎng)度． ：彈力的方向與受力物體、施力物體的形變方向存在何種關(guān)系？ 考點(diǎn)一　彈力方向的判斷 考點(diǎn)解讀 1．根據(jù)物體產(chǎn)生形變的方向判斷 物體所受彈力的方向與施力物體形變的方向相反，與自身形變的方向相同． 2．根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷 物體的受力必須與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)符合，依據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，由共點(diǎn)力的平衡條件或牛頓第二定律確定彈力的方向

8、． 3．幾種接觸彈力的方向 彈力 彈力的方向 面與面接觸的彈力 垂直于接觸面，指向受力物體 點(diǎn)與面接觸的彈力 過(guò)接觸點(diǎn)垂直于接觸面(或接觸面的切面)，指向受 力物體 球與面接觸的彈力 在接觸點(diǎn)與球心連線上，指向受力物體 球與球接觸的彈力 垂直于過(guò)接觸點(diǎn)的公切面，指向受力物體 4.繩和桿的彈力的區(qū)別 (1)繩只能產(chǎn)生拉力，不能產(chǎn)生支持力，且繩子彈力的方向一定沿著繩子收縮的方向． (2)桿既可以產(chǎn)生拉力，也可以產(chǎn)生支持力，彈力的方向可能沿著桿，也可能不沿桿． 典例剖析 例1　畫出下列物體A受力的示意圖． 思維突破　判斷彈力方向時(shí)需特別關(guān)注的是：(1)繩與

9、桿的區(qū)別，繩的拉力一定沿繩，桿的彈力可沿任意方向．(2)有形變才有彈力，只接觸無(wú)形變時(shí)不產(chǎn)生彈力，如上題中(3)小題．(3)利用牛頓定律，根據(jù)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)確定彈力的方向． 跟蹤訓(xùn)練1　畫出下圖中物體A所受彈力的示意圖．(所有接觸面均光滑) 考點(diǎn)二　彈力大小的計(jì)算 考點(diǎn)解讀 1．分析判斷彈力的方向是計(jì)算彈力大小的基礎(chǔ)． 2．處于平衡狀態(tài)的物體所受彈力大小根據(jù)平衡方程計(jì)算． 3．有加速度的物體所受彈力大小根據(jù)牛頓第二定律計(jì)算． 典例剖析 圖3 例2　如圖3所示，用輕質(zhì)細(xì)桿連接的A、B兩物體正沿著傾角為θ 的斜面勻速下滑，已知斜面的粗糙程度是均勻的，A、B兩物體與斜

10、 面的接觸情況相同．試判斷A和B之間的細(xì)桿上是否有彈力．若有 彈力，求出該彈力的大?。蝗魺o(wú)彈力，請(qǐng)說(shuō)明理由． 思維突破　本例是一道通過(guò)計(jì)算判斷彈力有無(wú)的題目，涉及三種重要的物理思維方法：一種是假設(shè)法；一種是整體法和隔離法．本例中先用整體法求出動(dòng)摩擦因數(shù)，再用隔離法計(jì)算彈力大小；一種是正交分解法．在垂直斜面和沿斜面兩個(gè)方向上列方程，從而解出桿的拉力． 圖4 跟蹤訓(xùn)練2 兩個(gè)完全相同的小球A和B，質(zhì)量均為m，用長(zhǎng)度相同的 兩根細(xì)線懸掛在水平天花板上的同一點(diǎn)O，再用長(zhǎng)度相同的細(xì)線連 接A、B兩小球，如圖4所示．然后用一水平向右的力F拉小球A， 使三線均處于直線狀態(tài)，此

11、時(shí)OB線恰好位于豎直方向，且兩小球都靜止，小球可視為質(zhì)點(diǎn)，則拉力F的大小為 (　　) A．0 B.mg C.mg D．mg 考點(diǎn)三　彈簧模型 考點(diǎn)解讀 中學(xué)物理中的“彈簧”和“橡皮繩”也是理想化模型，具有如下幾個(gè)特性： (1)彈簧產(chǎn)生的彈力遵循胡克定律F＝kx，其中x是彈簧的形變量． (2)輕：即彈簧(或橡皮繩)的重力可視為零．由此特點(diǎn)可知，同一彈簧的兩端及其中間各點(diǎn)的彈力大小相等． (3)彈簧既能受拉

12、力，也能受壓力(沿著彈簧的軸線)，橡皮繩只能受拉力，不能受壓力，分析含彈簧問(wèn)題時(shí)要特別注意． (4)由于彈簧和橡皮繩受力時(shí)，其形變較大，發(fā)生形變需要一段時(shí)間，所以彈簧和橡皮繩中的彈力不能突變．但是，當(dāng)彈簧和橡皮繩被剪斷時(shí)，它們所受的彈力立即消失． 典例剖析 圖5 例3　如圖5所示，斜面傾角為60°，10 kg的物體通過(guò)彈簧與斜面上的固定板相連，已知彈簧的勁度系數(shù)k＝100 N/m，當(dāng)彈簧長(zhǎng)度為22 cm和8 cm時(shí)，物體分別位于A點(diǎn)和B點(diǎn)，且此兩點(diǎn)是物體剛好可以平衡的點(diǎn)，試求斜面與物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)． 思維突破　當(dāng)不能確定彈簧處于拉伸狀態(tài)還是壓縮狀態(tài)時(shí)，一般情況下可以假設(shè)其處于某種狀

13、態(tài)，列出相應(yīng)的方程，因?yàn)樯扉L(zhǎng)量x＝L－L0而壓縮量x＝L0－L，兩者均與彈力反向，故無(wú)論假設(shè)是否正確，均不影響計(jì)算結(jié)果． 圖6 跟蹤訓(xùn)練3　如圖6所示，在動(dòng)力小車上固定一直角硬桿ABC，分 別系在水平直桿AB兩端的輕彈簧和細(xì)線將小球P懸吊起來(lái)．輕 彈簧的勁度系數(shù)為k，小球P的質(zhì)量為m，當(dāng)小車沿水平地面以 加速度a向右運(yùn)動(dòng)而達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，輕彈簧保持豎直，而細(xì)線 與桿的豎直部分的夾角為θ，試求此時(shí)彈簧的形變量． 　　　　　　　　　3.“假設(shè)法”判斷彈力的有無(wú) 圖7 例4　如圖7所示，用兩根細(xì)線把A、B兩小球懸掛在天花板上的 同一點(diǎn)O，并用第三根細(xì)線連接A、

14、B兩小球，然后用某個(gè)力F 作用在小球A上，使三根細(xì)線均處于直線狀態(tài)，且OB細(xì)線恰 好沿豎直方向，兩小球均處于靜止?fàn)顟B(tài)．則該力可能為圖中的 (　　) 　 A．F1 B．F2 C．F3 D．F4 方法提煉　“假設(shè)法”或“撤離法”：可以先假設(shè)有彈力存在，然后判斷是否與研究對(duì)象所處狀態(tài)的實(shí)際情況相符合．還可以設(shè)想將與研究對(duì)象接觸的物體“撤離”，看研究對(duì)象能否保持原來(lái)的狀態(tài)，若能，則與接觸物體間無(wú)彈力；若不能，則與接觸物體間有彈力． 圖8 跟蹤訓(xùn)練4　如圖8所示，小車內(nèi)放有一物體，物體剛好可放入車箱 中，小車在水平

15、面上向右運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的有 (　　) A．若小車做勻速運(yùn)動(dòng)，則物體只受兩個(gè)力作用 B．若小車做勻加速運(yùn)動(dòng)，則物體受到車箱前壁的作用 C．若小車做勻減速運(yùn)動(dòng)，則物體受到車箱前壁的作用 D．若小車做勻速運(yùn)動(dòng)，則物體受三個(gè)力作用 A組　力的基本概念和重力 1．關(guān)于力的概念，下列說(shuō)法正確的是 (　　) A．一個(gè)受力物體可能受到兩個(gè)施力物體的作用力 B．力可以從一個(gè)物體傳給另一個(gè)物體 C．只有相互接觸的物體之間才可能存在力的作用 D．一個(gè)受力物體可以

16、不對(duì)其他物體施力 2．下列關(guān)于力及重力的說(shuō)法中正確的是 (　　) A．相距一定距離的兩磁體間有相互作用力，說(shuō)明力的作用可以不需要物質(zhì)傳遞 B．物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)沒有發(fā)生改變，物體也可能受到力的作用 C．形狀規(guī)則的物體，其重心一定在其幾何中心 D．物體重力的大小總是等于它對(duì)豎直彈簧秤的拉力 B組　彈力的分析與判斷 圖9 3. 兩剛性球a和b的質(zhì)量分別為ma和mb、直徑分別為da和db(da>db)．將a、 b球依次放入一豎直放置、內(nèi)直徑為d(da

17、a、b兩球靜止時(shí)對(duì)圓筒側(cè)面的壓力大小分別為F1和F2，筒底所 受的壓力大小為F.已知重力加速度大小為g.若所有接觸面都是光滑的，則 (　　) A．F＝(ma＋mb)g，F(xiàn)1＝F2 B．F＝(ma＋mb)g，F(xiàn)1≠F2 C．mag

18、 B. C. D. 圖11 5．如圖11所示，將四塊相同的堅(jiān)固石塊壘成圓弧形的石拱，其中第3、 4塊固定在地基上，第1、2塊間的接觸面是豎直的，每塊石塊的兩個(gè)側(cè)面間所夾的圓心角為30°.假定石塊間的摩擦力可以忽略不計(jì)，則第1、2塊石塊間的作用力和第1、3塊石塊間的作用力的大小之比為 (　　) A. B. C. D. 課時(shí)規(guī)范

19、訓(xùn)練 (限時(shí)：30分鐘) 1．下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (　　) A．力是物體對(duì)物體的作用 B．只有直接接觸的物體間才有力的作用 C．用腳踢出去的足球，在向前飛行的過(guò)程中，始終受到向前的力來(lái)維持它向前運(yùn)動(dòng) D．甲用力把乙推倒，說(shuō)明甲對(duì)乙的作用力在先，乙對(duì)甲的作用力在后 2．如圖1所示，A、B兩物體的重力分別是GA＝3 N、GB＝4 N，A用懸繩掛在天花板上，B放在水平地面上，A、B間的輕彈簧上的彈力F＝2 N，則繩中張力F1和B對(duì)地面的壓力F2的可能值分別為 (　　) 圖1 A

20、．7 N和10 N B．5 N和2 N C．1 N和6 N D．2 N和5 N 3．如圖2所示，質(zhì)量為m的物體懸掛在輕質(zhì)支架上，斜梁OB與豎直方 向的夾角為θ.設(shè)水平橫梁OA和斜梁OB作用于O點(diǎn)的彈力分別為F1 和F2，以下結(jié)果正確的是 (　　) 圖2 A．F1＝mgsin θ B．F1＝ C．F2＝mgcos θ D．F2＝ 圖3 4．(2020·江蘇·1)如圖3所示，石拱橋的正中央有一質(zhì)量為m的對(duì)稱 楔形石塊，側(cè)面與豎直方向的夾角為α，重力加速度為g.若接觸 面間的摩擦力忽略不計(jì)，則石塊側(cè)面所

21、受彈力的大小為 (　　) A. B. C.mgtan α D.mgcot α 圖4 5．如圖4所示，兩根相距為L(zhǎng)的豎直固定桿上各套有質(zhì)量為m的小球， 小球可以在桿上無(wú)摩擦地自由滑動(dòng)，兩小球用長(zhǎng)為2L的輕繩相連， 今在輕繩中點(diǎn)施加一個(gè)豎直向上的拉力F，恰能使兩小球沿豎直桿向 上勻速運(yùn)動(dòng)．則每個(gè)小球所受的拉力大小為(重力加速度為g)(　　) A. B．mg C.F/3 D．F 圖5 6．如圖5所

22、示，AC、CD、BD為三根長(zhǎng)度均為l的輕繩，A、B兩 端被懸掛在水平天花板上，相距2l.現(xiàn)在C點(diǎn)上懸掛一個(gè)質(zhì)量為m 的重物，為使CD輕繩保持水平，在D點(diǎn)上可施加力的最小值為　　　　　　　　　　 (　　) A．mg B.mg C.mg D.mg 7．如圖6所示，質(zhì)量均為m的小球A、B用兩根不可伸長(zhǎng)的輕繩連接后懸掛于O點(diǎn)，在外力F的作用下，小球A、B處于靜止?fàn)顟B(tài)．若要使兩小球處于靜止?fàn)顟B(tài)且懸線OA與豎直方向的夾角θ保持30°不變，則外力F的大小

23、 (　　) 圖6 A．可能為mg B．可能為mg C．可能為mg D．可能為mg 圖7 8．如圖7所示，完全相同的質(zhì)量為m的A、B兩球，用兩根等長(zhǎng)的細(xì)線懸 掛在O點(diǎn)，兩球之間夾著一根勁度系數(shù)為k的輕彈簧，靜止不動(dòng)時(shí)， 彈簧處于水平方向，兩根細(xì)線之間的夾角為θ，則彈簧的長(zhǎng)度被壓縮了 (　　) A. B. C. D. 復(fù)習(xí)講義 基礎(chǔ)再現(xiàn) 一、 基礎(chǔ)導(dǎo)引　1

24、.(1)玻璃杯從桌子上掉下，在重力作用下，運(yùn)動(dòng)得越來(lái)越快；被擲出去的鉛球，在重力作用下沿曲線落回地面；蹦蹦床在人的壓力作用下，向下凹；橡皮筋在拉力作用下變得細(xì)長(zhǎng)． (2)人坐在凳子上，人對(duì)凳子有一個(gè)壓力，該力的施力物體是人，受力物體是凳子． 2. 知識(shí)梳理　1.(1)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)　(2)形變 2．(1)物體　不存在　(2)相互　(3)大小　方向　平行四邊形　三角形　3.(1)有刻度的有向線段　(2)有向線段 思考：力的圖示要求精確畫出力的大小、方向和作用點(diǎn)，在相同標(biāo)度下用線段的長(zhǎng)短表示力的大小，指向表示力的方向，箭尾(或箭頭)表示力的作用點(diǎn)；受力示意圖著重于力的方向，不要求作出標(biāo)度．

25、 二、 基礎(chǔ)導(dǎo)引　　　a 知識(shí)梳理　1.吸引　2.mg　3.(2)緯度　4.豎直　5.(1)①幾何形狀?、谫|(zhì)量分布　(2)①幾何中心　②懸掛法 思考：不對(duì)．理由是： (1)重力是由于地球?qū)ξ矬w的吸引而使物體受到的力，但不能認(rèn)為重力就是地球?qū)ξ矬w的吸引力． (2)地球?qū)ξ矬w的引力除產(chǎn)生重力外，還要提供物體隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力． 三、 基礎(chǔ)導(dǎo)引　1.鋼管受到三個(gè)力的作用：重力G、地面的支持力F1、繩 的拉力F2(如圖所示)．重力G的施力物體是地球，地面的支持力 F1的施力物體是地面，繩的拉力F2的施力物體是繩． 2.筷子受三個(gè)力作用：重力G、碗對(duì)筷子一端的支持力F1、另一端

26、 的支持力F2，如圖所示． 知識(shí)梳理　1.彈性形變 (1)①接觸?、趶椥孕巫? (2)相反　2.(1)彈性形變　正比　(2)kx?、賱哦认禂?shù)　自身?、? 變化量 思考：彈力的方向與施力物體的形變方向相反，與受力物體的形變方向相同． 課堂探究 例1　 跟蹤訓(xùn)練1 例2　無(wú)彈力，理由見解析 跟蹤訓(xùn)練2　B 例3　0.14 跟蹤訓(xùn)練3　見解析 解析　FTsin θ＝ma，F(xiàn)Tcos θ＋F＝mg，F(xiàn)＝kx 聯(lián)立解得：x＝m(g－acot θ)/k 討論： (1)若agtan θ，則彈簧壓縮 x＝m(acot θ－g)/k 例4　BC　 跟蹤訓(xùn)練4　AC 分組訓(xùn)練 1．A　2.B　3.A　4.C 5．B　 課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練 1．BCD　 2．BC　 3．D　 4．A　 5．C　 6．C　 7．BCD　 8．C