第二章 相互作用力与物体平衡 第第 1 1 课时课时 力 重力与弹力力 重力与弹力 课前考点自清课前考点自清 一 力的认识一 力的认识 1 力的作用效果力的作用效果 1 改变物体的改变物体的 2 使物体发生使物体发生 运动状态运动状态 形变形变 2 力的性质力的性质 1 物质性 力不能脱离物质性 力不能脱离 而存在 没有而存在 没有 施力物体施力物体 或或 受力物体受力物体 的力是的力是 的 的 2 相互性 力的作用是相互性 力的作用是 的 施力的 施力 受力受力 物体同时也是物体同时也是 受力受力 施力施力 物体 物体 3 矢量性矢量性 力是矢量 既有 力是矢量 既有 又有 又有 力的运算遵 力的运算遵 循循 定则或定则或 定则 定则 物体物体 不存在不存在 相互相互 大小大小 方向方向 平行四边形平行四边形 三角形三角形 3 力的图示及示意图力的图示及示意图 1 力的图示 从力的作用点沿力的方向画出的力的图示 从力的作用点沿力的方向画出的 包括力的三要素包括力的三要素 2 力的示意图 受力分析时作出的表示物体受到某一力的力的示意图 受力分析时作出的表示物体受到某一力的 有刻度的有刻度的 有向线段有向线段 有向线段有向线段 思考 力的图示与受力示意图有什么区别 答案 力的图示要求严格画出力的大小 方向和作用点 在 相同标度下用线段的长短表示力的大小 箭头表示力的方 向 受力示意图着重于力的方向 不要求作出标度 二 重力二 重力 1 产生产生 由于地球对物体的 由于地球对物体的 而使物体受到的力 而使物体受到的力 2 大小大小 G 3 g的特点的特点 1 在地球上同一地点在地球上同一地点g值是一个不变的常数 值是一个不变的常数 2 g值随着值随着 的增大而增大 的增大而增大 3 g值随着高度的增大而减小 值随着高度的增大而减小 4 方向方向 向下向下 5 重心重心 1 相关因素相关因素 物体的物体的 物体的物体的 规律 规律 吸引吸引 mg 纬度纬度 竖直竖直 几何形状几何形状 质量分布质量分布 2 位置确定位置确定 质量分布均匀的规则物体 重心在其质量分布均匀的规则物体 重心在其 对于形状不规则或者质量分布不均匀的薄板 重心可用对于形状不规则或者质量分布不均匀的薄板 重心可用 确定 确定 几何中心几何中心 悬挂法悬挂法 三 弹力三 弹力 1 产生条件产生条件 物体相互 物体相互 并且发生 并且发生 2 方向方向 弹力的方向总是与物 弹力的方向总是与物体形变的方向体形变的方向 3 大小大小 1 弹簧类弹力在弹性限度内遵从胡克定律弹簧类弹力在弹性限度内遵从胡克定律F 2 非弹簧类弹力大小可以由非弹簧类弹力大小可以由 或牛顿运动定律或牛顿运动定律 求求解 解 挤压挤压 弹性形变弹性形变 相反相反 kxkx 物体的平衡物体的平衡 核心考点突破核心考点突破 考点一考点一 重力与万有引力的关系重力与万有引力的关系 问题展示 问题展示 一袋密封很好的大米从吉林被运往青海玉树地震灾区 它的质一袋密封很好的大米从吉林被运往青海玉树地震灾区 它的质 量量 变化变化 或或 不变化不变化 但重量却 但重量却 了了 增加增加 或或 减轻减轻 原因是在地球表面 原因是在地球表面 不变化不变化 减轻减轻 各处的重力加速度不同各处的重力加速度不同 归纳提炼 归纳提炼 1 重力是由于地球对物体的吸引而使物体受到的力 但不能重力是由于地球对物体的吸引而使物体受到的力 但不能 认为重力就是地球对物体的吸引力 认为重力就是地球对物体的吸引力 2 地球对物体的引力除产生重力外 还要提供物体随地球自地球对物体的引力除产生重力外 还要提供物体随地球自 转所需的向心力 万有引力是重力和向心力两个力的合力 如转所需的向心力 万有引力是重力和向心力两个力的合力 如 图图1所示 所示 图图1 高考佐证 高考佐证 1 上海高考上海高考 在热气球下方开口处燃烧液化气 在热气球下方开口处燃烧液化气 使热气球内部气体温度升高 热气球开始离地 徐徐升空 分使热气球内部气体温度升高 热气球开始离地 徐徐升空 分 析这一过程 下列表述正确的是析这一过程 下列表述正确的是 气球内的气体密度变小 所受重力也变小气球内的气体密度变小 所受重力也变小 气球内的气体密度不变 所受重力也不变气球内的气体密度不变 所受重力也不变 气球所受浮力变大气球所受浮力变大 气球所受浮力不变气球所受浮力不变 A B C D 图图2 B 考点二考点二 弹力方向的判断弹力方向的判断 问题展示 问题展示 画出下列物体所受的弹力 画出下列物体所受的弹力 如图如图3所示所示 图图3 归纳提炼 归纳提炼 1 弹力方向的判断弹力方向的判断 1 根据物体产生形变的方向判断根据物体产生形变的方向判断 物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反 与自身形变的物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反 与自身形变的 方向相同 方向相同 2 根据物体的运动状态判断根据物体的运动状态判断 物体的受力必须与物体的运动状态符合 依据物体的运动状物体的受力必须与物体的运动状态符合 依据物体的运动状 态 由共点力的平衡条件或牛顿第二定律 确定弹力方向 态 由共点力的平衡条件或牛顿第二定律 确定弹力方向 3 几种接触弹力的方向几种接触弹力的方向 弹力弹力 弹力的方向弹力的方向 面与面接触的弹力面与面接触的弹力 垂直于接触面指向受力物体垂直于接触面指向受力物体 点与面接触的弹力点与面接触的弹力 过接触点垂直于接触面过接触点垂直于接触面 或接触面或接触面 的切面的切面 而指向受力物体而指向受力物体 球与面接触的弹力球与面接触的弹力 在接触点与球心连线上 指向受在接触点与球心连线上 指向受 力物体力物体 球与球接触的弹力球与球接触的弹力 垂直于过接触点的公切面 而指垂直于过接触点的公切面 而指 向受力物体向受力物体 2 绳和杆的弹力的区别绳和杆的弹力的区别 1 绳只能产生拉力 不能产生支持力 且绳子弹力的绳只能产生拉力 不能产生支持力 且绳子弹力的 方向一定沿着绳子收缩的方向 方向一定沿着绳子收缩的方向 2 杆既可以产生拉力 也可以产生支持力 弹力的方杆既可以产生拉力 也可以产生支持力 弹力的方 向可能沿着杆 也可能不沿杆 向可能沿着杆 也可能不沿杆 高考佐证 高考佐证2 2010 江苏江苏 如图如图4所示 置于水平地面的三脚所示 置于水平地面的三脚 架上固定着一质量为架上固定着一质量为m的照相机 三脚架的三根轻质支架等的照相机 三脚架的三根轻质支架等 长 与竖直方向均成长 与竖直方向均成30 角 则每根支架中承受的压力大小角 则每根支架中承受的压力大小 为为 A 1 3mg B 2 3mg C 3 6 mg D 2 3 9 mg 图图4 答案答案 D 解析 题中每根支架对照相机的作用力F沿每根支架向上 这 三个力的合力等于照相机的重力 所以有3Fcos 30 mg 得 F mg 3cos 30 2 3 9 mg 故D正确 题型互动探究题型互动探究 题型一题型一 应用应用 假设法假设法 判断弹力的存在判断弹力的存在 例例1 如图如图5所示 有一球放在光滑水平面所示 有一球放在光滑水平面AC上 并和光滑斜面上 并和光滑斜面 AB接触 球静止 分析球所受的弹力 接触 球静止 分析球所受的弹力 图图5 答案答案 见解析见解析 解析 假设法 假设去掉AB面 因球仍然能够保持原来 的静止状态 则可以判断出在球与AB面的接触处没有弹力 假设去掉AC面 则球将向下运动 故在与AC面的接触处球受 到弹力 其方向垂直于AC面向上 题后感悟题后感悟 弹力有无的判断方法弹力有无的判断方法 1 根据弹力产生的条件直接判断根据弹力产生的条件直接判断 根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹 力 此方法多用来判断形变较明显的情况 力 此方法多用来判断形变较明显的情况 2 利用假设法判断利用假设法判断 对形变不明显的情况 可假设两个物体间弹力不存在 看物体对形变不明显的情况 可假设两个物体间弹力不存在 看物体 还能否保持原有的状态 若运动状态不变 则此处不存在弹还能否保持原有的状态 若运动状态不变 则此处不存在弹 力 若运动状态改变 则此处一定存在弹力 力 若运动状态改变 则此处一定存在弹力 3 根据物体的运动状态分析根据物体的运动状态分析 根据物体的运动状态 利用牛顿第二定律或共点力的平衡条件根据物体的运动状态 利用牛顿第二定律或共点力的平衡条件 判断弹力是否存在 判断弹力是否存在 即学即练即学即练1 如图如图6所示 小球所示 小球A在内壁光滑的车厢内随车厢一在内壁光滑的车厢内随车厢一 起向右运动 试分析车厢后壁对球起向右运动 试分析车厢后壁对球A的弹力情况 的弹力情况 图图6 答案答案 见解析见解析 解析 1 若车厢和小球做匀速直线运动 则小球A受力平衡 所以车厢后壁对小球无弹力 2 若车厢和小球向右做加速运动 由牛顿第二定律可知 车厢 后壁对小球的弹力水平向右 题型二题型二 弹力的方向分析及大小的计算弹力的方向分析及大小的计算 例例2 如图如图7所示 所示 用轻质细杆连接的用轻质细杆连接的A B两物体正沿着倾角为两物体正沿着倾角为 的斜面匀速下滑 已知斜面的的斜面匀速下滑 已知斜面的粗糙程度是均匀的 粗糙程度是均匀的 A B两两 物体与斜面的接触情况相同 试判断物体与斜面的接触情况相同 试判断A和和B之间的细杆上是之间的细杆上是 否有弹力 若有弹力 求出该弹力的大小 若无弹力 请说否有弹力 若有弹力 求出该弹力的大小 若无弹力 请说 明理由 明理由 图图7 解析解析 由题意知 系统整体做匀速运动 即由题意知 系统整体做匀速运动 即 mA mB gsin mA mB gcos 得得 tan 根据图甲的受力分析图 对根据图甲的受力分析图 对A mAgsin FfA FT mAgcos FNA 又又FfA FNA 由以上各式解得由以上各式解得 FT mAgsin mAgcos 0 答案答案 无弹力 理由见解析无弹力 理由见解析 根据图乙的受力分析图 对B mBgsin FT FfB mBgcos FNB 又FfB FNB tan 由以上各式解得 FT mBgcos mBgsin 0 故可知细杆没有弹力 方法归纳方法归纳 1 弹力方向的判断方法弹力方向的判断方法 1 根据物体产生形变的方向判断 根据物体产生形变的方向判断 2 根据物体的运动情况 利用平衡条件或牛顿第二定律判根据物体的运动情况 利用平衡条件或牛顿第二定律判 断 此法关键是先判明物体的运动状态断 此法关键是先判明物体的运动状态 即加速度的方向即加速度的方向 再 再 根据牛顿第二定律确定合力的方向 然后根据受力分析确定弹根据牛顿第二定律确定合力的方向 然后根据受力分析确定弹 力的方向 力的方向 2 弹力大小的计算方法 弹力大小的计算方法 1 一般物体之间的弹力 要利用平衡条件或牛顿第二定律来一般物体之间的弹力 要利用平衡条件或牛顿第二定律来 计算 计算 2 弹簧的弹力 由胡克定律弹簧的弹力 由胡克定律 F kx 计算 计算 即学即练即学即练2 2009 山东山东 16 如图如图8所示 光滑半球形容器固定在所示 光滑半球形容器固定在 水平面上 水平面上 O为球心 一质量为为球心 一质量为m的小滑块 在水平力的小滑块 在水平力F的的 作用下静止于作用下静止于P点 设滑块所受支持力为点 设滑块所受支持力为FN OP与水平方向与水平方向 的夹角为的夹角为 下列关系正确的是下列关系正确的是 A F mg tan B F mgtan C FN mg tan D FN mgtan 图图8 答案答案 A 解析 本题主要考查三力平衡问题 滑块受 力分析如图所示 由图可知F mg tan A对 B错 FN F合 mg sin C D都错 题型三题型三 弹簧产生的弹力弹簧产生的弹力 例例3 如图如图9所示 质量为所示 质量为m的物体的物体A放在地面上的竖直轻弹簧放在地面上的竖直