1、第二章相互作用课标内容与要求(1)认识重力、弹力与摩擦力。通过实验,了解胡克定律。知道滑动摩擦和静摩擦现象,能用动摩擦因数计算滑动摩擦力的大小。(2)通过实验,了解力的合成与分解,知道矢量和标量。能用共点力的平衡条件分析日常生活中的问题说明本章的学生必做实验有:探究弹簧弹力与形变量的关系;研究两个互成角度的力的合成规律备考策略本章涉及的知识是高中物理的重要基础,包含许多思想方法,它的应用几乎贯穿整个高中物理。所以,不能因为本章内容独立考查的较少而有所忽视,恰恰相反,一定要扎扎实实地学好本章的知识与方法,形成解决物理问题的基本思路。第1讲重力和弹力一、重力1.重力的产生:由于地球对物体的吸引而使
2、物体受到的力。2.重力的大小:G=mg。3.重力的方向:总是竖直向下。4.重心:因为物体各部分都受重力作用,可认为重力作用集中于一点,该点称为重心。二、弹力1.弹力产生的条件(1)两物体接触;(2)发生弹性形变。2.弹力的方向:总是与物体形变方向相反(1)轻绳的拉力沿绳指向绳收缩的方向。(2)点与平面、平面与平面接触处的弹力垂直于平面指向被压或被支持的物体。(3)弹簧弹力的方向:总是沿弹簧轴线指向变回原长的方向。(4)杆的弹力方向要依照平衡条件或牛顿运动定律判定。3.胡克定律(1)内容:弹簧发生弹性形变时,弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。(2)表达式:F=kx。式中的k是弹簧的
3、劲度系数,单位符号为 N/m;k的大小由弹簧自身性质决定。x是弹簧长度的变化量,不是弹簧形变以后的长度。1.判断下列说法对错。(1)自由下落的物体所受重力为零。( )(2)重力的方向不一定指向地心。( )(3)弹力一定产生在相互接触的物体之间。( )(4)相互接触的物体间一定有弹力。( )(5)F=kx中“x”表示弹簧形变后的长度。( )(6)弹簧的形变量越大,劲度系数越大。( )(7)弹簧的劲度系数由弹簧自身性质决定。( )2.关于物体的重心,下列说法不正确的是()A.物体的重心不一定在物体上B.用线竖直悬挂的物体静止时,线的方向一定通过重心C.一砖块平放、侧放或立放时,其重心在砖内的位置不
4、变D.舞蹈演员在做各种优美的动作时,其重心在体内位置不变答案D3.如图所示,跳水运动员踩压跳板使跳板弯曲到最低点时,下列说法正确的是()A.跳板发生形变,运动员的脚没有发生形变B.运动员受到的支持力,是跳板发生形变而产生的C.此时跳板对运动员的支持力和运动员的重力等大D.此时跳板对运动员的支持力大于运动员对跳板的压力答案B4.如图所示,一匀质木棒,搁置于台阶上保持静止,如图关于木棒所受的弹力的示意图中正确的是()答案D考点一重力一、为什么在不同地点,同一物体的重力不同?1.重力的产生:是由于地球的吸引。说明:重力是由于地球的吸引而产生的力,但它并不一定等于地球对物体的引力。在两极点时重力等于物
5、体所受到的万有引力,在地球上其他位置时,重力不等于万有引力。2.重力的大小:G=mg。关于g:纬度越高,g越大,赤道最小,两极最大。g是常数,通常等于9.8 m/s2,粗略计算中g=10 m/s2。3.重力的方向:竖直向下。例1(2020中关村中学开学考)如图所示,“马踏飞燕”是我国古代雕塑艺术的稀世之宝,它呈现了“飞奔的骏马的一只蹄踏在飞燕上的情景”,这座雕塑能稳稳地立着是因为()A.马所受重力很大B.马蹄大C.马的重心在飞燕上D.马的重心位置和飞燕重心在一条竖直线上答案D要使“马踏飞燕”稳立不翻倒,必须保证“马”的重力作用线通过“飞燕”的重心。二、重心位置会变化吗?重力的作用点重心,物体的
6、重心与物体的形状和质量分布都有关系,不一定在物体上。例2病人在医院里输液时,液体一滴一滴从玻璃瓶中滴下,在液体不断滴下的过程中,玻璃瓶连同瓶中液体共同的重心将()A.一直下降B.一直上升C.先降后升D.先升后降答案C当瓶中盛满液体时,重心大致在瓶的中部,随着液体滴出,重心先下降;当液体滴完时,重心大致在瓶的中部,故C正确。考点二弹力一、两物体只要接触,就一定有弹力产生吗?弹力产生的条件是两个物体直接接触并发生弹性形变,但是否有弹性形变有时难以判断。判定有无弹力的三种方法:条件法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假设法对于形变不明显的情况,可假
7、设两个物体间弹力不存在,看物体能否保持原有的状态,若物体的运动状态不变,则此处不存在弹力,若物体的运动状态改变,则此处一定有弹力状态法根据物体的运动状态,利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在例3如图所示的情景中,两个物体a、b(a、b均处于静止状态,接触面光滑)间一定有弹力的是()答案B用假设法,即假设存在法或假想分离法判断弹力的有无,A选项中a、b间如果存在弹力,则b给a的弹力水平向左,a将向左侧加速运动,显然与题设条件不符;或者假设拿掉任意一个物体,另一个没有变化,则判断两者之间没有弹力,故A选项中a、b间无弹力作用。同理,对于C选项可以判断出a、b间没有弹力。对于D选项,也可
8、以假设a、b间有弹力,则a(斜面)对b的弹力将垂直于斜面向上,因此,b不可能处于静止状态,故a、b间无弹力作用;B选项,假设拿掉任意一个物体,则另一个物体的状态将要发生变化,故a、b间一定存在弹力。二、如何确定弹力的方向?弹力弹力的方向图示弹簧两端的弹力与弹簧中心轴线相重合,指向弹簧恢复原状的方向轻绳的弹力沿绳指向绳收缩的方向面与面接触的弹力垂直于接触面指向受力物体点与面接触的弹力过接触点垂直于接触面(或接触面的切面)指向受力物体杆的弹力可能沿杆,也可能不沿杆,应具体情况具体分析例4如图所示,固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆间的夹角为,在斜杆的下端固定有质量为m的小球,重力加速度为g,下列关于
9、杆对球的作用力F的判断正确的是()A.小车静止时,F=mg sin ,方向沿斜杆向上B.小车静止时,F=mg cos ,方向垂直于斜杆向上C.小车向右以加速度a运动时,一定有F=ma sinD.小车向左以加速度a运动时,F=(ma)2+(mg)2,方向斜向左上方,与竖直方向的夹角1满足tan 1=ag答案D小车静止时,由物体的平衡条件可知,此时杆对小球的作用力方向竖直向上,大小等于小球的重力mg,A、B项错误;小车向右以加速度a运动时,设小球受杆的作用力的方向与竖直方向的夹角为,如图甲所示,根据牛顿第二定律,有F sin =ma,F cos =mg,两式相除可得tan =ag,只有当小球的加速
10、度a=g tan 时,杆对小球的作用力才沿杆的方向,此时才有F=masin,C项错误;小车以加速度a向左运动时,由牛顿第二定律可知,小球所受到的重力mg与杆对小球的作用力的合力大小为ma,方向水平向左,如图乙所示,所以杆对小球的作用力的大小F=(ma)2+(mg)2,方向斜向左上方,tan 1=ag,D项正确。甲乙三、弹簧的弹力大小如何计算?例5如图所示,质量相等的A、B两物体在平行于固定斜面的推力F的作用下沿光滑斜面做匀速直线运动,A、B间轻弹簧的劲度系数为k,斜面的倾角为30,则匀速运动时轻弹簧的压缩量为多少?答案F2k解析设A、B匀速运动时弹簧的压缩量为x,由平衡条件对A:F=mg si
11、n 30+kx对B:kx=mg sin 30解得x=F2kA组基础达标1.下列关于重力的说法中正确的是()A.物体只有静止时才受重力作用B.重力的方向总是指向地心C.地面上的物体在赤道上受的重力最小D.物体挂在弹簧测力计下,弹簧测力计的示数一定等于物体的重力答案C物体是否受重力作用与其运动状态无关,故A错。重力实际是万有引力的一个分力,总是竖直向下,不一定指向地心,故B错。在赤道上的重力加速度最小,故物体在赤道上受的重力最小,C正确。物体挂在弹簧测力计下处于平衡状态时,测出的示数才等于物体的重力,故D错。2.匀速前进的车厢顶部用细线竖直悬挂一小球,如图所示,小球下方与一光滑斜面接触。关于小球的
12、受力,下列说法正确的是()A.重力和细线对它的拉力B.重力、细线对它的拉力和斜面对它的支持力C.重力和斜面对它的支持力D.细线对它的拉力和斜面对它的支持力答案A小球必定受到重力和细线的拉力。小球和光滑斜面接触,假设斜面对小球有弹力,小球将受到三个力作用,重力和细线的拉力在竖直方向上,弹力垂直于斜面向上,三个力的合力不可能为零,与题设条件矛盾,故斜面对小球没有弹力,故A正确。3.一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80 cm的两点上,弹性绳的原长也为80 cm。将一钩码挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为100 cm;再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点,则弹性绳的总长度变为(
13、弹性绳始终处于弹性限度内,sin 37=0.6,cos 37=0.8)()A.86 cmB.92 cmC.98 cmD.104 cm答案B设总长度为100 cm时绳与水平方向夹角为,则cos =45,故=37。总长度为100 cm 时弹力F=kx1,设移至天花板同一点时的弹力为kx2,则kx1 sin =kx2,得x2=12 cm,则弹性绳的总长度为92 cm。故B项正确。4.如图所示,某同学站在一弹性木板的中央,当静止时木板被压弯,则下列说法中正确的是()A.木板受到人的压力是因为木板的形变产生的B.木板对人的支持力与人对木板的压力大小相等C.人对木板的压力与人的重力是一对平衡力D.如果某时
14、刻该同学突然下蹲,在下蹲开始阶段木板的弯曲程度将增大答案B木板受到向下的压力,是因为人发生了形变,产生对木板的作用力,故A错误;根据牛顿第三定律,木板对人的支持力与人对木板的压力大小相等,故B正确;人对木板的压力与人的重力不是作用于同一物体,因此它们不可能是一对平衡力,故C错误;突然下蹲瞬间人向下加速,具有向下的加速度,人处于失重状态,根据牛顿第二定律分析可知木板对人的支持力小于人的重力,木板弯曲程度在下蹲开始阶段将减小,故D错误。5.将一根轻质弹簧上端固定,下端悬挂一质量为m的物体,物体静止时,弹簧长度为L1;当弹簧下端固定在水平地面上,将质量为m的物体压在其上端,物体静止时,弹簧长度为L2
15、。已知重力加速度为g,则该弹簧的劲度系数是()A.mgL1B.2mgL1-L2C.mgL1-L2D.mgL2答案B设弹簧原长为L0,由胡克定律,当弹簧下端挂物体时有mg=k(L1-L0),当弹簧上端压物体时有mg=k(L0-L2),联立解得k=2mgL1-L2,故B正确。6.如图所示,两木块的质量分别为m1和m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2,上面木块压在上面的弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态。现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面的弹簧,在此过程中下面木块移动的距离为(重力加速度为g)()A.m1gk1B.m2gk1C.m1gk2D.m2gk2答案C在此过程中,下面弹簧上的
16、压力由(m1+m2)g减小到m2g,即减少了m1g,根据胡克定律可知下面弹簧的长度增长了l=m1gk2,即下面木块移动的距离为m1gk2。C正确。7.如图所示,质量为m的小球置于倾角为30的光滑斜面上,劲度系数为k的轻质弹簧一端系在小球上,另一端固定在墙上的P点。小球静止时,弹簧与竖直墙壁间的夹角为30,重力加速度为g,则弹簧的伸长量为()A.mgkB.3mgkC.3mg2kD.3mg3k答案D对小球进行受力分析,受到重力、斜面的支持力以及弹簧的弹力,受力平衡。根据几何关系可知弹力方向和支持力方向间夹角为60,根据平衡条件得F弹 cos 30=mg sin 30解得F弹=33mg,根据胡克定律
17、得x=F弹k=3mg3k。B组综合提升8.(多选)一有固定斜面的小车在水平面上做直线运动。小球通过细绳与车顶相连。小球某时刻正处于图示状态。设斜面对小球的支持力为FN,细绳对小球的拉力为FT。关于此时刻小球的受力情况,下列说法正确的是()A.若小车向左运动,FN可能为零B.若小车向左运动,FT可能为零C.若小车向右运动,FN不可能为零D.若小车向右运动,FT不可能为零答案AB小球的受力情况如图甲所示。因为小车在水平面上做直线运动,加速度可能为零,也可能水平向右或水平向左。如果FN为零,则小球受到的重力G和拉力FT的合力一定水平向右(图乙),加速度向右,小车可能向右加速运动或向左减速运动;如果F
18、T为零,则小球受到的重力G和支持力FN的合力一定水平向左(图丙),加速度向左,小车可能向左加速运动或向右减速运动。9.如图所示,重为G的光滑半圆球对称地放在两个等高的固定台阶上,A、B为半圆球上与台阶接触的点,半圆球的球心在O点,半圆球的重心C位于O点正下方,=120,NA为半圆球上A点所受的弹力。下列说法中正确的是()A.NA的方向由A指向O,NAGB.NA的方向由A指向O,NAGC.NA的方向由A指向C,NAGD.NA的方向由A指向C,NA=G答案B弹力方向为垂直于接触面指向受力物体,因此NA的方向为垂直于球的切面指向球心,即沿半径由A指向O,故C、D项错误;半圆球受重力、NA、NB(半圆
19、球上B点所受的弹力),且NA、NB的夹角小于120,重力、NA、NB的合力为零,由对称性和平行四边形定则可知NA=NBG,故A项错误,B项正确。10.如图所示,一倾角为45的斜面固定于墙角,为使一光滑的铁球静止于图示位置,需加一水平力F,且F指向球心。下列说法正确的是()A.铁球一定受墙面水平向左的弹力B.铁球可能受墙面水平向左的弹力C.铁球一定受斜面通过铁球的重心的弹力D.铁球可能受斜面垂直于斜面向上的弹力答案BF的大小合适时,铁球可以静止在斜面上,且墙面对铁球无弹力,F增大时墙面才会对铁球有弹力,所以选项A错误,B正确。斜面必须有对铁球斜向上的弹力才能使铁球静止,该弹力方向垂直于斜面但不一
20、定通过铁球的重心,所以选项C、D错误。11.两根劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧a、b串接在一起,a弹簧的一端固定在墙上,如图所示。开始时弹簧均处于原长状态,现用作用在b弹簧的P端的水平力向右拉动弹簧,已知a弹簧的伸长量为L,则()A.b弹簧的伸长量也为LB.b弹簧的伸长量为k1Lk2C.P端向右移动的距离为2LD.P端向右移动的距离为1+k2k1L答案B根据两根弹簧中弹力相等可得b弹簧的伸长量为k1Lk2,P端向右移动的距离为L+k1k2L,选项B正确。12.(多选)如图所示,在倾角为30的光滑斜面上,A、B两个质量均为m的滑块用轻质弹簧相连,弹簧的劲度系数为k,水平力F作用在滑块B上,此时弹簧长度为l,且在弹性限度内,重力加速度为g,则下列说法正确的是()A.弹簧原长为l+mg2kB.弹簧原长为l+mgkC.力F的大小为33mgD.力F的大小为233mg答案AD对滑块A,据平衡条件得mg sin 30=kx,其中x=l0-l,解得l0=l+mg2k,A正确,B错误;对A、B及弹簧构成的整体,根据平衡条件得F cos 30=2mg sin 30,解得F=233mg,C错误,D正确。
