2019高考物理一轮复习学案：第二章相互作用 Word版含答案

第二章 相互作用

第1节重力__弹力

(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。(√)

胡克定律是英国科学家胡克发现的。

突破点(一) 弹力的有无及方向判断

1．弹力有无的判断“三法”

(1)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。多用来判断形变较明显的情况。

(2)假设法：对形变不明显的情况，可假设两个物体间不存在弹力，看物体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。

(3)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是否存在弹力。

2．弹力方向的确定

[题点全练]

1.如图所示，小车受到水平向右的弹力作用，与该弹力的有关说法中正确的是( )

A．弹簧发生拉伸形变

B．弹簧发生压缩形变

C．该弹力是小车形变引起的

D．该弹力的施力物体是小车

解析：选A 小车受到水平向右的弹力作用，是弹簧发生拉伸形变引起的，该弹力的施力物体是弹簧，故只有A项正确。

2．[多选](2018·启东期末)如图所示的对物体A的四幅受力图中，正确的是(

)

解析：选BD A处于静止，则杆一定受球面或地面的摩擦力，故A错误；A一定受地面的支持力及重力，球与斜面没有挤压，故不受斜面的弹力，故B正确；物体匀速下滑，则物体一定受力平衡，而图中很明显合力不可能为零，故C错误；对A分析，A处于平衡状态，合力为零，故一定受向上的摩擦力，摩擦力与支持力的合力与重力等大反向，故D正确。

突破点(二) 弹力的分析与计算

[典例] (2018·天门期末)三个质量均为2 kg的相同木块a、b、c和两个劲度系数均为500 N/m的相同轻弹簧p、q用轻绳连接如图所示，其中a放在光滑水平桌面上。开始时p弹簧处于原长，木块都处于静止。现用水平力缓慢地向左拉p弹簧的左端，直到c木块刚好离开水平地面为止，取g＝10 m/s2。则该过程p弹簧的左端向左移动的距离为多少？

[解析] 刚开始弹簧q处于压缩状态，设其压缩量为x1，则根据胡克定律有：

x1＝mgk＝2×10500 m＝0.04 m＝4 cm

最终c木块刚好离开水平地面，弹簧q处于拉伸状态，设其拉伸量为x2，则：

x2＝mgk＝2×10500 m＝0.04 m＝4 cm

c木块刚好离开水平地面时，拉弹簧p的水平拉力大小为：

F＝2mg＝4×10 N＝40 N

则弹簧p的伸长量为：x3＝Fk＝40500 m＝0.08 m＝8 cm

p弹簧左端向左移动的距离：x＝x1＋x2＋x3＝4 cm＋4 cm＋8 cm＝16 cm。

[答案] 16 cm

[方法规律]

计算弹力的四种方法

(1)根据胡克定律计算。

(2)根据力的平衡条件计算。

(3)根据牛顿第二定律计算。

(4)根据动能定理计算。

[集训冲关]

1．(2016·江苏高考)一轻质弹簧原长为8 cm，在4 N的拉力作用下伸长了2 cm，弹簧未超出弹性限度。则该弹簧的劲度系数为( )

A．40 m/N B．40 N/m

C．200 m/N D．200 N/m

解析：选D 由F＝kx知，弹簧的劲度系数k＝Fx＝40.02 N/m＝200 N/m，选项D正确。

2.如图所示，一重为10 N的球固定在支杆AB的上端，用一段绳子水平拉球，使杆发生弯曲，已知绳的拉力为7.5 N，则AB杆对球的作用力( )

A．大小为7.5 N

B．大小为10 N

C．方向与水平方向成53°角斜向右下方

D．方向与水平方向成53°角斜向左上方

解析：选D 对球进行受力分析可得，AB杆对球的作用力与绳子对球的拉力的合力，与球的重力等值反向，则AB杆对球的作用力大小F＝G2＋F拉2＝12.5 N，A、B错误；设AB杆对球的作用力与水平方向夹角为α，可得tan α＝GF拉＝43，α＝53°，故D项正确。

平衡中的弹簧问题：弹簧可以发生压缩形变，也可以发生拉伸形变，其形变方向不同，弹力的方向也不同。在平衡问题中，常通过轻弹簧这种理想化模型，设置较为复杂的情景，通过物体受力平衡问题分析弹簧的弹力。该类问题常有以下三种情况：

(一)拉伸形变

1.如图所示，用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，弹簧A与竖直方向的夹角为30°，弹簧C水平，则弹簧A、C的伸长量之比为( )

A.3∶4 B．4∶3

C．1∶2 D．2∶1

解析：选D 将两小球及弹簧B视为一个整体系统，该系统水平方向受力平衡，故有kΔxAsin 30°＝kΔxC，可得ΔxA∶ΔxC＝2∶1，D项正确。

(二)压缩形变

2.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，直到它刚离开上面弹簧，在此过程中下面木块移动的距离为( )

A.m1gk1B.m2gk1

C.m1gk2D.m2gk2

解析：选C 在此过程中，压在下面弹簧上的压力由(m1＋m2)g 减小到m2g，即减少了m1g，根据胡克定律可断定下面弹簧的长度增长了Δl＝m1gk2，即下面木块移动的距离为m1gk2。

(三)形变未知

3.如图所示，水平轻杆的一端固定在墙上，轻绳与竖直方向的夹角为37°，小球的重力为12 N，轻绳的拉力为10 N，水平轻弹簧的弹力为9 N，求轻杆对小球的作用力。

解析：(1)弹簧向左拉小球时：设杆的弹力大小为F，与水平方向的夹角为α，小球受力如图甲所示。

由平衡条件知： Fcos α＋F1sin 37°＝F2Fsin α＋F1cos 37°＝G

代入数据解得：F＝5 N，α＝53°即杆对小球的作用力大小为5 N，方向与水平方向成53°角斜向右上方。

(2)弹簧向右推小球时，

小球受力如图乙所示：

由平衡条件得： Fcos α＋F1sin 37°＋F2＝0Fsin α＋F1cos 37°＝G

代入数据解得：F≈15.5 N，α＝π－arctan415。

即杆对小球的作用力大小约为15.5 N，方向与水平方向成arctan415斜向左上方。

答案：见解析

对点训练：对力、重力概念的理解

1．[多选]关于力，下列说法正确的是( )

A．拳击运动员一记重拳出击，被对手躲过，运动员施加的力没有受力物体

B．站在地面上的人受到的弹力是地面欲恢复原状而产生的

C．重力、弹力、摩擦力是按力的性质命名的，动力、阻力、压力、支持力是按力的作用效果命名的

D．同一物体放在斜面上受到的重力一定小于放在水平面上受到的重力

解析：选BC 力是物体间的相互作用，有力就有施力物体和受力物体，故A错误；物体受到的弹力是施力物体反抗形变(或欲恢复原状)对受力物体施加的力，故B正确；力学中，按照力的性质可以把力分为重力、弹力、摩擦力等，按照力的作用效果可以把力分为动力、阻力、压力、支持力等，故C正确；同一物体放在地球上同一纬度且离地面高度相同时，受到的重力相同，故D错误。

2．[多选](2018·张家港六校联考)下列关于重心的说法正确的是( )

A．重心是物体的各部分所受重力的合力的作用点

B．质量均匀形状规则的物体的重心必与其几何中心重合

C．重心是物体上最重的一点

D．直铁丝被弯曲后，重心便不在其中点，但一定还在铁丝上

解析：选AB 我们认为物体各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫做物体的重心，故A正确；质量分布均匀、形状规则的物体重心在几何中心上，故B正确；重心不是物体上最重的一点，故C错误；若直铁丝被弯曲后变成圆环，重心不在铁丝上，故D错误。

对点训练：弹力的有无及方向判断

3．足球运动是目前全球体育界最具影响力的运动项目之一，深受青少年喜爱。如图所示为四种与足球有关的情景，下列说法正确的是(

)

A．图甲中，静止在草地上的足球受到的弹力就是它的重力

B．图乙中，静止在光滑水平地面上的两个足球由于接触而受到相互作用的弹力

C．图丙中，即将被踢起的足球一定不能被看成质点

D．图丁中，落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变

解析：选D 足球受到的弹力和重力是两种性质的力，A错误；产生弹力的条件是相互接触且存在形变，B错误；物体能否看成质点取决于物体的大小和形状对所研究问题的影响是否可以忽略，即将被踢起的足球有时也能看作质点，C错误；落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变，D正确。 4.如图所示，一小球用两根轻绳挂于天花板上，球静止，绳1倾斜，绳2恰好竖直，则小球所受的作用力有( )

A．1个 B．2个

C．3个 D．4个

解析：选B 假设绳1对球有作用力，该作用力的方向斜向左上方，另外，小球在竖直方向上受重力和绳2的拉力，在这三个力的作用下小球不可能保持平衡而静止，所以绳1不可能对小球施加拉力，即小球所受的作用力有2个，故B正确。

5.在半球形光滑碗内斜搁一根筷子，如图所示，筷子与碗的接触点分别为A、B，则碗对筷子A、B两点处的作用力方向分别为( )

A．均竖直向上

B．均指向球心O

C．A点处指向球心O，B点处竖直向上

D．A点处指向球心O，B点处垂直于筷子斜向上

解析：选D A点处弹力的方向沿半径指向球心O，B点处弹力的方向垂直于筷子斜向上，故D正确。

6．如图所示的四个图中，AB、BC均为轻质杆，各图中杆的A、C端都通过铰链与墙连接，两杆都在B处由铰链连接，且系统均处于静止状态。现用等长的轻绳来代替轻杆，能保持平衡的是(

)

A．图中的AB杆可以用轻绳代替的有甲、乙、丙

B．图中的AB杆可以用轻绳代替的有甲、丙、丁

C．图中的BC杆可以用轻绳代替的有乙、丙、丁

D．图中的BC杆可以用轻绳代替的有甲、乙、丁

解析：选B 如果杆受拉力作用，可以用与之等长的轻绳代替，如果杆受压力作用，则不可用等长的轻绳代替，题图甲、丙、丁中的AB杆均受拉力作用，而甲、乙、丁中的BC杆均受沿杆的压力作用，故A、C、D均错误，B正确。

对点训练：弹力的分析与计算

7.[多选](2018·泰州模拟)某缓冲装置可抽象成如图所示的简