【步步高】2013年高考物理大一轮 第二章 第1课时 力、重力、弹力 新人教版必修1

《步步高》高考物理（人教版通用）大一轮复习讲义第二章章末限时练(满分：100分时间：90分钟)一、选择题(每小题4分，共40分)1．某物体在n个共点力的作用下处于静止状态，若把其中一个力F1的方向沿顺时针方向转过90°，而保持其大小不变，其余力保持不变，则此时物体所受的合力大小为( )A．F1 B.2F1C．2F1D．0答案 B解析物体受n个力处于静止状态，则其中(n－1)个力的合力一定与剩余的那个力等大反向，故除F1以外的其他各力的合力大小等于F1，且与F1方向相反，故当F1转过90°后，物体受到的合力大小应为2F1，选项B正确．2．如图1甲所示为实验室常用的弹簧测力计，弹簧的一端与有挂钩的拉杆相连，另一端固定在外壳上的O点，外壳上固定一个圆环，整个外壳重为G，弹簧及拉杆的质量忽略不计．现将该弹簧测力计用如图乙、丙的两种方式固定在地面上，并分别用相同的力F0(F0>G)竖直向上拉弹簧测力计，则稳定后弹簧测力计的读数分别为( )图1A．乙图读数为F0－G，丙图读数为F0B．乙图读数为F0，丙图读数为F0－GC．乙图读数为F0－G，丙图读数为F0＋GD．乙图读数为F0，丙图读数为F0答案 B解析弹簧测力计的读数应是弹簧中的弹力大小．在图乙中，F0与弹簧拉力是一对作用力与反作用力，大小一定相等．在图丙中，由共点力的平衡知F0＝F弹＋G，所以F弹＝F0－G，选项B正确．3．如图2所示，固定的斜面上叠放着A、B两木块，木块A与B的接触面是水平的，水平力F作用于木块A，使木块A、B保持静止，且F≠0.则下列描述正确的是( )A．B可能受到3个或4个力作用图2B．斜面对木块B的摩擦力方向可能沿斜面向下C．A对B的摩擦力可能为0D．A、B整体可能受三个力作用答案BD解析对A、B整体，一定受到重力G、斜面支持力F N、水平力F，如图(a)，这三个力可能使整体平衡，因此斜面对A、B整体的静摩擦力可能为0，可能沿斜面向上，也可能沿斜面向下，B、D正确；对木块A，受力如图(b)，水平方向受力平衡，因此一定受到B对A的静摩擦力F f A，由牛顿第三定律可知，C错；对木块B，受力如图(c)，其中斜面对B的摩擦力F f可能为0，因此木块B可能受4个或5个力作用，A错．4．帆船航行时，遇到侧风需要调整帆面至合适的位置，保证船能有足够的动力前进．如图3是帆船航行时的俯视图，风向与船航行方向垂直，关于帆面的a、b、c、d四个位置，可能正确的是( )A．a B．b 图3C．c D．d答案 B5．一轻杆AB，A端用铰链固定于墙上，B端用细线挂于墙上的C点，并在B端挂一重物，细线较长使轻杆位置如图4甲所示时，杆所受的压力大小为F N1，细线较短使轻杆位置如图乙所示时，杆所受的压力大小为F N2，则有( )图4A．F N1>F N2B．F N1<F N2C．F N1＝F N2D．无法比较答案 C解析轻杆一端被铰链固定在墙上，杆上的弹力方向沿杆的方向．由牛顿第三定律可知：杆所受的压力与杆对B点细线的支持力大小相等，方向相反．对两种情况下细线与杆接触点B受力分析，如图甲、乙所示，由图中几何关系可得：F N1AB＝mgAC，F N2AB＝mgAC，故F N1＝F N2，选项C正确．6．如图5所示，光滑水平地面上放有截面为14圆周的柱状物体A，A与墙面之间放一光滑的圆柱形物体B，对A施加一水平向左的力F，整个装置保持静止．若将A的位置向左移动稍许，整个装置仍保持平衡，则( ) 图5A．水平外力F增大B．墙对B的作用力减小C．地面对A的支持力减小D．A对B的作用力减小答案BD解析对物体B的受力分析如图所示，A的位置左移，θ角减小，F N1＝G tan θ，F N1减小，B项正确；F N＝Gcos θ，F N减小，D项正确；以A、B为一个整体受力分析，F N1＝F，所以水平外力F减小，A项错误；地面对A的支持力等于两个物体的重力之和，所以该力不变，C项错误．7．如图6所示，一辆质量为M的汽车沿水平面向右运动，通过定滑轮将质量为m的重物A缓慢吊起．在吊起重物的过程中，关于绳子的拉力F T、汽车对地面的压力F N和汽车受到的摩擦力F f随细绳与水平方向的夹角θ变化的图象中正确的是 ( ) 图6答案 AC解析 因为绳子跨过定滑轮，故绳子张力等于重物A 的重力，A 正确；由牛顿第三定律可知，汽车对地面的压力大小等于地面对汽车的支持力，故以汽车为研究对象，受力分析得F N ＝Mg －F T sin θ，取θ＝0时，F N ＝Mg ，B 错误；因为缓慢吊起重物，汽车可视为处于平衡状态，故有F f ＝F T cos θ，故C 对，D 错．8．如图7所示，A 、B 两物体叠放在水平地面上，A 物体质量m ＝20 kg ，B 物体质量M ＝30 kg.处于水平位置的轻弹簧一端固定于墙壁，另一端与A 物体相连，弹簧处于自然状态，其劲度系数为250 N/m ，A 与 图7B 之间、B 与地面之间的动摩擦因数为μ＝0.5.现有一水平推力F 作用于物体B 上推着B 缓慢地向墙壁移动，当移动0.2 m 时，水平推力F 的大小为(g 取10 m/s 2) ( ) A ．350 NB ．300 NC ．250 ND ．200 N答案 B解析 由题意可知F f A max ＝μmg ＝100 N ．当A 向左移动0.2 m 时，F 弹＝k Δx ＝50 N ，F 弹<F f A max ，即A 、B 间未出现相对滑动，对整体受力分析可知，F ＝F f B ＋F 弹＝μ(m ＋M )g ＋k Δx ＝300 N ，B 选项正确．9．如图8所示，左侧是倾角为30°的斜面、右侧是圆弧面的物体固定 在水平地面上，圆弧面底端切线水平，一根两端分别系有质量为m 1、m 2的小球的轻绳跨过其顶点上的小滑轮．当它们处于平衡状 图8态时，连结m 2小球的轻绳与水平线的夹角为60°，不计一切摩擦，两小球可视为质点．两小球的质量之比m 1∶m 2等于( )A ．2∶ 3B ．2∶3C.3∶2D ．1∶1答案 A解析 对m 2受力分析如图所示 进行正交分解可得F N cos 60°＝F T cos 60° F T sin 60°＋F N sin 60°＝m 2g解得F T ＝m 2g3对m 1球受力分析可知，F T ＝m 1g sin 30°＝12m 1g可知m 1∶m 2＝2∶3，选项A 正确．10．如图9所示，不计质量的光滑小滑轮用细绳悬挂于墙上的O 点，跨过滑轮的细绳连接物块A 、B ，A 、B 都处于静止状态，现将物 块B 移至C 点后，A 、B 仍保持静止，下列说法中正确的是( )图9A ．B 与水平面间的摩擦力增大B ．绳子对B 的拉力增大C ．悬于墙上的绳所受拉力不变D ．A 、B 静止时，图中α、β、θ三角始终相等 答案 AD解析 因为将物块B 移至C 点后，A 、B 仍保持静止，所以绳中的拉力大小始终等于A 的重力，通过定滑轮，绳子对B 的拉力大小也等于A 的重力，而B 移至C 点后，右侧绳子与水平方向的夹角减小，对B 进行受力分析可知，B 受到水平面的静摩擦力增大，所以选项A 正确，B 错误；对滑轮受力分析可知，悬于墙上的绳所受拉力等于两边绳的合力，由于两边绳子的夹角变大，两边绳的合力将减小，选项C 错误；由几何关系可知α、β、θ三角始终相等，选项D 正确． 二、非选择题(共60分)11．(6分)为测定木块P 和木板Q 间的动摩擦因数，某同学设计了一个实验，图10为实验装置示意图，其中各物体的接触面均水平，该同学在实验中的主要操作有：图10A ．用弹簧测力计测出木块P 的重力为G P ＝6.00 N ；B ．用弹簧测力计测出木板Q 的重力为G Q ＝9.25 N ；C ．用手按住木块和木板，按图10装置安装好器材；D ．松开木块和木板让其运动，待弹簧测力计指针稳定时再读数． (1)上述操作中多余的步骤是________．(填步骤序号)(2)在听取意见后，该同学按正确方法操作，稳定时弹簧测力计的 指针位置如图11所示，其示数为______ N ．根据该同学的测量数据，可求得木块P 和木板Q 间的动摩擦因数为______． 图11 答案 (1)B (2)2.10 0.35解析 (1)要做好本题，需理解实验原理．无论木板怎样滑动，弹簧测力计的示数总与P 木块的滑动摩擦力相等，且这个值是稳定的，故可用F ＝μF N ＝μmg 求解μ，所以步骤B 是多余的．(2)由读数的估读规则可知，弹簧测力计的读数为2.10 N ，由F ＝μF N ＝μmg ，可知μ＝F mg＝0.35. 12．(8分)某同学做“验证力的平行四边形定则”实验的情况如图12甲所示，其中A 为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB 和OC 为细绳，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图．图12(1)实验中用弹簧测力计测量力的大小时，下列使用方法中正确的是________．A．拿起弹簧测力计就进行测量读数B．拉橡皮筋的拉力大小不能超过弹簧测力计的量程C．测量前检查弹簧指针是否指在零刻线，用标准砝码检查示数正确后，再进行测量读数D．应尽量避免弹簧、指针、拉杆与刻度板间的摩擦(2)关于此实验的下列说法中正确的是________．A．同一次实验中，O点位置不允许变动B．实验中，只需记录弹簧测力计的读数和O点的位置C．实验中，把橡皮筋的另一端拉到O点时，两个弹簧测力计之间的夹角必须取90°D．实验中，要始终将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程，然后调节另一弹簧测力计拉力的大小和方向，把橡皮筋另一端拉到O点(3)图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________．(4)本实验采用的科学方法是________．A．理想实验法B．等效替代法C．逆向思维法D．建立物理模型法答案(1)BCD (2)A (3)F′(4)B13．(10分)如图13所示，一根质量不计的横梁A端用铰链固定在墙壁上，B端用细绳悬挂在墙壁上的C点，使得横梁保持水平状态．已知细绳与竖直墙壁之间的夹角为60°，当用另一段轻绳在B点悬挂一个质量为M＝6 kg的重物时，求轻杆对B点的弹力和绳BC的拉力大小．(g取10 m/s2) 图13答案60 3 N 120 N解析设杆对B点的弹力为F1，因横梁A端用铰链固定，故F1的方向沿杆方向，绳BC对B点的拉力为F2，由于B点静止，B点所受的向下的拉力大小恒定为重物的重力，根据受力平衡的特点，杆的弹力F 1与绳BC对B点的拉力F2的合力一定竖直向上，大小为Mg，如图所示．根据以上分析可知弹力F1与拉力F2的合力大小F＝G＝Mg＝60 N由几何知识可知F1＝F tan 60°＝60 3 NF2＝Fsin 30°＝120 N即轻杆对B点的弹力为60 3 N，绳BC的拉力为120 N.14．(10分)如图14所示，质量为m1＝5 kg的滑块，置于一粗糙的斜面上，用一平行于斜面的大小为30 N的力F推滑块，滑块沿斜面向上匀速运动，斜面体质量m2＝10 kg，且始终静止，取g＝10 m/s2，求：图14(1)斜面对滑块的摩擦力．(2)地面对斜面体的摩擦力和支持力．答案(1)5 N (2)15 3 N 135 N解析(1)用隔离法：对滑块受力分析，如图甲所示，在平行斜面的方向上：F＝m1g sin 30°＋F f，F f＝F－m1g sin 30°＝(30－5×10×0.5) N＝5 N.(2)用整体法：因两个物体均处于平衡状态，故可以将滑块与斜面体当作一个整体来研究，其受力如图乙所示，由图乙可知：在水平方向上有F f地＝F cos 30°＝15 3 N；在竖直方向上，有F N地＝(m1＋m2)g－F sin30°＝135 N.15．(13分)如图15所示，A、B两物体叠放在水平地面上，已知A、B的质量分别为m A＝10 kg，m B＝20 kg，A、B之间、B与地面之间的动摩擦因数均为μ＝0.5.一轻绳一端系住物体A，另一端系于墙上，绳与竖直方向的夹角为37°，今欲用外力将物体B匀速向右图15拉出，求所加水平拉力F的大小，并画出A、B的受力分析图．(取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)答案160 N 见解析图解析A、B的受力分析如图甲、乙所示对A应用平衡条件，有F T sin 37°＝F f1＝μF N1F T cos 37°＋F N1＝m A g联立得F N1＝3m A g4μ＋3＝60 N，F f1＝μF N1＝30 N对B应用平衡条件，有F N1＝F N1′，F f1＝F f1′F＝F f1′＋F f2＝F f1＋μF N2＝F f1＋μ(F N1′＋m B g)＝160 N16．(13分)如图16所示，在光滑的水平杆上穿两个重均为2 N的球A、B，在两球之间夹一弹簧，弹簧的劲度系数为10 N/m，用两条等长的线将球C与A、B相连，此时弹簧被压短了10 cm，两条线的夹角为60°，求：(1)杆对A球的支持力为多大？图16(2)C球的重力为多大？答案(1)(2＋3) N (2)2 3 N解析(1)A、C球的受力情况分别如图甲、乙所示：甲乙其中F＝kx＝1 N对于A球，由平衡条件得：F＝F T sin 30°F N＝G A＋F T cos 30°解得：F N＝(2＋3) N(2)由(1)可得两线的张力都为：F T＝2 N对于C球，由平衡条件得：2F T cos 30°＝G C解得：G C＝2 3 N。

第一节重力弹力[高考导航]知识内容考试要求真题统计2017.42017.112018.42018.112019.42020.12020.71.重力、基本相互作用c7、101192.弹力c59、203.摩擦力c75、2094.力的合成c10175.力的分解c76.共点力平衡条件及应用11 1310实验：探究求合力的方法17(1)该部分知识是力学的基础，对本章知识单独考查一个知识点的高考试题非常少，大多数情况都是涉及几个知识点。

备考知识有：(1)结合物体的平衡条件考查弹力、摩擦力；(2)受力分析中整体法和隔离法的应用；(3)静态平衡问题和动态平衡问题。

第一节重力弹力一、对重力的理解【基础练1】(多选)关于地球上的物体，下列说法正确的是( )A．物体只有静止时才受重力作用B ．地面上的物体受到的重力垂直于水平面C ．重心是物体受到重力的等效作用点，故重心一定在物体上D ．物体所受重力的大小与物体运动状态无关 答案：BD二、弹力和胡克定律答案：□1弹性形变 □2直接接触 □3弹性形变 □4相反 □5弹性限度 □6正比 【基础练2】 图中各物体均处于静止状态。

图中画出了小球A 所受弹力的情况，其中正确的是( )解析：选C 。

轻质杆对物体的弹力不一定沿着杆的方向，选项A 中小球只受重力和杆的弹力且处于静止状态，由二力平衡可得小球受到的弹力应竖直向上，A 错误；选项B 中如果左边的绳有拉力，则竖直向上的那根绳就会发生倾斜，所以左边的绳没有拉力，B 错误；对于球与面接触的弹力方向，过接触点垂直于接触面(即在接触点与球心的连线上)，即选项D 中大半球对小球的支持力F N2应是沿着过小球与圆弧接触点的半径，且指向圆心的弹力，D 错误；球与球相接触的弹力方向，垂直于过接触点的公切面(即在两球心的连线上)，而指向受力物体，C 正确。

【基础练3】 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。

第二章相互作用第1讲重力弹力摩擦力1．关于由滑动摩擦力公式F f＝μF N推出的μ＝F fF N，下列说法正确的是()．A．动摩擦因数μ与摩擦力F f成正比，F f越大，μ越大B．动摩擦因数μ与正压力F N成反比，F N越大，μ越小C．μ与F f成正比，与F N成反比D．μ的大小由两物体接触面的情况及其材料决定解析动摩擦因数μ的大小由接触面的粗糙程度及材料决定，与摩擦力F f和压力F N无关，一旦材料和接触面的情况确定了，动摩擦因数μ也就确定了．答案 D2．如图1所示，在一张大桌子上放两个平面镜M和N，让一束光依次被两面镜子反射，最后射到墙上，形成一个光点P.用力压桌面，观察墙上光点位置的变化．下列说法中正确的是()．图 1A．F增大，P上移B．F增大，P下移C．F减小，P下移D．F减小，P上移解析本题考查微小形变的放大法．当力F增大时，两镜面均向里倾斜，使入射角减小，经两次累积，使反射光线的反射角更小，光点P下移；反之，若力F减小，光点P上移．所以，选项B、D正确．答案BD3．如图2所示，物体P放在粗糙水平面上，左边用一根轻弹簧与竖直墙相连，物体静止时弹簧的长度小于原长．若再用一个从0开始逐渐增大的水平力F 向右拉P，直到拉动，那么在P被拉动之前的过程中，弹簧对P的弹力F T 的大小和地面对P的摩擦力F f的大小的变化情况是()．图2A．弹簧对P的弹力F T始终增大，地面对P的摩擦力始终减小B．弹簧对P的弹力F T保持不变，地面对P的摩擦力始终增大C．弹簧对P的弹力F T保持不变，地面对P的摩擦力先减小后增大D．弹簧对P的弹力F T先不变后增大，地面对P的摩擦力先增大后减小解析物体P始终静止不动，故弹簧的形变量没有变化，弹力F T保持不变．由力平衡知F＝F f－F T，力F逐渐增大时，F f也逐渐增大，故选项B正确．答案 B4．如图3所示，A、B两物块叠放在一起，在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动，运动过程中B受到的摩擦力()图3A．方向向左，大小不变B．方向向左，逐渐减小C．方向向右，大小不变D．方向向右，逐渐减小解析B向右做匀减速直线运动，加速度大小不变、方向向左，由牛顿第二定律知，B所受摩擦力的方向向左，大小不变，即A正确，B、C、D均错误．答案 A5．如图4所示，将两相同的木块a、b置于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳固定于墙壁．开始时a、b均静止，弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，a所受摩擦力F fa≠0，b所受摩擦力F fb＝0.现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间()．图4A．F fa大小不变B．F fa方向改变C．F fb仍然为零D．F fb方向向右解析右侧绳剪断瞬间，木块b受到弹簧向左的拉力和向右的摩擦力(因b在弹簧拉力作用下有向左运动的趋势)，故选项C错误、选项D正确．木块a 受左侧绳的拉力和弹簧弹力不变(弹簧未来得及形变)，故F fa不变．选项A正确、选项B错误．答案AD6．如图5所示，质量为m的物体用细绳拴住放在水平粗糙的传送带上，物体与传送带间的动摩擦因数为μ，当传送带分别以v1、v2的速度做逆时针运动时(v1<v2)，绳中的拉力分别为F1、F2，则下列说法正确的是()．图5A．物体受到的摩擦力F f1<F f2B．物体所受摩擦力方向向右C．F1＝F2D．传送带速度足够大时，物体受到的摩擦力可为0解析物体的受力如下图所示，滑动摩擦力与绳的拉力的水平分量平衡，因此方向向左，B错；设绳与水平方向成θ角，则F cos θ－μF N＝0，F N＋F sin θ－mg＝0，解得F＝μmgcos θ＋μsin θ，恒定不变，C正确；滑动摩擦力F f＝F cos θ＝μmg cos θcos θ＋μsin θ也不变，A、D错．答案 C7．如图6所示，在一个正方体的盒子中放有一个质量分布均匀的小球，小球的直径恰好和盒子内表面正方体的边长相等，盒子沿倾角为α的固定斜面滑动，不计一切摩擦，下列说法中正确的是()．图6A．无论盒子沿斜面上滑还是下滑，球都仅对盒子的下底面有压力B．盒子沿斜面下滑时，球对盒子的下底面和右侧面有压力C．盒子沿斜面下滑时，球对盒子的下底面和左侧面有压力D．盒子沿斜面上滑时，球对盒子的下底面和左侧面有压力解析先以盒子和小球组成的系统为研究对象，无论上滑还是下滑，用牛顿第二定律均可求得系统的加速度大小为a＝g sin α，方向沿斜面向下，由于盒子和小球始终保持相对静止，所以小球的加速度大小也是a＝g sin α，方向沿斜面向下，小球沿斜面向下的重力分力大小恰好等于所需的合外力，因此不需要左、右侧面提供弹力．答案 A8．如图7所示，楔形物块a固定在水平地面上，在其斜面上静止着小物块b.现用大小一定的力F分别沿不同方向作用在小物块b上，小物块b仍保持静止，如下图所示．则a、b之间的静摩擦力一定增大的是()．图7解析未加力F前对b进行受力分析可知，b受沿斜面向上的静摩擦力．A 中加力F后，静摩擦力一定增大；B、C中加力F后，静摩擦力可能减小，B、C错；D中加力F后，静摩擦力不变，D错．A选项正确．答案 A9．如图8所示，将一物块分成相等的A、B两部分靠在一起，下端放置在地面上，上端用绳子拴在天花板上，绳子处于竖直伸直状态，整个装置静止，则()．图8A．绳子上拉力可能为零B．地面受的压力可能为零C．地面与物体间可能存在摩擦力D．A、B之间可能存在摩擦力解析经分析，绳子上拉力可能为零，地面受的压力不可能为零，选项A对、B错；由于绳子处于竖直伸直状态，绳子中拉力只可能竖直向上，所以地面与B间不可能存在摩擦力，而A、B之间可能存在摩擦力，选项C错而D对．答案AD10．如图9所示，小车内有一固定光滑斜面，一个小球通过细绳与车顶相连，细绳始终保持竖直．关于小球的受力情况，下列说法正确的是()图9A．若小车静止，绳对小球的拉力可能为零B．若小车静止，斜面对小球的支持力一定为零C．若小车向右运动，小球一定受两个力的作用D．若小车向右运动，小球一定受三个力的作用解析：方法一：斜面光滑表明小球不受摩擦力，细绳竖直表明若绳子有弹力，应沿竖直方向．方法二：采用假设法．若绳对小球的拉力为零，小球在重力和斜面的弹力作用下，合力不可能为零，无法达到平衡，故绳对小球的拉力不可能为零．若斜面对小球的支持力不为零，则细绳不可能始终保持竖直，故斜面对小球的支持力一定为零．方法三：小车向右运动可能有三种运动形式：向右匀速运动、向右加速运动和向右减速运动．当小车向右匀速运动时，小球受力平衡，只受重力和绳子拉力两个力的作用．当小车向右加速运动时，小球需有向右的合外力，但由细绳保持竖直状态和斜面形状可知，该运动形式不可能有．当小车向右减速运动时，小球需有向左的合外力，则一定受重力和斜面的支持力，可能受绳子的拉力，也可能不受绳子的拉力．答案：B11．A、B两物块如图10叠放，一起沿固定在水平地面上倾角为α的斜面匀速下滑．则()．图10A．A、B间无摩擦力B．B与斜面间的动摩擦因数μ＝tan αC．A、B间有摩擦力，且B对A的摩擦力对A做负功D．B对斜面的摩擦力方向沿斜面向下解析选取A为研究对象，对其受力分析可知，物体A除了受到竖直向下的重力G A和垂直A、B接触面向上的弹力F N作用外，肯定还受到平行于A、B 接触面指向左上方的摩擦力F f的作用，如下图所示．根据受力图可知，B对A的摩擦力F f与运动方向之间的夹角小于90°，所以摩擦力F f对A做正功，选项A、C均错误；选取A、B组成的系统为研究对象，该系统始终处于平衡状态，对其受力分析，根据力的平衡条件易得，斜面对整体的滑动摩擦力方向沿斜面向上，根据牛顿第三定律可知B对斜面的摩擦力方向沿斜面向下，故选项D正确；沿斜面方向(m A＋m B)g sin α＝μ(m A＋m B)g cos α，解得μ＝tan α，故选项B正确．答案BD12．如图11甲所示，轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为10 kg的物体，∠ACB＝30°；图乙中轻杆HP一端用铰链固定在竖直墙上，另一端P通过细绳EP拉住，EP与水平方向也成30°，轻杆的P点用细绳PQ拉住一个质量也为10 kg的物体．g取10 N/kg，求轻绳AC段的张力大小F AC与细绳EP的张力大小F EP之比．图11解析题图甲和乙中的两个物体M1、M2都处于平衡状态，根据平衡条件可判断，与物体相连的细绳拉力大小等于物体的重力．分别取C点和P点为研究对象，进行受力分析如图(a)和(b)所示．图(a)中轻绳AD跨过定滑轮拉住质量为M1的物体，物体处于平衡状态，绳AC段的拉力F AC＝F CD＝M1g图(b)中由F EP sin 30°＝F PQ＝M2g得F EP＝2M2g，所以得F ACF EP＝M12M2＝12.。

第二章 相互作用第1单元 力 重力和弹力 摩擦力一、力：是物体对物体的作用（1） 施力物体与受力物体是同时存在、同时消失的；力是相互的 （2） 力是矢量（什么叫矢量——满足平行四边形定则） （3） 力的大小、方向、作用点称为力的三要素 （4） 力的图示和示意图（5）力的分类：根据产生力的原因即根据力的性质命名有重力、弹力、分子力、电场力、磁场力等；根据力的作用效果命名即效果力如拉力、压力、向心力、回复力等。

(提问：效果相同，性质一定相同吗？性质相同效果一定相同吗？大小方向相同的两个力效果一定相同吗？)（6） 力的效果：1、加速度或改变运动状态 2、形变（7） 力的拓展：1、改变运动状态的原因 2、产生加速度 3、牛顿第二定律 4、牛顿第三定律二、常见的三种力 1重力（1） 产生：由于地球的吸引而使物体受到的力，是万有引力的一个分力 （2） 方向：竖直向下或垂直于水平面向下 （3） 大小：G=mg ，可用弹簧秤测量两极 引力 = 重力 （向心力为零）赤道 引力 = 重力 + 向心力 （方向相同） 由两极到赤道重力加速度减小，由地面到高空重力加速度减小（4） 作用点：重力作用点是重心，是物体各部分所受重力的合力的作用点。

重心的测量方法：均匀规则几何体的重心在其几何中心，薄片物体重心用悬挂法；重心不一定在物体上。

2、弹力（1）产生：发生弹性形变的物体恢复原状，对跟它接触并使之发生形变的另一物体产生的力的作用。

（2）产生条件：两物体接触；有弹性形变。

（3）方向：弹力的方向与物体形变的方向相反，具体情况有：轻绳的弹力方向是沿着绳收缩的方向；支持力或压力的方向垂直于接触面，指向被支撑或被压的物体；弹簧弹力方向与弹簧形变方向相反。

（4）大小：弹簧弹力大小F=kx （其它弹力由平衡条件或动力学规律求解）1、 K 是劲度系数，由弹簧本身的性质决定2、 X 是相对于原长的形变量3、 力与形变量成正比（5） 作用点：接触面或重心【例1】如图所示，两物体重力分别为G 1、G 2，两弹簧劲度系数分别为k 1、k 2，弹簧两端与物体和地面相连。

第二章相互作用学案6 力重力弹力一、概念规律题组1．下列说法正确的是( )A．甲打乙一拳，乙感到痛，而甲未感到痛，说明甲对乙施加了力，而乙未对甲施加力B．“风吹草动”，草受到了力，但没有施力物体，说明没有施力物体的力也是存在的C．磁铁吸引铁钉时，磁铁不需要与铁钉接触，说明力可以脱离物体而存在D．网球运动员用力击球，网球受力后飞出，网球受力的施力物体不再是人2．下列说法正确的是( )A．自由下落的石块速度越来越大，说明石块所受重力越来越大B．在空中飞行的物体不受重力作用C．一抛出的石块轨迹是曲线，说明石块所受的重力方向始终在改变D．将一石块竖直向上抛出，在先上升后下降的整个过程中，石块所受重力的大小与方向都不变3．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4．关于弹力，下面说法不正确的是( )A．两个弹性物体相互接触不一定会产生弹力B．静止在水平面上的物体，对水平面的压力就是物体的重力C．产生弹力的物体一定发生弹性形变D．弹力的大小与物体的形变程度有关，形变程度越大，弹力越大二、思想方法题组图15．如图1所示，一个被吊着的均匀球壳，其内部注满了水，在球的底部有一带阀门的细出水口．在打开阀门让水慢慢流出的过程中，球壳与其中的水的共同重心将会( ) A．一直下降B．一直不变C．先下降后上升D．先上升后下降6．如下图所示的情景中，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( )一、重力与重心1．重力大小G＝mg.重力的大小与运动状态无关，与所处的纬度和高度有关．因重力加速度随纬度的减小而减小，随高度的增加而减小，故同一物体的重力在赤道处最小，并随高度增加而减小．2．重力的方向总是“竖直向下”的，但并不一定“垂直地面”，也不一定指向地心．3．重力是由于地球的吸引而产生的，但重力并不等于地球的引力，它实际上是万有引力的一个分力．4．重心的位置与物体的形状和质量分布有关，不一定在物体上．【例1】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[规范思维][针对训练1] 如图2所示，“马踏飞燕”是汉代艺术家高度智慧、丰富想像、浪漫主义精神和高超的艺术技巧的结晶，是我国古代雕塑艺术的稀世之宝，飞奔的骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上，是因为( )图2A．马跑得快的缘故B．马蹄大的缘故C．马的重心在飞燕上D．马的重心位置与飞燕在一条竖直线上二、弹力方向的判断及其大小的计算1．弹力有无的判断(1)根据弹力产生的条件直接判断．(2)利用假设法判断对于形变不明显的情况，可假设两个物体间不存在弹力，看物体还能否保持原有的状态．(3)根据物体的运动状态分析依据物体的运动状态，由物体的受力平衡(或牛顿第二定律)列方程，或者定性判断弹力是否存在及弹力的方向．一端固定着一个质量为m的球．试分析下列情况下杆对球的弹力的大小和方向．图3(1)小车静止；(2)小车以加速度a水平向右加速运动．[规范思维][针对训练2] 请画出图4中A 球的受力情况图4三、胡克定律的应用【例3】 (2010·湖南·15)一根轻质弹簧一端固定，用大小为F 1的力压弹簧的另一端，平衡时长度为l 1；改用大小为F 2的力拉弹簧，平衡时长度为l 2.弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，该弹簧的劲度系数为( )A .F 2－F 1l 2－l 1 B .F 2＋F 1l 2＋l 1 C .F 2＋F 1l 2－l 1 D .F 2－F 1l 2＋l 1 [针对训练3] (2009·广东·7)图5某缓冲装置可抽象成图5所示的简单模型．图中k 1、k 2为原长相等，劲度系数不同的轻质弹簧．下列表述不正确的是( ) A ．缓冲效果与弹簧的劲度系数有关B ．垫片向右移动时，两弹簧产生的弹力大小相等C ．垫片向右移动时，两弹簧的长度保持相等D ．垫片向右移动时，两弹簧的弹性势能发生改变【基础演练】1．关于力的概念，下列说法正确的是( ) A ．没有相互接触的物体间也可能有力的作用 B ．力是使物体位移增加的原因C ．压缩弹簧时，手先给弹簧一个压力并使之压缩，弹簧压缩后再反过来给手一个弹力D ．力可以从一个物体传给另一个物体，而不改变其大小2．(2011·济宁模拟)下列关于物体重力的说法中不正确的是( ) A ．地球上的物体只有运动时才受到重力B ．同一物体在某处向上抛出后和向下抛出后所受重力一样大C ．某物体在同一位置时，所受重力与静止还是运动无关，重力大小是相同的D ．物体所受重力大小与其质量有关图63．台球以速度v0与球桌边框成θ角撞击O点，反弹后速度为v1，方向与球桌边框夹角仍为θ，如图6所示．OB垂直于桌边，则下列关于桌边对小球的弹力方向的判断中正确的是( )A．可能沿OA方向B．一定沿OB方向C．可能沿OC方向D．可能沿OD方向4．一个质量可以不计的弹簧，其弹力F的大小与长度l的关系如图7中的直线a、b 所示，这根弹簧的劲度系数为( )图7A．1 250 N/m B．625 N/mC．2 500 N/m D．833 N/m图85．一个长度为L的轻弹簧，将其上端固定，下端挂一个质量为m的小球时，弹簧的总长度变为2L.现将两个这样的弹簧按如图8所示方式连接，A、B两小球的质量均为m，则两小球平衡时，B小球距悬点O的距离为(不考虑小球的大小)( )A．3L B．4L C．5L D．6L6．(2011·泰安模拟)如图9所示，轻质弹簧的劲度系数为k，小球重G，平衡时小球在A 处．今用力F压小球至B处，使弹簧缩短x，则此时弹簧的弹力为( )图9A．kx B．kx＋GC．G－kx D．以上都不对【能力提升】7．(2010·浙江宁波期末)a、b两个质量相同的球用线连接，a球用线挂在天花板上，b 球放在光滑斜面上，系统保持静止，以下图示哪个是正确的( )8．如图10所示，倾角为30°、重为80 N的斜面体静止在水平面上．一根弹性轻杆一端垂直固定在斜面体上，杆的另一端固定一个重为2 N的小球，小球处于静止状态时，下列说法正确的是( )图10A．斜面有向左运动的趋势B．地面对斜面的支持力为80 NC．球对弹性轻杆的作用力为2 N，方向竖直向下D9.图11如图11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°，则匀速运动时弹簧的压缩量为多少？图1210．如图12所示，质量为m的物体A放在地面上的竖直轻弹簧B上．现用细绳跨过定滑轮将物体A与另一轻弹簧C连接，当弹簧C处在水平位置且右端位于a点时它没有发生形变．已知弹簧B和弹簧C的劲度系数分别为k1和k2，不计定滑轮、细绳的质量和摩擦．将弹簧C的右端由a点沿水平方向拉到b点时，弹簧B刚好没有形变，求a、b 两点间的距离．学案6 力重力弹力【课前双基回扣】1．D [甲对乙施力的同时，乙对甲也施力，只不过甲的“拳头”比乙“被打的部位”——如肚子、脸部等更能承受击打罢了，所以乙感到痛而甲未感到痛，A错；“风吹草动”的施力物体是空气，B错；力不可以离开物体，磁铁对铁钉的作用是通过磁铁产生的磁场发生的，磁场离不开磁铁，故C错；网球飞出后受重力和阻力作用，施力物体是地球和空气，故D正确．]2．D [在地球上的同一位置，同一物体的重力为一定值，故A错；只要在地球上，物体所受重力就不为零，故B错；重力的方向始终竖直向下，与物体运动状态无关，故C 错．]3．BC [物体的重心是重力的等效作用点，不一定在物体上，所以A项错误；悬挂法确定物体重心时，线的方向一定通过重心，因此B项正确；物体重心与质量分布和形状有关，当质量分布不变、形状不变时，其重心不变，而形状改变时重心位置也改变，所以C项正确，D项错误．]4．CD [弹力产生的两个条件：①接触；②弹性形变，两者缺一不可，故A错．弹力与重力性质不同，故B错．C、D正确．]5．C [在注满水时，球壳和水的共同重心在球心，随着水的流出，球壳的重心不变，但水的重心下降，二者共同的重心在下降．当水流完时，重心又回到球心，故选项C正确．]6．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的合外力不为零，b受到向左的力的作用，即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，则另一个的状态将要发生变化，故a、b间一定存在弹力．]思维提升1．(1)力的作用是相互的．若甲物体对乙物体施加某种力的作用，则乙物体必同时对甲物体施加相同性质的力的作用．施力物体同时也是受力物体，受力物体也必然是施力物体．这说明力是成对出现的．(2)力的产生和存在离不开物体．一个物体受到力的作用，一定有另外的物体施加这种作用．前者是受力物体(研究对象)，后者是施力物体，只要有力产生，就一定同时存在着受力物体和施力物体．力不能脱离物体而独立存在．分析力时，要弄清该力是谁对谁的作用．若找不到施力物体，则该力不存在．2．(1)物体的重心与物体的形状和质量分布有关，形状和质量分布发生变化时，将会引起重心的变化．(2)第5题分析时注意两点，一是抓住两个特殊状态：装满水时和水流完时，重心均在球心；二是分析由于水的流出重心先如何变化——降低，结合这两方面就可得到其重心先降低后升高．3．判断弹力有无一般有两种方法：(1)根据产生条件判断．此法适用于形变明显的情形．(2)根据产生效果判断．此法适用于形变不明显的情形．另外应用此法时还常常与假设法相结合．【核心考点突破】例1 C [当瓶中盛满液体时，重心在瓶的中部，随着液体的滴出，重心下降；当液体滴完时，重心又上升到原来的位置．][规范思维] 重心相对于物体的位置与物体的形状和质量分布有关，质量分布均匀且有规则几何形状的物体，其重心就在其几何中心，但不一定在物体上．本题找准重心的初末位置及初始阶段重心位置的变化即可．例2 (1)mg竖直向上(2)见解析解析(1)小车静止时，球处于平衡状态，由平衡条件可知：F1＝mg，方向竖直向上．(2)当小车以加速度a 向右匀加速运动时，小球的加速度也为a ，设杆对球的弹力为F 2，与竖直方向的夹角为θ，如图所示，则有 F 2cos θ＝mg F 2sin θ＝ma 可解得：F 2＝ma 2＋mg 2＝m a 2＋g 2tan θ＝a g[规范思维] (1)细绳对物体的弹力一定沿绳，而杆对物体的弹力不一定沿杆．(2)除弹簧的弹力可用胡克定律直接计算外，一般情况下，弹力的大小和方向要由物体的平衡条件或牛顿运动定律来求．例3 C [根据胡克定律有F 1＝k (l 0－l 1)，F 2＝k (l 2－l 0)，联立解得k ＝F 2＋F 1l 2－l 1.][针对训练] 1．D2. 3．BD [两弹簧中任一点处相互作用均相等，都等于弹簧一端的力，与劲度系数无关(只是劲度系数不同，形变量不同)，B 对，C 错．两弹簧均发生形变，其弹性势能均变化，D 对．]【课时效果检测】1．A [各种场力，就是没有相互接触的物体间存在的力的作用，A 对．力是改变物体运动状态的原因，B 错．力的作用是相互的、同时的，没有先后顺序，C 错．力是物体间的相互作用，不能传递，D 错．] 2．CD [地球上的物体运动或静止时都受地球的吸引作用，故运动或静止的物体均受重力，A 错误；某物体在地球某点处所受地球吸引而产生的重力一定，与此物体的运动状态无关，B 错误，C 正确；物体所受重力G ＝mg ，在g 一定时，G 由m 决定，D 正确．] 3．B [台球与球桌边框碰撞时，受到边框的弹力作用，弹力的方向应与边框垂直，即沿OB 方向，故选B.]4．C [由图象可以看出在直线a 对应的阶段，弹簧处于压缩状态，弹力F 随着缩短量的减小而减小，当弹簧长度为12 cm 时恢复原长；直线b 对应的是弹簧的伸长阶段，弹力F 随伸长量的增大线性递增．由此可看出弹力F ＝100 N 时，弹簧对应的形变量x ＝4 cm ，根据胡克定律可求出弹簧的劲度系数k ＝F x＝2 500 N/m.]5．C [一根弹簧，挂一个质量为m 的小球时，弹簧的总长度变为2L ，伸长L ，劲度系数k ＝mg /L ，若两个小球如题图示悬挂，则下面的弹簧伸长L ，上面的弹簧受力2mg ，伸长2L ，则弹簧的总长为L ＋L ＋L ＋2L ＝5L ，故C 正确．]6．B [设球在A 处时弹簧已压缩了Δx ，球平衡时弹力F A ＝G ＝k Δx ，球在B 处时，弹簧又压缩x ，球再达平衡时弹力F B ＝k (Δx ＋x )＝G ＋kx ，故选项B 是正确的．注意：此题易选错为A 项，原因是x 并非球在B 处时弹簧的变化量，即不是弹簧压缩后与原长的差值．]7．B [先隔离物体b 受力分析，由平衡条件可知，选项A 错误；再将a 、b 看作一个整体，则a 、b 之间绳子的张力属于内力，由整体受力平衡可知，选项B 正确．]8．C [把小球、杆和斜面作为一个系统受力分析，可知，系统仅受重力和地面的支持力，且二力平衡，故A 、B 错；对小球受力分析知，小球只受竖直向下的重力和杆给的竖直向上的弹力(杆对小球的力不一定沿杆)，故C 对，D 错．] 9.F 2k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 sin 30°＋kx ① 对B kx ＝mg sin 30°② 解①②联立的方程组得x ＝F 2k. 10．mg (1k 1＋1k 2)解析 开始时，弹簧B 的压缩长度为x 1＝mg k 1当弹簧B 无形变时，弹簧C 伸长x 2＝mg k 2所以a 、b 间距离为x 1＋x 2＝mg (1k 1＋1k 2)易错点评1．发生相互作用的物体不一定都是相互接触的． 2．物体的重心不一定都在物体内．3．物体的质量不随物体所处位置而改变，但其重心却随物体位置的不同而不同． 4．弹力方向总与接触面垂直，而与物体的运动状态以及接触面形状无关． 5．胡克定律F ＝kx 中的x 是弹簧的形变量，而不是弹簧的长度．。

新课标高三物理第二章第1课时复习课件：力、
重力、弹力
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（新课标）2015届高考物理一轮复习第二章第1课时力、重力、弹力(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．此方法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，可假设两个物体间弹力不存在，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，则此处一定有弹力．
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第1课时 力、重力、弹力考纲解读 1.掌握重力的大小、方向及重心的概念.2.掌握弹力的有无、方向的判断及大小的计算的基本方法.3.掌握胡克定律．1．[对力的理解]下列说法正确的是( )A ．力是物体对物体的作用B ．力可以从一个物体传给另一个物体C ．只有相互接触的物体之间才可能存在力的作用D．甲用力把乙推倒，说甲对乙的作用力在前，乙对甲的作用力在后答案 A2．[对重力和重心的理解]下列关于重力和重心的说法正确的是() A．物体所受的重力就是地球对物体产生的吸引力B．重力的方向总是指向地心C．用细线将重物悬挂起来，静止时物体的重心一定在悬线所在的直线上D．重心就是物体所受重力的等效作用点，故重心一定在物体上E．物体挂在弹簧秤下，弹簧秤的示数一定等于物体的重力答案 C解析重力是由于地球的吸引而产生的，但不是地球的吸引力，A错．重力的方向竖直向下，B错．由平衡条件可知，细线拉力和重力平衡，重心在重力作用线上，C对．重心位置跟物体的形状、质量分布有关，是重力的等效作用点，但不一定在物体上，如球壳．D错；只有物体静止或匀速运动时，弹簧拉力才等于物体重力，E错．3．[对弹力的理解]下列关于弹力的几种说法，其中正确的是() A．两物体接触就能产生弹力B．静止在水平面上的物体所受重力就是它对水平面的压力C．静止在水平面上的物体受到向上的弹力是因为水平面发生了形变D．只要物体发生形变就一定有弹力产生答案 C解析两物体接触并发生弹性形变才产生弹力，A、D错误．静止在水平面上的物体所受重力的施力物体是地球，而压力的施力物体是该物体，受力物体是水平面，两力不同，B错误，C正确．4．[画力的受力分析图]画出图1中物体A和B所受重力、弹力的示意图．(各接触面均光滑，各物体均静止)图1答案物体A和B所受重力、弹力的示意图如图所示．5．[胡克定律的应用]一根轻质弹簧一端固定，用大小为F 1的力压弹簧的另一端，平衡时长度为l 1；改用大小为F 2的力拉弹簧，平衡时长度为l 2.弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，该弹簧的劲度系数为( )A.F 2－F 1l 2－l 1B.F 2＋F 1l 2＋l 1C.F 2＋F 1l 2－l 1D.F 2－F 1l 2＋l 1答案 C解析 设弹簧原长为l 0，根据胡克定律得F 1＝k (l 0－l 1)，F 2＝k (l 2－l 0)，两式联立，得k ＝F 2＋F 1l 2－l 1，选项C 正确．1．重力(1)产生：由于地球的吸引而使物体受到的力． (2)大小：G ＝mg . (3)g 的特点①在地球上同一地点g 值是一个不变的常数． ②g 值随着纬度的增大而增大． ③g 值随着高度的增大而减小． (4)方向：竖直向下． (5)重心①相关因素：物体的几何形状、物体的质量分布．②位置确定：质量分布均匀的规则物体，重心在其几何中心；对于形状不规则或者质量分布不均匀的薄板，重心可用悬挂法确定． 2．弹力(1)形变：物体形状或体积的变化叫形变． (2)弹力①定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，会对与它接触的物体产生力的作用． ②产生条件：物体相互接触；物体发生弹性形变． (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 .k 是弹簧的劲度系数，单位为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.考点一弹力有无及方向的判断1．弹力有无的判断方法(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．此方法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，可假设两个物体间弹力不存在，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，则此处一定有弹力．(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弹力是否存在．(4)替换法：可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换，看能否维持原来的运动状态．2．弹力方向的判断方法(1)根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断．(2)根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向．例1画出图2中物体A受力的示意图．图2答案1．有弹性形变才有弹力，只接触不发生弹性形变不产生弹力．2．杆的弹力并不一定沿杆的方向，但与杆发生弹性形变的方向相反．3．几种典型接触弹力方向的确认：突破训练1如图3所示，一重为10 N的球固定在支杆AB的上端，今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()图3A．大小为7.5 NB．大小为10 NC．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°角斜向左上方答案 D解析对小球进行受力分析可得，AB杆对球的作用力F和绳的拉力的合力与小球的重力等大反向，可得F方向斜向左上方，令AB杆对小球的作用力与水平方向夹角为α，可得：tan α＝G F 拉＝43，α＝53°，F ＝Gsin 53°＝12.5 N ，故只有D 项正确．考点二 弹力的分析与计算首先分析物体的运动情况，然后根据物体的运动状态，利用共点力的平衡条件或牛顿第二定律求弹力．例2 如图4所示，一光滑的半圆形碗固定在水平面上，质量为m 1的小球用轻绳跨过光滑碗连接质量分别为m 2和m 3的物体，平衡时小球恰好与碗之间没有弹力作用，两绳与水平方向夹角分别为60°、30°，则m 1、m 2、m 3的比值为( )图4A ．1∶2∶3B ．2∶3∶1C ．2∶1∶1D ．2∶1∶ 3解析 对m 1受力分析，如图所示，则： m 2g ＝m 1g cos 30° m 3g ＝m 1g cos 60°， m 2＝32m 1m 3＝12m 1，B 正确．答案 B突破训练2 如图5所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O 为球心，一质量为m 的小滑块，在水平力F 的作用下静止于P 点，设滑块所受支持力为F N ，OP 与水平方向的夹角为θ，下列关系正确的是( )图5A ．F ＝mgtan θB ．F ＝mg tan θC ．F N ＝mgtan θD ．F N ＝mg tan θ答案 A解析 对滑块进行受力分析如图，滑块受到重力mg 、支持力FN 、 水平推力F 三个力作用．由共点力的平衡条件知，F 与mg 的合力 F ′与F N 等大、反向．由几何关系可知F 、mg 和合力F ′构成直 角三角形，解直角三角形可求得：F ＝mg tan θ，F N ＝F ′＝mgsin θ.所以正确选项为A.考点三 含弹簧类弹力问题的分析与计算中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”也是理想化模型，具有如下几个特性： (1)弹力遵循胡克定律F ＝kx ，其中x 是弹簧的形变量． (2)轻：即弹簧(或橡皮绳)的重力可视为零．(3)弹簧既能受拉力，也能受压力(沿着弹簧的轴线)，橡皮绳只能受拉力，不能受压力． (4)由于弹簧和橡皮绳受力时，其形变较大，发生形变需要一段时间，所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变．但是，当弹簧和橡皮绳被剪断时，它们产生的弹力立即消失．例3 如图6所示，原长分别为L 1和L 2，劲度系数分别为k 1和k 2的轻质弹簧竖直悬挂在天花板上，两弹簧之间有一质量为m 1的物体，最下端挂着质量为m 2的另一物体，整个装置处于静止状态．求：图6(1)这时两弹簧的总长．(2)若有一个质量为M 的平板把下面的物体竖直缓慢地向上托起，直到两弹簧的总长度等于两弹簧的原长之和，求这时平板受到下面物体m 2的压力．解析 (1)设上面弹簧的弹力为F 1，伸长量为Δx 1，下面弹簧的弹力为F 2，伸长量为Δx 2，由物体的平衡及胡克定律有 F 1＝(m 1＋m 2)g ，Δx 1＝(m 1＋m 2)gk 1F 2＝m 2g ，Δx 2＝m 2gk 2所以两弹簧的总长为L ＝L 1＋L 2＋Δx 1＋Δx 2＝L 1＋L 2＋(m 1＋m 2)g k 1＋m 2gk 2.(2)要使两个弹簧的总长度等于两弹簧原长之和，必须是上面弹簧伸长Δx ，下面弹簧缩短Δx .对m 2：F N ＝k 2Δx ＋m 2g 对m 1：m 1g ＝k 1Δx ＋k 2Δx 解得：F N ＝m 2g ＋k 2k 1＋k 2m 1g根据牛顿第三定律知F N ′＝F N ＝m 2g ＋k 2k 1＋k 2m 1g答案 (1)L 1＋L 2＋(m 1＋m 2)g k 1＋m 2gk 2(2)m 2g ＋k 2k 1＋k 2m 1g突破训练3 一个长度为L 的轻弹簧，将其上端固定，下端挂一个质量为m 的小球时，弹簧的总长度变为2L .现将两个这样的弹簧按如图7所示方式连接，A 、B 两小球的质量均为m ，则两小球平衡时，B 小球距悬点O 的距离为(不考虑小球的大小，且弹簧都在弹性限度范围内)( )图7A ．3LB ．4LC ．5LD ．6L答案 C解析 一根弹簧，挂一个质量为m 的小球时，弹簧的总长度变为2L ，即伸长L ，劲度系数k ＝mg /L .若两个小球如题图所示悬挂，则下面的弹簧伸长L ，上面的弹簧受力2mg ，伸长2L ，则弹簧的总长为L ＋L ＋L ＋2L ＝5L ，故C 正确．4.滑轮模型与死结模型问题的分析1．跨过滑轮、光滑杆、光滑钉子的细绳两端张力大小相等．2．死结模型：如几个绳端有“结点”，即几段绳子系在一起，谓之“死结”，那么这几段绳中的张力不一定相等．3．同样要注意轻质固定杆的弹力方向不一定沿杆的方向，作用力的方向需要结合平衡方程或牛顿第二定律求得，而轻质活动杆中的弹力方向一定沿杆的方向．例4如图8所示，轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为10 kg 的物体，∠ACB＝30°，g取10 m/s2，求：图8(1)轻绳AC段的张力F AC的大小；(2)横梁BC对C端的支持力的大小及方向．解析物体M处于平衡状态，根据平衡条件可判断，与物体相连的轻绳拉力大小等于物体的重力，取C点为研究对象，进行受力分析，如图所示．(1)图中轻绳AD跨过定滑轮拉住质量为M的物体，物体处于平衡状态，绳AC段的拉力大小为：F AC＝F CD＝Mg＝10×10 N＝100 N(2)由几何关系得：F C＝F AC＝Mg＝100 N方向和水平方向成30°角斜向右上方答案(1)100 N(2)100 N方向与水平方向成30°角斜向右上方突破训练4若【例4】中横梁BC换为水平轻杆，且B端用铰链固定在竖直墙上，如图9所示，轻绳AD拴接在C端，求：图9(1)轻绳AC段的张力F AC的大小；(2)轻杆BC对C端的支持力．答案(1)200 N(2)173 N，方向水平向右解析物体M处于平衡状态，与物体相连的轻绳拉力大小等于物体的重力，取C点为研究对象，进行受力分析，如图所示．(1)由F AC sin 30°＝F CD＝Mg得：F AC＝2Mg＝2×10×10 N＝200 N(2)由平衡方程得：F AC cos 30°－F C＝0解得：F C＝2Mg cos 30°＝3Mg≈173 N方向水平向右一般情况下，插入墙中的杆属于固定杆(如钉子)．弹力方向不一定沿杆，而用铰链相连的杆属于活动杆，弹力方向一定沿杆．高考题组1．(2012·山东基本能力·85改编)力是物体间的相互作用，下列有关力的图示及表述正确的是()A ．①②B ．③④C ．①③D ．②④ 答案 D解析 由于在不同纬度处重力加速度g 不同，旅客所受重力不同，故对飞机的压力不同，①错误．充足气的篮球内压力大于外压力，故②正确．书对桌子的压力作用在桌子上，箭尾应位于桌面上，故③错误．平地上匀速行驶的汽车，其主动轮受到地面的摩擦力是其前进的动力，地面对其从动轮的摩擦力是阻力，汽车受到的动力与阻力平衡时才能匀速前进，故④正确．2．(2012·广东理综·16)如图10所示，两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上，两绳与竖直方向的夹角都为45°，日光灯保持水平，所受重力为G ，左右两绳的拉力大小分别为( )图10A ．G 和G B.22G 和22G C.12G 和32GD.12G 和12G 答案 B解析 根据对称性知两绳拉力大小相等，设为F ，日光灯处于平衡状态，由2F cos 45°＝G 解得F ＝22G ，B 项正确． 模拟题组3．如图11所示，一条细绳跨过定滑轮连接物体A 、B ，A 悬挂起来，B 穿在一根竖直杆上，两物体均保持静止，不计绳与滑轮、B 与竖直杆间的摩擦，已知绳与竖直杆间的夹角为θ，则物体A 、B 的质量之比m A ∶m B 等于( )图11A ．cos θ∶1B ．1∶cos θC ．tan θ∶1D ．1∶sin θ答案 B解析 A 物体只受到重力和绳子的拉力两个力，则绳子的拉力F T 等于A 物体的重力m A g .对B 物体受力分析可得F T cos θ＝m B g .所以m A ∶m B ＝1∶cos θ.所以答案选B.4．如图12所示，将一劲度系数为k 的轻弹簧一端固定在内壁光滑、半径为R 的半球形容器底部O ′处(O 为球心)，弹簧另一端与质量为m 的小球相连，小球静止于P 点．已知容器与水平面间的动摩擦因数为μ，OP 与水平方向间的夹角为θ＝30°.下列说法正确的是( )图12A ．水平面对容器有向右的摩擦力B ．轻弹簧对小球的作用力大小为12mgC ．容器对小球的作用力大小为mgD ．弹簧原长为mgk答案 C解析 以容器和小球整体为研究对象，受力分析可知：竖直方向有：总重力、地面的支持力，水平方向上地面对半球形容器没有摩擦力，故A错误．对小球进行受力分析可知，小球受重力、支持力及弹簧的弹力而处于静止状态，由共点力的平衡条件可求得小球受到的轻弹簧的弹力及小球受到的支持力；对小球受力分析如图所示，由几何关系可知，F N ＝F ＝mg ，故弹簧原长为R ＋mgk，故B 、D 错误，C 正确．(限时：30分钟)►题组1 力、重力和弹力的理解1．如图1所示，两辆车在以相同的速度做匀速运动，根据图中所给信息和所学知识你可以得出的结论是( )图1A ．物体各部分都受重力作用，但可以认为物体各部分所受重力集中于一点B ．重力的方向总是垂直向下的C ．物体重心的位置与物体形状有关，与质量分布无关D ．力是使物体运动的原因 答案 A解析 物体各部分都受重力作用，但可以认为物体各部分所受重力集中于一点，这个点就是物体的重心，重力的方向总是和水平面垂直，是竖直向下而不是垂直向下，所以A 正确，B 错误；从题图中可以看出，汽车(包括货物)的形状和质量分布发生了变化，重心的位置就发生了变化，故C 错误；力不是使物体运动的原因而是改变物体运动状态的原因，所以D 错误．2．一氢气球下系一小重物G，重物只在重力和绳的拉力F作用下做匀速直线运动，不计空气阻力和风力的影响，而重物匀速运动的方向如图中箭头所示的虚线方向，图中气球和重物G在运动中所处的位置正确的是()答案 A解析重物只在重力和绳子的拉力F作用下做匀速直线运动，那么这两个力的合力为零，即绳子的拉力方向是竖直向上的，A正确．3．关于力的概念，下列说法正确的是() A．没有相互接触的物体间也可能有力的作用B．力是使物体位移增加的原因C．压缩弹簧时，手先给弹簧一个压力而使之压缩，弹簧压缩后再反过来给手一个弹力D．力可以从一个物体传给另一个物体，而不改变其大小答案 A解析各种场力，就是没有相互接触的物体间存在的力的作用，A对．力是改变物体运动状态的原因，B错．力的作用是相互的、同时的，没有先后顺序，C错．力是物体间的相互作用，不能传递，D错．4.如图2所示，倾角为30°、重为80 N的斜面体静止在水平面上．一根弹性轻杆一端垂直固定在斜面体上，杆的另一端固定一个重为2 N的小球，小球处于静止状态时，下列说法正确的是()图2A．杆对球的作用力沿杆向上，大于2 NB．地面对斜面体的支持力为80 NC．球对杆的作用力为2 N，方向竖直向下D．杆对小球的作用力为2 N，方向垂直斜面向上答案 C解析把小球、杆和斜面作为一个系统受力分析可知，系统仅受重力和地面的支持力，且二力平衡，故B 错；对小球受力分析知，小球只受竖直向下的重力和杆给的竖直向上的弹力(杆对小球的力不一定沿杆)，且二力平衡，故C 对，A 、D 错．►题组2 弹力方向判断和大小的计算5．如图3所示，一倾角为45°的斜面固定于竖直墙上，为使一光滑的铁球静止，需加一水平力F ，且F 通过球心，下列说法正确的是( )图3A ．球一定受墙的弹力且水平向左B ．球可能受墙的弹力且水平向左C ．球一定受包括斜面的弹力在内的四个力的作用D ．球可能受斜面的弹力且垂直斜面向上 答案 B解析 F 大小合适时，球可以静止在无墙的斜面上，F 增大到一定程度时墙才对球有水平向左的弹力，故A 、C 错误，B 正确；而斜面对球必须有斜向上的弹力才能使球不下落，故D 错误．6.叠罗汉是一种二人以上层层叠成各种造型的游戏形式，也是一种高难度的杂技．图4所示为六人叠成的三层静态造型，假设每个人的重量均为G ，下面五人的背部均呈水平状态，则最底层正中间的人的一只脚对水平地面的压力约为( )图4A.34G B.78GC.54G D.32G 答案 C解析 下层中间人背上受力为：F ＝3G ×12＝32G ，所以他的一只脚对地压力为：F ′＝(F ＋G )×12＝54G ，C 正确．7．如图5所示，轻杆BC 的C 点用光滑铰链与墙壁固定，杆的B 点通过水平细绳AB 使杆与竖直墙壁保持30°的夹角．若在B 点悬挂一个定滑轮(不计重力)，某人用它匀速地提起重物．已知重物的质量m ＝30 kg ，人的质量M ＝50 kg ，g 取10 m/s 2.试求：图5(1)此时地面对人的支持力的大小； (2)轻杆BC 和绳AB 所受力的大小． 答案 (1)200 N (2)400 3 N 200 3 N解析 (1)因匀速提起重物，则F T ＝mg ，故绳对人的拉力也为mg ，所以地面对人的支持力为：F N ＝Mg －mg ＝(50－30)×10 N ＝200 N ，方向竖直向上．(2)定滑轮对B 点的拉力方向竖直向下，大小为2mg ，杆对B 点的弹力方向沿杆，如图所示，由共点力平衡条件得：F AB ＝2mg tan 30°＝2×30×10×33N ＝200 3 N F BC ＝2mg cos 30°＝2×30×1032N ＝400 3 N. ►题组3 弹簧的弹力的分析与计算8．如图6所示，两木块的质量分别为m 1和m 2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k 1和k 2，上面木块压在上面弹簧上(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( )图6A.m 1g k 1B.m 2gk 2C.m 1g k 2D.m 2g k 1答案 C解析 在没有施加外力向上提时，弹簧k 2被压缩，压缩的长度为：Δx ＝(m 1＋m 2)gk 2.在用力缓慢向上提m 1直至m 1刚离开上面弹簧时，弹簧k 2仍被压缩，压缩量为Δx ′＝m 2gk 2.所以在此过程中，下面木块移动的距离为：Δx －Δx ′＝m 1gk 2，故选C.9.三个质量均为1 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7所示，其中a 放在光滑水平桌面上．开始时p 弹簧处于原长，木块都处于静止状态．现用水平力F 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，g 取10 m/s 2.该过程p 弹簧的左端向左移动的距离是( )图7A ．4 cmB ．6 cmC ．8 cmD ．10 cm答案 C解析 “缓慢地拉动”说明系统始终处于平衡状态，该过程中p 弹簧的左端向左移动的距离等于两个弹簧长度变化量之和；最初，p 弹簧处于原长，而q 弹簧受到竖直向下的压力F 1＝m b g ＝1×10 N ＝10 N ，所以其压缩量为x 1＝F 1/k ＝2 cm ；最终c 木块刚好离开水平地面，q 弹簧受到竖直向下的拉力F 2＝m c g ＝1×10 N ＝10 N ，其伸长量为x 2＝F 2/k ＝2 cm ，拉力F ＝(m b ＋m c )g ＝2×10 N ＝20 N ，p 弹簧的伸长量为x 3＝F /k ＝4 cm ，所以所求距离x ＝x 1＋x 2＋x 3＝8 cm.►题组4 “滑轮”模型和“死结”模型问题10．如图8所示，质量为m 的物体悬挂在轻质支架上，斜梁OB 与竖直方向的夹角为θ.设水平横梁OA 和斜梁OB 作用于O 点的弹力分别为F 1和F 2，以下结果正确的是( )图8A ．F 1＝mg sin θB ．F 1＝mgsin θC ．F 2＝mg cos θD ．F 2＝mgcos θ答案 D解析 由题可知，对悬挂的物体由力的平衡条件可知绳子的拉力等于物体的重力，则绳子拉O 点的力也等于物体的重力．求OA 和OB 的弹力，选择的研究对象为作用点O ，受力分析如图，由平衡条件可知，F 1和F 2的合力与F T 等大反向，则由平行四边形定则和几何关系可得：F 1＝mg tan θ，F 2＝mg cos θ，故D正确．11．如图9所示，杆BC 的B 端用铰链固定在竖直墙上，另一端C 为一滑轮．重物G 上系一绳经过滑轮固定于墙上A 点处，杆恰好平衡．若将绳的A 端沿墙缓慢向下移(BC 杆、滑轮、绳的质量及摩擦均不计)，则( )图9A ．绳的拉力增大，BC 杆受绳的压力增大B ．绳的拉力不变，BC 杆受绳的压力增大 C ．绳的拉力不变，BC 杆受绳的压力减小D ．绳的拉力不变，BC 杆受绳的压力不变 答案 B解析 选取绳子与滑轮的接触点为研究对象，对其受力分析，如图所示．绳中的弹力大小相等，即F T1＝F T2＝G ，C 点处于三力平衡状态， 将三个力的示意图平移可以组成闭合三角形，如图中虚线所示，设AC 段绳子与竖直墙壁间的夹角为θ，则根据几何知识可知F ＝2G sin θ2，当绳的A 端沿墙缓慢向下移时，绳的拉力不变，θ增大， F 也增大，根据牛顿第三定律知，BC 杆受绳的压力增大，B 正确．12．在如图10所示的装置中，两物体通过一段绳与两个滑轮连在一起，质量分别为m 1、m 2，悬点a 、b 间的距离远大于滑轮的直径，不计一切摩擦，整个装置处于静止状态．由图可知( )图10A ．α与β不一定相等B ．m 1一定大于m 2C ．m 1一定小于2m 2D ．m 1可能大于2m 2答案 C解析 滑轮两侧绳的拉力大小相等，合力竖直向上，所以α一定等于β，A 错误；滑轮两侧绳的拉力大小等于m 2g ，其合力大小等于m 1g .当滑轮两侧的绳竖直向上时m 2最小，等于m 1的一半，因滑轮两侧的绳不可能竖直向上，所以C 正确，B 、D 错误．。