河南2014年高考一轮复习导学案——相互作用一
【考纲要求】
1、理解力是物体对物体的作用．
2、理解重力和弹力的特点及其性质．
【知识要点】
一、对力的概念的认识
1．力的物质性：力总是_____出现的，不能脱离物体而存在，有力必有____物体和____物体．
2．力的作用效果：①使物体发生__________；
②使物体的运动状态发生__________，即产生____________．
3．力作用的相互性：物体间的________________称为作用力和反作用力，遵守牛顿_______定律．相互作用可以发生在直接接触的物体之间，也可以发生在不接触的物体之间．
4．力的三要素：________、________、__________．力是矢量，用图示法表示．
5．力的分类：
二、重力
1．产生原因：由于______吸引而使物体受到的力．它不等同于地球对物体的万有引力．它可以是万有引力的主要部分或全部．
2．大小：G=________．一定质量的物体在地球上不同的地方，重力的大小不同，重力的大小随纬度增高而增大，随高度增大而减小．同一地方，重力不会因物体运动状态的改变而改变．
3．方向：________向下．不等同于指向地心，只有赤道和两极处重力的方向才指向地心．
4．重心：物体各部分所受重力的________的作用点．重心位置由物体的形状和质量分布情况共同决定．形状规则、质量分布均匀的物体的重心在物体的几何中心．重心可在物体上，也可在物体外．
三、弹力方向的判断及其大小的计算
1产生原因：发生________的物体想要恢复原状而对迫使它发生形变的物体产生的力．
2．弹力产生的条件：（1）____________；（2）_____________
3．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．
4．弹力的方向
弹力
弹力的方向
弹簧两端的弹力
与弹簧测力计中心轴线相重合，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)而指向受力物体
杆的弹力
可能沿杆，也可能不沿杆，应具体情况具体分析
5．弹力大小的计算
①弹簧的弹力大小的计算：在弹性_________内，弹簧的弹力大小跟弹簧长度的_________（伸长或缩短量）成正比，即F＝___________．
②其他物体弹力大小的计算：弹力是被动力，其大小与物体所受的其他力的作用以及物体的运动状态有关，所以可根据物体的运动状态和受力情况，利用平衡条件或牛顿运动定律来求解．
【典型例题】
一、重力与重心
【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
【例2】．关于重力以下说法正确的是( )
A．重力的方向总是垂直地面向下的
B．把空气中的物体浸入水中，物体所受重力变小
C．挂在绳上静止的物体，它受到的重力就是绳对它的拉力
D．同一物体在地球各处重力大小是不一定相同的
二、弹力方向的判断及其大小的计算
【例3】．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
【例4】(2011·丹东模拟)如图3所示，小车上固定着一根弯成α角的曲杆，杆的另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．
(1)小车静止；
(2)小车以加速度a水平向右加速运动．
三、胡克定律的应用
【例5】 (2010·湖南·15)一根轻质弹簧一端固定，用大小为F1的力压弹簧的另一端，平衡时长度为l1；改用大小为F2的力拉弹簧，平衡时长度为l2.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. B.
C. D.
【反馈训练】
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
【能力训练】
1．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
2．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( )
3. 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( )
A．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
4. (2009·广东·7)某缓冲装置可抽象成图5所示的简单模型．图中k1、k2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
5．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
6．(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
7．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
8．(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( )
A．kx B．kx＋G
C．G－kx D．以上都不对
9．(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( )
10．一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( )
A．1 250 N/m B．625 N/m
C．2 500 N/m D．833 N/m
11.如图2－1－21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°，则匀速运动时弹簧的压缩量为多少？
12．(2010·阜阳质检)如图2－1－22所示，倾角为30°，斜面体固定在地面上，光滑斜面上放一辆小车．一根弹性杆的一端固定在小车上，另一端固定一个重为2 N的小球．问：
(1)当由于外力作用使小车静止在斜面上时，杆对小球的弹力怎样？
(2)当小车由静止沿斜面下滑时，杆对小球的弹力又怎样？
例题答案：
1. 例1 C 解析：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．
2. 解析：重力的方向是竖直向下，故A错．在空气或其他液体中，重力大小始终不变，故B错．重力和拉力是两种性质的力，故C错．在地球的不同位置处，g略有差别，故D对．
答案：D
3．BD 解析：弹力产生的两个条件：①接触；②弹性形变，两者缺一不可，故B错．弹力与重力性质不同，故B错．C、D正确．
4. (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F2，与竖直方向的夹角为θ，如图所示，则有
F2cos θ＝mg
F2sin θ＝ma
可解得：
F2＝＝m tan θ＝
[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．
4. 例3 C [根据胡克定律有F1＝k(l0－l1)，F2＝k(l2－l0)，联立解得k＝.]
反馈训练答案：
1. D 解析：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 解析：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．
能力训练答案
1．D 解析：物体的重心是重力的等效作用点，不一定在物体上，所以A项对；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．
2. B 解析：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．
3.D
4. C [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．]
5．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．]
6．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．]
7．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.]
8．B [设球在A处时弹簧已压缩了Δx，球平衡时弹力FA＝G＝kΔx，球在B处时，弹簧又压缩x，球再达平衡时弹力FB＝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．]
9．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．]
10．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＝＝2 500 N/m.]
11. 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＝mgsin 30°＋kx①
对B：kx＝mgsin 30°②
解①②联立的方程组得：x＝.
答案：
12,. 解析：(1)以小球为研究对象，由平衡条件知FN＝mg＝2 N，方向竖直向上．
(2)以小车和小球为研究对象，沿斜面下滑的加速度a＝＝gsin 30°
将小球受到的重力分解如图所示，
沿斜面方向Fx＝ma＝mgsin 30°，垂直斜面方向合力为零．
所以FN′＝mgcos 30°＝2×N＝N．方向垂直斜面向上．
答案：(1)2 N 方向竖直向上 (2)N 方向垂直斜面向上
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