專題07 重力和彈力（教師版）新高一物理多維度導(dǎo)學(xué)與分層專練

高一物理多維度導(dǎo)學(xué)與分層專練專題07重力和彈力導(dǎo)練目標導(dǎo)練內(nèi)容目標1重力和重心目標2判定彈力有無目標3彈力的方向目標4彈力的大小【知識導(dǎo)學(xué)與典例導(dǎo)練】一、重力和重心1．產(chǎn)生：由于地球的吸引而使物體受到的力．2．大?。篏＝mg.3．方向：總是豎直向下．4．重心：因為物體各部分都受重力的作用，從效果上看，可以認為各部分受到的重力作用集中于一點，這一點叫做物體的重心．特別提醒：(1)重力的方向不一定指向地心．(2)并不是只有重心處才受到重力的作用．【例1】近日，國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——世界上容量最大超重力離心模擬與實驗裝置的主機室基坑，完成開挖，就在杭州未來科技城。關(guān)于重心、重力和重力加速度，下列說法正確的是（）A．物體的重心一定與它的幾何中心重合，重心都在物體內(nèi)，不可能在物體外B．一繩子將物體懸掛起來處于靜止狀態(tài)時，物體的重心在繩子的延長線上C．地球表面的自由落體加速度隨緯度的增大而增大D．物體所受重力的施力物體是地球，方向總是垂直地面向下【答案】BC【詳解】A．質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體，它的重心才與它的幾何中心重合，所以物體的重心不一定在物體的幾何中心上，也不一定在物體上，A錯誤；B．用懸掛法找物體重心時，物體所受重力與懸繩拉力是一對平衡力，它們大小相等、方向相反，因此重心一定在懸繩的延長線上，B正確；C．地球表面的自由落體加速度隨緯度的增大而增大，C正確；D．物體所受重力的方向總是豎直向下，D錯誤。故選BC。判定彈力有無1．條件法：根據(jù)彈力產(chǎn)生的兩個條件——接觸和發(fā)生彈性形變直接判斷。2．假設(shè)法：假設(shè)兩個物體間彈力不存在，看物體能否保持原有的狀態(tài)。若運動狀態(tài)不變，則此處不存在彈力；若運動狀態(tài)改變，則此處一定有彈力。3．狀態(tài)法：根據(jù)物體的運動狀態(tài)，由平衡條件或牛頓第二定律進行判斷?！纠?】下列對圖中彈力的判斷說法正確的是（）A．圖甲中，小球隨車廂一起向右勻速直線運動，車廂左壁對小球有彈力B．圖乙中，小球被輕繩斜拉著靜止在光滑的斜面上，斜面對小球有彈力C．圖丙中，小球被a、b兩輕繩懸掛著處于靜止，其中a繩豎直，b繩對小球有彈力D．圖丁中，兩相同球各自被長度一樣的豎直輕繩拉住而靜止，則兩球間有彈力【答案】B【詳解】A．假設(shè)車廂左壁對小球有彈力，則小球不能隨車廂一起向右勻速直線運動，故小球受到重力和車底板對小球的支持力，車廂左壁對小球無彈力，故A錯誤；B．假設(shè)斜面對小球沒有彈力，小球?qū)⒃诩毦€拉力和重力作用下處于豎直狀態(tài)，故斜面對小球有彈力，故B正確；C．假設(shè)b繩對小球有彈力，則小球在水平方向合力不為零，小球無法處于靜止，故b繩對小球無彈力，故C錯誤；D．假設(shè)兩球間有彈力，則細線不可能處于豎直狀態(tài)，故兩球間無彈力，故D錯誤。故選B。彈力的方向【例3】臺球沿桌面以速度v0的速度與球桌邊框成角撞擊擊框上的O點，反彈后速度為v1，方向與球桌邊框夾角仍為，如圖所示OB垂直桌邊，則桌邊給球的彈力方向為（）A．OA方向 B．OB方向 C．OC方向 D．OD方向【答案】B【詳解】桌邊給球的彈力方向應(yīng)該與桌面垂直，即沿著OB方向。故選B。彈力的大小1.彈簧類彈力：（1）由胡克定律知彈力F＝kx，其中x為彈簧的形變量，而不是伸長或壓縮后彈簧的總長度；（2）彈簧串聯(lián)時，各彈簧的彈力大小相等，彈簧的形變量一般不同；串聯(lián)后彈簧的勁度系數(shù)類似電阻并聯(lián)公式：（3）彈簧并聯(lián)時，各彈簧的形變量相等，彈力一般不同。并聯(lián)后彈簧的勁度系數(shù)類似電阻串聯(lián)公式：2.非彈簧類彈力：根據(jù)運動狀態(tài)和其他受力情況，利用平衡條件或牛頓第二定律來綜合確定．【例4】如圖所示為一種傾斜放置的裝取臺球的裝置。每個臺球的質(zhì)量為m，半徑為R，圓筒直徑略大于臺球的直徑，圓筒底部有一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧。當將筒口處臺球緩慢取走后，又會冒出一個臺球，剛好到達被取走臺球的位置。忽略球與筒間的摩擦力，重力加速度為g。則圓筒與水平面之間的夾角應(yīng)滿足（）A． B．C． D．【答案】B【詳解】由題意可知得到則故選B；【多維度分層專練】1．如圖所示，一個教學(xué)用的直角三角板的邊長分別為a、b、c，被沿兩直角邊的細繩A、B懸吊在天花板上，且斜邊c恰好平行天花板，過直角的豎直線為MN。設(shè)A、B兩繩對三角形薄板的拉力分別為Fa和Fb，已知Fa和Fb及薄板的重力為在同一平面的共點力，則下列判斷正確的是（）A．薄板的重心在MN線上B．薄板的重心不在MN線上C．D．【答案】AC【詳解】AB．三角形薄板受重力和兩個拉力處于平衡，三個力雖然不是作用在同一點，根據(jù)三力匯交原理，三個力的延長線必然交于一點，由幾何關(guān)系，三個力一定交于三角形下面的頂點，所以重心一定在MN線上，選項A正確，B錯誤；CD．三角形薄板受力分析如圖：根據(jù)平衡方程；解得選項C正確，D錯誤。故選AC。2．如圖是湖邊鐵鏈圍欄，鐵鏈兩端固定在欄柱上，圖中這條鐵重為G，今在鐵鏈最低點用力向下壓，直至鐵鏈繃緊。下壓過程中鐵鏈的重心位置將（）A．先升高后降低 B．逐漸降低 C．逐漸升高 D．始終不變【答案】C【詳解】根據(jù)能量守恒，鐵鏈最低點在外力作用下下移，直至鐵鏈繃緊的過程中，外力做正功，外部輸入的能量轉(zhuǎn)化為鐵鏈系統(tǒng)的機械能，忽略動能增加，則鐵鏈的重力勢能增加，所以其重心在逐漸升高，故ABD錯誤，C正確。故選C。3．將一物塊分成相等的A、B兩部分靠在一起，下端放置在地面上，上端用繩子拴在天花板上，繩子處于豎直伸直狀態(tài)，整個裝置靜止，則（）A．繩子上拉力可能為零 B．地面受到的壓力可能為零C．地面與物體間可能存在摩擦力 D．AB之間一定存在摩擦力【答案】A【詳解】A．以整體為研究對象，當重力和支持力相等時繩子上拉力為零，故A正確；B．地面受到的壓力最小時等于B的重力，故B錯誤；C．以整體為研究對象，水平方向如果受摩擦力，沒有其他力與之平衡，不可能靜止，所以地面與物體間沒有摩擦力，故C錯誤；D．以A為研究對象，根據(jù)平衡條件，如果AB間有壓力則一定存在摩擦力，但AB之間擠壓力可能為零，摩擦力可能不存在，故D錯誤。故選A。4．籃球比賽中的擊地傳球是指持球者在傳球時，為閃躲防守隊員防守而將球經(jīng)擊地后傳給隊友，如圖所示，下列說法正確的是（）A．籃球?qū)λ降孛娴膹椓Ψ较蛐毕蛳翨．水平地面對籃球的彈力方向豎直向下C．水平地面受到的壓力是由于籃球發(fā)生了形變而產(chǎn)生的D．籃球受到水平地面的支持力大于籃球?qū)λ降孛娴膲毫Α敬鸢浮緾【詳解】A．籃球?qū)λ降孛娴膹椓Ψ较蜇Q直向下，A錯誤；B．地面給籃球的彈力方向豎直向上，B錯誤；C．地面受到的壓力是由于籃球發(fā)生了形變而產(chǎn)生的，C正確；D．籃球受到水平地面的支持力與籃球?qū)λ降孛娴膲毫κ窍嗷サ?，則籃球受到水平地面的支持力等于籃球?qū)λ降孛娴膲毫?，D錯誤。故選C。5．幾根圓木堆放在水平面上，其中圓木P與地面和其余圓木的接觸點分別為M、N，如圖所示，下列說法正確的是（）A．圓木P在N處受到的支持力豎直向上B．圓木P在N處受到的支持力垂直于圓木P向上C．圓木P在M處受到的靜摩擦力沿MN方向D．圓木P在M處受到的支持力豎直向上【答案】BD【詳解】AB．圓木P在N處受到的支持力垂直于圓木斜向上。故A錯誤；B正確；C．圓木P在M處受到的靜摩擦力與地面平行，故C錯誤；D．圓木P在M處受到的支持力垂直于地面豎直向上。故D正確。故選BD。6．如圖a所示，輕繩AD跨過固定在水平桿BC右端的光滑定滑輪（重力不計）栓接一質(zhì)量為M的物體，；如圖b所示，輕桿HG一端用鉸鏈固定在豎直墻上，另一端通過細繩EG拉住，，另一輕繩GF懸掛在輕桿的G端，也拉住一質(zhì)量為M的物體，重力加速度為g。下列說法正確的是（）A．圖a中BC桿對滑輪的作用力大小為MgB．圖b中HG桿彈力大小為MgC．輕繩AC段張力TAC與輕繩EG段張力TEG大小之比為1：1D．輕繩AC段張力TAC與輕繩EG段張力TEG大小之比為2：1【答案】A【詳解】A．對圖a，同一條輕繩拉力相等，即繩對滑輪的作用力如圖1所示由幾何關(guān)系可知根據(jù)平衡條件可得BC桿對滑輪作用力大小為Mg，故A正確；B．對圖b中G點受力分析如圖2所示由圖2可得HG桿彈力大小為故B錯誤；CD．根據(jù)圖2可得輕繩EG段張力所以輕繩AC段張力TAC與輕繩EG段張力TEG大小之比為故CD錯誤。故選A。7．如圖甲所示，輕質(zhì)彈簧的左端與固定在墻上的拉力傳感器連接，在右端拉力T的作用下從原長開始沿水平方向緩慢伸長，通過刻度尺可以讀出彈簧的總長l，通過拉力傳感器可以讀出彈簧的彈力F；如圖乙所示是圖像，彈簧與水平面不接觸，下列說法正確的是（）A．彈簧的勁度系數(shù)為B．由乙圖所給的條件得，彈簧的原長為C．當彈力增大，圖像變彎曲，是由于測量誤差偏大造成的D．如果彈簧做加速運動，拉力T與拉力傳感器對彈簧的彈力F大小相等【答案】D【詳解】A．圖像的斜率是彈簧的勁度系數(shù)，A錯誤；B．圖像的橫軸截距是彈簧的原長，由相似三角形可得解得，B錯誤；C．當彈力增大，圖像變彎曲，是由于彈簧超過了最大彈性限度造成的，C錯誤；D．對彈簧應(yīng)用牛頓第二定律有由于彈簧是輕質(zhì)彈簧，則有，所以不管彈簧是加速還是緩慢運動，都有，D正確。故選D。8．如圖所示，輕桿一端固定在豎直墻壁上，另一端固定一個質(zhì)量為的小球，勁度系數(shù)為的水平輕質(zhì)彈簧夾在墻壁與小球之間，處于壓縮狀態(tài)，彈簧的壓縮量為，輕桿與墻壁的夾角為。取重力加速度大小，彈簧始終在彈性限度內(nèi)。輕桿對小球的作用力大小為（）A． B． C． D．【答案】B【詳解】小球受重力mg、彈簧水平向右的彈力T、輕桿的作用力F而處于平衡狀態(tài)，由平衡條件可得又T=kx=3N，mg=4N得F=5N故選B。9．某緩沖裝置可抽象成如圖所示的簡單模型。圖中、為原長相等，勁度系數(shù)不同的輕質(zhì)彈簧。下列說法正確的是（）A．緩沖效果與彈簧的勁度系數(shù)無關(guān)B．墊片向右移動時，兩彈簧產(chǎn)生的彈力大小不相等C．墊片向右移動時，兩彈簧的長度保持相等D．墊片向右移動時，兩彈簧長度的改變量不相等【答案】D【詳解】A．由胡克定律知F相同時，k不同，x不同，可知緩沖效果與彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)，A錯誤；B．當墊片向右移動時，兩彈簧均被壓縮，兩彈簧串聯(lián)彈力大小相等，B錯誤；CD．當墊片向右移動時，墊片向右移動時，兩彈簧均被壓縮，兩彈簧串聯(lián)彈力相等，由于勁度系數(shù)不同，兩彈簧形變量不同，故兩彈簧長度不同，C錯誤，D正確。故選D。10．如圖甲所示，在探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系實驗中，某實驗小組以彈簧的彈力F為縱軸，彈簧的長度L為橫軸建立直角坐標系，作出了F-L圖像，然后該小組將與甲圖中完全相同的兩根彈簧相繼以圖乙、圖丙的方式連接后變成一個新彈簧重復(fù)甲圖中的實驗操作，最后依次作出了圖丁中a、b、c三條圖線，忽略彈簧自身的質(zhì)量，則下列說法正確的是（）A．圖丙中彈簧的等效原長是20cmB．圖乙中兩根彈簧的等效勁度系數(shù)是2N/mC．三個實驗說明彈簧的勁