第2章相互作用——力

核心素養(yǎng)及關(guān)鍵能力

課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容及要求

核心素養(yǎng)關(guān)鍵能力

從力的相互性及相對運(yùn)動

1.認(rèn)識重力、彈力與摩擦力。理解能力

的角度理解彈力和摩擦力

實(shí)驗(yàn)操作及數(shù)

2.實(shí)驗(yàn)二：通過實(shí)驗(yàn)，了解胡克定律。科學(xué)探究

據(jù)處理能力

3.知道滑動摩擦和靜摩擦現(xiàn)象，能用分析推理和抽

科學(xué)推理

動摩擦因數(shù)計(jì)算滑動摩擦力的大小。象思維能力

實(shí)臉設(shè)計(jì)及結(jié)

4.實(shí)驗(yàn)三：通過實(shí)驗(yàn)，了解力的合成

科學(xué)探究及物理觀念論分析；數(shù)學(xué)

與分解，知道矢量和標(biāo)量。

知識應(yīng)用

5.能用共點(diǎn)力的平衡條件分析生產(chǎn)生

科學(xué)推理分析推理能力

活中的問題。

第1講重力彈力

過姨雙基關(guān).-------------------回扣基礎(chǔ)知識訓(xùn)練基礎(chǔ)題目

一、力

1.定義；力是一個(gè)物體對另一個(gè)物體的作用。

2.作用效果：使物體發(fā)生形變或改變物體的運(yùn)動狀態(tài)（即產(chǎn)生加速度

3.性質(zhì)：力具有物質(zhì)性、相互性、矢量性、獨(dú)立性等特征。

二、重力

1.產(chǎn)生：由于地球的吸引而使物體受到的力。

注意：重力不是萬有引力，而是萬有引力豎直向下的一個(gè)分力。

2.大小：G=，〃g,可用彈簧測力計(jì)測量。

注意：(1)物體的質(zhì)量不會變；(2)G的變化是由在地球上不同位置處g的變化引起

的。

3.方向：總是豎直向下。

注意：豎直向下是和水平面垂直向下，不一定和接觸面垂直，也不一定指向地心。

4.重心：一個(gè)物體的各部分都受到重力的作用，從效果上看，可認(rèn)為各部分受到

的重力作用集中于一點(diǎn)，這一點(diǎn)叫作物體的重心。

(1)影響重心位置的因素：物體的幾何形狀；物體的質(zhì)量分布。

(2)不規(guī)則薄板形物體重心的確定方法：懸掛法。

注意：重心的位置不一定在物體上。

［自測1］下列關(guān)于重力的說法中正確的是()

A.物體只有靜止時(shí)才受重力作用

R.重力的方向總是指向地心

C.地面上的物體在赤道上所受重力最小

D.物體掛在彈簧測力計(jì)下，彈簧測力計(jì)的示數(shù)一定等于物體的重力

答案C

解析物體受到重力的作用，與物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，A錯(cuò)誤；重力的方向總是

豎直向下，不一定指向地心，B錯(cuò)誤；赤道上重力加速度最小，因此地面上的物

體在赤道上所受重力最小，C正確；物體掛在彈簧測力計(jì)下處于平衡狀態(tài)時(shí)，彈

簧測力計(jì)的示數(shù)才等于物體的重力，D錯(cuò)誤。

三、彈力

1.彈力

(1)定義：發(fā)生形變的物體,要恢復(fù)原狀，對與它接觸的物體會產(chǎn)生力的作用。

(2)產(chǎn)生條件

①物體間直接接觸：

②接觸處發(fā)生彈性形變。

(3)方向：總是與施力物體形變的方向也反。

2.胡克定律

(1)內(nèi)容：在彈性限度內(nèi)，彈簧發(fā)生彈性形變時(shí)，彈力尸的大小跟彈簧伸長(或縮

短)的長度x成正比。

（2）表達(dá)式：F=kx

①女叫作彈簧的勁度系數(shù),單位是牛頓每米，符號是N/m；（的大小由彈簧自身性

質(zhì)決定。

②二是彈簧長度的變化量，不是彈簧形變以后的長度。

【自測2】下列圖中各物體均處于靜止?fàn)顟B(tài)。圖中畫出了小球/所受彈力的情況，

其中正確的是（）

答案C

【自測3】一輕質(zhì)彈簧原長為8cm,在4N的拉力作用下伸長了2cm,彈簧未

超出彈性限度。則該彈簧的勁度系數(shù)為（）

A.40m/NB.40N/m

C.200m/ND.200N/m

答案D

解析由胡克定律得勁度系數(shù)%=§=200N/m,選項(xiàng)D正確。

A

研透命題點(diǎn)細(xì)研考點(diǎn)和真題分析突破命題點(diǎn)

命題點(diǎn)一彈力有無及方向的判斷

基礎(chǔ)考點(diǎn)?自主悟透

1.“三法”判斷彈力有無

〕(1)條件法

|(2)假設(shè)法〕

(3)狀態(tài)法

2.彈力方向的判斷

面與面

外

、

的

典點(diǎn)與面

泰

的/

垂直于切面

【例1】畫出圖1所示情景中物體力受力的示意圖。

圖1

答案如圖所示

(4)(5)

【變式1】如圖2所示，小車內(nèi)沿豎直方向的一根輕質(zhì)彈簧和一條與豎直方向成

a角的細(xì)繩拴接一小球。當(dāng)小車與小球相對靜止，一起在水平面上運(yùn)動時(shí)，下列

說法正確的是（）

圖2

A.細(xì)繩一定對小球有拉力的作用

B.輕彈簧一定對小球有彈力的作用

C.細(xì)繩不一定對小球有拉力的作用，但是輕彈簧對小球一定有彈力

D.細(xì)繩不一定對小球有拉力的作用，輕彈簧對小球也不一定有彈力

答案D

解析當(dāng)小車勻速運(yùn)動時(shí)，彈簧彈力大小等于小球重力大小，細(xì)繩的拉力R=0；

當(dāng)小車和小球向右做勻加速直線運(yùn)動時(shí)繩的拉力不能為零，彈簧彈力有可能為零,

故D正確。

命題點(diǎn)二彈力分析的“四類模型”問題

高考熱點(diǎn)?講透練熟

1.輕繩、輕桿、彈性繩和輕彈簧的比較

輕繩輕桿彈性繩輕彈簧

質(zhì)量大小0000

受外力作用時(shí)拉伸形變、壓縮形拉伸形變、

拉伸形變拉伸形變

形變的種類變、彎曲形變壓縮形變

受外力作用時(shí)微小.可較大,不較大,不可

微小，可忽略

形變量大小忽咯可忽略忽略

沿著彈簧，

沿著繩，沿著繩，

既能沿著桿，也可指向彈簧

彈力方向指向繩收指向繩收

以跟桿成任意角度恢復(fù)原長

縮的方向縮的方向

的方向

彈力大小變化

可以突變可以突變不能突變不能突變

情況

2.計(jì)算彈力大小的三種方法

(1)根據(jù)胡克定律進(jìn)行求解。

(2)根據(jù)力的平衡條件進(jìn)行求解。

(3)根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行求解。

模型1物體與物體間的彈力

【例2】(2020?山東濟(jì)南市期末學(xué)習(xí)質(zhì)量評估)如圖3所示，水平地面上有一個(gè)由

四塊完全相同石塊所組成拱形建筑，其截面為半圓環(huán)，石塊的質(zhì)量均為加。若石

塊接觸面之間的摩擦忽略不計(jì)，則尸、。兩部分石塊之間的彈力為()

A.啦〃g2B.2y[2mg

C.申mgD.竿

答案A

解析對石塊P受力分析如圖所示。

/丫I、、~\Q\

由幾何關(guān)系知：。=與=45。

根據(jù)平衡條件得，。對尸作用力為尺2=段:=67的，

A正確，B、C、D錯(cuò)誤。

模型2繩的彈力

【例3】（2020?重慶市部分區(qū)縣第一次診斷）如圖4所示，水平直桿。。右端固定

于豎直墻上的。點(diǎn)，長為L=2m的輕繩一端固定于直桿尸點(diǎn)，另一端固定于墻

上。點(diǎn)正下方的。點(diǎn)，。。長為d=1.2m,重為8N的鉤碼用質(zhì)量不計(jì)的光滑掛

鉤掛在輕繩上且處于靜止?fàn)顟B(tài)，則輕繩的彈力大小為（）

寸

圖4

A.10NB.8N

C.6ND.5N

答案D

解析設(shè)掛鉤所在處為N點(diǎn)，延長PN交墻于“點(diǎn)，如圖所示，同一條繩子拉力

相等，根據(jù)對稱性可知兩邊的繩子與豎直方向的夾角相等，設(shè)為明則根據(jù)幾何

關(guān)系可知/NQM=/NMQ=a,故NQ=MN,即PM等于繩長；根據(jù)幾何關(guān)系可

PO12

得sin1=萬/=亍=0.6,則cosa=0.8,根據(jù)平衡條件可得：2FTCOsa=G,解得

尸r=5N,故D正確。

模型3彈簧的彈力

【例4】（多選）如圖5所示是鍛煉身體用的拉力器，并列裝有四根相同的彈簧，

每根彈簧的自然長度都是40cm,某人用600N的力把它們拉長至）

圖5

A.人的每只手受到拉力器的拉力為300N

B.每根彈簧產(chǎn)生的彈力為150N

C.每根彈簧的勁度系數(shù)為125N/m

D.每根彈簧的勁度系數(shù)為500N/m

答案BC

解析每只手的拉力均為600N,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；每根彈簧的彈力為尸=^N

=150N,故選項(xiàng)B正確；每根彈簧的勁度系數(shù)%=§=丁盧%N/m=125N/m,

x1.6—U.4

故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。

模型4桿的彈力

【例5】（多選）張鵬同學(xué)在家?guī)蛬寢屜赐暌路?，掛在如圖6所示的晾衣架上晾

曬，4、8為豎直墻壁上等高的兩點(diǎn)，40、8。為長度相等的兩根輕繩，CO為一

根輕桿。轉(zhuǎn)軸C在jB中點(diǎn)D的正下方，4、。、B在同一水平面上。N4OB=60。,

NOOC=30。，衣服質(zhì)量為〃z,重力加速度為g。則（）

圖6

ACO桿所受的壓力大小為2〃7g

BCO桿所受的壓力大小為平〃?g

C.AO繩所受的拉力大小為小〃zg

D.BO繩所受的拉力大小為〃唱

答案AD

解析設(shè)繩力。和繩8。拉力的合力為R以。點(diǎn)為研究對象，0點(diǎn)受到衣服的

拉力（大小等于衣服的重力〃zg）、CO桿的支持力為和兩繩的合力R受力分析如

圖甲所示，根據(jù)平衡條件得：~=；^徐=2〃吆，由牛頓第三定律可知CO桿所

受的壓力大小為2〃吆，故A正確，B錯(cuò)誤；

甲

F=nigtan60°=#mg,將尸分解，如圖乙所示，繩力。和繩加所受拉力的大小

均為心由/=2￡cos30°,解得￡=儂，故C錯(cuò)誤，D正確。

命題點(diǎn)三“活結(jié)”和“死結(jié)”與“動桿”和“定桿”問題

能力考點(diǎn)?師生共研

類型1“活結(jié)”和“死結(jié)”問題

1.活結(jié)：當(dāng)繩繞過光滑的滑輪或掛鉤時(shí)，由于滑輪或掛鉤對繩無約束，因此繩上

的力是相等的，即滑輪只改變力的方向不改變力的大小。

2.死結(jié)：若結(jié)點(diǎn)不是滑輪或掛鉤，而是固定點(diǎn)時(shí)，稱為“死結(jié)”結(jié)點(diǎn)，此時(shí)兩側(cè)

繩上的彈力不一定相等°

【例6】（2020?全國卷III,17）如圖7所示，懸掛甲物體的細(xì)線拴牢在一不可伸長

的輕質(zhì)細(xì)繩上。點(diǎn)處；繩的一端固定在墻上，另一端通過光滑定滑輪與物體乙相

連。甲、乙兩物體質(zhì)量相等。系統(tǒng)平衡時(shí)，。點(diǎn)兩側(cè)繩與豎直方向的夾角分別為

Q和尸。若〃=70。，則6等于（）

答案B

解析對。點(diǎn)進(jìn)行受力分析，如圖所示。因?yàn)榧住⒁椅矬w質(zhì)量相等，所以B與

用大小相等，合成的平行四邊形為菱形，?=70°,則N1=N2=55。，為和巴的

合力與后等大反向，4=N2,故B正確。

【變式2】(2020?山東泰安市適應(yīng)性考試)如圖8所示，一不可伸長的輕繩左端固

定于O點(diǎn)，右端跨過位于。，點(diǎn)的光滑定滑輪懸掛一質(zhì)量為1kg的物體，OO,段水

平，O、0,間的距離為1.6m,繩上套一可沿繩自由滑動的輕環(huán)，現(xiàn)在輕環(huán)上懸掛

一鉤碼(圖中未畫出)，平衡后，物體上升0.4m,物體未碰到定滑輪。則鉤碼的質(zhì)

量為(sin53。=0.8)()

A.1.2kgB.1.6kg

C巾kgD.乎kg

答案A

解析重新平衡后，繩子形狀如圖所示，設(shè)鉤碼的質(zhì)量為由幾何關(guān)系知，繩

子與豎直方向夾角為。=53。，根據(jù)平衡條件可得2尸「cos53。=4侑，尸r=〃?g,解

得"=1.2kg,故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。

□

mg

類型2“動桿”和“定桿”問題

1.動桿：若輕桿用光滑的轉(zhuǎn)軸或較鏈連接,當(dāng)桿處于平衡時(shí)，桿所受到的彈力方

向一定沿著桿，否則會引起桿的轉(zhuǎn)動。如圖9甲所示，。為轉(zhuǎn)軸，〃為兩繩的結(jié)

點(diǎn)，輕桿在緩慢轉(zhuǎn)動過程中，彈力方向始終沿桿的方向。

圖9

2.定桿：若輕桿被固定不發(fā)生轉(zhuǎn)動，則桿所受到的彈力方向不一定沿桿的方向,

如圖乙所示。

【例7】（2020?天津市南開中學(xué)月考）如圖10為兩種形式的吊車的示意圖，OA為

可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動的輕桿，輕桿的重力不計(jì)，/〃為纜繩,當(dāng)它們吊起相同重物時(shí),

桿在圖10（a）、（b）中的受力分別為凡、瓦，則下列關(guān)系正確的是（)

圖10

K.Fa=FbB.Fa>Fb

C.Fa<FbD.大小不確定

答案A

解析對題圖中的力點(diǎn)受力分析,則由圖甲可得

由圖乙可得tan3。=器

則Fb=Fb,=\[3mg

故Fa~Fbo

【變式3】水平橫梁一端4插在墻壁內(nèi)，另一端裝有一小滑輪4,輕繩的一端C

固定于墻壁上，另一端跨過滑輪后懸掛一質(zhì)量為〃z=10kg的重物，/CB4=30。,

如圖11所示，則滑輪受到輕繩的作用力的大小為(g取10N/kg)()

A.50N

C.100ND.5(h/3N

答案C

解析由題意可得，對滑輪8受力分析，滑輪受到繩子的作用力應(yīng)為圖中兩段繩

中拉力E和乃的合力，因同一根繩張力處處相等，都等于物體的重力，即巧=

B=G=〃?g=100N,用平行四邊形定則作圖，由于拉力Q和乃的夾角為120。,

則有合力廠=100N,所以滑輪受繩的作用力為100N,方向與水平方向成30。角

斜向下。

課時(shí)限時(shí)練

（限時(shí)：25分鐘）

第?對點(diǎn)練

對點(diǎn)練1彈力有無及方向的判斷

1.（多選）關(guān)于彈力，下列說法正確的是（）

A.彈力的方向總是與施力物體形變的方向相反

B.輕繩中的彈力方向一定沿著繩并指向繩收縮的方向

C.輕桿中的彈力方向一定沿著輕桿

D.在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力大小與彈簧的形變量成正比

答案ABD

2.圖中光滑小球都與下表面接觸，則小球一定受支持力的是（）

V""/八

ABCD

答案C

3.在日常生活及各項(xiàng)體育運(yùn)動中，有彈力出現(xiàn)的情況比較普遍，如圖1所示的情

況就是一個(gè)實(shí)例.當(dāng)運(yùn)動員踩床跳板使跳板彎曲到最低點(diǎn)時(shí),下列說法正確的是

（）

A.跳板發(fā)生形變，運(yùn)動員的腳沒有發(fā)生形變

B.運(yùn)動員受到的支持力是運(yùn)動員的腳發(fā)生形變而產(chǎn)生的

C.此時(shí)跳板對運(yùn)動員的支持力和運(yùn)動員的重力等大

D.此時(shí)跳板對運(yùn)動員的支持力大于運(yùn)動員的重力

答案D

解析發(fā)生相互作用的物體均要發(fā)生形變，故A錯(cuò)誤；發(fā)生形變的物體，為了恢

復(fù)原狀，會對與它接觸的物體產(chǎn)生彈力的作用，運(yùn)動員受到的支持力是跳板發(fā)生

形變產(chǎn)生的，B錯(cuò)誤；在最低點(diǎn)，運(yùn)動員雖然處于瞬時(shí)靜止?fàn)顟B(tài)，但接著運(yùn)動員

要加速上升，故此時(shí)跳板對運(yùn)動員的支持力大于運(yùn)動員的重力，C錯(cuò)誤，D正確。

對點(diǎn)練2彈力的分析和計(jì)算

4.如圖2所示,質(zhì)量均為〃?的木塊A和B,用一個(gè)勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧連接,

最初系統(tǒng)靜止，現(xiàn)在用力緩慢拉力直到3剛好離開地面，則這一過程力上升的高

度為（）

圖2

AaB平

A,k

「四D警

c，k

答案B

解析最初彈簧處于壓縮狀態(tài)，根據(jù)平衡條件對4有s/l=〃7g,B剛好離開地面

時(shí)彈簧處于拉伸狀態(tài)，根據(jù)平衡條件對8有必/2=mg,這一過程片上升的高度為

A/I+A/2=2產(chǎn)，故選項(xiàng)B正確。

5.如圖3所示，與豎直墻壁成53。角的輕桿一端斜插入墻中并固定，另一端固定一

3

個(gè)質(zhì)量為，〃的小球，水平輕質(zhì)彈簧處于壓縮狀態(tài)，彈力大小為力?g（g表示重力加

速度），則輕桿對小球的彈力大小為（）

圖3

5「3

Ay兀gB.5mg

45

C.gmgDqmg

答案D

解析小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，其合力為零，對小球受力分析，如圖所示，由圖中幾

何關(guān)系可得F=\(mg)2+(|wg)2=|wg,選項(xiàng)D正確。

對點(diǎn)練3“活結(jié)”和“死結(jié)”與“動桿”和“靜桿”問題

6.(2020?河北唐山二調(diào))如圖4所示，一光滑小球與一過球心的輕桿連接，置于一

斜面上靜止，輕桿通過光滑較鏈與豎直墻壁連接，己知小球所受重力為G,斜面

與水平地面間的夾角為60。，輕桿與豎直墻壁間的夾角也為60。，則輕桿和斜面受

到球的作用力大小分別為()

圖4

B.；G和坐G

A.G和G

C.乎G和;G

D幣G和2G

答案A

解析對小球受力分析,桿對小球的彈力/方向沿桿斜向上與水平方向成30。角，

斜面對球的彈力K方向垂直于斜面斜向上與水平方向成30。角，重力方向豎直向

下，如圖所示，由幾何關(guān)系可知三力互成120。角，根據(jù)平衡條件知，三力可以構(gòu)

成一首尾相連的等邊三角形，則小球?qū)π泵婧洼p桿的力有FN=F=G,根據(jù)牛頓

第三定律可知，斜面和輕桿受到小球的作用力大小有R/=k=G,選項(xiàng)A正確。

?借提升練

7.(2020?遼寧葫蘆島第一次模擬汝I圖5所示，細(xì)繩一端固定在力點(diǎn)，另一端跨過

與A等高的光滑定滑輪B后懸掛一個(gè)砂桶。（含砂子）?，F(xiàn)有另一個(gè)砂桶P（含砂子）

通過光滑掛鉤掛在48之間的細(xì)繩上，穩(wěn)定后掛鉤下降至。點(diǎn)，4c8=120。，

下列說法正確的是（）

圖5

A.若只增加。桶中的砂子，再次平衡后，桶位置不變

B.若只增加，桶中的砂子，再次平衡后。桶位置不變

C.若在兩桶內(nèi)增加相同質(zhì)量的砂子，再次平衡后P桶位置不變

D.若在兩桶內(nèi)增加相同質(zhì)量的砂子，再次