高中物理必修一 重力弹力 含练习解析Word格式文档下载.docx

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③在线段的一端加箭头表示力的方向，箭头或箭尾表示力的作用点，力的方向所沿的直线叫做力的作用线．

（2）力的示意图：

即只画出力的作用点和方向，表示物体在这个方向上受到了力．

【注意】力的图示与力的示意图不同，力的示意图只表示物体受哪些力的作用及力的方向如何，不需要选定标度严格画出线段的长度．

5.力的分类

力的分类有两种，按性质和效果分：

（1）根据力的性质命名：

如重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力等．

（2）根据力的效果命名：

如拉力、压力、动力、阻力等．

根据效果命名时，不同名称的力，性质可能相同，如物体在上升过程，重力为阻力，物体下落时，重力为动力，所谓动力，其效果是加快物体运动的，而阻碍物体运动的力则叫阻力，同一性质的力．效果可能不同，如摩擦力可以是动力．也可以是阻力．

要点二、四种基本相互作用

　　要点诠释：

　　包括引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用.

1、引力相互作用

　　它是自然界的一种基本相互作用，地面物体所受的重力只是引力在地球表面附近的一种表现.众多的天体聚在一起形成星系，也是由于万有引力的作用.这种作用的强度随距离的增大而减弱.

2、电磁相互作用

　　电荷间的相互作用、磁体间的相互作用，本质是同一种相互作用的不同表现，这就是电磁相互作用或电磁力.电磁力随距离减小的规律与万有引力相似.

3、强相互作用

　　原子核是由若干带正电荷的质子和不带电的中子组成，而带正电的质子间存在斥力.能使得原子核紧密保持在一起的力就是强相互作用.它属于短程力.距离增大，强相互作用急剧减小，它的范围只有约10－15m，即原子核的大小，超过这个界限，这种相互作用实际上已经不存在了.

4、弱相互作用

　　有些原子核能自发地放出射线，在放射现象中起作用的就是弱相互作用.弱相互作用的范围也很小，其强度只有强相互作用的10-12.

要点三、重力

要点诠释：

（1）重力的定义：

由于地球的吸引而使物体受到的力．

①地球上的物体都受到重力作用，不论质量大小，也不论有无生命．

②重力是由于地球的吸引而产生的，但重力的大小不一定等于地球对物体的吸引力，重力一般小于地球对物体的吸引力．

③重力是非接触力，同一物体在空中运动与静止时所受重力相等．

④重力的施力物体是地球．

（2）重力的大小

①重力与质量的关系：

G＝mg，g是自由落体加速度，通常取g＝9.8N/kg，表示质量为1kg的物体受到的重力是9.8N.

【说明】

a．g会随地球上纬度的改变而改变，纬度越高，g值越大，两极最大，赤道最小，导致同一物体在不同纬度处所受重力不同．

b．g值会随海拔高度改变．在同一纬度处，高度越大，g值越小，致使同一物体受到的重力随高度增加而减小．

②重力的测量

实验室里，重力大小可以用弹簧测力计测出．当弹簧测力计吊起物体静止时，物体对测力计的拉力才等于物体受到的重力．

【注意】

a．测量时物体必须保持静止（或匀速直线运动）状态．

b．物体对测力计的拉力等于物体的重力，不能说物体对测力计的拉力就是物体的重力，因为这两种力的本质是不同的．

其他的测量工具：

测体重的磅秤，测工业重物的电子吊秤，测物料和车辆的电子地秤等．

（3）重力的方向

重力的方向总是竖直向下，可利用铅锤线确定其方向．

①“竖直向下”，既不能说成“垂直向下”，也不能说成“指向地心”．“竖直向下”是垂直于当地的水平面向下，而“垂直向下”可以垂直于任何支持面向下；

只有在两极或赤道时，重力的方向才指向地心，其他位置并不指向地心．②重力的方向不受其他作用力的影响，与运动状态也没有关系．③下图中是地球表面上物体所受重力方向的示意图．

（4）重心

①重心的概念：

一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，我们可以认为各部分所受重力的作用都集中于一点，这一点叫做物体的重心．

引入重心的概念后，研究具体的物体时，可以把整个物体各部分的重力用作用于重心的一个力来表示，于是原来的一个物体就可以用一个有质量的点来表示．

②重心的确定

a．质量分布均匀的物体，重心位置只跟物体的形状有关．

若物体的形状是规则的，重心在其几何中心上．

b．质量分布不均匀的物体，重心位置除跟物体的形状有关外，还跟物体的质量分布情况有关，如：

起重机重心位置随吊升货物的多少和位置的变化而变化．

【注意】①重心不是最重的点．

各部分所受重力的效果，与只在重心处受到各部分重力的合力是等效的，因此可以认为物体各部分所受重力集中于重心．但实际上物体的各部分都受重力，重力并不只作用于重心上，重心也不是物体上最重的点．

②物体的重心可以不在物体上．

由于重心是一个等效作用点，它就可以不在物体上．例如：

质量分布均匀的球壳，其重心在球心，并不在壳体上．

要点四、弹性形变和弹力

（1）弹性形变

束在头上的橡皮筋，凹陷的沙发，拨动的琴弦……与原来的形状是不同的，我们说它们发生了形变．物体在力的作用下而发生的形状或体积的改变叫形变．

形变包括两方面，即形状的改变和体积的改变．

①形状的改变：

指受力时物体的外观发生变化，如橡皮条拉紧时，由短变长；

跳水馆中的跳板本来是水平伸直的，当运动员在上面跳时，平直的板跳变得弯曲；

撑竿跳高时，运动员手中的撑竿由直变弯．

②体积的改变：

指受力物体的体积发生变化．如用力捏排球，排球的体积变小；

用力压海绵，海绵的体积变小．

③弹性形变：

有些物体在形变后能够恢复原状，如弹簧、橡皮筋等，这样的形变叫做弹性形变．

④弹力产生的条件：

a．两物体间直接接触；

b．接触面发生弹性形变．

（2）弹力

①弹力的概念：

发生弹性形变的物体由于要恢复原状而对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力．

②弹性限度：

若物体形变过大，超过一定限度，撤去作用力后，物体不能完全恢复原来的形状．这个限度叫弹性限度．

要点五、几种常见弹力及弹力方向的判定

几种常见弹力方向的判断情况如表所示：

类型

方向

示意图

说明

接触

方式

面与面

垂直公共接触面

支持力、压力一定垂直于接触面指向被支持或被压的物体，关键在于“面”的判断

点与面

过点垂直于面

点与点

垂直于切面

轻绳

沿绳收缩方向

轻绳、轻弹簧的弹力一定沿绳或弹簧方向，但注意弹簧可拉可支

轻质弹簧

沿弹簧形变的反方向

轻杆

可沿杆

轻杆弹力不一定沿杆方向，要依具体情形确定

可不沿杆

要点六、弹力大小和胡克定律

（1）弹力的大小

与物体的形变程度有关，形变量越大，产生弹力越大；

形变量越小，产生的弹力越小，形变消失，弹力消失轻绳、轻弹簧内部各处弹力大小相等．

（2）胡克定律

①内容：

在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧的伸长（或缩短）量x成正比．

②公式：

F＝kx，式中k为弹簧的劲度系数，单位是牛顿每米，符号是N/m．

③图象：

根据胡克定律，弹力与弹簧伸长量的关系可用F-x图象表示，如图所示．

这是一条通过原点的倾斜直线，其斜率

．

④利用F-x图象，很容易得到胡克定律的另一种表达式：

，

是弹簧长度的变化量，

是弹力的变化量．

（3）说明

①F＝kx中的x是弹簧的形变量，是弹簧伸长（或缩短）的长度，而不是弹簧的总长度．

②F＝kx中的k是弹簧的劲度系数，它反映了弹簧的“软”“硬”程度，大小由弹簧本身的性质决定，与弹力大小无关，k大就是“硬”弹簧．

③在应用F＝kx时，要把各物理量的单位统一到国际单位制中．

（4）胡克定律只能计算轻弹簧的弹力，而其他的弹力与形变量间的关系比较复杂，要找其大小，只能依物体的受力及运动状态来确定．

【典型例题】

类型一、力

例1、下列关于力的说法正确的是（）

　　A．先有施力物体，后才有受力物体

　　B．拳击运动员一拳打出去却没有击中对方，看来力可以没有受力物体

　　C．飞行的子弹能水平前进，也可以存在没有施力物体的力

　　D．有施力物体就一定有受力物体

【思路点拨】力的作用是相互的，必有施力物体和受力物体。

【答案】D

【解析】力不能离开物体而单独存在，一个物体是施力物体的同时也是受力物体。

两个物体之间的力一定是相互的，一定是同时发生的。

力一定与两个物体相联系。

力产生的效果是改变物体的运动状态或是使物体发生形变。

举一反三

【变式1】下列说法中正确的是（）

A．射出枪口的子弹，能打到很远的距离，是因为子弹离开枪口后受到一个推力作用

B．甲用力把乙推倒，说明只是甲对乙有力的作用，乙对甲没有力的作用

C．只有有生命或有动力的物体才会施力，无生命或无动力的物体只会受到力，不会施力

D．任何一个物体，一定既是受力物体，也是施力物体

【解析】子弹在枪管内受到火药爆炸所产生的强大推力，使子弹离开枪口时有很大的速度，但子弹离开枪口以后，只受重力和空气阻力作用，并没有一个所谓的推力，因为不可能找到这个“推力”的施力物体，故不存在，所以A错；

物体间力的作用总是相互的，甲推乙的同时乙也推甲，故说法B错；

不论物体是否有生命或是否有动力，它们受到别的物体作用时，都会施力，如马拉车时，车也拉马；

书向下压桌子，桌子也向上推书，故C错；

由于自然界中的物体都是相互联系的，找不到一个孤立的、不受其他物体作用的物体，所以每一个物体既是受力物体，又是施力物体，故D说法正确．

【变式2】关于力的下述说法，正确的是（）

　　A．甲用力将乙推倒，说明甲对乙有力的作用，乙对甲没有力的作用

　　B．只有有生命或有动力的物体才能施力，无生命或无动力的物体只能受力，不能施力

　　C．两磁铁不相互接触而有力的作用，说明力可离开物体而独立存在

　　D．找不到施力物体的力是不存在的

类型二、重力

例2、关于重力，下列说法正确的是（）

A．重力就是地球对物体的吸引力，其方向必定指向地心

B．重力的大小可以用弹簧测力计或杆秤直接测出

C．质量大的物体所受重力可能比质量小的物体所受重力小

D．物体对悬绳的拉力或对支承面的压力的大小可以不等于重力

【思路点拨】理解好重力的概念是关键。

【答案】CD

【解析】重力产生的原因是由于地球对物体的吸引，但通常情况下重力只是地球对物体的吸引的一部分，重力的方向竖直向下但并不一定指向地心，所以A选项错误；

杆秤称量的是物体的质量而非重力，B选项也错误；

由公式G＝mg可知，重力的大小由质量m和g值共同决定，由于在不同的地球位置g值不同，因此质量大的物体与质量小的物体在不同的地球位置处因g值的差异有可能质量大的物体所受重力反而小，选项C正确；

用一根悬绳吊起一个物体，当物体静止时对该竖直悬绳的拉力大小才等于物体的重力，当物体摆起来时对该悬绳的拉力大小不等于物体的重力；

把物体静止于一水平支撑物上，物体对该水平支承物的压力大小才等于物体的重力，物体静止于斜面上，物体对该支承斜面的压力大小就不等于物体的重力．故正确答案为CD．

【点评】透彻地理解和准确把握概念的内涵和外延，是正确解题的前提，对概念性选择题的解答，要仔细审题，逐项进行推理判断，抓住一些关键词语如“一定”“可能…可以”等从正面或反面作出肯定或否定判断是解题常用的方法．

【变式1】

（2015山东潍坊一中期末考）一重物P沿斜面下滑，下列各图中正确表示重物的重力方向的是（　　）

【答案】C

【解析】重力的方向总是竖直向下，不管物体的运动状态如何，或者放置在不同的位置，其所受的重力的方向始终竖直向下。

因此选C。

【高清课程：

重力、弹力第4页】

【变式2】关于重力的方向，下列说法正确的是（）

A．重力的方向总是垂直向下的

B．重力的方向总是竖直向下的

C．重力的方向总是指向地心的

D．重力的方向总是和支持重物的支持面垂直

【答案】B

重力、弹力第5页】

【变式3】一人站在体重计上测体重，保持立正姿势称得体重为G，当其缓慢地把一条腿平直伸出台面，体重计指针稳定后读数为G′，则（）

A．

B．

C．

D．无法判定

类型三、弹簧测力计的读数

弹簧测力计的示数显示的也是弹力的大小，要注意它始终等于挂钩处弹力的大小．

例3、（2015湖南株洲二中期末考）如图所示，弹簧秤和细线的重力及一切摩擦不计，物重G=5N，则弹簧秤A和B的示数分别为（）

A．5N，0B．0，5N

C．10N，5ND．5N，5N

【思路点拨】弹簧对两端物体的作用力是相同的。

【解析】由弹簧测力计的结构及二力平衡可知D正确，不能认为弹簧测力计的读数等于两边弹力之和．弹簧测力计的读数应等于挂钩处的弹力大小．

【点评】本题易错选A或C．错选C原因在于不理解弹簧测力计的测量、读数原理，当人用力拉弹簧测力计时，弹簧测力计也用同样大小的力对人产生力的作用，这个力的大小可以通过弹簧测力计的示数读出．拉环上的力主要作用就是保持弹簧测力计的平衡，使得拉力与弹簧测力计示数相等．错选A是错误地认为弹簧测力计的示数等于其所受的合外力．

重力、弹力第18页】

【变式】如图所示，弹簧秤和细线的重力及一切摩擦不计，重物处于静止状态，G=1N，则弹簧秤A和B的示数分别为（）

A．1N，0B．0，lN

C．2N，lND．1N，lN

【巩固练习】

一、选择题：

1.关于力的作用效果的叙述中，正确的是（）

A．物体运动状态发生改变，一定受外力作用

B．物体的运动状态不发生变化，一定不受外力作用

C．物体受力作用后，一定同时出现形变和运动状态发生变化的现象

D．力的作用效果完全由力的大小决定

2.足球运动员已将足球踢向空中，如图所示，在下图描述足球在向斜上方飞行过程中某时刻的受力图中，正确的是（G为重力，F为脚对球的作用力，f为空气阻力）（）

3.以下关于重心及重力的说法中，正确的是（）

A．一个物体放于水中称量时，弹簧测力计的示数小于物体在空气中时弹簧测力计的示数，因此，物体在水中时的重力小于在空气中的重力

B．据G＝mg可知，两个物体相比较，质量较大的物体的重力一定较大

C．物体放于水平面上时，重力方向垂直于水平面向下，当物体静止于斜面上时，其重力垂直于斜面向下

D．物体的形状改变后，其重心位置往往改变

4.下列关于自然界中的四种基本相互作用的描述正确的是（）

A．一切物体之间都存在着相互作用的吸引力

B．强相互作用存在于宏观物体之间，而弱相互作用存在于原子核内部

C．电荷间的相互作用、磁体间的相互作用在本质上是同一种相互作用的不同表现

D．原子核内部的带正电的质子之间存在着斥力，但原子核仍能紧密地保持在一起，是由于有在万有引力作用的结果

5.下列说法正确的是（）

A．拳击手一拳击出，没有击中对方，这时只有施力物体，没有受力物体

B．运动员将足球踢出，球在空中飞行是因为球受到一个向前的推力

C．甲用力把乙推倒，说明只是甲对乙有力，而乙对甲没有力

D．两个物体发生相互作用不一定相互接触

6、（2014甘肃庆阳一中期末考）一个实验小组在“探究弹力和和弹簧伸长的关系”的实验中，使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的图象如图所示。

下列表述正确的是（）

A．a的原长比b的长B．a的劲度系数比b的大

C．a的劲度系数比b的小D．测得的弹力与弹簧的长度成正比

7、（2015海南中学期末考）一个重为20N的物体置于光滑的水平面上，当用一个F=5N的力竖直向上拉该物体时，如图所示，物体受到的合力为（）

A.15NB.20N

C.25ND.0

8、（2015昆明市三中期末考）有一木块静止在水平桌面上，关于它的受力下面说法中正确的是（）

A．木块对桌面的压力就是木块所受的重力，施力物体是地球

B．木块对桌面的压力是弹力，是由于桌面发生形变而产生的

C．木块对桌面的压力在数值上等于木块受的重力

D．木块保持静止是由于木块对桌面的压力与桌面对木块的支持力保持平衡

9.如图所示，四个完全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为F的拉力作用，而左端的情况各不相同：

①中弹簧的左端固定在墙上；

②中弹簧的左端受大小也为F的拉力作用；

③中弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动；

④中弹簧的左端拴一小物块，物块在粗糙的桌面上滑动．若认为弹簧的质量都为零，以l1、l2、l3、l4依次表示四个弹簧的伸长量，则有（）

A．

＞

C．

D．

＝

10.一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

1；

改用大小为F2的力拉弹簧，平衡时长度为

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．

二、解答题：

1.请在下图中画出杆或球所受的弹力．

（a）杆靠在墙上；

（b）杆放在半球形的槽中；

（c）球用细线悬挂在竖直墙上；

（d）点1、2、3都可能是球的重心位置，点2是球心，1、2、3点在同一竖直线上．

2.一个质量为60kg的人，在地球上的重量为588N，在月球上的重量为98N．该人做摸高运动时，在地球上的高度为0.5m．那么，在月球触摸高度为多少？

3.量得一只弹簧测力计3N和5N两刻度线之间的距离为2.5cm．求：

（1）这只弹簧测力计3N刻度线与零刻度线之间的距离．

（2）这只弹簧测力计所用弹簧的劲度系数．

4.如图所示，一根弹簧，其自由端B在未悬挂重物时，正对刻度尺的零刻度线，挂上100N重物时正对着刻度20．试问：

（1）当弹簧分别挂50N和150N重物时，自由端所对刻度尺读数应是多少?

（2）若自由端所对刻度是18，这时弹簧下端挂了多重的重物?

【答案与解析】

1.A

解析:

物体运动状态发生改变，一定受到了力的作用，但运动状态不变并不一定没有受到力的作用，力的作用效果是使物体运动状态发生改变或者是使物体发生形变．力的大小、方向、作用点都影响力的作用效果．

2.B

本题考查重力的方向和受力图的画法．重力方向竖直向下，阻力f与飞行速度方向相反，在飞行过程中球不受脚的作用力．

3.D

选项A错，由于物体浸没于水中时，受到向上的浮力，从而减小弹簧的拉伸形变，弹簧测力计的示数减小，但物体的重力并不改变；

选项B错，当两物体所处的地理位置相同时，g值相同，质量大的物体的重力必定大．但当两物体所处的地理位置不同时，如质量较小的物体放在地球上，质量较大的物体放在月球上，由于月球上g值较小，从而使质量大的物体的重力不一定大，选项C错；

重力的方向是竖直向下，而不是垂直向下；

选项D正确，物体的重心位置由形状和质量分布情况两个方面共同决定，当物体形状改变时，其重心往往发生改变．综上所述，本题正确答案为选项D．

4.AC

引力是自然界中的一种基本相互作用，存在于一切物体之间，这就是万有引力，故A正确；

强相互作用和弱相互作用都存在于原子核内部，作用范围都很小，并随距离的增大而急剧减小，原子核之所以紧密地保持在一起，是由于核子间存在着强相互作用，而原子核自发放出射线的现象是由于弱相互作用的结果，它的大小只有强相互作用的

，故B、D均错；

电荷间的相互作用和磁体间的相互作用都属于电磁相互作用，它随距离的增大而减小的规律与万有引力类似，故C正确．

5.D

拳击手未击中对方，说明拳击手与对方之间没有相互作用，因为没有受力物体的力是不存在的，所以此时也不存在说拳击手是施力物体的问题，故选项A错误，踢出去的球向前运动，并没有受到向前的推力，因为找不到这个力的施力物体，而没有施力物体的力是不存在的，故选项B错误，由力的相互性可知，甲推乙的同时，乙也“推”甲，故选项C错误，物体间发生相互作用并不一定相互接触，如磁铁之间不需要接触就有磁力，所以选项D正确，

6、B

解析：

横截距表示弹簧的原厂，因此A错。

斜率表示弹簧劲度系数，因此B对，C错。

测得的是弹力与弹簧的伸长变化量成正比，D错。

7、D

用F=5N的力拉物体，物体仍然静止在地面上，即处于平衡状态，所以物体所受合力为零。

8、C

木块对桌面的压力是由于木块与桌面互相挤压，木块发生微小形变，它对桌面产生向下的弹力，施力物体是木块，因此AB错。

木块保持静止，是因为木块所受的重力与木块所受的桌面给它的支持力保持平衡。

因此D错。

9.D

本题考查弹簧所受拉力与弹簧伸长量的关系．弹簧的伸长量等于弹簧弹力与弹簧劲度系数的比值，分析四种情况下弹簧所受弹力都等于外力F，又因弹簧完全相同，劲度系数相同，所以四种情况下弹簧的伸长量相等．

10.C

设弹簧原长为

，则

，两式相加有

，所以

，故C选项正确．

1.答案见解析

本题考查对弹力方向的判定，关键是熟悉各种接触中的弹力方向．

（a）杆在重力作用下对A、B两处都产生挤压作用，故A、B两处对杆都有弹力，弹力方向与接触点的平面垂直．如图（a）所示．

（b）杆对C、D两处都有挤压作用，因C处为曲面，D处为支撑点，所以C处弹力垂直于其切面指向球心，D处弹力垂直于杆斜向上．如图（b）所示．

（c）球挤压墙