新人教版高中物理必修第二册：3.1　重力与弹力

1重力与弹力第三章相互作用——力学科素养与目标要求1.了解重力产生的原因，会确定重力的大小和方向，理解重心的概念.2.知道弹性形变、弹力的定义及产生的条件.3.掌握胡克定律的内容及表达式.物理观念：1.会作力的图示和力的示意图.2.理解重心的位置与物体形状、质量分布有关.3.会判断弹力的方向.4.能够应用胡克定律解决有关问题.科学思维：梳理教材夯实基础探究重点提升素养随堂演练逐点落实内容索引NEIRONGSUOYIN梳理教材夯实基础011.定义：由于

而使物体受到的力.2.方向：

.3.大小：G＝

，g是自由落体加速度.4.作用点——重心(1)重心：一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用

，这一点叫作物体的重心.(2)决定因素：①物体的

；②物体的

.(3)对形状不规则的物体，可以应用二力平衡的知识通过实验来确定其重心位置.如薄板状物体的重心位置可以通过

法来确定.重力一竖直向下mg地球的吸引集中于一点形状质量分布悬挂1.力的图示：用有向线段来表示力.(1)有向

(严格按标度画)表示力的大小；(2)

表示力的方向.(3)

表示力的作用点.2.力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小.力的图示和示意图二箭头线段的长短箭尾(或箭头)1.形变：物体在力的作用下

或

发生的变化.2.弹力：发生形变的物体，要

，对与它

的物体产生的力.3.弹力的方向(1)压力和支持力的方向：都跟接触面垂直.(2)绳子的拉力的方向：沿着绳子而指向绳子收缩的方向.弹力三体积形状恢复原状接触1.弹性形变：物体在发生形变后，如果撤去作用力能够

的形变.2.弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物体

(填“能”或“不能”)完全恢复原来的形状，这个限度叫作弹性限度.3.内容：弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小跟

成正比，即F＝

.4.劲度系数：式中k叫作弹簧的

，单位是

，符号是

.是表示弹簧“软”“硬”程度的物理量.胡克定律四不能恢复原状弹簧伸长(或缩短)的长度xkx劲度系数牛顿每米N/m1.判断下列说法的正误.(1)重力的方向总是垂直于地面.(

)(2)重心是物体重力的作用点，重心一定在物体上.(

)(3)发生形变后的物体撤去外力后都能恢复原状.(

)(4)静止在水平地面上的物体受到向上的弹力是因为地面发生了形变.(

)(5)由F＝kx可知，在弹性限度内弹力F的大小与弹簧的长度成正比.(

)2.弹簧的原长为10cm，它下面挂一个重为4N的物体时，弹簧长度变为12cm，则该弹簧的劲度系数为_______N/m.若在它下面挂一个重为6N的物体，则弹簧的伸长量为_____cm(弹簧始终在弹性限度内).即学即用××√××200302探究重点提升素养力的图示与力的示意图的画法力的图示和力的示意图一作图步骤力的图示力的示意图选标度选定标度(用某一长度的线段表示一定大小的力)

画线段从作用点开始沿力的方向画一线段，根据选定的标度和力的大小按比例确定线段长度从作用点开始沿力的方向画一适当长度线段标方向在线段的末端标出箭头，表示方向在线段的末端标出箭头，表示方向例1在图1甲中木箱的P点，用与水平方向成30°角斜向右上方的150N的力拉木箱；在图乙中木块的Q点，用与竖直方向成60°角斜向左上方的20N的力将木块抵在墙壁上，试作出甲、乙两图中所给力的图示，并作出图丙中电灯所受重力和拉力的示意图.图1答案

如图所示重力与重心二1.建筑工地上常用重锤来检测墙壁是否竖直，为什么使用重锤就能够检测墙壁是否竖直？导学探究答案

重力的方向竖直向下，所以悬挂重锤的细线方向一定在竖直方向上，如果墙壁与悬线平行，则说明墙壁竖直.2.重心是物体上最重的一点吗？重心位置与什么有关？物体的重心一定在物体上吗？请举例说明.答案

不是，重心是物体各部分所受重力的等效作用点.重心位置与物体内的质量分布及物体的形状有关.重心可以不在物体上，如木匠用的拐尺、圆环的重心都不在物体上.1.重力的大小(1)重力的大小G＝mg，只与质量m和重力加速度g有关，与物体的运动状态无关.(2)重力加速度g与物体所处的纬度和高度有关，在赤道处，g最小，在两极处，g最大(同一高度)；海拔越高，g越小，海拔越低，g越大.2.重力的方向：竖直向下.竖直向下是指与水平面垂直向下，但是并不等同于垂直于支持面向下，也不等同于指向地心.3.重力的作用点——重心(1)重心是物体各部分所受重力的等效作用点，并不是只有物体的重心才受到重力作用.重心的位置除跟物体的形状有关外，还跟物体的质量分布有关.质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心.重心的位置可以在物体上，也可以在物体外.(2)重心位置的确定方法：对于薄板状物体的重心，可以应用二力平衡的知识通过悬挂法确定.知识深化例2关于重力，以下说法正确的是A.重力的方向总是垂直于接触面向下的B.把处在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所受重力大小不一定相等解析

重力的方向总是竖直向下的，但不一定是垂直于接触面向下，比如在斜面上的物体所受的重力方向并不垂直于斜面向下，A错误；重力G＝mg，其大小只和质量、自由落体加速度g有关，与其他因素无关，B错误；绳子拉力的施力物体是绳子，重力的施力物体是地球，两者的施力物体不同，不是同一个力，C错误；由于重力加速度随着纬度、高度的变化而变化，所以同一物体在地球各处所受重力大小不一定相等，D正确.√例3关于重心，下列说法正确的是A.重心就是物体内最重的一点B.物体发生形变时，其重心位置一定不变C.物体升高时，其重心在空间的位置一定不变D.采用背越式跳高的运动员在越过横杆时，其重心位置可能在横杆之下解析

重心是物体各部分所受重力的等效作用点，故A项错；质量分布均匀、形状规则的物体，重心在其几何中心，把一根质量分布均匀的直铁棒弯成圆环后重心由在物体上变到在圆心处，故B项错误；物体升高时，重心在空间的位置变化与否看具体情形，如某人从一楼上升到五楼，其重心升高，故C项错误；重心的位置和物体的质量分布及形状都有关，故D项正确.√弹力三1.如图2所示，取一个扁玻璃瓶，里面盛满水，用穿有透明细管的橡皮塞封口，使水面位于细管中，用手捏玻璃瓶，会看到什么现象？说明什么？导学探究答案用手捏玻璃瓶，细管中水面会上升(或下降).说明受到压力时玻璃瓶发生形变，体积变小(或变大)了.2.用手压橡皮泥，橡皮泥发生形变；脚踩在松软的泥土上，留下了深深的脚印(形变)，这两种形变与玻璃瓶的形变有什么不同？答案

橡皮泥、泥土受力后发生的形变，在撤去外力后不能恢复原状(非弹性形变)，玻璃瓶的形变在撤去外力后能恢复原状(弹性形变).图21.弹力的产生必须同时具备两个条件(1)两物体直接接触；(2)两物体接触处发生弹性形变.2.弹力的方向(1)支持力和压力的方向：总是垂直于接触面，并指向被支持或被压的物体上.(2)绳子的拉力方向：总是沿着绳子而指向绳子收缩的方向.知识深化例4

在如图3所示的各图中画出物体P受到的各接触点或接触面对它的弹力的示意图，各图中物体P均处于静止状态.答案

见解析图图3解析

题图甲中P受到的弹力属于绳的拉力，应沿着绳子而指向绳收缩的方向，因此弹力方向沿绳向上；题图乙中P与斜面的接触面为平面，P受到的支持力垂直于斜面向上；题图丙中A、B两点都是球面与平面相接触，弹力应垂直于平面，且必过球心，所以A点弹力F1方向水平向右，B点弹力F2方向垂直于斜面指向左上方；题图丁中A点属于点与球面相接触，弹力应垂直于球面的切面斜向上，且必过球心O，B点属于点与面相接触，弹力应垂直于杆向上.它们所受弹力的示意图如图所示.3.弹力有无的判断(1)对于明显形变的情况，可以根据弹力产生的条件直接进行判断.(2)对于形变不明显的情况，可利用假设法进行判断.①假设无弹力：假设撤去接触面，看物体还能否在原位置保持原来的状态，若能保持原来的状态，则说明物体间无弹力作用；否则，有弹力作用.②假设有弹力：假设接触物体间有弹力，画出假设状态下的受力分析图，判断受力情况与所处状态是否矛盾，若矛盾，则不存在弹力；若不矛盾，则存在弹力.如图4，接触面光滑，若A处有弹力，则无法使球处于静止状态，故A处无弹力.图4例5

(多选)如图5所示，图中的物体A均处于静止状态，下列说法正确的是A.图甲中地面是光滑水平的，A与B间存在弹力B.图乙中两斜面与水平地面的夹角分别为α、β，两斜面对A均有支持的作用C.图丙中A受到斜面B对它的弹力的作用D.图丁中A受到光滑斜面B对它的弹力的作用√√图5解析

题图甲中对A进行受力分析，A受重力和地面的弹力的作用，二力平衡，A静止，不可能再受到B对A的弹力作用；B选项中，若去掉左侧的斜面，A将运动，若去掉右侧的斜面，A也将运动，所以两斜面对A均有支持力作用；C选项中，假设斜面B不存在，则A无法在原位置保持静止，故丙图中A受到斜面B的弹力的作用；D选项中，假设斜面B对A有弹力作用，则A不能在竖直方向保持静止，所以丁图中A不受斜面B弹力的作用.胡克定律四1.胡克定律F＝kx的理解(1)x是弹簧的形变量，而不是弹簧形变后的长度.(2)k为弹簧的劲度系数，反映弹簧本身的属性，由弹簧自身的长度、粗细、材料等因素决定，与弹力F的大小和伸长量x无关.2.F－x图像是一条过原点的倾斜直线(如图6所示)，直线的斜率表示弹簧的劲度系数k.3.胡克定律的推论：ΔF＝kΔx.弹簧弹力的变化量ΔF跟弹簧形变量的变化量Δx成正比.4.胡克定律的适用条件：弹簧在弹性限度内发生形变.图6例6

一根轻质弹簧在10.0N的拉力作用下，其长度由原来的5.00cm伸长为6.00cm.求：(弹簧始终在弹性限度内)(1)当这根弹簧长度为4.20cm时，弹簧受到的压力多大？答案

8.0N

解析

弹簧原长L0＝5.00cm＝5.00×10－2m在拉力F1＝10.0N的作用下伸长到L1＝6.00cm＝6.00×10－2m根据胡克定律得F1＝kx1＝k(L1－L0)设当压力为F2时，弹簧被压缩到L2＝4.20cm＝4.20×10－2m根据胡克定律得，压力F2＝kx2＝k(L0－L2)＝1.00×103N/m×(5.00－4.20)×10－2m＝8.0N.(2)当弹簧受到15N的拉力时，弹簧的长度是多少？答案

6.50cm解析

设弹簧的弹力F＝15N时弹簧的伸长量为x.此时弹簧的长度为L＝L0＋x＝6.50cm.03随堂演练逐点落实1231.(对重力与重心的理解)(多选)关于重力的大小及重心的位置，以下说法正确的是A.重力是由于地球对物体的吸引而产生的，重力的施力物体是地球B.质量均匀分布的、形状规则的物体的重心在其几何中心C.一完整的砖块平放、侧放或立放时，其重心在砖内的位置不变D.舞蹈演员做各种优美动作时，其重心的位置不变4√√√2.(对弹力的理解)(多选)在日常生活及各项体育运动中，有弹力出现的情况比较普遍，如图7所示的跳水运动就是一个实例.下列说法正确的是A.跳板发生形变，运动员的脚没有发生形变B.跳板和运动员的脚都发生了形变C.运动员受到的支持力，是跳板发生