人教版高中物理必修一第8讲 重力与弹力 同步课程讲义

高一上物理（必修一）秋季课程讲义（共15讲）第8讲重力与弹力一．知识要点（含答案及详解）一．知识要点知识点1力1.定义：物体与物体之间的2.作用效果：改变物体的或使物体发生3.三要素：大小、方向、作用点4.单位：牛顿（N）5.分类：（1）按性质：重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力等（2）按效果：拉力、压力、动力、阻力等6.测量：用弹簧测力计测量知识点2力的性质物质性：力不能脱离物体而独立存在相互性：物体间的力的作用是相互的，施力物体同时也一定是受力物体。独立性：几个力作用在同一物体上，每个力对物体的作用效果均不会因其他力的存在而改变。矢量性：既有大小，又有方向。知识点3力的图示和力的示意图1.力的图示：力可以用带箭头的线段来表示。线段按一定比例（标度）画出，它的长短可以表示力的，它的指向表示力的，箭尾表示力的2.力是示意图：只画出力的和（无标度），表示物体在这个方向上受到了力。知识点4重力概念：由于地球的吸引而使物体受到的力大小：G=mg,通常情况下，g取9.8N/kg方向：总是重心：重心是重力的等效作用点重心的位置与物体的形状及质量分布有关重点不一定在物体上，对于质量分布均匀、形状规则的物体，重心在其几何中心上。对于形状不规则，质量分布不均与的薄板物体，可以用测其重心。知识点5弹性形变与弹力1.形变：物体在力的作用下或会发生变化，这种变化叫形变。2.形变分类：（1）弹性形变：发生形变的物体在撤去作用力时能够恢复原状的形变（2）非弹性形变（范性形变或塑性形变）：物体在发生形变后不能恢复原状的形变3.弹性限度：如果物体的形变过大，超过一定的限度，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。4.弹力：发生弹性形变的物体，由于要，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫弹力。知识点6弹力产生的条件（1）两物体接触（2）接触处有弹性形变（即接触处是否有挤压和拉伸）知识点7几种常见的弹力1.压力、支持力、张力是几种常见的弹力2.常见弹力方向：（1）压力、支持力方向都是垂直于物体的接触面（2）绳子的张力沿着绳子指向绳收缩的方向知识点8胡克定律1.内容：弹簧发生弹性形变时，在内，弹力的大小F与弹簧的伸长（或者缩短）的长度x成正比。2.公式：F=kx,k为弹簧的劲度系数，单位牛顿每米，符号N/m类型方向图示接触方式面与面垂直公共接触面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杆可沿杆可不沿杆二．习题演练二．习题演练例1.1.下列说法中，正确的是（）A．有受力物体，就必定有施力物体B．力只能产生在相互接触的物体之间C．施力物体施力在先，受力物体受力在后D．力是一个物体就能产生的，而并不需要其他物体的存在【解答】解：A．因为力是物体对物体的作用，一个力必然涉及两个物体：一个是施力物体，一个是受力物体，故A正确；B．在空中飞行的物体尽管没有和地球接触，仍受重力作用，故B错误；C．由于力的作用是相互的，物体受力的同时也对施力物体产生力的作用，故C错误；D．由力的概念知，力是物体对物体的作用，所以说“一个物体就能产生力”这种说法是错误的，故D错误故选：A。2.下列关于常见力的说法中正确的是（）A．弹力、重力、支持力、摩擦力都是按照性质命名的B．有规则形状的物体，其重心就在物体的几何中心C．两接触面间有摩擦力存在，则一定有弹力存在D．物体之间接触就一定产生弹力【解答】解：A、支持力属于弹力，所以支持力的性质是弹力，故A错误；B、只有质量分布均匀，形状规则的物体，重心才在其几何重心，故B错误；C、弹力产生的条件：相互接触挤压；摩擦力产生的条件：接触面粗糙；相互接触挤压；有相对运动或相对运动趋势。可见，有摩擦力，必有弹力，有弹力，不一定有摩擦力。故C正确。D、接触不一定有弹力，还要相互挤压，故D错误。故选：C。自练11.关于力，下列说法中错误的是（）A．力是物体与物体之间的相互作用B．力是矢量，它既有大小又有方向C．力可以只有施力物体而没有受力物体D．力可以用带箭头的线段表示2．下列有关力的说法中正确的是（）A．力的产生离不开施力物体，但可以没有受力物体B．力的产生离不开受力物体，但可以没有施力物体C．力是物体对物体的作用，如果找不到施力物体或受力物体，这个力就不存在D．不接触的物体间也可以产生力的作用，例如磁铁吸引铁钉，可见力可以离开物体单独存在3．以下各个力中，根据力的性质命名的力是（）A．动力 B．阻力 C．摩擦力 D．压力4．关于力和运动的关系，正确的是（）A．力是物体保持速度的原因 B．力是物体速度变化的原因C．力是物体保持静止的原因 D．力是物体位置变化的原因例2.1.关于重力，下列说法正确的是（）A．物体受到的重力方向总是指向地心B．物体受到的重力就是地球对物体的吸引力C．一个物体从赤道移到北极受到的重力变大D．质量一定的物体受到的重力大小保持不变【解答】解：A、重力方向竖直向下，但并不一定指向地心；故A错误；B、重力是由于地球的吸引而产生的，但不能说就是吸引力；故B错误；C、纬度越高，重力加速度越大，故一个物体从赤道移到北极受到的重力变大；故C正确；D、质量一定，但如果放在不同位置上，重力大小是不同的；故D错误；故选：C。2.关于物体的重心，下列说法中正确的是（）A．重心就是物体上最重的一点B．形状规则的物体的重心，一定在它的几何中心C．重心是物体所受重力的作用点，故重心一定在物体上D．用细软线将物体悬挂起来，静止时重心一定在悬线所在直线【解答】解：A、重心是物体各部分所受重力的合力的作用点，不是物体上最重的一点。故A错误。B、物体的重心不仅与形状有关，还与物体的质量分布有关，所以形状规则的物体的重心，不一定在它的几何中心。故B错误。C、重心不一定在物体上，也可以物体之外，比如均匀的圆环，重心在环外。故C错误。D、用细软线将物体悬挂起来，静止时物体的重力与细线的拉力平衡，作用在同一直线上，所以重心一定在悬线所在直线上。故D正确。故选：D。自练21.关于重力的方向，下列各种叙述中正确的是（）A．重力的方向总是垂直向下B．重力的方向总是跟支持重物的支持面垂直C．重力的方向总是竖直向下D．重力的方向总是跟支持面对重物的支持力方向相反2.关于重力，下列说法正确的是（）A．球体的重心一定在球心上B．物体上只有重心处才受到重力作用C．物体向上抛出时受到的重力小于它静止时受到的重力D．同一物体在同一地点，无论运动状态如何，其所受重力都一样大3.把一个薄板状物体悬挂起来，静止时如图所示，则对于此薄板状物体所受重力的理解，下列说法正确的是（）A．重力就是地球对物体的引力B．重力大小和物体运动状态有关 C．重力的方向总是指向地心的D．薄板的重心一定在直线AB上例3.1.下列关于弹力产生条件的说法中，正确的是（）A．物体间不相互接触，也能产生弹力B．只有两物体接触就一定会产生弹力C．只有弹簧才能产生弹力D．两个物体直接接触且互相挤压发生形变，才会产生弹力【解答】解：A、两物体相互接触但如果没有形变产生，不会产生弹力，故A不合题意。B、物体相互接触，并且物体间有形变产生，才会产生弹力。故B不合题意。C、弹力不是针对弹簧，只要发生弹性形变，就有弹力。故C不合题意。D、物体发生弹性形变时才会产生弹力。故D符合题意。故选：D。2.如图所示，一个球形物体静止于光滑水平面上，并与竖直光滑墙壁接触，A、B两点是球跟墙和地面的接触点，则下列说法中正确的是（）A．物体受重力、B点的支持力、A点的弹力作用B．物体受重力、B点的支持力作用、地面的弹力作用C．物体受重力、B点的支持力作用D．物体受重力、B点的支持力作用、物体对地面的压力作用【解答】解：物体在竖直方向上受重力和支持力平衡，在水平方向上虽然与墙壁接触，但不挤压，不受墙壁的弹力，故B正确，A、C、D错误；故选：B。自练31.下面图中，静止的小球A分别与一个或两个接触面接触，设各接触面光滑，则A受到两个弹力的是（）A． B． C． D．2.如图所示，一个重40N的物体置于光滑水平面上，当用一个F=10N的力竖直向上拉物体时，物体所受的合力为（）A．0N B．40N，方向竖直向下C．30N，方向竖直向下 D．10N，方向竖直向上3.如图所示，物块P、Q叠放在水平地面上，保持静止，则地面受到的弹力等于（）A．Q的重力 B．P对Q的压力C．P、Q的重力之和 D．P的重力加上Q对地面的压力例4.1.如图所示，劲度系数为k、原长为L的弹簧，一端固定于O点，另一端与小球相连．开始时小球静止在光滑水平面上的A点；当用力F将小球向右拉使弹簧伸长x时，小球静止于B点，则此时弹簧的弹力为（）A．kx B．k（x+L） C．k（L﹣x） D．以上都不对【解答】解：由题，球静止时在图中A位置，此时弹簧伸长的长度0。当用力F将小球向右拉使弹簧伸长x时，根据胡克定律F＝kx得：则此时弹簧的弹力为kx，由于本题，没有强调弹簧在弹性限度内，因此D正确，ABC均错误，故选：D。2.如图所示，每个钩码重1.0N，弹簧测力计自身重量、绳子质量和摩擦不计，弹簧伸长了5cm（在弹簧的弹性限度内），下列说法正确的是（）A．该弹簧测力计的示数为1.0NB．该弹簧测力计的示数为5NC．该弹簧的劲度系数为40.0N/mD．不挂重物时，该弹簧的劲度系数为0【解答】解：AB、弹簧的两端各受1.0N拉力F，弹簧显示一端受到的拉力大小为1.0N，则该弹簧测力计的示数为1.0N，故A正确，B错误；C、由胡克定律F＝kx得：k＝＝＝20N/m，故C错误；D、劲度系数k由弹簧本身的性质决定，与弹力大小无关，当不挂重物时，该弹簧的劲度系数依然不变，故D错误；故选：A。3.探究弹力和弹簧伸长的关系时，在弹性限度内，悬挂15N重物时，弹簧长度为0.16m，悬挂20N重物时，弹簧长度为0.18m，则弹簧的原长L0和劲度系数k分别为（）A．L0=0.02m，k=500N/m B．L0=0.10m，k=500N/mC．L0=0.02m，k=250N/m D．L0=0.10m，k=250N/m【解答】解：F1＝k（L1﹣L0），有15＝k（0.16﹣L0）；F2＝k（L2﹣L0），有20＝k（0.18﹣L0），联立两方程组，得：L0＝0.10m，k＝250N/m。故D正确，A、B、C错误。故选：D。自练41.在水平地面上固定一个竖直轻弹簧，现在弹簧上端放一个重为10N的木块后，弹簧被压缩了2cm，系统处于平衡状态，则轻弹簧的劲度系数为（）A．2000N/m B．500N/m C．50N/m D．20N/m2.一弹簧的两端各用10N的外力向外拉伸，弹簧伸长了6cm．现将其中一端固定于墙上，另一端用5N的外力来拉伸它，则弹簧的伸长量应为（）A．6cm B．3cm C．1.5cm D．0.75cm3.如图所示的装置中，小球的质量均相同，弹簧和细线的质量均不计，一切摩擦忽略不计，平衡时各弹簧的弹力分别为F1、F2、F3，其大小关系是（）A．F1=F2=F3 B．F1=F2＜F3 C．F1=F3＞F2 D．F3＞F1＞F24.在一轻质弹簧下端悬挂几个相同的钩码，待静止后，弹簧的总长度是30cm．现轻轻取下一个钩码，弹簧的长度是25cm．若再去掉两个钩码，则此过程中弹簧缩短了（）A．25cm B．20cm C．15cm D．10cm5.S1、S2表示劲度系数分别为k1、k2的两根弹簧，k1＞k2；a和b表示质量分别为ma和mb的两个小物块，ma＞mb，将弹簧与物块按图所示的方式悬挂起来，现要求两根弹簧的总长度最短，则应使（）S1在上，a在上 B．S1在上，b在上C．S2在上，a在上D．S2在上，b在上例51.一根轻质弹簧，其劲度系数为500N/m，当它受到10N的拉力时长度为0.12m，问弹簧不受力时的自然长度为多长？当它受到25N的拉力时长度为多少？【解答】解：根据胡克定律，当弹簧受到拉力时伸长量不受力时的自然长度为当受到拉力时，伸长量受到25N的拉力时长度为：2．如图所示，原长分别为L1=10cm和L2=8cm、劲度系数分别为k1=500N/m和k2=400N/m的轻质弹簧竖直悬挂在天花板上．两弹簧之间有一质量为m1=500g的物体，现在k2的下端挂上质量为m2=400g的另一物体，待整个装置处于静止状态时．求：（1）这时两个弹簧的总长度；（2）物体m2下移的距离．【解答】解：（1）挂前，上面弹簧的伸长量＝上面弹簧的长度+1cm＝11cm在的下端挂上质量为的物体，上面弹簧的伸长量＝＝＝1.8cm下面的弹簧伸长量两个弹簧的总长度＝10+1.8+8+1＝20.8cm（2）原来弹簧的总长度物体下移的距离自练51.如图所示，在天花板上悬挂一轻质弹簧，当在弹簧下端挂上质量m1=0.5kg的重物时，弹簧的长度L1=22cm；当在弹簧下端挂上质量m2=0.75kg的重物时，弹簧的长度L2=23cm．已知弹簧始终在弹性限度内，取g=10m/s2，求该弹簧的劲度系数k．2.如图所示，劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧竖直悬挂在天花板上，两弹簧之间有一质量为m的物体静止，此时下面弹簧处于原长状态．现在用力竖直向上压下面弹簧的下端A，使物块缓慢上升，直至上面的弹簧恢复原长，且物体静止．求A点向上移动的距离？3．如图所示，两根劲度系数分别为k1、k2的轻弹簧竖直悬挂，弹簧下端用光滑轻绳相连接，并有一轻光滑滑轮放在软绳上，当滑轮下挂一重力为G的物体稳定后，求：（1）两根弹簧的形变量各为多少？（2）滑轮下降的距离△x为多少？（3）若把该装置等效成一根弹簧悬挂重物，其等效弹簧的劲度系数k为多少？4．如图所示，质量为m的物体与A、B两个弹簧相连，B弹簧下端与地相连，A、B劲度系数分别为k1和k2．现用手拉A的上端，使A缓慢上移，当B弹簧的弹力为原来的时，且弹簧B仍处于收缩状态，A上端移动的距离是多少？第8讲重力与弹力答案详解自练11．【解答】解：A、力是物体与物体之间的相互作用。故A正确；B、力是矢量，它既有大小又有方向，可以用带箭头的线段表示力的大小和方向。故BC正确；D、一个物体对另一个物体施力的同时，也受到另一个物体对它的作用，即物体间力的作用是相互的，一个力不可能只有受力物体而没有施力物体。故D错误。本题选择错误的，故选：D2．【解答】解：A、B、力的产生离不开施力物体，也离不开受力物体。故A、B错误；C、力是物体对物体的作用，如果找不到施力物体或受力物体，这个力就不存在。故C正确；D、不接触的物体间也可以产生力的作用，例如磁铁吸引铁钉，力是物体对物体的作用，没有物体就不会产生力的作用。故D错误。故选：C。3．【解答】解：阻力、动力、压力都是从力的作用效果角度命名的，摩擦力是从力的性质角度命名的；故选：C。4．【解答】解：A、力不是维持速度的原因，是改变速度的原因，即产生加速度的原因，故A错误；B、力是改变物体的运动状态的原因，即力是物体速度变化的原因。故B正确；C、力不是维持物体静止的原因，故C错误；D、由于惯性，物体不受力也可以运动，产生位移，故力不是位置变化的原因，故D错误；故选：B。自练21．【解答】解：重力方向总是竖直向下的，或者说垂直于当地的水平面，不一定垂直物体所在处的地面，故ABD错误，C正确。故选：C。2．【解答】解：A、重心不仅与物体的形状有关，还与质量分布有关，所以球体的重心不一定在球心，故A错误；B、物体上各处都受到重力，故B错误；C、物体的重力与物体的运动状态无关，则知物体向上抛出受到的重力等于它静止时受到的重力，故C错误；D．同一物体在同一地点，重力加速度g相同，物体的重力G＝mg相同。故D正确。故选：D。3．【解答】解：A、重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，不是地球对物体的引力，故A错误；B、重力的大小与物体的运动状态无关，故B错误；C、重力的方向竖直向下，故C错误；D、因为绳对板的拉力与板受的重力为一对平衡力，必在一条直线上，所以重心一定在细线的延长线上，即薄板的重心一定在直线AB上，故D正确。故选：D。自练31．【解答】解：A、小球处于静止状态，重力和绳的弹力平衡，斜面与球之间不可能产生弹力，否则小球不可能平衡，故A图中球只受一个弹力作用，A错误；B、图中水平面对小球有弹力作用，但斜面和球之间没有弹力作用，故B图中球受一个弹力作用，B错误；C、图中小球受到绳子拉力、重力、斜面的支持力三力作用下处于平衡状态，因此小球受两个弹力作用，故C正确；D、D图中竖直面对小球没有弹力作用，否则小球不可能处于平衡状态，故D错误。故选：C。2．【解答】解：物体的重力为40N，竖直向上的拉力为10N，那么还有30N的支持力，合力的大小还是零。所以A正确，BCD错误。故选：A。3．【解答】解：对PQ整体受力分析可知，整体受两物体的重力和地面的支持力，根据牛顿第三定律可知，PQ对地面的压力等于PQ的重力之和；故C正确，ABD错误。故选：C。自练41．【解答】解：2cm＝0.02m在弹簧上端放一个重为10N的木块后，系统处于平衡状态，设弹簧的劲度系数为k，则：kx＝mg＝G所以：k＝N/m。故B正确，ACD错误。故选：B。2．【解答】解：设弹簧的劲度系数为k。由题，当弹簧的两端各用10N的外力向外拉伸时，由F1＝kx1得：k＝＝N/m＝N/m当用5N的外力来拉伸弹簧时，其伸长量为：x2＝＝m＝0.03m＝3cm。故选：B。3．【解答】解：第一幅图：以下面小球为研究对象，由平衡条件得知，弹簧的弹力等于小球的重力G；第二幅图：以小球为研究对象，由平衡条件得知，弹簧的弹力等于小球的重力G；第三幅图：以任意一个小球为研究对象，由平衡条件得知，弹簧的弹力等于小球的重力G；所以平衡时各弹簧的弹力大小相等，即有F1＝F2＝F3。故选：A。4．【