重力与弹力-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

第三章相互作用——力1.重力与弹力第1课时重力与弹力●目标重点展示素养目标学习重点物理观念(1)理解重力的大小和方向，知道重心的概念。(2)通过实例，了解弹力的概念，认识弹力产生的条件。(3)知道弹力大小的影响因素，掌握胡克定律。(1)重力的大小及方向。(2)弹力的有无及方向的确定。(3)胡克定律的应用。科学思维(1)会运用“悬挂法”确定不规则物体的重心。(2)掌握判断弹力是否存在的方法，能确定弹力的方向。科学探究使用“放大法”观察物体的微小形变。科学态度与责任观察形变的有趣现象，感受自然界的奥秘，培养学生对科学的好奇心。探究点3素养能力提升课后知能作业探究点2探究点1探究点1

重力●基础梳理1．力(1)定义：_______________________的作用。(2)力的三要素：大小、_______和_________。(3)单位：_______，简称_____，符号：_____。

[思考]一个物体对另一个物体方向作用点牛顿牛N[思考]力是物体间的相互作用，是否只有相互接触的物体，它们之间才有相互作用？风吹草动，是谁对谁的作用？2．重力(1)定义：由于_______的吸引而使物体受到的力。(2)大小：G＝_______，g是_________________。(3)方向：___________。(4)作用点：重心。①定义：一个物体的________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______于一点，这一点叫作物体的重心。②决定重心位置的因素：a.物体的_______；b.物体的__________。

[举例]地球mg自由落体加速度竖直向下各部分集中形状质量分布[举例]如图甲，铅锤自由悬挂时悬线的方向即为竖直方向。如图乙，斜面上的物体所受重力的方向为竖直向下的方向①，而非垂直接触面向下的方向②。3．力的表示方法(1)力的图示：用___________表示力。①有向线段的长短表示力的大小；②箭头表示力的方向；③箭尾(或箭头)表示力的作用点。(2)力的示意图：在不需要准确标度力的大小时，通常只需画出力的作用点和_______。有向线段方向[判断正误](1)只有相互接触的物体间才有力的作用。(

)(2)力的图示和力的示意图都可以表示力的大小和方向。(

)(3)重力的方向总是与接触面垂直向下。(

)(4)重心不是物体上最重的一点，也不一定是物体的几何中心。(

)×××√●重难解读1．对重力的理解(1)产生：重力是由于地球的吸引而产生的。注意：重力来源于地球的吸引，但地球对物体的吸引力与重力又有区别，在必修第二册中将会学习两者大小、方向的关系。(2)重力的大小①大小：G＝mg，只与质量和自由落体加速度g有关，与物体的运动状态无关。②自由落体加速度ga．与物体所处的纬度的关系：g随纬度的升高而增大；在赤道处g最小，在两极处g最大。b．与高度的关系：g随高度的升高而减小。2．重心的理解(1)重心是一个等效的概念，引入重心，就把实际作用于物体各部分的重力，用作用于重心的一个力等效替代了，从而使问题大为简化。(2)重心的位置可以在物体上，也可以在物体外。如图1，重心就在物体外。(3)质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心上，如图2所示。(4)质量分布不均匀、形状不规则的物体，重心与物体的形状、质量分布情况均有关，如图3所示。

[思考][思考]走钢丝的演员为什么要拿一根较长的横杆？(5)重心在物体上的位置与物体的位置、放置状态及运动状态无关。(6)对薄板类物体，可用支撑法或悬挂法来确定重心，如图4所示，C点即用悬挂法确定的物体的重心。类型一：对重力和重心的理解例1：(2023·海南高一校考期中)关于物体的重力和重心，下列说法正确的是(

)A．物体所受的重力是由于受到地球的吸引而产生的，所以方向总是指向地心B．物体的重心就是物体各部分所受重力的等效作用点C．同一物体在地球上的不同位置，当用弹簧秤测量时其所受重力大小一定相同D．形状规则的物体，重心在其几何中心处解析：物体所受的重力是由于受到地球的吸引而产生的，方向竖直向下，但不一定指向地心，故A错误；物体的重心就是物体各部分所受重力的等效作用点，故B正确；同一物体在地球上的不同位置，由于重力加速度不一定相等，当用弹簧秤测量时其所受重力大小不一定相同，故C错误；只有质量分布均匀，形状规则的物体，重心才一定在其几何中心处，故D错误。故选B。跟踪训练1：在足球比赛中，专业的足球运动员能够巧妙地踢出“香蕉球”“落叶球”。如图所示，某运动员主罚任意球时踢出了快速旋转的“落叶球”。关于该足球，下列说法正确的是(

)A．足球的重心在足球的外皮上B．在空中运动的过程中，足球的重心发生了变化C．足球离开脚后不再受重力的作用D．足球所受重力的方向始终竖直向下解析：足球的重心在足球的几何中心，即足球的球心；在空中运动过程中，足球仍然受到重力的作用，重心的位置不发生变化；足球所受的重力方向始终竖直向下，故D正确，A、B、C错误。故选D。类型二：力的图示和力的示意图例2：重力为10N的木块浮在水面上，在图中作出木块所受到的水对它的浮力的图示及其重力的示意图。解析：木块受重力和浮力作用，根据二力平衡得F浮＝G＝10N，方向竖直向上。浮力的图示和重力的示意图分别如图甲、乙所示。答案：见解析图

[规律方法][规律方法]力的图示和力的示意图画图步骤项目画图步骤力的图示①选定标度(用某一长度表示多少牛的力)②从作用点开始沿力的方向画一线段，根据选定的标度及力的大小按比例确定线段的长度③在线段的末端画出箭头，表示力的方向力的示意图①无需选标度②从作用点开始沿力的方向画一适当长度的线段即可③在线段的末端画出箭头，表示力的方向探究点2

弹力●新知导学情境：如图所示，杂技演员顶坛子时，演员的头和坛子都发生了形变，从而它们之间产生了弹力。探究：坛子所受的弹力是由哪个物体产生的？方向如何？这个形变的方向向哪儿？演员的头受到的压力呢？

[提示][提示]坛子受到的弹力是由演员的头发生形变而产生的，方向垂直坛子和演员头部接触面向上，头受到坛子的压力向下发生形变；头受到的压力是坛子发生形变而产生的，方向垂直坛子和演员头部接触面向下。●基础梳理1．形变：物体在力的作用下_______或_______会发生改变，这种变化叫作形变。2．弹力：发生弹性形变的物体，要_______原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫作弹力。3．三种弹力的方向(1)放在地板上的物体，它对地板的压力以及地板对它的支持力的方向，都跟接触面是_______的。(2)绳子拉力的方向沿绳子指向绳子_______的方向。(3)弹簧弹力的方向沿弹簧指向弹簧恢复原状的方向。形状体积恢复垂直收缩[判断正误](1)书本放在桌子上，书本和桌子都发生了形变。(

)(2)相互接触的物体间一定存在弹力。(

)(3)两个物体之间存在弹力，说明这两个物体一定都发生了弹性形变。(

)(4)绳的拉力的方向与绳伸长的方向相同。(

)

[思考]√×√×[思考]有同学说：放在桌面上的物体对桌面产生压力是因为物体的重力，这个说法是否正确？●重难解读1．弹力产生的过程2．弹力的产生必须同时具备的两个条件(1)两物体直接接触；(2)两物体接触处发生弹性形变。3．弹力有无的判断方法4．几种常见弹力的方向

[拓展][拓展]弹力的突变问题(1)绳(或接触面)：剪断绳(或物体脱离接触面)后，此绳(或接触面)对物体的弹力立即消失，形变恢复的时间可忽略不计。弹力也可突然变大变小。一般题目中所给的细线和接触面，在不加特殊说明时，均可按此模型处理。(2)弹簧(或橡皮绳)：此种物体的特点是形变量大，形变恢复需要较长时间，在瞬时问题中，其弹力的大小往往可以看成是不变的。类型一：弹力有无的判断例3：如图所示，图中的物体A均处于静止状态，下列关于受到弹力作用的说法正确的是(

)A．图甲中地面是光滑水平的，A与B间存在弹力B．图乙中两光滑斜面与水平地面的夹角分别为α、β，A对两斜面均无压力的作用C．图丙中地面光滑且水平，A与竖直墙壁没有压力的作用D．图丁中A受到斜面B对它的支持力的作用解析：题图甲中A、B间没有挤压，无弹力，A错误；题图乙中A对两侧面有压力作用，B错误；题图丙中地面光滑且水平，A挤压竖直墙壁，存在压力的作用，C错误；题图丁中A受到斜面B对它的支持力的作用，D正确。故选D。类型二：弹力方向的确定例4：请在下图中画出物体A所受的弹力示意图。解析：轻绳的弹力沿绳并指向绳收缩的方向；点与面接触或面与面接触的弹力则垂直于接触面；若接触面为曲面，则弹力与切面垂直。图丙中，物体与曲面之间的弹力方向垂直于过接触点的切面。图己中，弹力的方向垂直于过接触点的切面，故弹力方向必通过球心，与重心位置无关。它们所受弹力的示意图如图所示：答案：见解析图

[规律方法][规律方法]几种弹力方向的总结(1)点与平面接触时的弹力方向，过接触点垂直于接触面指向受力物体。(2)点与曲面接触时，弹力的方向垂直于过接触点的切面，指向受力物体。(3)平面与平面接触，则弹力的方向垂直于接触面并指向受力物体。(4)平面与曲面接触，弹力方向过接触点垂直于平面并指向受力物体。探究点3

胡克定律●基础梳理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_______完全恢复原来的形状，这个限度叫作弹性限度。3．胡克定律：在弹性限度内，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。恢复原状不能弹簧伸长(或缩短)的长度xkx劲度系数牛顿每米N/m[判断正误](1)由F＝kx可知，在弹性限度内弹力F的大小与弹簧形变量x成正比。(

)(2)弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的性质决定的，与弹力F的大小和形变量x的大小无关。(

)(3)F应为弹簧两端所受作用力的合力。(

)

[思考]√√×[思考]弹力增大时，弹簧一定变长吗？●重难解读对胡克定律F＝kx的理解1．适用条件：弹簧的形变必须在弹性限度内。2．x的意义：x是弹簧的形变量，即弹簧的伸长量(l－l0)或压缩量(l0－l)。3．k的意义：弹簧的劲度系数由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定。4．F－x图像：是一条过原点的倾斜直线(如图所示)，直线的斜率表示弹簧的劲度系数k。5．推论式ΔF＝kΔx：弹簧弹力的变化量ΔF与形变的变化量Δx也成正比。》特别提醒应用胡克定律的两点注意事项(1)如果题目中只告诉“弹簧的形变量”或“弹簧弹力的大小”，并没有明确弹簧是处于拉伸状态还是处于压缩状态，就需要分情况进行讨论。(2)轻弹簧的一端自由(即不连接物体)时弹力为零，不自由(即连接物体)时两端的弹力必然相等。例5：如图所示，一根原长为20cm的弹簧竖直悬挂着，当用15N的力向下拉弹簧时，量得弹簧长为24cm。若把它竖立在水平桌面上，用30N的力竖直向下压时，弹簧长为多少(在弹性限度内)?答案：12cm

[规律方法][规律方法]计算弹簧弹力时应注意的问题(1)胡克定律能计算弹力的大小，而方向要根据弹簧的伸缩来确定，且总是与弹簧恢复原状的方向相同。(2)在弹性限度内，弹簧弹力的大小在各种运动状态下都可以用胡克定律求解，但利用二力平衡计算弹力时，只有在物体处于静止或匀速直线运动状态时才可以。(3)轻弹簧(或橡皮绳)的重力可视为零，即同一弹簧的两端及其中间各点的弹力大小相等。跟踪训练2：(多选)(2024·山西吕梁高一统考期末)如图所示，为一个轻质弹簧的长度和弹力大小的关系，请根据图像判断，下列正确的结论是(

)A．弹簧的劲度系数为100N/mB．弹簧的劲度系数为200N/mC．弹簧的原长为6cmD．弹簧伸长0.02m时，弹力的大小为4N素养能力提升拓展整合·启智培优非弹簧弹力大小的计算当物体受到两个力的作用且处于平衡状态时，二力等大反向，因此我们可以用二力平衡的条件求绳或杆上的弹力。例6：(多选)如图所示是街头常见的太阳能路灯，已知灯头的质量为2kg，则关于弯曲的路灯杆对灯头的弹力F的大小和方向，下列说法正确的是(取g＝10m/s2)(

)

弯曲的路灯杆对灯头的作用力不沿杆方向，应以灯头为研究对象，根据二力平衡求出A．方向平行于路灯杆倾斜部分向上B．方向竖直向上C．大小为20ND．由于不知道路灯杆弯曲部分形变量的大小，故无法确定弹力F的大小和方向解析：对灯头受力分析，灯头受到重力G和弯曲的路灯杆对灯头的弹力F作用，由于灯头处于静止状态，所受弹力与重力平衡，故弯曲的路灯杆对灯头的弹力方向竖直向上，弹力大小F＝G＝20N，故A、D错误，B、C正确。故选BC。课后知能作业基础巩固练知识点一重力力的图示和力的示意图1．关于重力的说法，正确的是(

)A．重力就是地球对物体的吸引力B．只有静止的物体才受到重力作用C．同一物体在地球上无论向上或向下运动，都受到重力D．物体只有在向下运动时才受到重力作用解析：重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，重力是引力的一个分力，不能说重力就是地球对物体的吸引力，故A错误；静止的物体和运动的物体都受到重力作用，故B错误；物体受到的重力与物体的运动方向无关，同一物体在地球上向什么方向运动，都受到重力，故C正确，D错误。故选C。2．(多选)一个重力为20N的物体沿斜面下滑，关于该物体重力的图示，下列四个图中正确的是(

)解析：物体的重力为20N，标度分别设为5N和2.5N，方向竖直向下，作用点在重心上，故选项A、D正确。故选AD。3．关于重力与重心，下列说法正确的是(

)A．重心就是物体内最重的一点，每个物体就一个重心B．一根质量均匀的柱形铁棒由直变弯，在形状改变后重心位置不变C．形状规则的物体，它的重心可能不在物体的几何中心D．重心是物体所受重力的作用点，所以重心总是在物体上，不可能在物体外解析：重心是重力的等效作用点，并不是只有重心才受重力，故选项A错误；重心位置与物体的形状和质量分布有关，质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心处，但形状发生改变后重心位置可能发生变化，重心可以不在物体上，故选项B、D错误；形状规则的物体重心的位置可能不在几何中心，还受质量分布影响，故选项C正确。知识点二弹力胡克定律4．2023年9月19日晚，在杭州亚运会男足小组赛首轮比赛中，中国队以5∶1战胜印度队，此役是中国队时隔20年再度在亚运会男足赛场与印度队交锋。下列说法正确的是(

)A．足球的重心在球壳上B．撞到球网上的足球受到弹力是由于球网发生了弹性形变C．足球受到的重力是运动员脚部施加的D．运动员踢足球时，足球对脚部没有力的作用解析：足球形状规则、质量分布均匀，故重心在球心上，故A错误；落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了弹性形变，球网是此弹力的施力物体，故B正确；足球受到的重力是地球施加的，故C错误；运动员踢足球时，脚对足球有力的作用，足球对脚部也有力的作用，施力物体同时也是受力物体，故D错误。故选B。5．下列对图中弹力有无的判断，正确的是(

)A．小球随车厢(底部光滑)一起向右做匀速直线运动，则车厢左壁对小球有弹力B．两相同小球被两根等长的竖直轻绳悬挂而静止，则两球对彼此有弹力作用C．小球被a、b两轻绳悬挂而静止，其中a绳处于竖直方向，则b绳对小球一定没有拉力D．小球静止在光滑的三角槽中，三角槽底面水平，倾斜面对球有弹力解析：小球随车厢(底部光滑)一起向右做匀速直线运动，小球受重力与小车底板给小球的支持力，二力平衡，车厢左壁对小球无弹力，故A错误；两相同小球被两根等长的竖直轻绳悬挂而静止，两小球各自受重力与竖直轻绳给小球的拉力，二力平衡，则两球对彼此无弹力作用，故B错误；小球被a、b两轻绳悬挂而静止，其中a绳处于竖直方向，小球受重力与竖直轻绳a给小球的拉力，二力平衡，则b绳对小球一定没有拉力，故C正确；小球静止在光滑的三角槽中，三角槽底面水平，小球受重力与槽底面给小球的支持力，二力平衡，倾斜面对球无弹力，故D错误。故选C。6．体育课上一学生将足球踢向斜台，下列关于足球给斜台的弹力，说法正确的是(

)A．是由斜台发生形变产生的B．方向沿v1的方向C．方向沿垂直于斜台斜向右下方D．方向沿垂直于斜台斜向左上方解析：足球给斜台的弹力是由施力物体足球发生形变所产生的，A错误；足球给斜台的弹力方向是垂直于斜台指向斜台右下方，C正确，B、D错误。故选C。7．在半球形光滑碗内斜放一根筷子，如图所示，筷子与碗的接触点分别为A、B，则碗对筷子A、B两点处的作用力方向分别为(

)A．均指向球心OB．A点处指向球心O，B点处竖直向上C．A点处平行于筷子向上，B点处垂直于筷子斜向上D．A点处指向球心O，B点处垂直于筷子斜向上解析：在A点处，当筷子滑动时，筷子与碗的接触点在碗的内表面(半球面)上滑动，所以在A点处的接触面是半球面在该点处的切面，弹力与切面垂直，即指向球心O。在B点处，当筷子滑动时，筷子与碗的接触点在筷子的下表面上滑动，所以在B点处的接触面与筷子平行，弹力垂直于筷子斜向上，故D正确，A、B、C错误。故选D。8．(多选)某物理探究小组测量图(a)所示口罩两侧弹性绳的劲度系数。①将两条弹性绳A、B端拆离口罩并如图(b)在水平面自然平展，总长度为53cm；②如图(c)用两个弹簧测力计同时缓慢拉A、B端，当两个弹簧测力计示数均为2N时，总长度为83cm。不计一切阻力，弹性绳在弹性范围内。根据以上数据可知(

)9．一轻质弹簧的弹力与形变量之间的关系如图甲所示。将该弹簧下端固定在水平地面上，把一质量为1.8kg的物体缓慢放在弹簧的上端，待物体稳定后静止在弹簧上端，弹簧处在弹性限度内，如图乙所示，g＝10m/s2。下列说法正确的是(

)A．物体对弹簧的压力是由于弹簧的形变产生的B．弹簧的压缩量为3cmC．弹簧的劲度系数为6N/mD．弹簧的压缩量为5cm综合提升练10．(多选)如图所示的装置中，小球的重力均相同，大小为10N，弹簧和