高考物理必修知識點(diǎn)知識講解 重力、彈力 提高

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1、 重力、彈力 編稿：周軍 審稿：吳楠楠 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1.明確力的概念——力是物體間的相互作用 2.知道重力及重心的概念 3.掌握力的圖示，會畫力的示意圖 4.知道形變的含義及產(chǎn)生彈力的原因和條件 5.知道壓力、支持力和繩的拉力都是彈力，會分析彈力的方向 6.理解胡克定律，并能利用胡克定律解決問題 【要點(diǎn)梳理】 要點(diǎn)一、對力的理解 要點(diǎn)詮釋： 1.力的定義 　　力是物體與物體之間的相互作用 2.力具有物質(zhì)性、矢量性、相互性 （1）力的物質(zhì)性 　　力不能離開物體而單獨(dú)存在.力可以發(fā)生在相互接觸的物體之間，也可以發(fā)生在不相互接觸的物體之間.比如不接觸的電荷

2、、不接觸的磁鐵，這些物體間也同樣有力.它們之間沒有離開物質(zhì)，它們之間存在著電場或磁場. （2）力的矢量性 　　力有三要素：大小、方向和作用點(diǎn).之所以稱為要素，是因為這三個要素中的任一個發(fā)生變化，都會直接影響力的作用效果.力是矢量，因此求力時，不僅要寫出力的大小，同時還要說明力的方向. （3）力的相互性 　　提到力一定涉及兩個物體.一個是施力物體，一個是受力物體.施力物體也一定是受力物體，關(guān)鍵看研究的對象是誰.A對B有力，B對A也一定有力. 3.力的作用效果 力可以使物體發(fā)生形變，也可以改變物體的運(yùn)動狀態(tài)，即改變物體運(yùn)動速度的大小和方向． (1)靜力效果——使物體的

3、形狀發(fā)生變化（形變），如把物體拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、剪切等． (2)動力效果——改變物體的運(yùn)動狀態(tài)，如使物體從靜止開始運(yùn)動，從運(yùn)動變?yōu)殪o止（或使物體的運(yùn)動速度從小變大、從大變?。换蚴刮矬w的運(yùn)動方向發(fā)生變化等， 根據(jù)力的作用效果，判斷物體是否受力是受力分析的基本方法． 4.力的圖示與力的示意圖： （1）力的圖示： 為了更形象、直觀地表達(dá)力，我們可以用一根帶箭頭的線段來表示一個力的大小、方向和作用點(diǎn)（即力的三要素），這種表示力的方法，叫做力的圖示． 畫力的圖示的步驟： ①選定標(biāo)度（用多長的線段表示多少牛的力）． ②從作用點(diǎn)沿力的方向畫一線段，根據(jù)

4、選定的標(biāo)度和力的大小按比例確定線段的長度，并在線段上加刻度． ③在線段的一端加箭頭表示力的方向，箭頭或箭尾表示力的作用點(diǎn)，力的方向所沿的直線叫做力的作用線． (2)力的示意圖： 即只畫出力的作用點(diǎn)和方向，表示物體在這個方向上受到了力． 【注意】力的圖示與力的示意圖不同，力的示意圖只表示物體受哪些力的作用及力的方向如何，不需要選定標(biāo)度嚴(yán)格畫出線段的長度． 5.力的分類 力的分類有兩種，按性質(zhì)和效果分： (1)根據(jù)力的性質(zhì)命名：如重力、彈力、摩擦力、分子力、電磁力等． (2)根據(jù)力的效果命名：如拉力、壓力、動力、阻力等． 根據(jù)效果命名時，不同名

5、稱的力，性質(zhì)可能相同，如物體在上升過程，重力為阻力，物體下落時，重力為動力，所謂動力，其效果是加快物體運(yùn)動的，而阻礙物體運(yùn)動的力則叫阻力，同一性質(zhì)的力．效果可能不同，如摩擦力可以是動力．也可以是阻力． 要點(diǎn)二、四種基本相互作用 　　要點(diǎn)詮釋： 　　包括引力相互作用、電磁相互作用、強(qiáng)相互作用和弱相互作用. 1、引力相互作用 　　它是自然界的一種基本相互作用，地面物體所受的重力只是引力在地球表面附近的一種表現(xiàn).眾多的天體聚在一起形成星系，也是由于萬有引力的作用.這種作用的強(qiáng)度隨距離的增大而減弱. 2、電磁相互作用 　　電荷間的相互作用、磁體間的相互作用，本質(zhì)是同一種相互作用的不同表現(xiàn)

6、，這就是電磁相互作用或電磁力.電磁力隨距離減小的規(guī)律與萬有引力相似. 3、強(qiáng)相互作用 　　原子核是由若干帶正電荷的質(zhì)子和不帶電的中子組成，而帶正電的質(zhì)子間存在斥力.能使得原子核緊密保持在一起的力就是強(qiáng)相互作用.它屬于短程力.距離增大，強(qiáng)相互作用急劇減小，它的范圍只有約10－15m，即原子核的大小，超過這個界限，這種相互作用實際上已經(jīng)不存在了. 4、弱相互作用 　　有些原子核能自發(fā)地放出射線，在放射現(xiàn)象中起作用的就是弱相互作用.弱相互作用的范圍也很小，其強(qiáng)度只有強(qiáng)相互作用的10-12. 要點(diǎn)三、重力 要點(diǎn)詮釋： (1)重力的定義：由于地球的吸引而使物體受到的力．

7、 ①地球上的物體都受到重力作用，不論質(zhì)量大小，也不論有無生命． ②重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的，但重力的大小不一定等于地球?qū)ξ矬w的吸引力，重力一般小于地球?qū)ξ矬w的吸引力． ③重力是非接觸力，同一物體在空中運(yùn)動與靜止時所受重力相等． ④重力的施力物體是地球． (2)重力的大小 ①重力與質(zhì)量的關(guān)系：G＝mg，g是自由落體加速度，通常取g＝9.8N/kg，表示質(zhì)量為1kg的物體受到的重力是9.8N. 【說明】 a．g會隨地球上緯度的改變而改變，緯度越高，g值越大，兩極最大，赤道最小，導(dǎo)致同一物體在不同緯度處所受重力不同． b．g值

8、會隨海拔高度改變．在同一緯度處，高度越大，g值越小，致使同一物體受到的重力隨高度增加而減小． ②重力的測量 實驗室里，重力大小可以用彈簧測力計測出．當(dāng)彈簧測力計吊起物體靜止時，物體對測力計的拉力才等于物體受到的重力． 【注意】 a．測量時物體必須保持靜止（或勻速直線運(yùn)動）狀態(tài)． b．物體對測力計的拉力等于物體的重力，不能說物體對測力計的拉力就是物體的重力，因為這兩種力的本質(zhì)是不同的． 其他的測量工具：測體重的磅秤，測工業(yè)重物的電子吊秤，測物料和車輛的電子地秤等． (3)重力的方向 重力的方向總是豎直向下，可利用鉛錘線確定其方向．

9、 【注意】 ①“豎直向下”，既不能說成“垂直向下”，也不能說成“指向地心”．“豎直向下”是垂直于當(dāng)?shù)氐乃矫嫦蛳?，而“垂直向下”可以垂直于任何支持面向下；只有在兩極或赤道時，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響，與運(yùn)動狀態(tài)也沒有關(guān)系．③下圖中是地球表面上物體所受重力方向的示意圖． (4)重心 ①重心的概念：一個物體的各部分都受到重力的作用，從效果上看，我們可以認(rèn)為各部分所受重力的作用都集中于一點(diǎn)，這一點(diǎn)叫做物體的重心． 引入重心的概念后，研究具體的物體時，可以把整個物體各部分的重力用作用于重心的一個力來表示，于是原來的

10、一個物體就可以用一個有質(zhì)量的點(diǎn)來表示． ②重心的確定 a．質(zhì)量分布均勻的物體，重心位置只跟物體的形狀有關(guān)． 若物體的形狀是規(guī)則的，重心在其幾何中心上． b．質(zhì)量分布不均勻的物體，重心位置除跟物體的形狀有關(guān)外，還跟物體的質(zhì)量分布情況有關(guān)，如：起重機(jī)重心位置隨吊升貨物的多少和位置的變化而變化． 【注意】①重心不是最重的點(diǎn)． 各部分所受重力的效果，與只在重心處受到各部分重力的合力是等效的，因此可以認(rèn)為物體各部分所受重力集中于重心．但實際上物體的各部分都受重力，重力并不只作用于重心上，重心也不是物體上最重的點(diǎn)． ②物體的重心可以不在

11、物體上． 由于重心是一個等效作用點(diǎn)，它就可以不在物體上．例如：質(zhì)量分布均勻的球殼，其重心在球心，并不在殼體上． 要點(diǎn)四、彈性形變和彈力 要點(diǎn)詮釋： (1)彈性形變 束在頭上的橡皮筋，凹陷的沙發(fā)，撥動的琴弦……與原來的形狀是不同的，我們說它們發(fā)生了形變．物體在力的作用下而發(fā)生的形狀或體積的改變叫形變． 形變包括兩方面，即形狀的改變和體積的改變． ①形狀的改變：指受力時物體的外觀發(fā)生變化，如橡皮條拉緊時，由短變長；跳水館中的跳板本來是水平伸直的，當(dāng)運(yùn)動員在上面跳時，平直的板跳變得彎曲；撐竿跳高時，運(yùn)動員手中的撐竿由直變彎． ②體積的改

12、變：指受力物體的體積發(fā)生變化．如用力捏排球，排球的體積變小；用力壓海綿，海綿的體積變小． ③彈性形變：有些物體在形變后能夠恢復(fù)原狀，如彈簧、橡皮筋等，這樣的形變叫做彈性形變． ④彈力產(chǎn)生的條件： a．兩物體間直接接觸； b．接觸面發(fā)生彈性形變． (2)彈力 ①彈力的概念：發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復(fù)原狀而對與它接觸的物體產(chǎn)生力的作用，這種力叫做彈力． ②彈性限度：若物體形變過大，超過一定限度，撤去作用力后，物體不能完全恢復(fù)原來的形狀．這個限度叫彈性限度． 要點(diǎn)五、幾種常見彈力及彈力方向的判定 要點(diǎn)詮釋： 幾種常

13、見彈力方向的判斷情況如表所示： 類型 方向 示意圖 說明 接觸 方式 面與面 垂直公共接觸面 支持力、壓力一定垂直于接觸面指向被支持或被壓的物體，關(guān)鍵在于“面”的判斷 點(diǎn)與面 過點(diǎn)垂直于面 點(diǎn)與點(diǎn) 垂直于切面 輕繩 沿繩收縮方向 輕繩、輕彈簧的彈力一定沿繩或彈簧方向，但注意彈簧可垃可支 輕質(zhì)彈簧 沿彈簧形變的反方向 輕桿 可沿桿 輕桿彈力不一定沿桿方向，要依具體情形確定 可不沿桿 要點(diǎn)六、彈力大小和胡克定律 要點(diǎn)詮釋： (1)彈力的大小 與物體的形變程度有關(guān)，形變量越大，產(chǎn)生彈力越大；形變量越小，產(chǎn)生的彈力

14、越小，形變消失，彈力消失輕繩、輕彈簧內(nèi)部各處彈力大小相等． (2)胡克定律 ①內(nèi)容：在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力F的大小與彈簧的伸長(或縮短)量x成正比． ②公式：F＝kx，式中k為彈簧的勁度系數(shù)，單位是牛頓每米，符號是N/m． ③圖象：根據(jù)胡克定律，彈力與彈簧伸長量的關(guān)系可用F-x圖象表示，如圖所示． 這是一條通過原點(diǎn)的傾斜直線，其斜率． ④利用F-x圖象，很容易得到胡克定律的另一種表達(dá)式：，是彈簧長度的變化量，是彈力的變化量． (3)說明 ①F＝kx中的x是彈簧的形變量，是彈簧伸長(或縮短)的長度，而不是彈簧的總長度

15、． ②F＝kx中的k是彈簧的勁度系數(shù)，它反映了彈簧的“軟”“硬”程度，大小由彈簧本身的性質(zhì)決定，與彈力大小無關(guān)，k大就是“硬”彈簧． ③在應(yīng)用F＝kx時，要把各物理量的單位統(tǒng)一到國際單位制中． (4)胡克定律只能計算輕彈簧的彈力，而其他的彈力與形變量間的關(guān)系比較復(fù)雜，要找其大小，只能依物體的受力及運(yùn)動狀態(tài)來確定． 【典型例題】 類型一、力 例1、下列關(guān)于力的說法正確的是（ ） 　　A．先有施力物體，后才有受力物體 　　B．拳擊運(yùn)動員一拳打出去卻沒有擊中對方，看來力可以沒有受力物體 　　C．飛行的子彈能水平前進(jìn)，也可以存在沒有施力物體的力 　　D．有施力物

16、體就一定有受力物體 【思路點(diǎn)撥】力的作用是相互的，必有施力物體和受力物體。 【答案】D 【解析】力不能離開物體而單獨(dú)存在，一個物體是施力物體的同時也是受力物體。兩個物體之間的力一定是相互的，一定是同時發(fā)生的。力一定與兩個物體相聯(lián)系。力產(chǎn)生的效果是改變物體的運(yùn)動狀態(tài)或是使物體發(fā)生形變。 舉一反三 【變式1】下列說法中正確的是( ) A．射出槍口的子彈，能打到很遠(yuǎn)的距離，是因為子彈離開槍口后受到一個推力作用 B．甲用力把乙推倒，說明只是甲對乙有力的作用，乙對甲沒有力的作用 C．只有有生命或有動力的物體才會施力，無生命或無動力的物體只會受到力，不會

17、施力 D．任何一個物體，一定既是受力物體，也是施力物體 【答案】D 【解析】子彈在槍管內(nèi)受到火藥爆炸所產(chǎn)生的強(qiáng)大推力，使子彈離開槍口時有很大的速度，但子彈離開槍口以后，只受重力和空氣阻力作用，并沒有一個所謂的推力，因為不可能找到這個“推力”的施力物體，故不存在，所以A錯；物體間力的作用總是相互的，甲推乙的同時乙也推甲，故說法B錯；不論物體是否有生命或是否有動力，它們受到別的物體作用時，都會施力，如馬拉車時，車也拉馬；書向下壓桌子，桌子也向上推書，故C錯；由于自然界中的物體都是相互聯(lián)系的，找不到一個孤立的、不受其他物體作用的物體，所以每一個物體既是受力物體，又是施力物體，故D說法

18、正確． 【變式2】關(guān)于力的下述說法，正確的是（ ） 　　A．甲用力將乙推倒，說明甲對乙有力的作用，乙對甲沒有力的作用 　　B．只有有生命或有動力的物體才能施力，無生命或無動力的物體只能受力，不能施力 　　C．兩磁鐵不相互接觸而有力的作用，說明力可離開物體而獨(dú)立存在 　　D．找不到施力物體的力是不存在的 【答案】D 類型二、重力 例2、（2015 云南師范大學(xué)附屬中學(xué)期末考）如果地面上一切物體受到的重力都消失了，則可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是( ) A．人跳高將懸浮在空中 B．天不會下雨 C．一切物體的質(zhì)量都變?yōu)榱? D．不可以用天平稱物

19、體質(zhì)量 【答案】BD 【解析】A如果地面上一切物體所受到的重力都消失了，人跳高將向上做勻速直線運(yùn)動，故A錯誤。 B如果重力消失了，雨就不會落到地面，B正確。 C質(zhì)量是物體的固有屬性，與重力無關(guān)，故C錯誤。 D如果地面上一切物體受到的重力都消失了，物體放在托盤上對托盤沒有壓力，所以不可以用天平稱物體質(zhì)量，故D正確。 【點(diǎn)評】解答本題可參照生活中常見的重力現(xiàn)象去推出若沒有重力將出現(xiàn)的現(xiàn)象。本題要注意質(zhì)量是物體的固有屬性，與重力無關(guān)。 舉一反三 【變式1】以下關(guān)于重心及重力的說法中，正確的是( ) A．一個物體放于水中稱量時，彈簧測力計的示數(shù)小于物體在空氣中時彈簧測力

20、計的示數(shù)，因此，物體在水中時的重力小于在空氣中的重力 B．據(jù)G＝mg可知，兩個物體相比較，質(zhì)量較大的物體的重力一定較大 C．物體放于水平面上時，重力方向垂直于水平面向下，當(dāng)物體靜止于斜面上時，其重力垂直于斜面向下 D．物體的形狀改變后，其重心位置往往改變 【答案】D 【解析】選項A錯，由于物體浸沒于水中時，受到向上的浮力，從而減小彈簧的拉伸形變，彈簧測力計的示數(shù)減小，但物體的重力并不改變；選項B錯，當(dāng)兩物體所處的地理位置相同時，g值相同，質(zhì)量大的物體的重力必定大．但當(dāng)兩物體所處的地理位置不同時，如質(zhì)量較小的物體放在地球上，質(zhì)量較大的物體放在月球上，由于月球上g

21、值較小，從而使質(zhì)量大的物體的重力不一定大；選項C錯，重力的方向是豎直向下，而不是垂直向下；選項D正確，物體的重心位置由形狀和質(zhì)量分布情況兩個方面共同決定，當(dāng)物體形狀改變時，其重心往往發(fā)生改變．綜上所述，本題正確答案為選項D． 【高清課程：重力、彈力 第4頁】 【變式2】關(guān)于重力的方向，下列說法正確的是（ ） A．重力的方向總是垂直向下的 B．重力的方向總是豎直向下的 C．重力的方向總是指向地心的 D．重力的方向總是和支持重物的支持面垂直 【答案】B 【高清課程：重力、彈力 第5頁】 【變式3】一人站在體重計上測體重，保持立正姿勢稱得體重為G，當(dāng)其緩慢地把一條腿平直

22、伸出臺面，體重計指針穩(wěn)定后讀數(shù)為G′，則（ ） A． B． C． D．無法判定 【答案】C 【高清課程：重力、彈力 第8頁】 【變式4】如圖所示，一個空心均勻球殼里面注滿水，球的正下方有一小孔，在水由小孔緩慢流出的過程中，空心球殼和水的共同重心將會（ ） A．一直下降 B．一直上升 C．先升高后降低 D．先降低后升高 【答案】D 【解析】考查對重心的理解，關(guān)鍵是明確物體的重心與質(zhì)量分布有關(guān)．當(dāng)注滿水時，球殼和水的重心均在球心，故它們共同的重心在球心．隨著水的流出，球殼的重心雖然仍在球心，但水的重心逐漸下降，開始一段時間內(nèi)，球殼內(nèi)剩余的水較多，

23、隨著水的重心的下降，球殼和水共同的重心也下降；后來一段時間內(nèi)，球殼內(nèi)剩余的水較少，隨著水的重心的下降，球殼和水共同的重心卻升高；最后，水流完時，重心又回到球心，故球殼和水的共同重心先降低后升高，D選項正確． 【點(diǎn)評】本題分析時注意兩點(diǎn)：一是抓住兩個特殊狀態(tài)（裝滿水時和水流完時）重心均在球心；二是分析由于水的流出重心先如何變化——降低，綜合兩方面可得空心球殼和水的共同重心先降低后升高． 類型三、彈簧測力計的讀數(shù) 彈簧測力計的示數(shù)顯示的也是彈力的大小，要注意它始終等于掛鉤處彈力的大?。? 例3、如圖所示，彈簧測力計和細(xì)線的重力及一切摩擦不計，重物的重力G＝1N，則彈簧測力計A和B的示

24、數(shù)分別為( ) A．1N，0 B．0，1N C．0.5N，0.5N D．1N，1N 【思路點(diǎn)撥】彈簧對兩端物體的作用力是相同的。 【答案】D 【解析】由彈簧測力計的結(jié)構(gòu)及二力平衡可知D正確，不能認(rèn)為彈簧測力計的讀數(shù)等于兩邊彈力之和．彈簧測力計的讀數(shù)應(yīng)等于掛鉤處的彈力大小． 【點(diǎn)評】本題易錯選A或C．錯選C原因在于不理解彈簧測力計的測量、讀數(shù)原理，當(dāng)人用力拉彈簧測力計時，彈簧測力計也用同樣大小的力對人產(chǎn)生力的作用，這個力的大小可以通過彈簧測力計的示數(shù)讀出．拉環(huán)上的力主要作用就是保持彈簧測力計的平衡，使得拉力與彈簧測力計示數(shù)相等．錯選A是錯誤地認(rèn)為彈簧測力計

25、的示數(shù)等于其所受的合外力． 舉一反三 【高清課程：重力、彈力 第18頁】 【變式】如圖所示，彈簧秤和細(xì)線的重力及一切摩擦不計，重物處于靜止?fàn)顟B(tài)，G=1N，則彈簧秤A和B的示數(shù)分別為（ ） A．1N，0 B．0，lN C．2N，lN D．1N，lN 【答案】D 類型四、胡克定律的綜合應(yīng)用 【高清課程：重力、彈力 第21頁】 例4、（2015 云南師范大學(xué)附屬中學(xué)期末考）一根輕質(zhì)彈簧，豎直懸掛，原長為10 cm。當(dāng)彈簧下端掛2.0 N的重物時，伸長1.0 cm；則當(dāng)彈簧下端掛8.0 N的重物時，彈簧長（ ） A．4.0 cm B．14.0 cm

26、 C．8.0 cm D．18.0 cm 【思路點(diǎn)撥】當(dāng)彈簧下端掛2.0N的重物時，彈簧的拉力等于重力，根據(jù)胡克定律求出彈簧的勁度系數(shù)。當(dāng)彈簧下端掛0.8N的重物時，彈簧的拉力等于8N，由胡克定律求出彈簧的長度，加上原廠即為彈簧長度。 【答案】B 【解析】當(dāng)彈簧下端掛2.0N的重物，，彈簧伸長長度，根據(jù)胡克定律，得；當(dāng)彈簧下端掛8.0N的重物時，彈簧拉力，則彈簧伸長的長度為，故此時彈簧長度 【點(diǎn)評】彈簧的彈力與形變量的關(guān)系遵守胡克定律，公式中，x是彈簧伸長或壓縮的長度，不是彈簧的長度。 舉一反三 【變式】一根彈簧，其勁度系數(shù)為k．現(xiàn)在彈簧1/3處用工具將其剪斷，則原彈簧變成長度分別為原長的1/3和2/3的兩根新彈簧．試分別求出兩根新彈簧的勁度系數(shù)． 【答案】， 【解析】彈簧伸長(或縮短)時，彈簧中各處的彈力都相等，且各段均按相同的比例伸長(或壓縮)．設(shè)未剪斷彈簧時，將彈簧的一端固定，在另一端施加一拉力F使彈簧伸長x，則其部分對應(yīng)的伸長量為，其部分對應(yīng)的伸長量為；又設(shè)所求兩根新彈簧的勁度系數(shù)分別為和，則根據(jù)胡克定律有： 對整根彈簧： F＝kx ① 對部分：． ② 對部分： ③ 聯(lián)立①②③三式，解得： ，