内容正文:
第二章 | 相互作用
第1讲 重力 弹力
一、重力
1.产生:由于地球的吸引而使物体受到的力。
2.大小:与物体的质量成正比,即G=mg。可用弹簧测力计测量重力。
3.方向:总是竖直向下的。
4.重心
(1)其位置与物体的质量分布和形状有关。
(2)质量分布均匀的规则物体的重心在其几何中心。
二、形变、弹力、胡克定律
1.形变
(1)定义:物体在力的作用下形状或体积的变化叫作形变。
(2)弹性形变:有些物体在形变后撤去作用力时能够恢复原状的形变。
(3)弹性限度:当形变超过一定限度时,撤去作用力后物体不能完全恢复原来的形状,这个限度叫作弹性限度。
2.弹力
(1)定义:发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对与它接触的物体会产生力的作用,这种力叫作弹力。
(2)产生条件:物体相互接触且发生弹性形变。
(3)方向:①总是与物体形变的方向相反;②弹力的方向总是与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反。
3.胡克定律
(1)内容:弹簧发生弹性形变时,弹力F的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。
(2)表达式:F=kx。其中,k是弹簧的劲度系数,x是形变量。
情境创设
如图所示,健身拉力器是一种很简单且容易获得的健身器材。拉力器能够锻炼的部位有很多:可以练肩部,练手臂,练胸,练腿,练背等。
微点判断
(1)健身爱好者所受重力的方向不一定指向地心。(√)
(2)地面对健身爱好者的支持力是由于健身爱好者的脚发生了形变。(×)
(3)弹簧拉伸时,健身爱好者的手与弹簧间一定有弹力。(√)
(4)健身拉力器中的弹簧,其形变量越大,劲度系数越大。(×)
(5)健身拉力器中的弹簧,其劲度系数是由弹簧自身性质决定的。(√)
(6)F=kx中“x”表示弹簧形变后的长度。(×)
(一) 重 力(固基点)
[题点全练通]
1.关于物体的重力,下列说法正确的是( )
A.在“天上”绕地球飞行的人造卫星不受重力作用
B.物体放在真空中不受重力作用
C.将物体竖直向上抛出后,物体在上升阶段所受的重力比落向地面时小
D.物体所受重力的大小与物体的质量有关,与物体是否运动及怎样运动无关
解析:选D 重力是由于地球的吸引而使地面附近物体受到的地球的作用力,不管物体是否在真空中,是静止还是运动,也不管物体是上升还是下落,一切物体都受重力作用,故A、B项错误;地面附近同一物体的重力大小、方向都不会发生改变,重力的大小可由公式G=mg求出,C项错误;重力大小与物体的质量m有关,与物体的运动状态无关,D项正确。
2.(2022·浙江1月选考)如图所示,公园里有一仿制我国古代欹器的U形水桶,桶可绕水平轴转动,水管口持续有水流出,过一段时间桶会翻转一次,决定桶能否翻转的主要因素是( )
A.水桶自身重力的大小
B.水管每秒出水量的大小
C.水流对桶撞击力的大小
D.水桶与水整体的重心高低
解析:选D 由题意可知水桶中的水到一定量之后,导致水桶与水整体的重心往上移动,竖直向下的重力作用线偏离中心转轴,导致水桶不能稳定平衡,发生翻转,D正确。
3.(多选)图书馆的读书角摆了一个装饰瓶,如图所示,下列说法正确的是( )
A.装饰瓶受到地球对它的吸引力,但它对地球没有吸引力
B.装饰瓶重心一定在其几何中心
C.装饰瓶的重心位置与其形状结构及质量分布有关
D.若装饰瓶底部出现一个小洞,那么在水滴完前后的过程中,装饰瓶的重心先降低后升高
解析:选CD 力的作用是相互的,瓶子受到地球对它的吸引力,它对地球也有吸引力,故A错误;装饰瓶的重心位置与其质量分布和形状有关,只有形状规则且质量均匀分布的物体的重心才与几何中心重合,故B错误,C正确;若装饰瓶底部出现一个小洞,在水滴完的过程中,装饰瓶的重心先降低后升高,故D正确。
[要点自悟明]
1.重心是重力的等效作用点,其位置与物体的形状和质量分布有关,但不一定在物体上。
2.对于形状不规则或质量不均匀分布的薄板,重心可用悬挂法确定。
3.重力的方向总是竖直向下,不一定指向地心,也不一定垂直向下。
4.重力的大小G=mg,而g的大小与所处的地球位置有关。
(二) 弹 力(精研点)
研清微点1 弹力的有无判断
1.[假设法]如图所示,图中的物体A、B均处于静止状态,下列说法正确的是( )
A.图甲中水平地面是光滑的,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,A对两斜面均有压力的作用
C.图丙中A不会受到斜面B对它的支持力的作用
D.图丁中A受到斜面B对它的支持力的作用
解析:选B 图甲中对B进行受力分析,B受重力和地面支持力的作用,竖直方向二力平衡,B静止,水平方向不可能再受到A对B的弹力作用,A错误;图乙中若除去左侧的斜面,或去掉右侧的斜面,A不能保持静止,所以A对两斜面均有压力的作用,B正确;图丙中绳子对A