第2章 第1讲 重力 弹力(课件PPT)-【新高考方案】2025年高考物理一轮总复习（江苏北京专版）

第二章 相互作用 大单元分层教学设计 基础落实课 第1讲　重力　弹力 第2讲　摩擦力 第3讲　力的合成和分解 综合融通课 第4讲　微专题——共点力的静态平衡 第5讲　微专题——共点力的动态平衡 实验探究课 第6讲　实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 第7讲　实验：探究两个互成角度的力的合成规律 2 重力 弹力(基础落实课) 第 1 讲 1 课前基础先行 2 逐点清(一) 重力与重心 3 逐点清(二)　 弹力的有无及方向判断 4 逐点清(三)　弹力的大小计算 CONTENTS 目录 5 课时跟踪检测 课前基础先行 一、重力 产生 由于___________而使物体受到的力 大小 与物体的质量成______，即G＝____。可用___________测量重力的大小 方向 总是_________的 重心 定义 物体重力的等效作用点 位置 由物体的______分布和形状共同决定 地球的吸引 正比 mg 弹簧测力计 竖直向下 质量 二、形变、弹力、胡克定律 1．形变 定义 物体在力的作用下_____或______的变化 弹性形变 有些物体在形变后撤去作用力时能够__________的形变 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______，这个限度叫作弹性限度 形状 体积 恢复原状 形状 2．弹力 定义 发生弹性形变的物体，由于要__________，对与它接触的物体产生的力的作用 产生条件 物体相互______且发生_________ 方向 ①总是与物体形变的方向______；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的方向______ 恢复原状 接触 弹性形变 相反 相反 3．胡克定律 内容 在弹性限度内，弹簧发生__________时，弹力F的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成_____ 表达式 F＝____　①k是弹簧的__________，单位为N/m；k的大小由弹簧___________决定；②x是________，不是弹簧形变以后的长度 弹性形变 正比 kx 劲度系数 自身性质 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。 理解判断　 (1)健身爱好者站在地面上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。 ( ) √ × √ × √ × 逐点清(一) 重力与重心 课堂 1．(2024·南通高三联考)如图所示，歼-20战机是中国研制出的第五代隐身重型歼击机。它具有隐身性、高机动性以及先进的航电系统。关于歼-20战机的重力，下列说法正确的是(　 ) A．战机受到的重力指向地心 B．战机受重力作用，但它对地球没有引力 C．战机受到的重力的施力物体是地球 D．战机匀速飞行时，它不受重力作用 |题|点|全|练|　 √ 解析：重力的方向竖直向下，但不一定指向地心，A错误； 由于地球对战机的吸引而产生重力，同时战机对地球也产生引力，B错误； 任何力都有施力物体，重力的施力物体是地球，C正确； 地球附近的任何物体都受重力作用，与运动状态无关，D错误。 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：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．以下关于重心及重力的说法中正确的是(　 ) A．一个物体放于水中称量时弹簧测力计的示数小于物体在空气中称量时弹簧测力计的示数，因此，物体在水中的重力小于在空气中的重力 B．据G＝mg可知，两个物体相比较，质量较大的物体的重力一定较大 C．当物体放于水平面上时，重力方向垂直于水平面向下，当物体置于斜面上时，其重力方向垂直于斜面向下 D．物体的形状改变后，其重心位置往往改变 √ 解析：由于物体浸没于水中时，受到向上的浮力，弹簧测力计的拉力减小了，但物体的重力并没有发生改变，故A错误； 当两物体所处的地理位置不同时，由于g的大小不同，质量大的物体的重力不一定大，故B错误； 重力的方向是竖直向下的，而不是垂直向下，故C错误； 物体的重心位置由形状和质量分布情况两个方面共同决定，故D正确。 4．(2024·苏州高三检测)小明在参观科技馆时观察到有一个十分有趣的“锥体上滚”实验。如图所示，将一个双圆锥体轻轻放在倾斜轨道的低端，就会看到它似乎在向“上”滚去，关于锥体的运动说法正确的是(　 ) A．双圆锥体的重心在锥体的外部，不在锥体上 B．在双圆锥体上滚的过程中，锥体的重心在向上运动 C．双圆锥体上滚实验中，虽然看到的现象好像是锥体在上滚，但是从侧面观察的话锥体重心其实是下移的 D．当双圆锥体在轨道的最低处时，它的重心在最低处；当双圆锥体在轨道最高处时，它的重心在最高处 √ 解析：锥体上滚的原理是重心运动，虽然看到的现象好像是锥体在上滚，但是从侧面观察的话锥体重心其实是下移的，B错误，C正确。 锥体的重心在锥体的内部几何中心上，不在锥体外面，A错误。 双圆锥体放在轨道的低处时，放手后它会向轨道高处滚动，这是因为当双圆锥体在轨道的最低处时，它的重心在最高处；当双圆锥体在轨道最高处时，它的重心却在最低处，D错误。 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。 |精|要|点|拨| 逐点清(二)　 弹力的有无及方向判断 课堂 1．[假设法]下列对图中弹力的判断说法正确的是(　 ) 细作1　弹力的有无判断 A．图甲中，小球随车厢一起向右做匀速直线运动，车厢左壁对小球有弹力 B．图乙中，小球被轻绳斜拉着静止在光滑的斜面上，斜面对小球有弹力 C．图丙中，小球被a、b两轻绳悬挂着处于静止状态，其中a绳竖直，b绳对小球有弹力 D．图丁中，两相同球各自被长度一样的平行竖直轻绳拉住而静止，则两球间有弹力 √ 解析：题图甲中，小球随车厢做匀速直线运动，运动状态不发生改变，水平方向上不受力，A错误； 假设题图乙中斜面对小球没有弹力，小球将在轻绳拉力和重力作用下处于竖直状态，故斜面对小球有弹力，B正确； 假设题图丙中b绳对小球有弹力，则小球受到重力及两个拉力作用，水平方向上受力不平衡，小球无法处于静止状态，故b绳对小球无弹力，C错误； 假设题图丁中两球间有弹力，则细线不可能处于竖直状态，故两球间无弹力，D错误。 2．[状态法] 如图所示，小车内沿竖直方向的一根轻质弹簧和一条与竖直方向成α角的细绳拴接一小球。当小车与小球相对静止，一起在水平面上运动时，下列说法正确的是(　 ) A．细绳对小球一定有拉力的作用 B．轻弹簧对小球一定有弹力的作用 C．细绳对小球不一定有拉力的作用，但是轻弹簧对小球一定有弹力 D．细绳对小球不一定有拉力的作用，轻弹簧对小球也不一定有弹力的作用 √ 解析：当小车匀速运动时，弹簧弹力大小等于小球重力大小，细绳的拉力FT＝0；当小车和小球向右做匀加速直线运动时绳的拉力不能为零，弹簧弹力有可能为零，故D正确。 一点一过　判断弹力有无的三种方法 条件法 根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断，多用来判断形变较明显的情况 假设法 对形变不明显的情况，可假设两个物体间不存在弹力，看物体能否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此处一定存在弹力。如第1题中弹力有无的判断 状态法 根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断是否存在弹力。如第2题中细绳拉力和弹簧弹力的有无与小球所处的运动状态有关 续表 3．在下图中画出各弹力的方向 细作2　弹力的方向判断 类型 面与面 点与面 点与曲面 曲面与平面 示例 注：学生用书中已将3、4题示例中的弹力方向删除。 4．在下图中画出各弹力的方向 类型 绳的弹力一定沿绳 杆的弹力不一定沿杆 弹簧分拉伸、压缩 示例 一点一过　常见的5种不同接触形式中的弹力方向 平面与平面接触 弹力的方向垂直于公共接触面，指向受力物体 点与曲面接触 物体所受弹力垂直于接触点的切面，指向受力物体 平面与曲面接触 物体所受弹力垂直于平面指向受力物体 细绳上的弹力方向 沿绳指向绳收缩的方向 轻杆上的弹力方向 不一定沿杆，其方向与物体的状态有关 逐点清(三)　弹力的大小计算 课堂 1．[利用胡克定律]两个劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧a、b串接在一起，a弹簧的一端固定在墙上，如图所示。开始时弹簧均处于原长状态，现用水平力作用在b弹簧的P端向右拉动弹簧，已知a弹簧的伸长量为L，则(　 ) 细作1　弹簧弹力的计算 √ 2．[利用平衡条件]如图所示的装置中，各小球的质量均相同，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大小分别为F1、F2、F3，其大小关系是(　 ) A．F1＝F2＝F3 B．F1＝F2＜F3 C．F1＝F3＞F2 D．F3＞F1＞F2 解析：不计一切摩擦，平衡时三个弹簧的弹力大小均等于一个小球的重力，故选项A正确。 √ 一点一过 1．弹簧的弹力可由胡克定律F＝kx计算，也可由物体的平衡条件计算。 2．弹簧串接在一起时，各弹簧的弹力大小相等，弹簧的形变量一般不同。 3.[轻绳弹力的计算]如图所示，水平直杆OP右端固 定于竖直墙上的O点，长为L＝2 m的轻绳一端固定于直 杆的P点，另一端固定于墙上O点正下方的Q点，OP长 为d＝1.2 m，重为8 N的钩码用质量不计的光滑挂钩挂在轻绳上且处于静止状态，则轻绳的弹力大小为(　 ) A．10 N B．8 N C．6 N D．5 N 细作2　轻绳和轻杆弹力的计算 √ √ 一点一过 1．物体处于平衡状态时，固定物体的轻绳或轻杆的弹力可由物体的平衡条件借助于力的合成与分解知识求解。 2．轻绳中的弹力方向一定沿绳指向绳收缩的方向，而轻杆中的弹力方向不一定沿杆。如第4题中轻杆的弹力方向就不沿杆的方向。 细作3　非平衡体所受弹力的计算 √ 一点一过 1．非平衡体所受弹力的大小和方向与物体加速度的大小和方向有关。 2．应用牛顿第二定律时，沿加速度的方向和垂直于加速度的方向列方程。 课时跟踪检测 NO.5 1 2 3 4 5 6 7 8 1．(2024·徐州高三调研)下列关于物体重力的说法中正确的是(　 ) A．重心是物体各部分所受重力的合力的等效作用点 B．某一物体在某处向上抛出后所受重力较小，向下抛出后所受的重力较大 C．物体在同一位置运动时比静止时受到的重力大 D．地球上的物体只有运动时才受到重力 √ 6 7 8 解析：重心是物体各部分所受重力的合力的等效作用点，故A正确；物体的重力为G＝mg，即重力的大小除了与质量有关，还与该处的重力加速度有关；在同一位置，重力加速度一样，所以同一物体在同一位置所受重力是相同的，与物体是否运动、物体做什么样的运动无关，故B、C、D错误。 1 2 3 4 5 1 5 6 7 8 2．足球运动是目前全球体育界最具影响力的项目之一，深受青少年喜爱。如图所示为四种与足球有关的情景。下列说法正确的是(　 ) 2 3 4 1 5 6 7 8 A．图甲中，静止在草地上的足球受到的弹力是由于足球发生了形变 B．图乙中，足球被踢出后飞行过程中受到重力和运动员对它弹力的作用 C．图丙中，足球入网时球网绳子中的弹力都沿绳子收缩方向 D．图丁中，运动员争顶头球时头部受到的弹力是由于头部发生了形变 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 解析：题图甲中，静止在草地上的足球受到的弹力是由于草地发生了形变，A错误；题图乙中，足球被踢出后飞行过程中受到重力和空气阻力的作用，B错误；题图丙中，足球入网时球网绳子中的弹力都沿绳子收缩方向，C正确；题图丁中，运动员争顶头球时头部受到的弹力是由于足球发生了形变，D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 3.弹跳鞋是一种主要由弹簧操控变形的曲形弹跳器，它运动的形式是垂直地面的，可获得更好的跳跃和速跑能力。当人们穿着弹跳鞋获得向上的弹力时，关于该弹力，下列说法正确的是(　 ) A．该弹力是弹簧发生拉伸形变产生的 B．该弹力是弹簧发生压缩形变产生的 C．该弹力是人的脚发生形变产生的 D．该弹力的施力物体是地面 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 解析：该弹力是由于弹簧发生压缩形变产生的，压缩产生向上的弹力，施力物体是弹簧，B正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 4．(2024·宿迁四校联考)如图所示，一个空杯子静止在水平桌面上，现对空杯缓慢加水，直至水加满，则此过程中，杯连同杯中水的共同重心将(　 ) A．一直下降 B．一直上升 C．先上升后降低 D．先降低后上升 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 解析：空杯子的重心在杯子中心点偏下，对空杯缓慢加水的过程中，重心位置不断下降，随着水的不断增加，整个重心又要上升，故重心的位置先下降后上升，A、B、C错误，D正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 5．(2024·丹阳高三质检)在竖直悬挂的轻质弹簧下端挂一个所受重力为2.0 N的钩码，平衡时弹簧伸长了2 cm，如果在该弹簧下端挂两个这样的钩码(弹簧始终发生弹性形变)，则下列说法正确的是(　 ) A．弹簧伸长了4 cm B．弹簧产生的弹力仍为2.0 N C．弹簧的原长为2 cm D．弹簧的劲度系数为10 N/m 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 2 3 4 1 5 6 7 8 6.(2024·海安模拟预测)如图所示，光滑小球A左边靠着竖直墙壁B，右边靠着桌沿处于静止状态，则关于小球A的受力，下列说法正确的是(　 ) A．墙对A的作用力一定过A的重心 B．桌沿C对A的作用力一定过A的重心 C．A的重力一定过A的重心 D．A球的重心一定在球心 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 解析：墙对A的作用力和桌沿C对A的作用力都过球心，重心不一定在球心，故A、B、D错误；重心是重力的等效作用点，所以重力一定过A的重心，故C正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 7．(2023·山东高考) 餐厅暖盘车的储盘装置示意图如 图所示，三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定 圆环上，下端连接托盘。托盘上叠放若干相同的盘子，取 走一个盘子，稳定后余下的正好升高补平。已知单个盘子 的质量为300 g，相邻两盘间距1.0 cm，重力加速度大小取10 m/s2。弹簧始终在弹性限度内，每根弹簧的劲度系数为(　 ) A．10 N/m B．100 N/m C．200 N/m D．300 N/m 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 解析：由题意可得3kΔx＝mg，其中mg＝3 N，Δx＝1.0 cm＝10－2m，则k＝100 N/m，故B正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 8．四个完全相同的轻质弹簧测力计的外壳通过绳子分别与四个完全相同的物体相连，挂钩一端施加沿轴线方向的恒力，大小为F，下列对如图所示的四种情况的说法正确的是(　 ) 2 3 4 1 5 6 7 8 A．如果图甲中的物体静止在水平地面上，那么弹簧测力计的读数可能小于F B．如果图乙中的物体静止在斜面上，那么弹簧测力计的读数一定等于F C．如果图丙中的物体静止在粗糙水平地面上，那么弹簧测力计的读数一定大于F D．如果图丁中水平地面光滑，那么由于物体的质量未知，无法判定弹簧测力计的读数与F的大小关系 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 解析：对于轻质弹簧来说，无论与其相连的物体处于什么样的运动状态，弹簧的两端所受的拉力都相等，所以轻质弹簧测力计的读数一定等于挂钩上的拉力，即弹簧测力计的读数一定等于F，故B正确，A、C、D错误。 2 3 4 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn A．b弹簧的伸长量也为L B．b弹簧的伸长量为 C．P端向右移动的距离为2L D．P端向右移动的距离为L 解析：根据两根弹簧中弹力相等可得b弹簧的伸长量为，P端向右移动的距离为L＋L，选项B正确。 解析：设挂钩所在处为N点，延长PN交墙于M点，如图所示：同一条绳子上的拉力相等，根据对称性可知两边的绳子与竖直方向的夹角相等，设为α，则根据几何关系可知∠NQM＝∠NMQ＝α，故NQ＝MN，即PM等于绳长；根据几何关系可得：sin α＝＝0.6，则cos α＝0.8，根据平衡条件可得：2FTcos α＝G，解得：FT＝5 N，故D正确。 4．[轻杆弹力的计算]如图所示，与竖直墙壁成53°角的轻杆一端斜插入墙中并固定，另一端固定一个质量为m的小球，水平轻质弹簧处于压缩状态，弹力大小为mg(g表示重力加速度)，则轻杆对小球的弹力大小为(　 ) A．mg B．mg C．mg D．mg 解析：小球处于静止状态，其合力为零，对小球进行受力分析，如图所示，由图中几何关系可得F＝＝mg，D正确。 5．如图所示为位于水平面上的小车，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ，在斜杆下端固定有质量为m的小球。现使小车以加速度a向右做匀加速运动，下列说法正确的是(　 ) A．杆对小球的弹力竖直向上 B．杆对小球的弹力沿杆向上 C．杆对小球的弹力大小一定为 D．杆对小球的弹力大小为F＝ 解析：设杆对小球的弹力F在竖直方向的分力为Fy，水平方向的分力为Fx，由牛顿第二定律可知，Fy＝mg，Fx＝ma，F＝，当＝tan θ时，即a＝gtan θ时，杆对球的弹力才沿杆向上，此时F＝，综上所述，A、B、C错误，D正确。 解析：当弹簧下端挂一个钩码时，根据胡克定律F＝kx＝mg，可得弹簧的劲度系数为k＝＝ N/m＝100 N/m，故D错误；如果在该弹簧下端挂两个2.0 N的钩码，根据平衡条件可知F′＝kx′＝2mg，解得x′＝4 cm，故A正确，B错误；根据题意无法求出弹簧的原长，故C错误。 $$