第2章 第1讲 重力 弹力-【优化探究】2025年高考物理一轮复习高考总复习配套课件（粤教版2019）

第二章 相互作用—力 第1讲　重力　弹力 课件使用说明 01 本课件使Office 2016制作，请使用相应软件打开并使用 使用软件 02 本课件理科公式均采用微软公式制作，如果您是Office 2007或WPS 2021年4月份以前的版本，会出现包含公式及数字无法编辑的情况，请您升级软件享受更优质体验 软件版本 03 本课件文本框内容可编辑，单击文本框即可进行修改和编辑 便捷操作 04 由于WPS软件原因，少量电脑可能存在理科公式无动画的问题，请您安装Office 2016或以上版本即可解决该问题 软件更新 基础知识　自主梳理 核心知识　典例研析 考点一　重力和重心 考点二　弹力有无及方向的判断　 考点三　弹力大小的分析与计算 内容索引 分层训练　巩固提高 一 基础知识　自主梳理 一、重力 1. 产生：由于 ⁠的吸引而使物体受到的力。 2. 大小：与物体的质量成 ，即G＝ ⁠。 3. 方向：总是 ⁠的。 4. 重心：物体的各部分都受到重力的作用，可认为重力集中作用于一 点，即物体的重心。 地球　 正比　 mg　 竖直向下　 二、形变、弹性、胡克定律 1. 形变 物体在力的作用下形状或体积的变化叫形变。 2. 弹性 (1)弹性形变：物体在发生形变后撤去作用力能够 ⁠的形变。 (2)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 ⁠，这个限度叫弹性限度。 恢复原状　 形状　 3. 弹力 (1)定义：发生形变的物体，要 ⁠，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 且发生 ⁠。 (3)方向：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 ⁠。 恢复原状　 接触　 弹性形变　 相反　 4. 胡克定律 (1)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 ⁠。 (2)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　 二 核心知识　典例研析 考点一　重力和重心 基础考点 1. 重心：其位置与物体的质量分布和形状有关。 2. 重心位置的确定：质量分布均匀且形状规则的物体，重心在其几 何中心；对于形状不规则或者质量分布不均匀的薄板，重心可用悬 挂法确定。 3. 注意：重心的位置不一定在物体上。 [典例1]　(2023·浙江温州模拟)如图所示，光滑小球A左边靠着竖直墙壁 B，右边靠着桌沿C处于静止状态，则关于小球A的受力，下列说法正确 的是(　C　) C 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 墙对A的作用力和桌沿C对A的作用力都过球心，但A的重心不一定在球 心，故A、B、D错误；重心是重力的等效作用点，所以A的重力一定过 A的重心，故C正确。 [典例2]　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(　D　) D A. 水桶自身重力的大小 B. 水管每秒出水量的大小 C. 水流对桶冲击力的大小 D. 水桶与水整体的重心高低 水管口持续有水流出，而过一段时间桶会翻转一次，主要原因是流 入的水导致水桶与水整体的重心往上移动，当重心上移超过转轴到 达某一高度时，重力的作用方向偏离转轴，水桶不能保持平衡，发 生翻转，故选D。 考点二　弹力有无及方向的判断　 基础考点 1. “三法”判断弹力的有无 2. 弹力方向的确定 [典例3]　(多选)下列各图中P、Q两球之间不存在弹力的是(所有接触面 都是光滑的)(　AB　) AB A图中两球间若有弹力，则小球Q将向右运动，所以P、Q间无弹力；B 图中两球间若有弹力，则两球将向两边运动，所以P、Q间无弹力；C图 中两球间若无弹力，则小球P将向下运动，所以P、Q间有弹力；D图中 两球间若无弹力，则小球P将向右下方运动，所以P、Q间有弹力。故选 A、B。 [典例4]　(2024·广东广州培正中学模拟)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角的轻质细绳拴接一小球，此时小 车与小球保持相对静止，一起在水平面上运动。下列说法正确的是 (　D　) D A. 细绳一定对小球有拉力 B. 轻弹簧一定对小球有弹力 C. 细绳不一定对小球有拉力，但是轻弹簧一定对小球有弹力 D. 细绳不一定对小球有拉力，轻弹簧也不一定对小球有弹力 当小车匀速运动时，弹簧弹力大小等于小球重力大小，此时细绳的拉力 T＝0；当小车和小球向右做匀加速直线运动时，绳的拉力不可能为零， 弹簧弹力有可能为零，故D正确。 考点三　弹力大小的分析与计算 能力考点 1. 三类模型的比较 轻绳 轻杆 轻弹簧 质量大小 0 0 0 受外力作用时形 变的种类 拉伸形变 拉伸形变、压缩 形变、弯曲形变 拉伸形变、压缩 形变 受外力作用时形 变量的大小 微小，可忽略 微小，可忽略 较大，不可忽略 弹力方向 沿着绳，指向绳 收缩的方向 既能沿着杆，也 可以跟杆成任意 角度 沿着弹簧，指向 弹簧恢复原长的 方向 2. 计算弹力大小的三种方法 (1)根据胡克定律进行求解。 (2)根据力的平衡条件进行求解。 (3)根据牛顿第二定律进行求解。 3. 对胡克定律F＝kx的理解 (1)弹簧、橡皮筋等发生形变时必须在弹性限度内。 (2)公式中x是弹簧的形变量，即是弹簧的伸长量或压缩量，而不是弹簧 的长度。 (3)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)弹力的变化量ΔF与弹簧形变量的变化量Δx也成正比， 即ΔF＝kΔx。 考向1　绳的弹力 [典例5]　(2022·广东卷)如图所示是可用来制作豆腐的石磨。木柄AB静 止时，连接AB的轻绳处于绷紧状态。O点是三根轻绳的 结点，F、F1和F2分别表示三根绳的拉力大小，F1＝F2且 ∠AOB＝60°。下列关系式正确的是(　D　) D A. F＝F1 B. F＝2F1 C. F＝3F1 D. F＝F1 以结点O为研究对象，对其进行受力分析，由平衡条件可得F＝2F1cos 30°＝F1，选项D正确。 考向2　杆的弹力 [典例6]　(2023·天津和平区期末)小明发现游乐场中有用弹性杆固定在地 面上的玩偶，且在水平方向还有用于固定的可伸缩的弹性物体。小明通 过分析，将这个设施简化为如图所示的装置：一小球固定在轻杆上端， AB为水平轻弹簧，小球处于静止状态。图中虚线画出了小明所分析的杆 对小球的作用力方向的可能情况。下列分析正确的是(　B　) B A. F1和F2均可能正确，且F1一定大于F2 B. F2和F3均可能正确，且F2一定大于F3 C. F3和F4均可能正确，且F3一定大于F4 D. 只有F2是可能正确的，其余均不可能正确 小球处于静止状态，所受合力为零。当弹簧的弹力为零时，杆对小球的 作用力方向是F3，由平衡条件知F3＝mg；当弹簧的弹力不为零时，由弹 性杆的弯曲方向可知，弹簧被拉长，弹簧对小球的拉力水平向右，杆对 小球的作用力方向可能是F2，则F2等于重力和弹力的合力，所以F2＞mg ＝F3，故B正确。 考向3　弹簧(弹性绳)的弹力 [典例7]　(2023·湖南邵阳模拟)在竖直悬挂的轻质弹簧下端挂一个2 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　) A A. 弹簧伸长了4 cm B. 弹簧产生的弹力仍为2 N C. 弹簧的原长为2 cm D. 弹簧的劲度系数为10 N/m 当弹簧下端挂一个钩码时，根据胡克定律得F＝kx＝mg，解得弹簧的劲 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 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。 三 分层训练　巩固提高 【A级　夯实基础】 1. 下列关于重力的说法中正确的是(　C　) A. 物体只有静止时才受重力作用 B. 重力的方向总是指向地心 C. 地面上的物体在赤道上所受重力最小 D. 物体挂在弹簧测力计下，弹簧测力计的示数一定等于物体的重力 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 物体受到重力的作用，与物体的运动状态无关，A错误；重力的方向总 是竖直向下，不一定指向地心，B错误；赤道上重力加速度最小，因此 地面上的物体在赤道上所受重力最小，C正确；物体挂在弹簧测力计 下，只有整体处于平衡状态时，弹簧测力计的示数才等于物体的重力， D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2. 如图所示，一小车的表面由一光滑水平面和光滑斜面连接而成，其上 放一球，球与水平面的接触点为a，与斜面的接触点为b。当小车和球一 起在水平桌面上做直线运动时，下列结论正确的是(　D　) A. 球在a、b两点处一定都受到支持力 B. 球在a点处一定受到支持力，在b点处一定不受支持力 C. 球在a点处一定受到支持力，在b点处不一定受到支持力 D. 球在a点处不一定受到支持力，在b点处也不一定受到支持力 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 若球与小车一起沿水平方向做匀速运动，则球在b处不受支持力作用； 若球与小车一起水平向左做匀加速运动，则球在a处受到的支持力可能 为零，选项D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 3. (2024·广东湛江模拟)下列对图中弹力的判断说法正确的是(　B　) B A. 图甲中，小球随车厢一起向右匀速运动，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，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竖直轻绳拉住而静止，则两球间 有弹力 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 假设车厢左壁对小球有弹力，则小球不能随车厢一起向右匀速运动，所 以车厢左壁对小球无弹力，故A错误；假设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，所以斜面对小球有弹力，故 B正确；假设b绳对小球有弹力，则小球在水平方向合力不为零，小球无 法处于静止状态，所以b绳对小球无弹力，故C错误；假设两球间有弹 力，则轻绳不可能处于竖直状态，所以两球间无弹力，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 4. (2023·陕西商洛模拟)一个物体静止在水平桌面上，关于物体与水平桌 面间的弹力，下列说法正确的是(　A　) A. 物体对水平桌面的弹力是由物体的形变产生的 B. 水平桌面对物体的弹力是由物体的形变产生的 C. 水平桌面对物体的弹力小于物体的重力 D. 物体对水平桌面的弹力就是物体的重力 A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 由弹力的概念可知，物体对水平桌面的弹力是由物体的形变产生的，水 平桌面对物体的弹力是由水平桌面的形变产生的，故A正确，B错误； 因物体受平衡力作用，水平桌面对物体的支持力与重力平衡，故水平桌 面对物体的弹力大小等于物体的重力大小，弹力与重力的性质不同，故 C、D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 5. (2023·江苏南京期末)如图所示，在水平晾衣竿上晾晒床单时，为了使 床单尽快晾干，可在床单间支撑轻质小木棍，小木棍的位置不同，两侧 床单间夹角θ将不同。设床单重力为G，晾衣竿对床单的作用力大小为 F，则下列说法正确的是(　C　) A. θ越大，F越大 B. θ越大，F越小 C. 无论θ取何值，都有F＝G D. 只有当θ＝120°时，才有F＝G C 以床单和小木棍整体为研究对象，整体受到重力G和晾衣竿的作用力F，由平衡条件知F＝G，与θ取何值无关，故选C。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 6. (2023·浙江宁波联考)十四夜闹元宵是象山石浦的渔家习俗，其中民间 灯舞更能传递渔家文化。如图所示，演员手举鱼灯静止不动。忽略空气 作用力，以下说法正确的是(　B　) A. 鱼灯对杆的作用力沿杆向下 B. 鱼灯对杆的作用力竖直向下 C. 人对杆的摩擦力竖直向上 D. 手握得越紧，人对杆的摩擦力越大 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 鱼灯处于平衡状态，由受力分析可得杆对鱼灯的作用力与鱼灯的重力为 一对平衡力，杆对鱼灯的作用力方向竖直向上，根据牛顿第三定律可知 鱼灯对杆的作用力方向竖直向下，A错误，B正确；人抓着杆，杆有向 下滑动的趋势，根据摩擦力的特性可知，人对杆的摩擦力沿杆向上，C 错误；手与杆之间的摩擦力为静摩擦力，根据平衡条件可知，手握得再 紧，人对杆的摩擦力仍旧不变，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 7. 在如图所示的装置中，各小球的质量均相等，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　) A. F1＝F2＝F3 B. F1＝F2＜F3 C. F1＝F3＞F2 D. F3＞F1＞F2 A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 图甲中，以弹簧下方的小球为研究对象，小球受竖直向下的重力mg和弹 簧向上的弹力，二力平衡，F1＝mg；在乙、丙图中，小球受竖直向下的 重力和细线的拉力，二力平衡，弹簧的弹力大小均等于细线拉力的大 小，则F2＝F3＝mg，故三图中平衡时弹簧的弹力大小相等，故选A。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 8. (多选)如图所示为一轻质弹簧的长度L和弹力F的关系图线。根据图线 可以确定(　ABD　) A. 弹簧的原长为10 cm B. 弹簧的劲度系数为200 N/m C. 弹簧伸长15 cm时弹力大小为10 N D. 弹簧伸长15 cm时弹力大小为30 N ABD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 当弹力为零时，弹簧处于原长，则原长为10 cm，故A正确；当弹簧的长 度为5 cm时，弹力为10 N，此时弹簧压缩量x＝10 cm－5 cm＝5 cm＝ 0.05 m，根据胡克定律F＝kx得k＝ N/m＝200 N/m，故B正确；当弹 簧伸长量x'＝15 cm＝0.15 m时，根据胡克定律得F＝kx'＝200×0.15 N＝ 30 N，故C错误，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 【B级　能力提升】 9. (2023·山东济南质检)如图所示，水平地面上有一个由四块完全相同的 石块所组成的拱形建筑，其截面为半圆环，石块的质量均为m。若石块 接触面之间的摩擦忽略不计，则P、Q两部分石块之间的弹力大小为 (　A　) A. mg B. 2mg C. mg D. A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 对石块P受力分析如图所示，由几何关系知θ＝＝45°，根据平 衡条件得，Q对P的作用力大小FN2＝＝mg，A正确，B、 C、D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 10. (2024·广东佛山高三质检)如图所示，B球在地面上，A球与B球用弹 簧Q连接、A球与天花板用弹簧P连接，A、B球的球心及两弹簧轴线在 同一竖直线上，P的弹力是Q弹力的2倍，A、B两球的质量均为0.5 kg， 重力加速度大小为10 m/s2，则下列判断正确的是(　D　) A. 两弹簧可能都处于压缩状态 B. 可能P弹簧压缩，Q弹簧拉伸 C. B球对地面的压力不可能为零 D. P弹簧对天花板的作用力可能为 N D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 若两弹簧都处于压缩状态，对A球研究，根据平衡条件可推知Q的弹力 大于P的弹力，与题目条件相矛盾，故A错误；若Q弹簧拉伸，对A球研 究，根据平衡条件可推知P弹簧一定拉伸，故B错误；若P拉伸、Q也拉 伸，对A球研究，根据平衡条件可得P的拉力为10 N，Q的拉力为5 N， 对B球研究，根据平衡条件可得地面对B球的支持力等于零， 则B对地面的压力恰好为零，故C错误；若P拉伸、Q压缩， 设此时P的拉力为F，对A球受力分析，根据平衡条件有 F＝mg，解得F＝ N，故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 11. 如图所示，两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上；一 细线穿过两轻环，其两端各系一质量为m的小球。在a和b之间的细线上 悬挂一小物块。平衡时，a、b间的距离恰好等于圆弧的半径，不计所有 摩擦。小物块的质量为(　C　) A. B. m C. m D. 2m C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 以悬挂小物块的点为研究对象，受力分析如图所示， 同一条细线上的拉力相等，FT＝mg，由几何关系知，三力互成120° 角，故细线的拉力的大小与小物块的重力大小相等，即FT＝G＝mg，所 以小物块的质量为m，故C正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 12. 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，当a弹簧的伸长量为L时(　D　) A. b弹簧的伸长量为L B. b弹簧的伸长量也为L C. P端向右移动的距离为2L D. P端向右移动的距离为(1＋)L D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 由题意知，两根轻弹簧串接在一起，则两弹簧弹力大小相等，根据胡克 定律F＝kx得，弹力一定时x与k成反比，则得b弹簧的伸长量为，故 A、B错误；P端向右移动的距离等于两根弹簧伸长量之和，即为L＋L ＝(1＋)L，故C错误，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 $$