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（教科版2019）

第1讲　重力　弹力 第二章　相互作用——力 基础知识 自主梳理 核心知识 典例研析 分层训练 巩固提高 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 基础知识 自主梳理 一 3 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 8 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(　　) 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 C 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]　(2022·浙江1月卷)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．水流对桶冲击力的大小 D．水桶与水整体的重心高低 D 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 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]　如图所示，一倾角为45°的斜面固定于墙角，为使一光滑的铁球静止于图示位置，需加一水平力F，且F通过球心。下列说法正确的是(　　) A．铁球一定受墙面水平向左的弹力 B．铁球可能受墙面水平向左的弹力 C．铁球一定受斜面施加的通过铁球重心的弹力 D．铁球可能受斜面施加的垂直于斜面向上的弹力 B F的大小合适时，铁球可以静止在无墙的斜面上，F增大时墙面才会对铁球有弹力，所以选项A错误，B正确；斜面必须对铁球有斜向上的弹力才能使铁球不下落，该弹力方向垂直于斜面且一定通过铁球的球心，但不一定通过铁球的重心(因为铁球的质量分布不一定均匀)，所以选项C、D错误。 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   轻绳 轻杆 轻弹簧 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。 考向1　绳的弹力 [典例5]　(2022·广东卷)如图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 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(　　) 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 B 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．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 A 三 分层训练 巩固提高 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 【A级　夯实基础】 1.(多选)(2023·四川成都高三诊断)如图为仰韶文化时期的某款尖底双耳汲水瓶，展现出我国古代劳动人民的伟大智慧。在双耳处用轻绳将瓶子竖直悬挂，重心的位置随着瓶中的水位改变而发生改变，出现“虚则欹(“欹”通“倚”，斜倚，斜靠)、中则正、满则覆”的现象。下列说法正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A．重心概念的建立用到了“等效替代”的物理方法 B．瓶子所受重力的施力物体是瓶中的水 C．轻绳对瓶子的拉力沿轻绳的收缩方向 D．从空瓶到装满水后倾覆的过程中，瓶子重心的位置一定不断上升 答案：AC 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 重心是物体各部分所受重力的等效替代，故A正确；瓶子所受重力的施力物体是地球，故B错误；由绳拉力方向的定义可知轻绳对瓶子的拉力沿轻绳的收缩方向，故C正确；由于空瓶倾斜，装半瓶水竖直，满瓶水会倾覆，所以瓶子由倾斜到竖直再到倾斜直至倾覆，瓶子重心的位置先下降再上升，故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(　　) 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．图中各物体均处于静止状态。图中画出了小球A所受弹力的情况，其中正确的是(　　) C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 选项A中小球只受重力和杆的弹力且处于静止状态，由二力平衡可得小球受到的弹力应竖直向上，所以A错误；选项B中如果左边的绳有拉力，则竖直向上的那根绳就会发生倾斜，所以左边的绳没有拉力，所以B错误；对于球与面接触的弹力方向，过接触点垂直于接触面(即在接触点与球心的连线上)，即D项中大半圆对小球的支持力FN2应是沿着过小球与圆弧接触点的半径，且指向圆心的弹力，所以D错误；球与球相接触的弹力方向，垂直于过接触点的公切面(即在两球心的连线上)，而指向受力小球A，所以C正确。 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．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(　　) 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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 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(　　) 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．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)(2023·四川成都模拟)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(　　 ) 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 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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 10.(多选)如图所示，竖直轻质弹簧连接A、B两物体，A放在水平地面上，B的上端通过竖直细线悬挂在天花板上。已知A的重力为8 N，B的重力为6 N，弹簧的弹力为4 N，则地面受到的压力大小和细线受到的拉力大小可能是(　　) A．18 N和10 N B．4 N和10 N C．12 N和2 N D．14 N和2 N BC 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A受重力、弹簧的弹力及地面的支持力而处于平衡状态，若弹力向上，则支持力FA＝GA－F1＝8 N－4 N＝4 N，若弹力向下，则支持力FA′＝GA＋F1＝8 N＋4 N＝12 N。对整体分析，整体受重力、细线拉力及地面的支持力，若支持力为4 N，则细线拉力F2＝GA＋GB－FA＝10 N，若支持力为12 N，则细线拉力F2′＝GA＋GB－FA′＝2 N。由牛顿第三定律可知B、C正确，A、D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 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 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 $$