第2章 第1讲 重力 弹力-【优化探究】2026高考物理一轮复习高考总复习配套课件（教科版）

第1讲　重力　弹力 第二章　相互作用 [学习目标]　1.掌握重力的大小、方向及重心的概念。2.掌握弹力的有无、方向的判断及弹力大小的计算方法。3.理解并掌握胡克定律。 基础知识　自主梳理 核心知识　典例研析 内容索引 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 分层训练　巩固提高 基础知识　自主梳理 一 4 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 【基础检测·自我诊断】 1.(教科版必修第一册插图素材改编)如图所示,两辆汽车正以相同的速度做匀速运动,根据图中所给信息和所学知识你可以得出的结论是(　　) A.物体各部分都受重力作用,但 可以认为物体各部分所受重力 集中于一点 B.重力的方向总是垂直向下的 C.物体重心的位置与物体形状和质量分布无关 D.力是使物体运动的原因 A 解析:物体各部分都受重力作用,但可以认为物体各部分所受重力集中于一点,这个点就是物体的重心,重力的方向总是和水平面垂直,是竖直向下而不是垂直向下,所以选项A正确,B错误;从题图中可以看出,汽车(包括货物)的形状和质量分布发生了变化,重心的位置就发生了变化,所以选项C错误;力不是使物体运动的原因而是改变物体运动状态的原因,所以选项D错误。 2.(教科版必修第一册习题改编)在竖直悬挂的轻质弹簧下端挂一个20 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20 N C.弹簧的原长为2 cm D.弹簧的劲度系数为10 N/m A 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k= N/m=1 000 N/m,故D错误;如果在该弹簧下端挂两个20 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。 二 核心知识　典例研析 12 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]　(2025·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 [解析] 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 [解析] 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]　如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 [解析] 选项A中小球只受重力和杆的弹力的作用,且处于静止状态,由二力平衡可得小球受到的弹力方向应竖直向上,故A错误;选项B中,因为右边的绳竖直向上,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,故B错误;球与球接触处的弹力方向垂直于过接触点的公切面(即弹力方向在两球心的连线上),且指向受力物体,球与墙面接触处的弹力方向过接触点垂直于接触面,故C正确;球与面接触处的弹力方向,过接触点垂直于接触面(即弹力方向在接触点与球心的连线上),即选项D中大半圆对小球的支持力N2的方向应是沿着过小球球心与圆弧接触点的半径,且指向圆心,故D错误。 [典例4]　(2025·四川广元高三月考)如图所示,一根竖直的弹簧下端连接一个质量为m的光滑小球,小球处于斜面和挡板之间,小球和斜面挡板均接触,下列说法正确的是 (　　) A.若小球和斜面之间有弹力,则小球和挡板之间一定没有弹力 B.若小球与斜面之间有弹力,则小球和挡板之间不一定有弹力 C.若小球与挡板之间有弹力,则小球与弹簧之间一定有弹力 D.若小球与挡板之间有弹力,则小球与弹簧之间不一定有弹力 D [解析] 若小球和斜面之间有弹力,因斜面对小球的弹力垂直斜面向上,有水平分量,则小球和挡板之间一定有弹力,选项A、B错误;若小球与挡板之间有弹力,因斜面对小球的弹力垂直斜面向上,挡板对小球的弹力水平向右,与向下的重力这三个力可以平衡,则小球与弹簧之间不一定有弹力,选项C错误,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。 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 (　　) A.F=F1 B.F=2F1 C.F=3F1 D.F=F1 D [解析] 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]　(2025·四川自贡高三开学考)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 D [解析] 小球处于静止状态,其所受合力为零,对小球受力分析,如图所示,由图中几何关系可得F=mg,D正确。 考向3　弹簧(弹性绳)的弹力 [典例7]　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 B [解析] 设弹簧的劲度系数为k,由题意可知mg=3kΔx,代入数据解得k=100 N/m,故选B。 分层训练　巩固提高 三 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 1.关于重力的大小和方向,以下说法正确的是 (　　) A.在地球上的物体都要受到重力作用,所受的重力与它的运动状态无关,也与是否存在其他力的作用无关 B.在地球各处的重力方向都是一样的 C.物体的重力作用在重心上,把重心挖去物体就不会受到重力作用 D.对某一物体而言,其重力的大小总是一个恒量,不因物体从赤道移到南极而变化 A A 夯实基础 解析:物体受到的重力是由于地球的吸引而产生的,是万有引力的一个分力,而万有引力与运动状态无关,与其他力无关,故A正确;重力的方向总是竖直向下的,在不同的位置方向不一定相同,故B错误;一个物体的各部分都受到重力的作用,从效果上看,可以认为各部分受到的重力作用集中于一点,这一点叫作物体的重心,所以重心是等效出来的,与其他部分没有区别,故C错误;重力等于质量与重力加速度的乘积,在不同的地方,质量不变,但重力加速度有可能会变化,两极的重力加速度最大,赤道最小,所以在地球的不同地方,物体的重力有可能变化,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2.如图所示,正方形网格框中有一个质量均匀分布的薄板。 若用一细线穿过其边缘附近任意一点将它悬挂在空中,则 细线的延长线一定通过图中的(　　) A.a　　　　　B.b C.c D.O D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:薄板质量分布均匀,由图可知当吊起B点时,沿着OB这条线,两边图形等底等高,面积相同,则质量相同,即中心在沿OB直线上;同理,当吊起C点时,沿着OC这条线两边图像面积相同,质量相同,重心在沿OC直线上;所以可知O点为该薄板的重心,细线的延长线一定通过图中的O点。故选D。 3.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 解析: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 4.在日常生活及各项体育运动中,弹力的应用出现的情况比较普遍,如图所示的情况就是一个实例。当运动员踩压跳板使跳板弯曲到最低点时,下列说法正确的是 (　　) A.跳板发生形变,运动员的脚没有发生形变 B.运动员受到的支持力是运动员的脚发生形变而产生的 C.此时跳板对运动员的支持力和运动员受到的重力等大 D.此时跳板对运动员的支持力大于运动员受到的重力 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:发生相互作用的物体均要发生形变,故A错误; 发生形变的物体,为了恢复原状,会对与它接触的物 体产生弹力的作用,运动员受到的支持力是跳板发 生形变产生的,故B错误;在最低点,运动员虽然处于 瞬时静止状态,但具有向上的加速度,故此时跳板对运动员的支持力大于运动员受到的重力,故C错误,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 5.下列选项中,物体A受力示意图正确的是 (　　) C 解析:A图中物体A所受重力的方向应该是竖直向下的,A错误;B图中杆A左端与半球接触处的弹力方向应垂直于接触点所在的切面,即指向球心方向,B错误;C图两球紧贴且均静止在水平面上,可知两球之间没有弹力,故球A只受重力和水平面的支持力,C正确;假设D图球A不受墙的弹力,则球A将向左摆动,可知D图球A还受到竖直墙面对它水平向右的弹力,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 6.拉力器是一种很好的健身器材,由脚环、两根相同的弹性绳、把手等组成。如图所示,女子用100 N的力拉开拉力器,使其比原长伸长了40 cm,假设弹性绳的弹力与伸长量遵循胡克定律,且未超过弹性限度,则(　　) A.每根弹性绳的劲度系数为125 N/m B.每根弹性绳的劲度系数为250 N/m C.若对拉力器的拉力增大,则弹性绳的劲度系数也增大 D.若对拉力器的拉力减为50 N,则弹性绳长度变为20 cm A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:由胡克定律可得F=2kΔx,则k= N/m=125 N/m,故A正确,B错误;弹性绳的劲度系数与弹性绳自身因素有关,与外力无关,故C错误;若对拉力器的拉力减为50 N,则由F'=2kΔx',得Δx'= m=20 cm,则此时弹性绳的长度一定大于20 cm,故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 解析: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 (　　) 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 解析: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 9.(多选)(2025·四川德阳高三诊断)一根大弹簧内套一根小弹簧,大弹簧比小弹簧长0.20 m,它们的下端固定在地面上,上端自由,如图甲所示。当用力压缩此组合弹簧时,测得力和弹簧压缩距离之间的关系如图乙所示,则两根弹簧的劲度系数分别是(设大弹簧劲度系数为k1,小弹簧劲度系数为k2)(　　) A.k1=100 N/m B.k1=200 N/m C.k2=200 N/m D.k2=300 N/m AC 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 B 能力提升 解析:根据公式F=kΔx得,在0到0.2 m范围内有20 N=k1×0.2 m,在0.2 m到0.3 m范围内有(这个范围内小弹簧的压缩量比大弹簧小0.2 m)50 N= k1×0.3 m+k2×0.1 m,解得k1=100 N/m,k2=200 N/m,故选A、C。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 10.如图所示,固定斜面上有一小球,由一竖直轻弹簧P与一平行于斜面的轻弹簧Q连接着,小球处于静止状态,则下列说法正确的是(　　) A.若小球光滑,轻弹簧P一定有弹力 B.若小球光滑,小球可能受到4个力 C.若斜面和小球都不光滑,轻弹簧Q不可能处于压缩状态 D.若斜面和小球都不光滑,小球与斜面之间一定有弹力 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:小球光滑时,若弹簧P无拉力,则弹簧Q一定有拉力,斜面对小球有支持力,小球可以平衡,A错误;小球光滑时,若弹簧P和Q都有拉力,斜面对小球一定有支持力,否则不会平衡,小球受4个力的作用,B正确;斜面和小球都不光滑时,若弹簧P无拉力且小球处于平衡状态,对小球受力分析,受到竖直向下的重力,斜面的支持力,受到的摩擦力可能沿斜面向下也可能沿斜面向上, 还可能为零,弹簧Q可能伸长也可能压缩,还可能处于原长状态, C错误;斜面和小球都不光滑时,对小球受力分析,受到竖直向下 的重力,若弹簧Q无拉力,小球受到弹簧P的拉力与重力平衡 时,不受支持力,即小球与斜面间有可能无弹力,D错误。 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 (　　) A. B.m C.m D.2m C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析: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.(多选)如图所示,小车位于水平面上,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。下列关于杆对球的作用力F的判断中,正确的是 (　　) A.小车静止时,F=mgsin θ,方向沿杆向上 B.小车静止时,F=mgcos θ,方向垂直于杆向上 C.小车向右匀速运动时,一定有F=mg,方向竖直向上 D.小车向右匀加速运动时,一定有F>mg,方向可能沿杆向上 CD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:小车静止时,由物体的平衡条件可知此时杆对球的作用力方向竖直向上,大小等于球的重力mg,故选项A、B错误;小车向右匀速运动时,小车和小球的加速度为零,杆对小球的作用力方向竖直向上,大小为mg,故选项C正确;当小车向右匀加速运动时, Fy=mg,Fx=ma,F=>mg, 当 =tan θ,即a=gtan θ 时,杆对小球的作用力F的方向沿杆向上,故选项D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 $$