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（人教版 多选）

第二章　相互作用——力 [考情分析及命题规律解读] 第1讲　重力　弹力 [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。 课时作业 巩固提高训练 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 考点一　重力和重心 一 6 盘点 核心知识 1.力 (1)定义:力是一个物体对另一个物体的作用。 (2)作用效果:使物体发生形变或改变物体的　　 　　(即产生加速度)。  (3)性质:力具有物质性、相互性、矢量性、独立性等特征。 运动状态 2.重力 (1)产生:由于　　　　　　而使物体受到的力。  (2)大小:G=mg,可用　　 　　　测量。同一物体G的变化是由在地球上不同位置处g的变化引起的。  (3)方向:　　　　　　。  (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,这一点叫作物体的重心。 ①影响重心位置的因素:物体的几何形状;物体的　　　　分布。  ②不规则薄板形物体重心的确定方法:　　　　法。  地球的吸引 弹簧测力计 竖直向下 质量 悬挂 特别提醒:(1)重力不是万有引力,而是万有引力竖直向下的一个分力。 (2)重心的位置不一定在物体上。 [判断正误] 1.重心就是物体所受重力的等效作用点,故重心一定在物体上。 (　　) 2.物体所受重力大小一定等于支撑面对其弹力的大小。 (　　) 3.形状规则的物体的重心一定在物体的几何中心。 (　　) × × × [典例1]　下列关于重力的说法正确的是(　　) 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.地面上的同一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 提升 关键能力 C [解析]　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,因此地面上的同一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。 [典例2]　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。 二 考点二　弹力有无及方向的判断 15 盘点 核心知识 1.弹力 (1)定义:发生　　　　的物体,要恢复原状,对与它接触的物体产生的力的作用。  (2)产生条件: ①物体间直接接触; ②接触处发生　　 　　。  (3)方向:总是与施力物体形变的方向　　　　。  形变 弹性形变 相反 2.“三法”判断弹力的有无 3.弹力方向的确定 [判断正误] 1.只要物体发生形变就会产生弹力作用。 (　　) 2.杆的弹力不一定沿着杆的方向,绳子的弹力一定沿着绳子收缩的方向。 (　　) 3.弹力的方向与物体形变的方向相同。 (　　) × √ × [典例3]　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对它的弹力的作用 D.图丁中绳子竖直,A受到光滑斜面B对它的弹力的作用 提升 关键能力 B [解析]　题图甲中对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;题图乙中无论除去左侧的斜面,还是除去右侧的斜面,A均不能保持静止,所以A对两斜面均有压力的作用,B正确;题图丙中绳子对A的拉力斜向右上,若将斜面B移走,A不能保持静止,故A受到斜面B对它的弹力作用,C错误;题图丁中绳子处于竖直状态,若A与斜面B间有弹力,绳子不能保持竖直状态,故A不受斜面B的弹力作用,D错误。 [典例4]　画出下图中物体A的受力示意图(各接触面均光滑)。 [答案]　如图所示 1.(多选)如图所示,小球处于静止状态,各接触面光滑,则小球受到两个弹力的是(　　) BC 教参独具 解析:A中小球处于静止状态,重力和绳的弹力平衡,斜面与小球之间不可能产生弹力,否则小球不可能静止,故A中小球只受一个弹力作用,故A错误;B中水平面对小球有弹力作用,由于F的作用,小球与斜面之间产生弹性形变,所以斜面和小球之间有弹力作用,故B中小球受两个弹力作用,故B正确;C中小球在绳子拉力、重力、斜面的支持力三力作用下处于静止状态,因此小球受两个弹力作用,故C正确;D中竖直面对小球没有弹力作用,否则小球不可能处于静止状态,故D错误。 2.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:一般来讲轻质杆对物体的弹力不一定沿着杆的方向,A项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,A错误;B项中因为右边的绳竖直,如果左边的绳有拉力的话,水平方向受力不平衡,小球A不会静止,所以左边的绳没有拉力,故B错误;球面与球面接触处的弹力方向为过接触点垂直于公切面(即在接触点与球心的连线上)指向受力物体,故C正确,D错误。 3.底面光滑的物块ABC静止在光滑的水平面上,俯视图如图所示,图中MN垂直于物块的AB面。一小球在水平面内沿PO方向运动到AB面上的O点,之后沿OQ方向反弹,则物块运动方向为(　　) A.PO方向　　　　　　　 B.MN方向 C.OQ的反方向 D.BC方向 B 解析:物块对小球的作用力垂直于斜面向上,则小球对物块的作用力垂直于斜面向下,即沿MN方向,因地面光滑无摩擦,所以物块运动方向沿MN方向。 三 考点三　弹力大小的分析与计算 30 1.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　　　　。  盘点 核心知识 弹性形变 正比 (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。    ③F-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。 ④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。 kx　 劲度系数 自身性质 形变量 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。 [判断正误] 1.由k=可知,劲度系数k与弹力F成正比,与弹簧的形变量x成反比。 (　　) 2.弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的性质决定的,与弹力F的大小和弹簧形变量x的大小无关。(　　) 3.由F=kx可知,弹簧的形变量越大,弹力越大。(　　) × √ × 考向1　绳的弹力 [典例5]　(2025·四川眉山模拟)如图所示,一根非弹性绳的两端分别固定在两座假山的A、B处,A、B两点的水平距离BD=9 m,竖直距离AD=4 m,A、B间绳长为15 m。重力为240 N的猴子抓住套在绳子上的光滑轻质滑环在 A、B间滑动,某时刻猴子在最低点C处静止,则此时绳的张力大小为(绳处于拉直状态)(　　) A.75 N　　　　　　　　 B.125 N C.150 N D.200 N 提升 关键能力 C [解析]　在最低点,设绳子与竖直方向的夹角为θ,以猴子和滑环为研究对象,根据受力平衡可得2FTcos θ=G,如图所示,根据几何关系可知sin θ= ==,解得θ=37°,则此时绳的张力大小为FT== N=150 N,故C正确。 考向2　杆的弹力 [典例6]　如图所示为位于水平面上的小车,固定在小车上的支架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,重力加速度为g。现使小车以加速度a(a≠0)向右做匀加速直线运动,下列说法正确的是 (　　) A.杆对小球的弹力一定竖直向上 B.杆对小球的弹力一定沿杆斜向上 C.杆对小球的弹力大小为mg D.杆对小球的弹力大小为 D [解析]　对小球受力分析如图所示,由图可知,当a大小不同时,杆上的弹力与竖直方向的夹角也不同,方向不一定沿杆,但一定斜向右上,且F>mg,选项A、B、C错误;由几何关系可知F=,选项D正确。 考向3　弹簧的弹力 [典例7]　质量分别为m1、m2的小球1、2用劲度系数分别为ka、kb的a、b轻质弹簧悬挂,平衡后状态如图甲所示。若将球1、2交换位置,平衡后状态如图乙所示,则(　　) A.ka>kb B.m1<m2 C.m1>m2 D.ka<kb C [解析]　对题图甲的小球2和题图乙的小球1进行受力分析,有m2g=kbΔxb, m1g=kbΔxb',由题图可知题图乙中b弹簧伸长量较长,则有m1>m2,故B错误,C正确;对题图甲的小球1进行受力分析,有kaΔxa=kbΔxb+m1g,由于a、b两弹簧的伸长量Δxa、Δxb大小未知,故无法比较两个弹簧的劲度系数,故A、D错误。 4.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.mg B.2mg C.mg D. A 教参独具 解析: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。 5.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 解析: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。 6.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:由题意知,取走一个盘子,稳定后余下的正好升高补平,则说明一个盘子的重力可以使弹簧产生的形变量等于相邻两盘间距,由ΔF=kΔx得mg=3kx,解得k=100 N/m,故B正确。 四 课时作业 巩固提高训练 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 1.运动员以图示的姿势静止于水平地面上,则运动员(　　) A.一定受到摩擦力 B.对地面的压力就是重力 C.受到的支持力和重力是一对平衡力 D.受到的支持力是由脚掌形变产生的 C A 夯实基础 解析:运动员静止于水平地面上,水平方向受力平衡,由此可知运动员不受摩擦力的作用,故A错误;运动员对地面的压力大小等于运动员的重力大小,压力、重力是不同性质的力,故运动员对地面的压力不是重力,故B错误;运动员受到的支持力和重力是一对平衡力,故C正确;运动员受到的支持力是由地面形变产生的,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2.如图所示,一根弹性杆的一端固定在倾角为30°的斜面上,杆的另一端固定着一个重力大小为3 N的小球,小球处于静止状态,则弹性杆对小球的弹力(　　) A.大小为3 N,方向平行于斜面向上 B.大小为2 N,方向平行于斜面向上 C.大小为3 N,方向垂直于斜面向上 D.大小为3 N,方向竖直向上 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D 解析:小球处于静止状态,受力平衡,故小球所受的弹力与重力等大反向,故D正确,A、B、C错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 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.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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 C 解析: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 5.(2025·宁夏银川质检)如图所示,每个钩码重1.0 N,弹簧测力计自身重力、绳子质量和摩擦不计,弹簧伸长了5 cm(在弹簧的弹性限度内)。下列说法正确的是(　　) A.该弹簧测力计的示数为0.5 N B.该弹簧测力计的示数为2.0 N C.该弹簧的劲度系数为20 N/m D.不挂钩码时,该弹簧的劲度系数为0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 C 解析:该弹簧测力计的示数等于弹簧一端受到的拉力,则示数为1.0 N,选项A、B错误;该弹簧的劲度系数为k== N/m=20 N/m,选项C正确;不挂钩码时,该弹簧的劲度系数不变,仍为20 N/m,选项D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 6.(多选)(2025·吉林长春模拟)如图所示为一轻质弹簧的长度L和弹力F的关系图像。根据图像可以确定(　 　) 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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 ABD 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 7.(2025·山西晋中模拟)实验室有一种测力计如图所示,某同学将质量为300 g的砝码挂在下面,相同的两根弹簧均比原来伸长了1.5 cm,重力加速度大小g取10 m/s2,则该测力计单根弹簧的劲度系数为(　　) A.100 N/m　　　　　　　 B.200 N/m C.300 N/m D.400 N/m 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A 解析:设该测力计单根弹簧的劲度系数为k,根据受力平衡结合胡克定律可得2kΔx=ΔF=mg,解得k== N/m=100 N/m,故选A。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 8.如图所示,质量为M的均质细直杆AB竖直立于光滑水平面上,一根不可伸长的轻绳一端固定于A点,另一端跨过光滑定滑轮连接质量为m的物体E,轻绳AD部分始终保持水平。另一弹性轻绳AC两端分别固定于A点和地面上的C点,整个系统处于静止状态,此时AC绳与杆AB的夹角θ=30°。已知重力加速度为g,则(　　) A.此时弹性轻绳AC中的拉力大小等于mg B.此时地面对杆AB的支持力大小等于Mg+mg C.将C点向左平移一小段距离,系统仍保持静止, 则地面对杆AB的支持力大小不变 D.将C点向右平移一小段距离,系统仍保持静止, 则弹性轻绳AC的拉力增大 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D 解析:对于结点A,水平方向根据平衡条件可得Fx=FACsin 30°=mg,解得FAC=2mg,故A错误;在竖直方向上Fy=FACcos 30°=2mg×=mg,加上杆自身的重力,故地面对杆AB的支持力大小等于Mg+mg,故B错误;由力的合成与分解可知Fy=,将C点向左平移一小段距离,θ增大,tan θ增大,Fy减小,故地面对杆AB的支持力减小,故C错误;Fx=FACsin θ=mg,将C点向右平移一小段距离,θ减小,sin θ减小,FAC增大,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 9.(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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 BC B 能力提升 解析: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 10.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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D 解析:小球处于静止状态,其合力为零,对小球受力分析,如图所示,由图中几何关系可得F==mg,选项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(　　) A. B.m C.m D.2m 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 C 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.(2025·湖南岳阳模拟)如图所示,某创新实验小组制作了一个半径为 12 cm的圆环,将3个相同的轻弹簧一端等间距地连接在圆环上的A、B、C三点,另外一端连接于同一点,结点恰好在圆心O处。将圆环水平放置,在结点O处悬挂一瓶矿泉水,缓慢释放直至平衡时测得结点下降了5 cm。已知轻弹簧的自然长度为9 cm,矿泉水的重力为6 N,则弹簧的劲度系数为(　　) A.390 N/m B.130 N/m C.3.90 N/m D.1.30 N/m 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 B 解析:结点下降5 cm后,A、O和结点所在位置O'的关系如图所示,   由几何关系可知平衡时每根弹簧的长度均为x= cm=13 cm,每根弹簧的伸长量均为Δx=13 cm-9 cm=4 cm,根据竖直方向受力平衡可得G=3kΔxcos θ,解得劲度系数为k== N/m=130 N/m,故选B。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 $$