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（江苏专版）

第1讲　重力　弹力 第二章　相互作用——力 1 [考情分析及命题规律解读] 2 [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。 3 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 课时作业　巩固提高训练 内容索引 4 考点一　重力和重心 一 5 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。 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。 运动状态 地球的吸引 弹簧测力计 盘点 核心知识 (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。 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。 竖直向下 质量 悬挂 [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]　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 C 提升 关键能力 [解析]　重力的方向竖直向下，但不一定指向地心，A错误；由于地球对战机的引力而产生重力，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。 [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 [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。 C 考点二　弹力有无及方向的判断 二 12 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 盘点 核心知识 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 B 提升 关键能力 [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.(2025·江苏通州湾中学高三月考)麦克风静止在水平桌面上，下列能 表示支架对话筒作用力的方向的是(　　) 教参独具 解析：根据平衡条件，支架对话筒的作用力与话筒的重力大小相等，方向相反，故支架对话筒作用力的方向竖直向上，A正确，B、C、D错误。 A 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 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。 B 考点三　弹力大小的分析与计算 三 24 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_________。 (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 盘点 核心知识 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。 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。(　　) × √ × [典例5]　(2025·江苏常州模拟)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 考向1　绳的弹力 C 提升 关键能力 [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。 [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 考向2　杆的弹力 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。 [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(　　) 考向3　弹簧的弹力 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. 教参独具 A 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。 课时作业　巩固提高训练 四 39 1.(2025·江苏洪泽中学六校期中联考)如图所示，底端置于粗糙水平地面上的杆，其顶端被一根细线用手拉住，杆处于静止状态，细线水平。 下列说法正确的是(　　) A.杆对细线的弹力方向为水平向右 B.细线对杆的弹力方向垂直杆向左 C.杆受到地面的弹力是由杆的形变产生的 D.地面受到杆的弹力沿杆向左下方 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A 夯实基础 A 40 解析：细线的弹力方向沿细线指向细线收缩的方向，细线水平，可知细线对杆的作用力方向水平向左，因为力的作用是相互的，则杆对细线的弹力方向为水平向右，故A正确，B错误；杆受到地面的弹力，施力物体是地面，是由于地面发生形变产生的，故C错误；杆受到地面的弹力方向垂直于地面向上，所以地面受到杆的弹力垂直于地面向下，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 41 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 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。 D 42 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 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。 D 43 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 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。 C 44 5.(2025·江苏苏州中学评估)如图所示，A和B两个物体通过一轻弹簧固定连接，两物体的质量均为2 kg，开始时，系统静止，弹簧的劲度系数为100 N/m，在竖直向上的拉力F作用下，B物体缓慢向上运动，取重力加速度大小g＝10 m/s2，弹簧始终在弹性限度内。当B物体缓慢上升 0.4 m时，地面对A物体的支持力大小为(　　) A.0　　　　　　　　 B.50 N C.100 N D.150 N 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A 45 解析：设初始时弹簧的压缩量为x1，以B为研究对象，根据平衡条件可得kx1＝mBg，解得x1＝ m＝0.2 m，当B物体缓慢上升0.4 m时，弹簧的伸长量为x2＝0.4 m－x1＝0.2 m，弹簧的弹力大小为F弹＝kx2＝100×0.2 N＝20 N，由于mAg＝2×10 N＝20 N，以A为研究对象，可知此时弹簧弹力与A的重力平衡，则地面对A物体的支持力大小为0，故A正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 46 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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 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。 B 47 7.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 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。 A 48 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(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 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 D 49 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 50 9.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4 N D.14 N和2 N 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 B 能力提升 B 51 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正确，A、C、D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 52 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 53 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 54 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 55 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 56 12.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(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A.390 N/m B.130 N/m C.3.90 N/m D.1.30 N/m B 57 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 $$