3.1 重力与弹力 课件-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

3.1　重力与弹力 高中物理：必修第一册 授课教师：W CONTENTS 目 录 O1 O2 要点突破 O3 O4 课后提升 教学重点 教学难点 教学过程 教学目标 教学 重点 教学 难点 重力和重心、弹力的大小和方向的判断 ⁠ 弯弓能够把箭射出去,箭受到什么力的作用? 为什么饮水鸟会不停地饮水? 珍爱生命,拒绝超载 情景探究 ⁠ (1)如图甲所示,为什么树上的苹果总要落向地面? 提示:重力的方向竖直向下。 (2)如图乙所示,为什么使用重垂线能检测墙壁是否竖直? 提示:重力的方向竖直向下。 情景探究 知识点一　重力 1.重力 (1)定义:由于地球的 　吸引　⁠而使物体受到的力。 (2)大小:G＝ 　mg　⁠,g是自由落体加速度。 (3)方向: 　竖直向下　⁠。 (4)作用点:重心。 ①定义: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。 ②决定重心位置的因素 a.物体的 　形状　⁠; b.物体内 　质量　⁠的分布。 吸引　 mg　 竖直向下　 集中　 形状　 质量　 知识梳理 ⁠ 重心与物体形状、质量分布情况的关系 谈论交流 物体 质量 均匀 分布 分布不 均匀 形状决定 重心 位置 重心 位置 形状和质量 分布决定 规则 不规则 重心 位置 几何 中心 怎么办? 影响重心位置的因素 情景探究 2.力的表示方法 (1)力的图示:用 　有向线段　⁠表示力。 ①有向线段的长短表示力的大小; ②箭头表示力的方向; ③箭尾(或箭头)表示力的作用点。 (2)力的示意图:在不需要准确标度力的大小时,通常只需画出力的作用点和 　方⁠。 有向线段　 方向 甲、乙描述的是“三毛”拉车的情景 【典例1】　重力为10 N的木块浮在水面上,在图中作出木块所受到的水对它的浮力的图示及其重力的示意图。 解析　木块受重力和浮力作用,根据二力平衡得F浮＝G＝10 N,方向竖直向上。浮力的图示和重力的示意图分别如图甲、乙所示。 典例分析 【典例2】(多选)一个重力为20 N的物体沿斜面下滑,关于该物体重力的图示,下列四个图中正确的是(　　) 解析:AD　物体的重力为20 N,标度分别设为5 N和2.5 N,方向竖直向下,作用点在重心上,故选项A、D正确。 【典例3】图中表示的是小车所受外力F的图示,所选标度都相同,则对于小车的运动,作用效果相同的是(　　) A.F1和F2 B.F1和F4 C.F1和F3、F4 D.都不相同 解析:B　由题图可知,F2的大小与其他三个不同,F3的方向与其他三个不同,所以F2和F3的作用效果与其他力都不相同;F1和F4的大小、方向都相同,而且作用在同一条直线上,所以F1和F4的作用效果是相同的,故B正确。 ⁠ 如图所示,健身拉力器是一种很简单且容易获得锻炼的健身器材。拉力器能够锻炼的部位有很多:可以练肩部,练手臂,练胸,练腿,练背等。判断下列说法的正误。 (1)健身爱好者所受重力的方向不一定指向地心。 (　√　) (2)地面对健身爱好者的支持力是由于爱好者的脚发生了形变。 (　×　) (3)弹簧被拉伸时,健身爱好者的手与弹簧间一定有弹力。 (　√　) (4)健身爱好者若用力过大,健身拉力器则不能恢复原状。 (　√　) √ × √ √ 情景探究 1.弹力的产生条件 (1)两物体直接接触; (2)两物体接触处发生弹性形变。 2.弹力有无的判断方法 条件法 根据弹力产生的两个条件(相互接触、发生弹性形变)判断是否存在弹力。此法多用来判断物体发生明显形变的情况(如弹簧、橡皮条等) 假设法 可以假设将与物体接触的另一物体撤去,看物体还能否保持原来的状态,若能,则无弹力;若不能,则有弹力 状态法 因为物体的受力必须与物体的运动状态相吻合,所以可以依据物体的运动状态由相应的规律(如二力平衡等)来判断物体间的弹力 知识梳理 知识点二　弹力 谈论交流 3.常见弹力方向的分析 类型 方向 图例 接触 方式 面与面 垂直于公共接触面 ⁠ 点与面 过接触点且垂直于面 ⁠ 点与点 垂直于切面(即圆弧面对应的半径方向) ⁠ 类型 方向 图例 轻绳 沿绳收缩的方向 ⁠ 轻杆 可沿杆 ⁠ 可不沿杆 ⁠ 轻质弹簧 沿弹簧形变的反方向 ⁠ ⁠ 【典例4】.关于弹力的方向,下列说法正确的是 (　　) ①弹力的方向一定垂直于接触面 ②弹力的方向不一定垂直于接触面 ③绳子类软物体产生的弹力一定垂直于被拉物体的平面 ④绳子类软物体产生的弹力一定沿绳子的方向 A.①③　　B.①④　　C.②③　　D.②④ B 典例分析 【典例5】　关于以下各物体所受弹力(杆受地面的弹力、小车受弹簧的弹力、书受桌面的弹力、灯受悬挂绳的弹力)的示意图,正确的是(　　) 解析　杆受地面的弹力方向垂直于地面向上,故A错误;弹簧伸长,故弹簧的弹力方向水平向右,故B错误;书受桌面的弹力方向垂直于桌面向上,故C正确;灯受悬挂绳的弹力方向沿绳收缩方向,方向竖直向上,故D错误。 答案　C 典例分析 解析　判断物体之间是否存在弹力,我们可以利用假设法:假设物体间存在弹力,看看物体是否能保持原来的状态;或者假设拿走其中一个物体,如果另一个物体会发生运动,则说明两者之间必然存在弹力作用。对于A、C选项来说,如果我们假设物体A和B之间存在弹力,A、C选项中的物体均无法保持静止,故物体之间无弹力;对于B、D选项来说,如果我们拿走B物体,A物体都会开始运动,故物体间存在弹力。故选A、C。 答案　AC 【典例6】　(多选)如图所示,各接触面是光滑的,A、B处于静止状态,则A、B间无弹力作用的是(　　) 【典例7】(多选)如图所示,a、b间一定无弹力作用的是(a、b表面光滑且处于静止状态)(　　) 解析:AC　a球静止,悬线竖直,如果a受到重力、悬线拉力和b的弹力三力作用,无法使a保持平衡,所以a、b间一定无弹力,A正确;a放在b上,b对a的弹力(支持力)可能恰好等于a的重力时,悬线无拉力,a可能只受重力、b的弹力作用或重力、线的拉力作用,也可能受重力、b的弹力、线的拉力三个力的作用,B错误;如果a受b的弹力,由于a、b表面光滑,则a会向左运动,b会向右运动,故a、b间一定无弹力,C正确;a、b紧挨在一起置于容器内,无论a、b是否挤压,a、b都一定处于静止状态,所以无法判断a、b间是否无弹力,D错误。 ⁠ 1.关于重力,以下说法正确的是(　　) A.重力是由于地球对物体的吸引而产生的,其方向一定指向地心 B.重力的方向就是物体自由下落的方向 C.重力的大小可以用弹簧测力计或天平直接测出 D.在不同的地点,质量大的物体一定比质量小的物体的重力大 解析:B　重力是由于地球对物体的吸引而产生的,重力的方向并不总是指向地心,只有在地球两极和赤道处,重力的方向才指向地心,A错误;重力的方向竖直向下,其方向就是物体自由下落的方向,B正确;重力的大小可以用弹簧测力计直接测出,天平是测量质量的工具,C错误;在不同地点,g不一定相同,由G＝mg可知在不同的地点,质量大的物体不一定比质量小的物体的重力大,D错误。 课后巩固 2.如图所示,一根质量均匀分布的直铁丝的重心位置在其中点O,把它弯成一个圆环其重心位置在圆心O1。下列说法正确的是(　　) A.铁丝变成圆环重心位置发生变化,说明重心的位置与物体的形状有关 B.直铁丝的重心在其中点O,说明重心的位置一定在物体上 C.直铁丝除了O点其他部分不受重力 D.圆环所受的重力方向总是垂直于地面向下 解析:A　铁丝变成圆环重心位置发生变化,说明重心的位置与物体的形状有关,故A正确;把一根质量均匀分布的直铁丝弯成一个圆环其重心位置在圆心O1,说明重心的位置也可以在物体外面,故B错误;重心是重力的等效作用点,所以直铁丝除了O点其他部分仍受重力作用,故C错误;圆环所受的重力的方向总是竖直向下,不一定垂直于地面向下,故D错误。 3.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.水流对桶撞击力的大小 D.水桶与水整体的重心高低 解析:D　由题意可知水桶中的水到一定量之后,导致水桶与水整体的重心往上移动,竖直向下的重力作用线偏离中心转轴,导致水桶不能稳定平衡,发生翻转,D正确。 4.关于力的图示,下列说法正确的是(　　) A.在画力的图示时,力的作用点可不画在受力物体上 B.只要确定了力的大小和方向,这个力就完全确定了 C.在画力的图示时,选定的标度不同,表示这个力的线段的长度也不同,但箭头的指向是相同的 D.在画力的图示时,在线段中间画一个箭头,表示力的方向 解析:C　在画力的图示时,力的作用点必须画在受力物体上,故A错误;力的图示要准确表示力的三要素(作用点、大小和方向),故B错误;在画力的图示时,选定的标度不同,表示这个力的线段的长度也不同,但箭头的指向是相同的,故C正确;在画力的图示时,在线段末端画一个箭头,表示力的方向,故D错误。 课后巩固 5.关于如图所示的两个力F1和F2,下列说法正确的是(　　) A.F1＝F2,因为表示两个力的线段一样长 B.F1＞F2,因为表示F1的标度大 C.F1＜F2,因为F1只有两个标度的长度,而F2具有三个标度的长度 D.无法比较,因为两个力的标度的大小未知 解析:D　在力的图示中,所表示力的大小取决于图中标度的大小和线段的长度,离开标度仅根据线段的长度无法比较F1和F2的大小。 6.如图所示,一个球形物体静止于光滑水平面上,并与竖直光滑墙壁接触,A、B两点分别是球与墙、球与地面的接触点。下列说法中正确的是(　　) A.物体受到重力、B点的支持力、A点的弹力作用 B.物体之间有接触但不一定有弹力,物体间有弹力则一定会有接触 C.物体受到的支持力是由于物体的弹性形变而产生的 D.物体对地面的压力就是物体的重力 解析:B　小球在B点受到支持力,在A点虽然接触,但不挤压,不受弹力,所以小球受重力和B点的支持力,故A错误;弹力的产生条件是:接触,挤压,所以接触不一定有弹力,有弹力则一定会有接触,故B正确;物体受到的支持力是由于地面的弹性形变而产生的,故C错误;物体对地面的压力是由于物体发生形变而引起的,不是重力,故D错误。 课后巩固 7.(多选)如图所示,一小球用三根轻绳挂于天花板上,球静止,绳1、3倾斜,绳2恰好竖直,则小球所受的作用力个数可能是(　　) A.1 B.2 C.3 D.4 解析:BCD　绳2恰好竖直,小球处于平衡状态,则由二力平衡条件可知,若绳1对小球没有力作用,则绳3对小球也没有力作用,小球受到重力和绳2的拉力两个力作用,B项可能;若绳1有力作用,则绳3也有力作用,绳2可能有力作用,也可能没有力作用,故C、D项均可能。 8.如图甲所示,建筑工地上有三根木头堆放在水平地面上,现工人将另一根木头P搁在上面,便于将木头P锯断,如图乙所示。关于木头P在支撑点M、N处受到的弹力的方向,正确的是(　　) 解析:C　M处受到的支持力垂直地面向上,即竖直向上;N处受到的支持力垂直木头P向上,不是竖直向上,由以上分析可知C正确。 9.(多选)国产运-20飞机能一次运送74吨医疗物资到抗疫一线,这体现了中国空军强大的战略运输能力,如图所示。关于运-20运输机受到的重力,下列说法正确的是(　　) A.运-20在夏威夷和冰岛受到的重力大小相等 B.运-20受重力的同时,它也对地球产生吸引作用 C.运-20受到的重力的施力物体是地球 D.运-20匀速飞行时,它不受重力作用 解析:BC　运-20质量不变,由于夏威夷和冰岛纬度不同,冰岛纬度更高,则重力加速度更大,所以运-20在冰岛受到的重力大于在夏威夷受到的重力,故A错误;运-20受重力的同时,根据力的相互性可知,它对地球也会产生吸引作用,故B正确;运-20受到的重力的施力物体是地球,故C正确;运-20匀速飞行时,仍然受到重力,故D错误。 课后巩固 10.如图所示,一根弹性杆的一端固定在倾角为30°的斜面上,杆的另一端固定一个质量为m＝0.2 kg的光滑小球,小球处于静止状态,弹性杆对小球的弹力(g取10 N/kg)(　　) A.大小为2 N,方向平行于斜面向上 B.大小为1 N,方向平行于斜面向上 C.大小为2 N,方向垂直于斜面向上 D.大小为2 N,方向竖直向上 解析:D　小球受两个力作用:一是重力(G),方向竖直向下;二是弹性杆对它的弹力(FN)。根据二力平衡的条件可知,弹力(FN)与重力(G)等大、反向,受力情况如图所示,故D正确。 11.如图所示,所有的球都是相同的,且形状规则、质量分布均匀。甲球放在光滑斜面和光滑水平面之间,乙球与其右侧的球相互接触并放在光滑的水平面上,丙球与其右侧的球放在一个大的球壳内部并相互接触,丁球用两根轻质细线吊在天花板上,且右侧细线是沿竖直方向的。甲、乙、丙、丁四个球均处于静止状态,则关于这四个球的受力情况,下列说法中正确的是(　　) A.甲球受到两个弹力的作用 B.乙球受到两个弹力的作用 C.丙球受到两个弹力的作用 D.丁球受到两个弹力的作用 C 12.(多选)如图所示,一条40 cm长的链子对称地挂在光滑圆环上,若稍有扰动,链子从右侧滑下,至链子刚离开圆环的过程,以下说法正确的是(　　) A.链子重心下移了20 cm B.链子重心下移了10 cm C.下滑过程中链子重心先上移再下移 D.下滑过程中链子重心一直下移 解析:BD　初始时链子重心距圆环下端10 cm,刚离开圆环时链子重心距圆环下端20 cm,链子重心下移了10 cm,故A错误,B正确;下滑过程中,可看作将链子左侧下端移到链子右侧下端,则重心一直下移,故C错误,D正确。 13.(多选)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并和斜面、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 解析:AD　若小球和斜面之间有弹力,而斜面的弹力斜向左上方,小球能够保持平衡,那么小球一定受到挡板水平向右的弹力,故A正确,B错误;若小球与挡板之间有弹力,由上述分析可知小球也将受到斜面的弹力作用,假设弹簧对小球没有弹力,小球仍可以平衡,所以小球与弹簧之间可以不存在弹力的作用,故C错误,D正确。 14.如图所示,一探究小组欲通过悬挂法确定一边长为a、质量分布不均匀的正方形薄板ABDC的重心位置。悬挂C点时,BD边中点E恰好在点C正下方;悬挂D点时,AC边中点F恰好在点D正下方。则薄板的重心的位置到CD边的距离是(　　) A.a B.a C.a D.a 解析:C　由题意可知,根据二力平衡,薄板的重心应该在CE和DF的交点位置,则由几何关系可知,重心的位置到CD边的距离为a,故选C。 15.三个半径相同的小球放置于相同的凹形槽上,如图所示。在图(1)、图(2)和图(3)中,小球的重心分别在球心上方、球心和球心下方,对应凹槽对小球两个弹力之间的夹角分别为θ1、θ2和θ3,三夹角关系为(　　) A.θ1＞θ2＞θ3 B.θ1＝θ2＝θ3 C.θ1＜θ2＜θ3 D.因小球质量未知,故无法确定 解析:B　小球所受弹力如图所示,根据几何关系可得,凹槽对小球两个弹力之间的夹角关系为θ1＝θ2＝θ3,A、C、D错误,B正确。 课堂总结 相互作用 1.产生的原因 3.大小 (1)G=mg (2)用弹簧测力计测量 4.方向：竖直向下(即垂直于水平面向下) 5.作用点(重心) 注意：重心可能在物体上，也可能在物体之外。 重力 2.定义 重心的定义 重心位置的判断 一、弹力产生条件： 1.相互接触 2.发生弹性形变 二、弹力方向 1.压力和支持力：方向都垂直于接触面指向被压或被支持的物体。 2.拉力：绳的拉力沿着绳指向绳收缩的方向 三、弹力大小： 1.弹簧弹力：胡克定律F＝kx 2.其他弹力：由物体受其他力和运动状态求解 课堂总结 作业布置： $