第三章 1.重力与弹力-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理必修第一册学习手册（人教版）

N 高中物理必修第一册（人教版） 第三章， 相互作用—一力 知识网络 (力是物体间的相互作用 力的概念 力是矢量】 力的图示及示意图 按性质分类：重力、弹力、摩擦力等 力的分类 按效果分类：动力、阻力、拉力、压力、支持力等 产生原因：由于地球的吸引而使物体受到的力 方向：竖直向下 重力 大小：G=mg 重心：重心是重力的等效作用点，形状规则、质量分布均匀的物体的重心在几何中心，物 体的重心不一定在物体上 产生条件：物体直接接触；接触处发生弹性形变 力学中常见的三种力 方向：在接触面上产生的弹力方向与接触面垂直，并指向受力物体，绳产生的弹力方向沿 弹力 绳并指向绳收缩的方向 大小：弹力的大小与形变量有关，形变量越大，弹力越大 胡克定律：弹性限度内，弹簧弹力的大小跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比，即F=kx 产生条件：物体接触且相互挤压；接触面粗糙；两物体间有相对运动 相互 滑动摩擦力 方向：沿接触面的切线，与相对运动方向相反 作用 一力 摩擦力 大小：F=uF 产生条件：物体接触且相互挤压；接触面粗糙；两物体间有相对运动趋势 静摩擦力 方向：沿接触面的切线，与相对运动趋势方向相反 大小：0<F≤F 作用力和反作用力的概念 作用力和反作用力 内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向 相反，作用在同一条直线上 牛顿第三定律 同时产生，同时变化，同时消失 同种性质 理解 分别作用在两个相互作用的物体上 对作用力和反作用力与一对平衡力的区别 合力与分力：等效替代关系 力的合成和分解 遵守的定则：平行四边形定则、三角形定则 合力大小范围：IF-F,≤F≤F+F 平衡状态：静止或匀速直线运动 共点力的平衡 平衡条件：F=0 求解方法 合成法 正交分解法 36)学 第三章相互作用一力。 1.重力与弹力 4. 弹力的大小：与形变大小有关。对有明 知识梳理 显形变的弹簧、橡皮条等物体，弹力的 大小可以由胡克定律计算。 山知识点1力的概念 要点突破 1.力的定义：力是物体与物体间的 2.力的作用效果：使物体发生形变，可以 川要点1对力的概念的理解 改变物体的运动状态。 1.力的定义：见知识点1。 3.力的分类：力的常见分类有两种，按性 (1)力的物质性：力不能离开物体而独立 质和效果分。 存在。 知识点2重力 (2)力的相互性：力总是存在于物体间的， 力的作用总是相互的，一个力总是联 1.重力的定义：由于地球的吸引而使物体受 系着两个物体，施力物体同时也是受 到的力。 力物体。 2.重力大小： (3)力的矢量性：力既有大小又有方向。 3.重力的方向： 2.力的作用效果。 4.重心：一个物体的各部分都受到重力的 (1)力可以使物体发生形变。 作用，从效果上看，可以认为各部分受 (2)力可以改变物体的运动状态，即力是 到的重力作用集中于一点，这一点叫作 产生加速度的原因。 重心。 3.力的图示与力的示意图。 【知识点3弹力 (1)力的图示是用有向线段来表示力，要 体现出力的三要素，即力的大小、方 1.形变：物体 的改变叫形变。 向、作用点。 2.弹力的概念：发生 的物体， (2)力的示意图：在高中阶段，通常画的 由于要恢复原状，对跟它接触的物体会 是力的示意图，即只画出力的作用点和 产生力的作用，这种力叫作弹力。 方向，表示物体在这个方向上受了力。 3.弹力的方向：物体产生的弹力（即施加 4.力的分类。 的弹力)与物体发生形变的方向相反， (1)根据力的性质命名：如重力、弹力、 与物体恢复形变的方向 摩擦力、电磁力等。 高中物理必修第一册（人教版） (2)根据力的效果命名：如拉力、推力、 要点2对重力的理解 压力、支持力、动力、阻力等。 根据效果命名时，不同名称的力性质可 1.重力的定义：见知识点2。 能相同。如物体在上升时，重力是阻力；下 (1)产生原因：由于地球的吸引。 降时，重力是动力。 (2)施力物体：地球。 例1甲、乙两拳击运动员竞技，甲一拳击 2.重力大小。 中乙肩部，观众可认为甲运动员（的拳头） (1)大小的计算：G=mg,g叫重力加速 是施力物体，乙运动员（的肩部）是受力 度，单位是m/s2。地面上各处g值随 物体，但在甲一拳打空的情况下，下列说法 纬度的升高而增大，两极最大，赤道 正确的是（) 最小；同一纬度处，g随高度增高而 A.这是一种只有施力物体，没有受力物体 减小。 的特殊情况 (2)大小的测量：用弹簧测力计。物体在 B.此时的受力物体是空气 弹簧测力计的竖直向上的拉力作用下， C.甲的拳头、胳膊与自身躯干构成相互作 静止或匀速直线运动时，重力与拉力 用的物体 大小相等。 D.以上说法都不正确 3. 重力的方向：竖直向下。不能说成“垂 思路点拔 直向下”，也不能说成是“指向地心”。 4.重心。 力的作用是相互的，同时存在施力 （1)概念：见知识点2。 物体与受力物体，只要有力产生必然存 重心不是重力的真正作用点，而是重 在施力物体与受力物体。 力的等效作用点。 变式训练① (2)重心的位置：重心的位置与物体的形 状和质量分布有关，质量分布均匀、 下列说法正确的是( 形状规则的物体的重心在其几何中心。 A.鸡蛋碰石头，虽然鸡蛋碎了而石头完好 (3)悬挂法测重心：适用于薄板型的物体， 无损，但鸡蛋对石头的作用力和石头对 原理是二力平衡。 鸡蛋的作用力是完全相同的 例2 (多选)下列关于重力、重心的说法 B.只有能运动的物体才会施力，静止的物 正确的是() 体只能受到力而不会施力 A.风筝升空后，越升越高，其重心也升高 C.“风吹草低见牛羊”，草受力而弯曲，但 B.质量分布均匀、形状规则的物体的重心 未见到施力物体，说明力可以没有施力 ·定在物体上 物体 C. 舞蹈演员在做各种优美动作的时候，其 D.任何一个物体，是受力物体的同时，也 重心位置不断变化 一定是施力物体 D.重力的方向总是垂直于地面 38 第三章相互作用一力。 思路点拨 向总是垂直于支持面并指向被支持 (或被压)的物体。若接触面是平面， 由于地球的吸引而使物体受到的力 则弹力与平面垂直；若接触面是曲面 叫重力，其方向竖直向下，其等效作用 (或点)，则弹力与切面垂直。 点是重心，重心的位置与形状、质量分 (2) 一般情况：凡是一根线（或绳）对物 布有关，重心可以不在物体上。 体的拉力，都是这根线（或绳）因为 发生形变而对物体产生的弹力；拉力 B变式训练2 的方向总是沿线（或绳）的方向。 下列说法正确的是( (3)杆一端受到的弹力方向不一定沿杆的 A.重力的方向竖直向下，所以地球上一切 方向。只有用铰链连接的轻杆，弹力 物体所受的重力方向相同 才沿着杆。 B.物体对水平支持面的压力就是重力 4. 弹力的大小：与形变大小有关，同一物 C.重力就是地球对物体的吸引力，其方向 体形变越大弹力越大；对有明显形变的 一定指向地心 弹簧、橡皮条等物体，弹力的大小可以 D.物体的重心位置不一定在物体的几何 由胡克定律计算。 中心 (1)一根张紧的轻绳上的弹力大小处处 川要点3对弹力的理解 相等。 (2)在解题过程中，弹力可由力的平衡条 1.形变：见知识点3。 件或牛顿运动定律求得。 弹性形变：在外力停止作用后，能够恢 例3（多选）在日常生活及各项体育运动 复原状的形变叫作弹性形变。课本中提 中，有弹力出现的情况比较普遍，跳水运动 到的形变，一般都是指弹性形变。 就是一个实例。下列说法正确的是() 2.弹力的概念：见知识点3。 A.跳板发生形变，运动员的脚没有发生 (1)弹力产生的原因：发生弹性形变的物 形变 体，要恢复原状。 B. (2)弹力产生的条件。 跳板和运动员的脚都发生了形变 C.运动员受到的支持力，是跳板发生形变 ①物体直接相互接触。 ②物体发生弹性形变 而产生的 3.弹力的方向：物体产生的弹力（即施加 D.跳板受到的压力，是跳板发生形变而产 的弹力)与物体发生形变的方向相反， 生的 与物体恢复形变的方向相同。 思路点拨 (1)一般情况：凡是物体的支持力（或压 弹力产生的原因是发生弹性形变的 力）)，都是支持物因发生形变而对物体 物体要恢复原状。 产生的弹力；支持力（或压力）的方 学 39 N 高中物理必修第一册（人教版） 变式训练3 变式训练4 下列关于弹力的叙述错误的是（ 如图，两木块的质量分别是m1和m2, A.压力、拉力、支持力都是弹力 两轻弹簧的劲度系数分别为k,和k,,上面 B.压力和支持力的方向总是垂直于接触面 的木块压在上面的弹簧上，整个系统处于平 C.轻绳、轻杆上产生的弹力的方向总是在 衡状态，现缓慢向上提上面的木块直到它刚 沿绳、杆的直线上 离开上面的弹簧，在这个过程中，下面的木 D.轻杆不同于轻绳，弹力的方向可以不 块移动的距离为( 沿杆 m 川要点4胡克定律 m2 1.内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大 77T7子777 小F跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成 变式训练4题图 正比。 m18 1m28 2.公式：F=x,其中k为弹簧的劲度系 A. B. k 数，单位：牛顿每米，符号：N/m,它 mg D. m28 的大小反映了弹簧的“软”“硬”程度， k2 由弹簧本身的性质决定，与弹力大小 无关。 情境拓展 胡克定律可表示为（在弹性限度内)：F= 如图所示是中国研制出的第五代隐身重 kx,还可以表示成△F=k△x,即弹簧弹 型歼击机。它具有隐身性、高机动性以及先 力的改变量和弹簧形变量的改变量成 进的航电系统。关于歼击机的重力，下列说 正比。 法正确的是（ 例4原长为16cm的轻质弹簧，当甲、乙 两人同时用100N的力由两端反向拉时，弹 簧长度变为18cm;若将弹簧一端固定在墙 上，另一端由甲一人用200N的力拉，这时 弹簧长度变为 cm,此弹簧的劲度 系数为」 N/mo 情境拓展题图 思路点拨 A. 歼击机受到的重力方向指向地心 本题要求学生掌握胡克定律，并理 B.歼击机受重力作用，但它对地球没有引力 解正比的本质特征。此外，对两人拉弹 C.歼击机受到的重力的施力物体是地球 簧与一人拉弹簧的受力分析也是本题设 D. 歼击机匀速飞行时，它不受重力作用 计的陷阱。 40高中物理必修第一册（人教版）】 1 (2)当△x=w1-2d=0时相遇得t=4s,汽车 的速度为v=at=12m/s。 变式训练4125m或245m 情境拓展 C【解析】根据匀变速直线运动推论可得加速 度大小为a==1696m/g=0.4m/s3,B错 T2 42 误；根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于 该段内的平均速度可知送货车在第1个4s末的速 度大小为，=+5=9.6+16ms=3.2m/,C 2T 8 正确；根据v=o+a,可得计时时刻送货车的速 度为o=v1-aT=3.2m/s-0.4×4m/s=1.6m/s, A错误；送货车在第2个4s内的平均速度大小为 元=2=16m/s=4m/s,D错误。 >"4.自由落体运动 知识梳理 知识点1 1.静止2.匀加速 知识点2 1.相同2.竖直向下 知识点3 1.静止2.重力 知识点4 1.向上3.-g 知识点5 1.(1)匀减速自由落体 要点突破 例1D【解析】自由落体运动是一种初速度 为0的匀加速直线运动，A错误；物体刚下落时， 初速度为0，加速度为重力加速度g,B错误；自 由落体运动是忽略空气阻力的运动，无论质量大 第三章 相互 "1.重力与弹力 知识梳理 知识点1 1.相互作用 知识点2 2.G=mg3.竖直向下 26 小，下落时加速度都是g,C错误；加速度等于单 位时间内速度的变化量，当地重力加速度为 9.8m/s2,则物体在该处自由下落的过程中，每秒 速度都增加9.8m/s2,故D正确。 变式训练1BC 例2B【解析】不管轻重如何，物体自由下 落的加速度相等，下落快慢相同，A错误；自由落 体运动是一种匀变速运动，B正确；同一地点，自 由落体运动的加速度相等，随纬度的增大g增大， 随高度的增加g减小，C错误；在地球表面上，重 力方向总是竖直向下的，D错误。故选B。 变式训练2C 例3(1)10s(2)5m95m【解析】 2x (1)由x=之g,得落地所用时间：1= 2×500。=10s。(2)第1s内的位移：= W10 1 1 2=2×10×1'm=5m。因为从开始运动起前 9s内的位移为6=26=7×10x9m=405m, 1 所以最后1s内的位移为△x=x-x=500m-405 m=95m。 变式训练3D 情境拓展 D【解析】由题意可知实验舱上升时间为2s, 可知实验舱开始上抛的速度为v=gt上=20m/s。电 磁弹射阶段有v=5gt,解得t=0.4s,A错误，D 正确；电磁弹射阶段，实验舱上升的距离约为h= )·5g·F=4m,B错误：实验舱竖直上抛阶段 1 的运行长度约为h=2g=20m,C错误。故选 D。 互作用一力 知识点3 1.形状或体积2.弹性形变3.相同 要点突破 例1C【解析】甲运动员击空了，但在击拳 过程中，其拳头、胳膊与躯干的相互作用系统由相 互作用而产生，故C正确，A、B、D错误。 变式训练1D 例2AC【解析】实际上，一个物体的各个 部分都受到重力，重心的说法是从宏观上研究重力 对物体的作用效果时而引入的一个概念，重心是指 一个点（重力的作用点）。由此可知，重心的具体 位置应该由物体的形状和质量分布情况决定，也就 是说只要物体的形状和质量分布情况不变，重心与 物体的空间位置关系就保持不变。重心可能在物体 外，也可能在物体内。对几何形状规则、质量分布 均匀的物体，重心在物体的几何中心上。物体位置 升高，其重心也跟着升高，根据以上分析可以判断 A、C是正确的，B是错误的。重力的方向是“竖 直向下”的，要注意“竖直向下”与“垂直于地 面”并不完全相同，所以D的说法是错误的。 变式训练2D 例3BC【解析】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，发 生形变的物体是施力物体，所以A、D错误，B、 C正确。 变式训练3C 例4205×103【解析】由胡克定律F=x 可知F,:F2=x:x2,即100：200=(18-16)：(L- 16),解得L=20cm。由胡克定律可得弹簧劲度系 数k=4=200-100 △x(4-2)x10-N/m=5×102N/m。 变式训练4C 情境拓展 C【解析】重力的方向竖直向下，但不一定指 向地心，A错误；由于地球对战机的吸引而产生重 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。 >m2.摩擦力 知识梳理 知识点1 1.相对滑动2.相反 知识点2 1.相对运动2.相反 要点突破 例1A【解析】物体对水平面的压力FN= mg,所以所受滑动摩擦力大小为Fr=uFN=mg= 0.2×50N=10N,方向与相对运动方向相反，即 参考答案与解析。 水平向左。故A正确，B、C、D错误。 变式训练1C 例2BC【解析】对A物体，由于A匀速运 动，由二力平衡可知，B对A的摩擦力必与F等 大反向，故A错误，B正确；对B物体，由力的 作用的相互性知，B对A的摩擦力一定与A对B 的摩擦力反向，故B受到A的摩擦力水平向左， 故C正确；对A、B整体分析，由于A、B一起向 左匀速运动，则地面对B的摩擦力一定为滑动摩 擦力，且水平向右，故D错误。 变式训练2(1)7N水平向左(2)6N水 平向右(3)8N水平向左 情境拓展 A【解析】乘客在无台阶的电梯上运动时，在 加速和匀速阶段，都受到重力、支持力和静摩擦 力。匀速阶段乘客对扶梯的作用力竖直向下，在加 速阶段偏离竖直方向；乘客在有台阶的电梯上运动 时，加速阶段受到重力、支持力和静摩擦力，乘客 对扶梯的作用力偏离竖直方向；匀速阶段受到重力 与支持力，乘客对扶梯的作用力竖直向下。综上分 析，故A正确，BCD错误。故选A。 "3.牛顿第三定律 知识梳理 知识点2 1.相等相反同一条直线上 2.(1)大小性质(2)方向受力 要点突破 例1AD【解析】火箭升空时，其尾部向下 喷气，火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的 物体。火箭向下喷气时，喷出的气体同时对火箭产 生向上的反作用力，即为火箭上升的推动力，此动 力并不是由周围的空气对火箭的反作用力提供的， 因而与是否飞出大气层、是否存在空气无关，故A 正确，B、C错误；火箭运载飞船进入轨道后，飞 船与地球之间依然存在相互吸引力，即地球吸引飞 船，飞船吸引地球，这是一对作用力与反作用力， 故D正确。 变式训练1A 例2D【解析】根据牛顿第三定律知，两个 物体之间的相互作用力大小相等、方向相反、性质 相同、同时产生、同时消失，故可判定A、B、C 27