1 第3章 第1节 第1课时 重力与弹力-【优学精讲】2025-2026学年高中物理必修第一册教用Word(人教版)

本高中物理讲义聚焦“重力与弹力”第1课时核心内容，系统梳理重力的产生、大小计算、方向及重心概念，力的图示与示意图表示方法，弹力的形变分类、产生条件、方向判断，以及胡克定律的内涵与应用，形成从基础概念到规律应用的递进式学习支架。 该资料以生活实例（如苹果落地、重垂线检测墙壁）和实验情境（扁玻璃瓶形变、弹簧拉伸压缩）引导学生建构物理观念，通过判断题辨析与例题解析培养科学思维，分层练习题助力课中探究与课后查漏补缺，体现科学探究与科学态度的融合。

第1节　重力与弹力 1．知道力的概念及矢量性，会作力的图示。　2.了解重力产生的原因，会确定重力的大小和方向，理解重心的概念。　3.知道形变的概念，并会区分某种形变是弹性形变还是非弹性形变。　4.知道弹力的定义及产生的条件，会判断两个物体间是否存在弹力，并会判断弹力的方向。　5.掌握胡克定律并能用此定律解决有关问题。 第1课时　重力与弹力 一、重力 1．基本性质 (1)定义：由于________________而使物体受到的力叫作重力。 (2)大小：G＝________。 (3)方向：______________。 (4)单位：牛顿，简称牛，符号用________表示。 (5)g的含义：自由落体加速度，它的单位既可以是N/kg，又可以是m/s2，而且1 N/kg＝1 m/s2；通常取9.8 m/s2。 2．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________________，这一点叫作物体的重心。 (2)决定物体重心位置的因素 ①物体的__________。 ②物体内质量的分布。 (3)确定重心位置的方法：悬挂法。 3．力的表示方法 (1)力的图示：力可以用有向线段表示。有向线段的长短表示力的________，箭头表示力的____________，箭尾(或箭头)表示力的____________。 (2)力的示意图：只需画出力的作用点和方向。 二、弹力 1．形变：物体在力的作用下__________或体积会发生改变，这种变化叫作形变。 2．定义：发生__________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。 3．分类：压力、支持力和拉力。 4．方向 (1)弹簧弹力的方向沿弹簧指向弹簧恢复原状的方向。 (2)压力和支持力：垂直于______________，指向被压或被支持的物体。 (3)绳的拉力：沿着绳子而指向绳子____________的方向。 三、胡克定律 1．弹性形变：物体在发生形变后，如果撤去作用力能够______________，这种形变叫作弹性形变。 2．弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物体不能________________原来的形状，这个限度叫作弹性限度。 3．胡克定律：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成__________，即F＝__________，这个规律叫作胡克定律。 4．劲度系数：公式F＝kx中的k叫作弹簧的______________，单位是牛顿每米，符号是__________。 判断下列说法是否正确。 (1)重力的方向也可以表述为指向地心。(　　) (2)重心是物体重力的作用点，重心一定在物体上。(　　) (3)书本放在桌子上，书本和桌子都发生了形变。(　　) (4)相互接触的物体间一定存在弹力。(　　) (5)在弹性限度内，两根弹簧被拉长相同的长度，弹力的大小一定相等。(　　) (6)在弹性限度内，同一根弹簧被拉伸长度x和被压缩长度x，弹力的大小相等。(　　) 提示：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√ [答案自填] 地球的吸引　mg　竖直向下　N　集中于一点　形状　大小　方向　作用点　形状　形变　恢复原状　接触面　收缩　恢复原状　完全恢复　正比　kx　劲度系数 N/m 知识点一　重力和重心 如图所示，树上的苹果会落向地面；建筑工地上工人常用重垂线来检测墙壁是否竖直。为什么树上的苹果总要落向地面？为什么使用重垂线能检测墙壁是否竖直呢？ [提示]　苹果落向地面是因为其受到了竖直向下的重力作用；重垂线能检测墙壁是否竖直，也是因为重力的方向是竖直向下的，重锤静止时，悬挂重锤的细线方向一定是沿竖直方向的，如果墙壁与细线平行，就说明墙壁是竖直的，没有倾斜。 1．重力的大小 (1)重力的大小G＝mg，只与物体的质量m和重力加速度g有关，与物体的运动状态无关。 (2)重力加速度g与物体所处的纬度和高度有关，同一高度，在赤道处，g最小，在两极处，g最大；同一纬度，海拔越高，g越小，海拔越低，g越大。 2．重力的方向：竖直向下。竖直向下是指与水平面垂直向下，但是并不等同于垂直于支持面向下，也不等同于指向地心。 3．重力的作用点——重心 (1)重心是物体各部分所受重力的等效作用点，并不是只有物体的重心才受到重力作用。重心的位置跟物体的形状和质量分布有关。质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心。重心的位置可以在物体上，也可以在物体外。 (2)重心位置的确定方法：对于形状不规则的物体的重心，可以应用二力平衡的知识通过悬挂法确定。 　(2025·福建福州市期中)下列关于重力与重心的说法正确的是(　　) A．重力就是地球对物体的吸引力，方向总是竖直向下 B．运动的物体不受重力作用 C．同一物体在地球上不同位置受到的重力都相同 D．重心是重力的等效作用点，重心可能不在物体上 [解析]　重力是因为地球的吸引而产生的，但重力只是地球对物体的吸引力的一部分，故A错误；运动的物体仍受重力作用，故B错误；同一物体在地球上不同位置，重力加速度大小可能不同，受到的重力可能不同，故C错误；重心是重力的等效作用点，重心可能不在物体上，如空心圆环的重心，故D正确。 [答案]　D 　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]　水管口持续有水流出而过一段时间桶会翻转一次，说明主要原因是桶内装的水到一定量之后，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。 [答案]　D 知识点二　力的表示方法 1．力的图示：力可以用有向线段表示，有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点。 2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小。 　如图是一个质量分布均匀的铁球所受重力的图示，下列说法正确的是(　　) A．力的图示中标度是唯一的，必须是25 N B．根据力的图示可读得铅球所受重力的大小为50 N C．力的图示中重力的作用点在重心上，表示其他部分不受重力 D．力的图示中重力的方向垂直于平面向下，当放在斜面上则垂直于斜面向下 [解析]　力的图示中标度不是唯一的，可以是5 N、10 N等，A错误；根据力的图示可读得铅球所受重力的大小为50 N，B正确；力的图示中重力的作用点在重心上，可以认为各部分受到的重力作用集中于重心上，其他部分也受重力，C错误；力的图示中重力的方向总是竖直向下的，无论放在什么位置，重力的方向都是竖直向下的，D错误。 [答案]　B 　(1)在图甲中木箱的P点，用与水平方向成30°角斜向右上方的150 N的力拉木箱，木箱所受重力为200 N，作出重力和拉力的图示。 (2)作出图乙中电灯所受重力和拉力的示意图。 [答案]　(1)　(2) 知识点三　弹力的分析 1．如图所示，取一个扁玻璃瓶，里面盛满水，用穿有透明细管的橡皮塞封口，使水面位于细管中，用手捏玻璃瓶，会看到什么现象？说明什么？ 2．用手压橡皮泥，橡皮泥发生形变；脚踩在松软的泥土上，留下了深深的脚印(形变)；这两种形变与玻璃瓶的形变有什么不同？ [提示]　1.用手捏玻璃瓶，细管中水面会上升。说明受到压力时玻璃瓶发生形变，体积变小了。 2．橡皮泥、泥土受力后发生的形变，在撤去外力后不能恢复原状(非弹性形变)，玻璃瓶的形变在撤去外力后能恢复原状(弹性形变)。 1．弹力产生的两个条件 (1)两物体间相互接触。 (2)发生弹性形变。 2．弹力有无的判断 根据条件判断，首先看是否接触，其次看是否发生弹性形变。 (1)对形变明显的情况可以直接判断。 (2)对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，看物体能否保持原有的状态，若状态不变，则此处不存在弹力；若状态改变，则此处一定有弹力。 (3)根据物体的运动状态，利用力的平衡条件来进行判定。 3．弹力的方向的判断：垂直于接触面指向受力物体。 　(2025·浙江台州市期中)跳水运动员参加奥运会跳水女子单人10米跳台比赛。当运动员静止竖直站立在水平跳台上时，下列说法正确的是(　　) A．跳台较硬没发生形变，只有运动员的脚发生形变 B．运动员受到的支持力，是由运动员的脚发生形变而产生的 C.跳台受到向下的压力，就是运动员所受的重力 D．跳台对运动员的弹力方向，与跳台的形变方向相反 [解析]　跳台、运动员的脚均发生形变，故A错误；运动员受到的支持力，是由跳台发生形变而产生的，故B错误；跳台受到向下的压力，施力物体是运动员，运动员所受的重力施力物体是地球，故跳台受到的压力不是运动员所受的重力，故C错误；跳台对运动员的弹力，是由于跳台发生形变后要恢复原状而产生的，故与跳台的形变方向相反，故D正确。 [答案]　D 　(多选)如图所示，底端置于粗糙水平地面上的直杆，其顶端被一根水平细线用手拉住，杆处于静止状态。下列说法正确的是(　　) A．细线对杆的弹力方向水平向右 B．细线对杆的弹力是由细线的形变产生的 C．杆受到地面的弹力是由地面的形变产生的 D．地面对杆的弹力方向沿杆指向左下方 [解析]　细线的弹力方向沿着细线收缩的方向，可得细线对杆的作用力方向水平向左，故A错误；细线对杆的弹力的施力物体是细线，细线对杆的弹力是由细线的形变产生的，故B正确；杆受到地面弹力的施力物体是地面，杆受到地面的弹力是由地面的形变产生的，故C正确；杆受到地面的弹力方向垂直于地面向上，故D错误。 [答案]　BC 　(2025·陕西宝鸡市期中)下列情境中关于球所受弹力的描述，正确的是(　　) A．甲图，反弹出去的排球在空中运动时，受到沿运动方向的弹力 B．乙图，竖直细线悬挂的小球静止在光滑斜面上，受到垂直于斜面向上的支持力 C.丙图，静止在“∠”形光滑墙角的篮球只受到竖直向上的弹力 D．丁图，静止在杆顶端的铁球受到沿杆向上的弹力 [解析]　题图甲，反弹出去的排球在空中运动时，不受弹力作用，故A错误；题图乙，竖直细线悬挂的小球静止在光滑斜面上，假设小球受到垂直于斜面向上的支持力，则其受力不平衡，所以不受垂直于斜面向上的支持力作用，故B错误；题图丙，根据二力平衡，可知静止在“∠”形光滑墙角的篮球只受到竖直向上的弹力，故C正确；题图丁，根据二力平衡可知，静止在杆顶端的铁球受到竖直向上的杆的弹力，故D错误。 [答案]　C 知识点四　胡克定律的理解和应用 如图所示，甲表示弹簧处于原长状态，乙表示弹簧处于拉伸状态，丙表示弹簧处于压缩状态。弹簧均处于弹性限度内。 试讨论：在公式F＝kx中，x表示的是弹簧的长度吗？若不是，它表示什么意思？甲中弹簧的原长为l0，乙中在拉力F的作用下弹簧的长度为l1，丙中在压力F′的作用下，弹簧的长度为l2，弹簧劲度系数为k，则F和F′分别等于多少？ [提示]　不是；x表示的是弹簧伸长的长度或缩短的长度，而不是弹簧的长度。乙中弹簧伸长量为(l1－l0)，丙中弹簧压缩量为(l0－l2)，所以F＝k(l1－l0)，F′＝k(l0－l2)。 1．对胡克定律的理解 内容 在弹性限度内，弹力的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度成正比 公式 F＝kx，劲度系数k是由弹簧本身的性质(材料、长度、粗细等)决定的，反映弹簧的“软”“硬”程度 F-x图像 　 适用条件 弹簧发生弹性形变且在弹性限度内 2.弹力大小的计算方法 (1)弹簧的弹力：应用胡克定律F＝kx求解。 (2)非弹簧弹力：一般要借助物体的运动状态所遵循的物理规律求解。 　(多选)下列关于胡克定律的说法正确的是(　　) A．拉力相同，伸长量也相同的弹簧，它们的劲度系数相同 B．劲度系数相同的弹簧，伸长量也相同 C．知道弹簧的劲度系数，就可以算出任何拉力下的弹簧伸长量 D．弹簧的劲度系数和拉力、伸长量没有关系，它只决定于弹簧本身的性质 [解析]　根据胡克定律F＝kx可知，拉力相同，伸长量也相同的弹簧，它们的劲度系数相同，A正确；劲度系数相同的弹簧，只有在拉力相同时伸长量才相同，B错误；胡克定律的成立条件是弹簧处于弹性限度内，超过弹性限度，此公式就不能计算弹簧伸长量，C错误；弹簧的劲度系数和拉力、伸长量没有关系，它只决定于弹簧本身的性质，D正确。 [答案]　AD 　(2025·江苏无锡市期中)一根轻质弹簧一端固定，用大小为F1的力压弹簧的另一端，平衡时长度为l1；改用大小为F2的力拉弹簧，平衡时长度为l2，弹簧在拉伸或压缩时均在弹性限度内，则弹簧的劲度系数为(　　) A． B． C． D． [解析]　设弹簧原长为l0，则根据胡克定律可知F1＝k(l0－l1)，F2＝k(l2－l0)，联立解得k＝。 [答案]　A 　如图所示，锻炼身体用的拉力器，并列装有四根相同的弹簧，每根弹簧的自然长度都是40 cm，某人用300 N 的力把它们拉长至1 m，则(　　) A.每根弹簧产生的弹力为300 N B．人的每只手受到的拉力为150 N C．每根弹簧的劲度系数为125 N/m D．每根弹簧的劲度系数为500 N/m [解析]　每根弹簧产生的弹力F＝ N＝75 N，A错误；人的每只手受到拉力器的拉力均为300 N，B错误；每根弹簧的劲度系数k＝＝ N/m＝125 N/m，C正确，D错误。 [答案]　C 1．(重力和重心)(2025·浙江嘉兴市期中)如图所示的是某同学制作的水培绿萝，为家中增添了许多生趣。关于这个水瓶，下列说法正确的是(　　) A．水瓶受到地球对它的吸引力，但它对地球没有吸引力 B．水瓶的重心一定在其几何中心 C．随着时间流逝，水瓶内的水会慢慢蒸发减少，在水减少的过程中，水瓶(含水)的重心一直在降低 D．水瓶的重心位置与其形状及质量分布有关 解析：选D。水瓶受到地球对它的吸引力，由于力的作用是相互的，它对地球也有吸引力，故A错误；重心的位置与物体的几何形状和质量分布情况有关，质量分布均匀、几何形状规则的物体的重心在其几何中心，水瓶质量分布不均匀，所以其重心不在其几何中心，故B错误，D正确；在水减少的过程中，水瓶(含水)的重心先降低后升高，故C错误。 2．(对弹力的理解)(2025·山东菏泽市期中)网剧“逃出大英博物馆”曾爆火，引发人们对于流落海外文物的关注。如图所示的是在大英博物馆一个角落陈列的“中华缠枝纹薄胎玉壶”，该壶技艺精湛，美轮美奂。下列有关受力情况的分析正确的是(　　) A．玉壶对陈列台面的压力是由台面发生形变而产生的 B．陈列台面对玉壶的支持力是由台面发生形变而产生的 C．由于玉壶本身就有重力，所以玉壶所受的重力没有施力物体 D．由于玉壶质地坚固，所以玉壶不可能发生形变 解析：选B。玉壶对陈列台面的压力是由玉壶发生形变而产生的，故A错误；陈列台面对玉壶的支持力是由于台面发生形变而产生的，故B正确；重力的施力物体是地球，所以玉壶所受的重力的施力物体是地球，故C错误；一切物体受弹力都要发生形变，玉壶质地坚固，产生形变微弱，故D错误。 3．(弹力方向的判断)如图所示，台阶处放置一根长直木棍，现用手指向下用力按压木棍，手指和木棍均未移动，下列说法正确的是　(　　) A．手指对木棍的压力方向竖直向下 B．手指对木棍的压力方向沿木棍向下 C．台阶A处对木棍的支持力方向垂直于木棍向上 D．地面对木棍的支持力方向斜向左上方 解析：选C。点与面接触的弹力方向，过接触点垂直于接触面(或接触面的切线)，指向受力物体。手指对木棍的压力方向垂直于木棍向下，故A、B错误；台阶A处对木棍的支持力属于弹力，其方向为过A处垂直于木棍向上，故C正确；地面对木棍的支持力方向垂直于地面向上，故D错误。 4．(胡克定律的理解和应用)(2025·江苏连云港市期中)如图所示，两个钩码均重5 N，弹簧测力计自重不计，如果弹簧的劲度系数为50 N/m，则此时弹簧测力计(没有超过弹性限度)的伸长量为(　　) A．0　　　　　　　　　 B．0.1 m C．0.2 m D．0.4 m 解析：选B。对任意一侧的重物受力分析，根据平衡条件可得弹簧的弹力F＝G＝5 N，根据胡克定律有F＝kx，解得弹簧的伸长量x＝0.1 m。 学科网（北京）股份有限公司 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