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

该高中物理导学案聚焦重力与弹力核心知识，涵盖重力的定义、方向、大小及重心，弹力的形变、产生条件与方向。课堂导入结合苹果落地、重垂线检测墙壁等生活实例，通过“思考”问题引导学生关联重力与质量、地理位置的关系，构建前后知识脉络，形成有效学习支架。 资料特色在于注重物理观念建构与科学思维培养，结合“落叶球”“顶坛子”等实例帮助学生理解重力方向、弹力产生，通过假设法、状态法判断弹力有无，例题与训练题强化知识应用，助力学生建立知识体系，提升科学探究能力与问题解决效率。

第1节　重力与弹力 第1课时　重力与弹力 学习目标　 1.理解重力及重心概念，会用二力平衡知识确定重心。 2.知道形变的概念及产生弹力的条件。 3.知道压力、支持力和绳的拉力都是弹力，会分析弹力的方向。 知识点一　重　力 如图所示，树上的苹果为什么总要落向地面？建筑工地上工人为什么常用重垂线来检测墙壁是否竖直？ 提示　苹果落向地面是因为受到了地球的吸引力；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 (1)定义：由于地球的吸引而使物体受到的力。 (2)方向：竖直向下。 (3)大小：G＝mg，g是自由落体加速度，g与物体所处纬度和高度有关，在赤道处g最小，在两极处g最大。 注意：重力不是地球对物体的引力，两者大小一般也不相等。 (4)作用点——重心 ①重心：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决定因素：a.物体的形状；b.物体的质量分布。 ③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重力，确定物体的重心可以利用悬挂法。 2.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，这种表示力的方法，叫作力的图示。 (2)力的示意图：只画出力的作用点和方向，不准确标度力的大小，这种粗略表示力的方法，叫作力的示意图。 【思考】 1.为什么说重力的大小由物体的质量和所处的地理位置共同决定？怎样理解G＝mg? 提示　在同一地点，重力G与质量m成正比；同一物体，在不同地点所受的重力随地理纬度的增加而增大，不过这种差异很小，一般可认为其重力大小恒定不变。重力大小的计算公式是G＝mg。式中m是物体的质量，单位用kg；g是一个与地理位置有关的量。 2.从效果上看，重心是物体重力的等效作用点，那么是不是物体的重心都在物体上？举例说明。 提示　物体的重心不一定都在物体上，例如匀质圆环的重心不在圆环上。 3.走钢丝的演员为什么要拿一根较长的横杆？ 提示　要保证走钢丝表演成功，整个人(包括手中的横杆)的重心一定要在钢丝绳的正上方。演员手拿一根横杆，当人的重心偏离钢丝的正上方时，可以通过调节横杆的位置达到调节重心位置的目的，保证表演成功。 例1 关于物体的重力和重心，下列说法正确的是(　　) A.物体所受重力是由于受到地球吸引而产生的，所以方向总是垂直于地面向下 B.同一物体在地球上的不同位置，当用不同弹簧测力计测量时其所受重力大小是不同的，当用同一弹簧测力计测量时所受重力大小一定相同 C.物体的重心就是物体各部分所受重力的等效作用点 D.形状规则的物体(如正方体)，其重心一定在其几何中心处 答案　C 解析　重力的方向是竖直向下，与水平面垂直，但不一定与地面垂直，A错误；重力的大小取决于物体的质量和重力加速度的大小，与测量工具无关，不同地点重力加速度不同，重力大小不同，无论用同一弹簧测力计测量，还是用不同弹簧测力计测量，测量结果均不同，B错误；物体的重心是重力的等效作用点，其位置不仅与其几何形状有关，还与质量分布有关，C正确，D错误。 例2 在图甲中木块的P点，用与水平方向成30°角的斜向右上方的150 N的力拉木块；在图乙中木块的Q点，用与竖直方向成60°角的斜向左上方的20 N的力推木块使木块静止在墙壁上；在图丙中电灯静止悬挂。 (1)作出甲、乙两图中所给力的图示； (2)作出图丙中电灯所受重力和拉力的示意图。 答案　 训练1 (2024·江西赣州期中)在足球比赛中，专业的足球运动员能够巧妙地踢出“香蕉球”“落叶球”。如图所示，某运动员主罚任意球时踢出了快速旋转的“落叶球”。关于该足球，下列说法正确的是(　　) A.足球的重心在足球的外皮上 B.在空中运动的过程中，足球的重心发生了变化 C.足球离开脚后不再受重力的作用 D.足球所受重力的方向始终竖直向下 答案　D 解析　足球的重心在足球的几何中心，即足球的球心；在空中运动过程中，足球仍然受到重力的作用，重心的位置不发生变化；足球所受的重力方向始终竖直向下，故D正确，A、B、C错误。 知识点二　弹　力 1.用力挤压气球、拉伸橡皮条、拉弹簧和挤压橡皮泥、面团时发生的形变有什么不同？ 提示　气球、橡皮条、弹簧可以恢复原状，橡皮泥、面团不能恢复原状。 2.用手捏图甲的玻璃瓶，能看到玻璃瓶的形变吗？如图乙用手压桌子，能看到桌子形变了吗？用什么办法能够让他们的形变显示出来？ 提示　肉眼看不到，采用放大法。 1.形变 (1)定义：物体在力的作用下形状或体积会发生改变，这种变化叫作形变。 (2)弹性形变：物体在发生形变后，如果撤去作用力能够恢复原状，这种形变叫作弹性形变。 2.弹力 (1)定义：发生形变的物体，要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用。 (2)产生的条件：接触且发生弹性形变。 (3)三种弹力的方向 ①放在地板上的物体，它对地板的压力以及地板对它的支持力的方向，都跟接触面是垂直的。 ②绳子拉力的方向沿绳子指向绳子收缩的方向。 ③弹簧弹力的方向沿弹簧指向弹簧恢复原状的方向。 【思考】 1.两个不接触的物体之间是否能够产生弹力？两个相互接触的物体之间一定有弹力作用吗？ 提示　弹力是接触力，即弹力必须是发生在两个相互接触的物体之间，所以不接触的两个物体之间不能产生弹力。两个相互接触的物体如果没有相互挤压或拉伸，就不会产生弹力的作用。 2.如图所示，杂技演员顶坛子时，演员的头和坛子都发生了形变，从而它们之间产生了弹力。坛子所受的弹力是由哪个物体产生的？方向如何？这个形变的方向向哪？演员的头受到的压力呢？ 提示　坛子受到的弹力是由演员的头发生形变而产生的，方向垂直坛子和演员头部接触面向上，头受到坛子的压力向下发生形变；头受到的压力是坛子发生形变而产生的，方向垂直坛子和演员头部接触面向下。 3.若两物体间发生弹力作用，则施力物体和受力物体都会发生形变，弹力方向与形变方向有什么关系？ 提示　施力物体的形变方向与弹力方向相反，施力物体的形变恢复方向与弹力方向相同，受力物体的形变方向与弹力方向相同，受力物体的形变恢复方向与弹力方向相反。 　弹力有无的判断 例3 分析图中的球是否受弹力作用，若受弹力，试指出其施力物体(各接触面均光滑)。 答案　(1)球受到绳的弹力(拉力)和竖直面的弹力(支持力)，施力物体分别是绳和竖直面。 (2)球受到绳的弹力(拉力)，施力物体是绳。 (3)球受到绳的弹力(拉力)，施力物体是绳。 (4)球受到绳的弹力(拉力)和斜面的弹力(支持力)，施力物体分别是绳和斜面。 (5)球受到水平面的弹力(支持力)，施力物体是水平面。 (6)球受到斜面的弹力(支持力)和竖直挡板的弹力(支持力)，施力物体分别是斜面和竖直挡板。 总结提升　弹力有无的判断方法 条件法 根据弹力产生的两个条件判断是否存在弹力。此法多用来判断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 训练2 (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(　　) 答案　AC 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，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，如果拿走B物体，A物体都会开始运动，那么物体A和B之间存在弹力。综上分析知A、C正确，B、D错误。 　弹力的产生及弹力的方向 例4 (多选)玩具汽车停在模型桥面上，如图所示，下列说法正确的是(　　) A.桥面受向下的弹力，是因为汽车发生了弹性形变 B.汽车没有发生形变，所以汽车不受弹力 C.汽车受向上的弹力，是因为桥面发生了弹性形变 D.汽车受向上的弹力，是因为汽车发生了弹性形变 答案　AC 解析　汽车与桥面相互挤压，都发生了弹性形变，B错误；由于桥面发生了弹性形变，所以对汽车产生向上的弹力，C正确，D错误；由于汽车发生了弹性形变，所以对桥面产生向下的弹力，A正确。 训练3 在如图所示的各图中画出杆或球P所受弹力的方向，已知杆或球均处于静止状态。 答案　见解析 解析　题图甲中P受到的弹力有球面与球面之间的弹力，弹力方向应垂直于两球接触点沿球面的切面；绳的拉力沿绳斜向上，如图(a)所示。 题图乙中杆对C、D两处有挤压作用，因C处为曲面，D处为支撑点，所以C处弹力方向垂直于其切面指向圆弧所对应的圆心，D处弹力方向垂直于杆斜向上，如图(b)所示。 题图丙中球挤压墙壁且拉紧绳子，所以墙对球的弹力方向与墙面垂直；绳子对球的弹力方向沿绳子斜向上，如图(c)所示。 题图丁中球受到的弹力方向与棱和球面接触处的切面垂直，且沿着球的半径方向指向球心，如图(d)所示。 几种常见弹力的方向的分析 随堂对点自测 1.(重力)关于重力的大小及重心的位置，以下说法中正确的是(　　) A.重力是物体本身具有的力，大小只与物体的质量有关 B.静止在水平面上的物体对水平面的压力一定小于其所受的重力 C.重力只作用在物体的重心上，重心的位置总在物体的几何中心 D.重力是由于地球对物体的吸引而产生的，重力的施力物体是地球 答案　D 解析　重力是由于地球对物体的吸引而使物体受到的力，并不是物体本身具有的力，重力的施力物体是地球，物体重力的大小只与物体质量、自由落体加速度有关，选项A错误，D正确；不受其他外力而静止在水平面上的物体，对水平面的压力大小等于物体的重力，选项B错误；重心是物体所受重力的等效作用点，重心的位置与物体的形状和质量分布有关，只有形状规则、质量均匀分布时，重心的位置才在物体的几何中心，选项C错误。 2.(弹力的产生)(多选)一个足球放在一块长木板上，如图所示，木板和足球均发生了弹性形变，关于它们弹力的情况，以下说法正确的是(　　) A.足球受到的支持力是木板产生的弹力 B.足球产生的弹力作用在木板上 C.木板形变是由于木板产生弹力造成的 D.足球产生的弹力就是足球对木板的压力 答案　ABD 解析　足球受到的支持力是由木板发生弹性形变而产生的，故A正确；木板对足球有弹力的作用，物体间力的作用是相互的，足球产生的弹力作用在木板上，故B正确；木板形变是由于木板受到足球的作用力的结果，故C错误；足球产生的弹力就是因为足球发生弹性形变对木板产生的压力，故D正确。 3.(弹力的方向)关于下列四幅图中的弹力的方向，下列说法正确的是(　　) A.甲图中，由于书的形变，对桌面产生向下的弹力 B.乙图中，弹簧发生弹性形变时，弹力的方向与弹簧收缩方向相反 C.丙图中，碗对筷子的弹力方向沿筷子斜向上，如图中箭头所示 D.丁图中，绳的拉力方向沿着绳而指向绳拉伸的方向 答案　A 学科网（北京）股份有限公司 $