3.1重力与弹力 讲义 -2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

本高中物理讲义聚焦“重力与弹力”核心知识点，系统梳理重力的产生原因、大小（G=mg）、方向（竖直向下）及重心概念，进而过渡到形变分类（弹性与塑性形变）、弹力产生条件（接触且弹性形变）、方向判断（压力支持力垂直接触面等）和胡克定律（F=kx），构建完整的力与相互作用学习支架。 该资料特色显著，结合2026年“天问三号”测重力、机器人手掌夹球等科技实例设计例题，渗透科学态度与责任。通过悬挂法确定重心、胡克定律实验数据处理等环节，培养科学探究能力。课中助力教师突破重难点，课后作业帮助学生巩固知识，有效查漏补缺。

3.1 重力与弹力 一、学习目标 1. 理解重力产生的原因，掌握重力的大小、方向和作用点。 2. 理解重心的概念，知道质量均匀分布且形状规则的物体重心的位置，能用悬挂法确定薄板重心。 3. 理解弹力产生的条件，能判断常见弹力的方向。 4. 掌握胡克定律，能运用 进行简单计算。 二、知识结构 三、知识梳理 1. 重力：由于地球吸引而使物体受到的力。大小 ，方向竖直向下。重心是重力的等效作用点，其位置与物体形状和质量分布有关。 2. 形变：物体在外力作用下形状或体积的改变。撤去外力后能恢复原状的形变叫弹性形变，不能恢复的叫塑性形变。 3. 弹力：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的力。弹力产生的条件是：①直接接触；②发生弹性形变。 4. 弹力的方向：压力和支持力的方向垂直于接触面，绳的拉力方向沿绳并指向绳收缩的方向。 5. 胡克定律：在弹性限度内，弹簧弹力 与弹簧的形变量 成正比，， 为劲度系数，单位牛/米（）。 四、重难点剖析 1. 重点： · 重力的大小和方向； · 弹力产生的条件及方向的判断； · 胡克定律的应用。 2. 难点： · 重心的理解与确定； · 弹力方向的判断（特别是接触面不是平面时）； · 弹簧的串并联问题（拓展了解）。 易错提醒：物体的重力“竖直向下”不等于“垂直地面向下”，更不等于“指向地心”（只有在地球两极和赤道时才指向地心）。弹力是接触力，但接触的物体间不一定有弹力，必须同时发生弹性形变。 五、知识点详解 知识点1：重力 1. 重力的产生 重力是由于地球的吸引而使物体受到的力。地球附近的一切物体都受到重力作用。重力属于非接触力。 2. 重力的大小 物体重力的大小与质量成正比，公式为 其中 为自由落体加速度（重力加速度），通常取 。同一物体在地球上不同位置， 值略有不同：赤道附近 较小，两极 较大，随海拔高度增大而减小。 3. 重力的方向 重力的方向总是竖直向下，即垂直于水平面向下，不是“垂直接触面向下”，也不是“指向地心”（近似）。 4. 重心 重心是物体各部分所受重力的等效作用点。质量分布均匀、形状规则的物体，重心在几何中心。质量分布不均匀的物体，重心偏向质量较大的一侧。薄板物体的重心可用悬挂法确定。 考点专项突破 考点1：重力的大小和方向 典型例题1 2026年3月，我国“天问三号”火星探测器在地面测试时，用弹簧测力计悬挂一质量为 的仪器，在赤道某地测得弹簧测力计示数为 。若将该仪器运至石家庄（纬度更高），测力计示数将（ ） A. 大于 B. 等于 C. 小于 D. 无法确定 答案： A 解析： 同一物体在地球上纬度越高，重力加速度 越大。由 可知， 不变， 增大，故重力增大，测力计示数变大。 变式练习1 2026年“中国航天日”活动中，某同学用弹簧测力计称得一个物体重 ，下列说法正确的是（ ） A. 物体的质量为 B. 物体的质量为 C. 物体的质量为 D. 物体的质量无法确定 答案： B 解析： 由 得 ，质量的单位是千克，重力的单位是牛，故 B 正确。 考点2：重心 典型例题2 2026年某校科技节上，同学们应用“悬挂法”确定一块形状不规则、质量分布不均匀的薄板重心。先在薄板上任选一点 悬挂，画竖直划线 ；再另选一点 悬挂，画竖直线 ，两条竖直线的交点就是重心。下列说法正确的是（ ） A. 重心一定在薄板上 B. 重心可能在薄板外 C. 重心是薄板上重力最大的点 D. 重心位置与薄板摆放角度有关 答案： B 解析： 质量分布不均匀的薄板重心不一定在板上，例如圆环重心在环心，并不在环上，故 A 错误，B 正确。重心是等效作用点，不是重力最大的点，C 错误。重心位置由形状和质量分布决定，与摆放角度无关，D 错误。 变式练习2 2026年2月，某滑雪运动员腾空跃起，关于他在空中的重心，下列说法正确的是（ ） A. 重心一定在他的身体上 B. 重心一定在身体几何中心 C. 重心位置与其运动状态无关 D. 重心位置随姿势改变而变化 答案： CD 解析： 物体的重心位置由形状和质量分布决定，当运动员改变姿势时，形状发生变化，重心位置可能改变，与运动状态无关。重心不一定在身体上，质量分布不均匀时，重心不一定在几何中心。 知识点2：弹力 1. 形变 物体在外力作用下形状或体积发生改变，叫形变。若撤去外力后能完全恢复原状，这种形变称为弹性形变；不能恢复的称为塑性形变。发生弹性形变的物体，撤去外力后要恢复原状，就会对使它形变的物体产生作用力，这种力叫作弹力。 2. 弹力的产生条件 ① 两物体直接接触；② 接触处发生弹性形变。注意：两物体接触但无挤压，不会产生弹力。 3. 弹力的方向 · 接触面间的弹力（压力、支持力）方向垂直于接触面，指向受力物体。 · 绳的拉力方向沿绳指向绳收缩的方向。 · 轻杆的弹力方向可以沿杆，也可以不沿杆，需根据平衡条件判断。 4. 胡克定律 在弹性限度内，弹簧发生的弹性形变越大，弹力越大，弹力 与形变量 成正比： 其中 是弹簧的劲度系数，表示弹簧“软硬”程度，由弹簧本身决定，单位是 。 注意： 是弹簧的伸长量或压缩量，而不是弹簧的总长度。 考点专项突破 考点1：弹力有无及方向的判断 典型例题3 2026年6月，某科技爱好者展示了一款机器人手掌，该手掌由两个光滑夹板夹住一个球形物体（夹板竖直夹持，球静止）。下列说法正确的是（ ） A. 夹板对球的支持力方向竖直向上 B. 夹板对球的支持力方向垂直于夹板指向球 C. 球只受重力作用 D. 球不受弹力作用 答案： B 解析： 球与夹板相互接触挤压，夹板发生弹性形变，对球产生垂直于接触面（夹板面）指向球的弹力，即支持力。由于夹板竖直，支持力水平方向。球还受重力，重力与两个支持力的合力平衡，故 A、C、D 错误，B 正确。 变式练习3 2026年1月，快递分拣机中有一传送带，一个长方体包裹静置于水平传送带上，随传送带匀速运动。关于包裹受到的弹力，下列说法正确的是（ ） A. 只受重力，不受弹力 B. 受到传送带对它的支持力，方向斜向上 C. 受到传送带对它的支持力，方向竖直向上 D. 受到传送带对它的摩擦力，方向水平向后 答案： C 解析： 包裹与传送带接触并相互挤压，传送带发生形变，对包裹产生垂直接触面（水平面）向上的支持力。匀速运动，无相对滑动趋势，水平方向不受摩擦力。故 C 正确。 考点2：胡克定律 典型例题4 2026年4月，某同学用一根劲度系数为 的轻质弹簧制作弹簧测力计。在弹性限度内，他挂上质量为 的物体，弹簧伸长量为（ ）（取 ） A. B. C. D. 答案： B 解析： 物体静止时，弹簧弹力 。由胡克定律 ，得 。 变式练习4 2026年5月，某实验小组用两根劲度系数分别为 和 的轻弹簧串联，悬挂一个重 的物体，稳定后两根弹簧的伸长量分别为 和 ，则 为（ ） A. B. C. D. 答案： B 解析： 串联弹簧各处弹力大小相同，都等于物体重力 。由 ，得 ，，故 。 六、课堂小结 · 重力是由于地球吸引产生的，大小为 ，方向竖直向下，重心的位置由形状和质量分布决定。 · 弹力产生的条件是接触且发生弹性形变；弹力的方向始终与引起形变的外力方向相反。 · 胡克定律 适用于弹性限度内的弹簧， 是形变量， 表示劲度系数。 七、课后作业 1. 2026年元旦，小明用一个电子秤测量一个苹果的质量，读数为 。已知该地 ，则苹果受到的重力为（ ） A. B. C. D. 答案： B 解析： 由 。 2. 2026年秋天，某农民伯伯用扁担挑着两筐苹果，扁担可视为杠杆。若扁担水平方向，两筐苹果的质量分别为 和 ，则扁担的重心位置（ ） A. 一定在扁担的中点 B. 一定在质量较大的一侧 C. 与两筐质量大小有关 D. 无法确定 答案： C 解析： 扁担、两筐苹果组成的整体重心位置由各部分的质量分布决定。如果扁担质量不计，重心在 和 的连线上的某个位置，偏向质量大的一侧，所以选项 B 并不绝对，正确的说法是“与两筐质量大小有关”，故 C 正确。 3. 关于弹力，下列说法正确的是（ ） A. 两个物体接触就一定有弹力 B. 弹力的方向总是与施力物体形变的方向相同 C. 压力和支持力的方向垂直于接触面 D. 轻绳对物体的拉力方向沿绳指向绳的伸长方向 答案： C 解析： 接触不一定发生弹性形变，A 错误。弹力方向与施力物体形变方向相反，与受力物体形变方向相同，B 错误。压力、支持力垂直于接触面，C 正确。轻绳拉力沿绳指向绳收缩方向，D 错误。 4. 2026年2月，一位同学为验证胡克定律，将一弹簧竖直悬挂，在弹性限度内每次增加一个质量为 的钩码，测得弹簧长度 与钩码个数 的关系如表所示。已知弹簧原长为 ，取 ，该弹簧的劲度系数为（ ） 个 1 2 3 12 14 16 A. B. C. D. 答案： A 解析： 每增加一个钩码，弹力增加 ，弹簧伸长量增加 。由胡克定律，。 5. 2026年3月，某同学在家中将一根轻弹簧水平放置，一端固定，在另一端施加水平拉力 。当拉力为 时，弹簧长度为 ；当拉力为 时，弹簧长度为 （均在弹性限度内）。则该弹簧的劲度系数为（ ） A. B. C. D. 答案： A 解析： 设弹簧原长为 ，由胡克定律： ， 两式相减： ， 。 6. 2026年4月，我国某型号运载火箭竖直发射。请你分析火箭在发射台上静止时，火箭受到哪几个力的作用？并指出这些力的施力物体和方向。 答案： 火箭受到竖直向下的重力，施力物体是地球；还受到发射台对它竖直向上的支持力，施力物体是发射台。火箭处于静止状态，重力与支持力平衡。 解析： 重力方向总是竖直向下，支持力方向垂直于接触面向上，火箭与发射台接触且相互挤压，发生弹性形变，故产生支持力。 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.1 重力与弹力 一、学习目标 1. 理解重力产生的原因，掌握重力的大小、方向和作用点。 2. 理解重心的概念，知道质量均匀分布且形状规则的物体重心的位置，能用悬挂法确定薄板重心。 3. 理解弹力产生的条件，能判断常见弹力的方向。 4. 掌握胡克定律，能运用 进行简单计算。 二、知识结构 三、知识梳理 1. 重力：由于地球吸引而使物体受到的力。大小 ，方向竖直向下。重心是重力的等效作用点，其位置与物体形状和质量分布有关。 2. 形变：物体在外力作用下形状或体积的改变。撤去外力后能恢复原状的形变叫弹性形变，不能恢复的叫塑性形变。 3. 弹力：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的力。弹力产生的条件是：①直接接触；②发生弹性形变。 4. 弹力的方向：压力和支持力的方向垂直于接触面，绳的拉力方向沿绳并指向绳收缩的方向。 5. 胡克定律：在弹性限度内，弹簧弹力 与弹簧的形变量 成正比，， 为劲度系数，单位牛/米（）。 四、重难点剖析 1. 重点： · 重力的大小和方向； · 弹力产生的条件及方向的判断； · 胡克定律的应用。 2. 难点： · 重心的理解与确定； · 弹力方向的判断（特别是接触面不是平面时）； · 弹簧的串并联问题（拓展了解）。 易错提醒：物体的重力“竖直向下”不等于“垂直地面向下”，更不等于“指向地心”（只有在地球两极和赤道时才指向地心）。弹力是接触力，但接触的物体间不一定有弹力，必须同时发生弹性形变。 五、知识点详解 知识点1：重力 1. 重力的产生 重力是由于地球的吸引而使物体受到的力。地球附近的一切物体都受到重力作用。重力属于非接触力。 2. 重力的大小 物体重力的大小与质量成正比，公式为 其中 为自由落体加速度（重力加速度），通常取 。同一物体在地球上不同位置， 值略有不同：赤道附近 较小，两极 较大，随海拔高度增大而减小。 3. 重力的方向 重力的方向总是竖直向下，即垂直于水平面向下，不是“垂直接触面向下”，也不是“指向地心”（近似）。 4. 重心 重心是物体各部分所受重力的等效作用点。质量分布均匀、形状规则的物体，重心在几何中心。质量分布不均匀的物体，重心偏向质量较大的一侧。薄板物体的重心可用悬挂法确定。 考点专项突破 考点1：重力的大小和方向 典型例题1 2026年3月，我国“天问三号”火星探测器在地面测试时，用弹簧测力计悬挂一质量为 的仪器，在赤道某地测得弹簧测力计示数为 。若将该仪器运至石家庄（纬度更高），测力计示数将（ ） A. 大于 B. 等于 C. 小于 D. 无法确定 变式练习1 2026年“中国航天日”活动中，某同学用弹簧测力计称得一个物体重 ，下列说法正确的是（ ） A. 物体的质量为 B. 物体的质量为 C. 物体的质量为 D. 物体的质量无法确定 考点2：重心 典型例题2 2026年某校科技节上，同学们应用“悬挂法”确定一块形状不规则、质量分布不均匀的薄板重心。先在薄板上任选一点 悬挂，画竖直划线 ；再另选一点 悬挂，画竖直线 ，两条竖直线的交点就是重心。下列说法正确的是（ ） A. 重心一定在薄板上 B. 重心可能在薄板外 C. 重心是薄板上重力最大的点 D. 重心位置与薄板摆放角度有关 变式练习2 2026年2月，某滑雪运动员腾空跃起，关于他在空中的重心，下列说法正确的是（ ） A. 重心一定在他的身体上 B. 重心一定在身体几何中心 C. 重心位置与其运动状态无关 D. 重心位置随姿势改变而变化 知识点2：弹力 1. 形变 物体在外力作用下形状或体积发生改变，叫形变。若撤去外力后能完全恢复原状，这种形变称为弹性形变；不能恢复的称为塑性形变。发生弹性形变的物体，撤去外力后要恢复原状，就会对使它形变的物体产生作用力，这种力叫作弹力。 2. 弹力的产生条件 ① 两物体直接接触；② 接触处发生弹性形变。注意：两物体接触但无挤压，不会产生弹力。 3. 弹力的方向 · 接触面间的弹力（压力、支持力）方向垂直于接触面，指向受力物体。 · 绳的拉力方向沿绳指向绳收缩的方向。 · 轻杆的弹力方向可以沿杆，也可以不沿杆，需根据平衡条件判断。 4. 胡克定律 在弹性限度内，弹簧发生的弹性形变越大，弹力越大，弹力 与形变量 成正比： 其中 是弹簧的劲度系数，表示弹簧“软硬”程度，由弹簧本身决定，单位是 。 注意： 是弹簧的伸长量或压缩量，而不是弹簧的总长度。 考点专项突破 考点1：弹力有无及方向的判断 典型例题3 2026年6月，某科技爱好者展示了一款机器人手掌，该手掌由两个光滑夹板夹住一个球形物体（夹板竖直夹持，球静止）。下列说法正确的是（ ） A. 夹板对球的支持力方向竖直向上 B. 夹板对球的支持力方向垂直于夹板指向球 C. 球只受重力作用 D. 球不受弹力作用 变式练习3 2026年1月，快递分拣机中有一传送带，一个长方体包裹静置于水平传送带上，随传送带匀速运动。关于包裹受到的弹力，下列说法正确的是（ ） A. 只受重力，不受弹力 B. 受到传送带对它的支持力，方向斜向上 C. 受到传送带对它的支持力，方向竖直向上 D. 受到传送带对它的摩擦力，方向水平向后 考点2：胡克定律 典型例题4 2026年4月，某同学用一根劲度系数为 的轻质弹簧制作弹簧测力计。在弹性限度内，他挂上质量为 的物体，弹簧伸长量为（ ）（取 ） A. B. C. D. 变式练习4 2026年5月，某实验小组用两根劲度系数分别为 和 的轻弹簧串联，悬挂一个重 的物体，稳定后两根弹簧的伸长量分别为 和 ，则 为（ ） A. B. C. D. 六、课堂小结 · 重力是由于地球吸引产生的，大小为 ，方向竖直向下，重心的位置由形状和质量分布决定。 · 弹力产生的条件是接触且发生弹性形变；弹力的方向始终与引起形变的外力方向相反。 · 胡克定律 适用于弹性限度内的弹簧， 是形变量， 表示劲度系数。 七、课后作业 1. 2026年元旦，小明用一个电子秤测量一个苹果的质量，读数为 。已知该地 ，则苹果受到的重力为（ ） A. B. C. D. 2. 2026年秋天，某农民伯伯用扁担挑着两筐苹果，扁担可视为杠杆。若扁担水平方向，两筐苹果的质量分别为 和 ，则扁担的重心位置（ ） A. 一定在扁担的中点 B. 一定在质量较大的一侧 C. 与两筐质量大小有关 D. 无法确定 3. 关于弹力，下列说法正确的是（ ） A. 两个物体接触就一定有弹力 B. 弹力的方向总是与施力物体形变的方向相同 C. 压力和支持力的方向垂直于接触面 D. 轻绳对物体的拉力方向沿绳指向绳的伸长方向 4. 2026年2月，一位同学为验证胡克定律，将一弹簧竖直悬挂，在弹性限度内每次增加一个质量为 的钩码，测得弹簧长度 与钩码个数 的关系如表所示。已知弹簧原长为 ，取 ，该弹簧的劲度系数为（ ） 个 1 2 3 12 14 16 A. B. C. D. 5. 2026年3月，某同学在家中将一根轻弹簧水平放置，一端固定，在另一端施加水平拉力 。当拉力为 时，弹簧长度为 ；当拉力为 时，弹簧长度为 （均在弹性限度内）。则该弹簧的劲度系数为（ ） A. B. C. D. 6. 2026年4月，我国某型号运载火箭竖直发射。请你分析火箭在发射台上静止时，火箭受到哪几个力的作用？并指出这些力的施力物体和方向。 1 学科网（北京）股份有限公司 $