内容正文:
第二章 相互作用——力
第1讲 重力 弹力
[学习目标] 1.掌握重力的大小、方向及重心的概念。2.掌握弹力的有无、方向的判断及弹力大小的计算方法。3.理解并掌握胡克定律。
考点一 重力和重心
考点二 弹力有无及方向的判断
内容索引
考点三 弹力大小的分析与计算
考点一 重力和重心
一
5
盘点 核心知识
1.力
(1)定义:力是一个物体对另一个物体的作用。
(2)作用效果:使物体发生形变或改变物体的 (即产生加速度)。
(3)性质:力具有物质性、相互性、矢量性、独立性等特征。
运动状态
2.重力
(1)产生:由于 而使物体受到的力。
注意:重力不是万有引力,而是万有引力竖直向下的一个分力。
(2)大小:G=mg,可用 测量。同一物体重力G的变化是由在地球上不同位置处重力加速度g的变化引起的。
(3)方向: 。
地球的吸引
弹簧测力计
竖直向下
(4)重心:物体的各部分都受到重力的作用,可认为重力集中作用于一点,这一点叫作物体的重心。
①影响重心位置的因素:物体的几何形状;物体的 分布。
②不规则薄板形物体重心的确定方法: 法。
注意:重心的位置不一定在物体上。
质量
悬挂
[判断正误]
1.重力就是地球对物体的吸引力。( )
2.形状规则的物体的重心一定在物体的几何中心。( )
3.重力加速度g的大小与在地球表面的位置有关。( )
4.重力的方向总是指向地心。( )
5.地面上的同一物体在赤道上所受重力最小。( )
×
×
√
×
√
提升 关键能力
[典例1] 下列关于重力的说法中正确的是( )
A.物体只有静止时才受重力作用
B.重力的方向总是指向地心
C.地面上的物体在赤道上所受重力最小
D.物体挂在弹簧测力计下,弹簧测力计的示数一定等于物体的重力
C
[解析] 物体受到重力的作用,与物体的运动状态无关,故A错误;重力的方向总是竖直向下,不一定指向地心,故B错误;赤道上重力加速度最小,因此地面上的物体在赤道上所受重力最小,故C正确;物体挂在弹簧测力计下,只有整体处于平衡状态时,弹簧测力计的示数才等于物体的重力,故D错误。
[典例2] (2026·广东佛山模拟)如图所示,光滑小球A左边靠着竖直墙壁B,右边靠着桌沿C,处于静止状态,则关于小球A的受力,下列说法正确的是( )
A.墙对A的作用力一定过A的重心
B.桌沿C对A的作用力一定过A的重心
C.A的重力一定过A的重心
D.A球的重心一定在球心
C
[解析] 墙对A的作用力和桌沿C对A的作用力都过球心,但A的重心不一定在球心,故A、B、D错误;重心是重力的等效作用点,所以A的重力一定过A的重心,故C正确。
二
考点二 弹力有无及方向的判断
13
盘点 核心知识
1.弹力
(1)定义:发生 的物体,要恢复原状,对与它接触的物体产生的力的作用。
(2)产生条件
①物体间直接接触;
②接触处发生 。
(3)方向:总是与施力物体形变的方向 。
弹性形变
弹性形变
相反
2.“三法”判断弹力的有无
3.弹力方向的确定
[判断正误]
1.只要物体发生形变就会产生弹力作用。( )
2.杆的弹力不一定沿着杆的方向,绳子的弹力一定沿着绳子收缩的方向。 ( )
3.弹力的方向与物体形变的方向相同。( )
×
√
×
提升 关键能力
[典例3] (多选)(2026·广东部分名校联合质量监测)如图所示,底端置于粗糙水平地面上的直杆,其顶端通过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向左下方
BC
[解析] 细线的弹力方向沿着细线收缩的方向,可得细线对杆的弹力方向水平向左,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;杆受到地面的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;地面对杆的弹力方向垂直于地面向上,故D错误。
[典例4] (2026·广东梅州期中)图中各物体均处于静止状态。画出图中物体A所受的弹力。
[答案]
三
考点三 弹力大小的分析与计算
22
盘点 核心知识
1.胡克定律
(1)内容:在弹性限度内,弹簧发生 时,弹力F的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成 。
(2)表达式:F= 。
①k是弹簧的 ,单位为N/m;k的大小由弹簧 决定。
②x是 ,不是弹簧形变以后的长度。
弹性形变
正比
kx
劲度系数
自身性质
形变量
③F-x图像是一条过原点的倾斜直线(如图所示),直线的斜率表示弹簧的劲度系数k。
④弹力的变化量ΔF与弹簧形变量的变化量Δx也成正比,即ΔF=kΔx。
2.计算弹力大小的三种方法
(1)根据胡克定律进行求解。
(2)根据力的平衡条件进行求解。
(3)根据牛顿第二定律进行求解。
[判断正误]
1.由k=可知,劲度系数k与弹力F成正比,与弹簧的形变量x成反比。( )
2.弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的性质决定的,与弹力F的大小和弹簧形变量x的大小无关。( )
3.由F=kx可知,弹簧的形变量越大,弹力越大。( )
×
√
×
提升 关键能力
考向1 绳的弹力
[典例5] (2022·广东卷)如图所示是可用来制作豆腐的石磨及石磨的摇架,使用时摇动摇架带动石磨转动。木柄AB静止时,连接AB的轻绳处于绷紧状态。O点是三根轻绳的结点,F、F1和F2分别表示三根绳的拉力大小,F1=F2且∠AOB=60°。下列关系式正确的是( )
A.F=F1 B.F=2F1
C.F=3F1 D.F=F1
D
[解析] 以结点O为研究对象,对其进行受力分析,由平衡条件可得F=2F1cos 30°=F1,选项D正确。
考向2 杆的弹力
[典例6] 小明发现游乐场中有用弹性杆固定在地面上的玩偶,且在水平方向还有用于固定的可伸缩的弹性物体。小明通过分析,将这个设施简化为如图所示的装置:一小球固定在轻杆上端,AB为水平轻弹簧,小球处于静止状态。图中虚线画出了小明所分析的杆对小球的作用力方向的可能情况。下列分析正确的是( )
A.F1和F2均可能正确,且F1一定大于F2
B.F2和F3均可能正确,且F2一定大于F3
C.F3和F4均可能正确,且F3一定大于F4
D.只有F2是可能正确的,其余均不可能正确
B
[解析] 小球处于静止状态,所受合力为零。当弹簧的弹力为零时,杆对小球的作用力方向是F3,由平衡条件知F3=mg;当弹簧的弹力不为零时,由弹性杆的弯曲方向可知,弹簧被拉长,弹簧对小球的拉力水平向右,杆对小球的作用力方向可能是F2,则F2等于重力和弹力的合力,所以F2>mg=F3,故B正确。
考向3 弹簧(弹性绳)的弹力
[典例7] (2026·广东广州模拟)如图所示,为一种倾斜放置的装取台球的装置,圆筒底部有一轻质弹簧,每个台球的质量为m,半径为R,圆筒直径略大于台球的直径。当将筒口处台球缓慢取走后,又会冒出一个台球,刚好到达被取走台球的位置。若圆筒与水平面之间的夹角为θ,重力加速度为g,忽略球与筒间的摩擦力,则弹簧的劲度系数k的值为( )
A. B.
C. D.
A
[解析] 缓慢取走,说明台球处于动态平衡状态,合力为零,每取走一个台球,弹簧的弹力减小量为mgsin θ,弹簧的伸长量为2R,根据胡克定律F=kx,有ΔF=kΔx,即mgsin θ=k·2R,则k=,故A正确。
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