5.2 弹力 重力(重难点专练)物理新教材沪科版(五四学制)八年级上册
2026-09-14
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摘要:
**基本信息**
以“概念-工具-计算-探究”为逻辑主线,系统提炼弹力、重力专项解题方法,覆盖物理观念、科学思维与探究,直击中考高频考点。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|弹力的概念|10题|双条件判断、施力物体速判、方向三类场景速判|从弹力产生条件到方向判断,构建完整概念应用体系|
|弹簧测力计|10题|校零方向匹配、读数规范、特殊场景辨析|围绕测量工具使用,强化操作规范与误差分析|
|重力的概念、方向与重心|10题|概念辨析(重力≠万有引力)、方向竖直向下、重心确定|明确重力本质,结合重垂线等应用深化理解|
|重力大小的计算|6题|单位统一、g值选取、跨星球场景处理|以G=mg为核心,训练公式应用与场景迁移能力|
|探究影响重力大小的因素|6题|实验器材选择、数据图像分析、误差处理|通过控制变量法,培养科学探究与论证能力|
内容正文:
5.2 弹力 重力
题型01 弹力的概念
题型02 弹簧测力计
题型03 重力的概念、方向与重心
题型04 重力大小的计算
题型05 探究影响重力大小的因素
▌题型01 弹力的概念
1. 弹力产生判断:牢记“接触+弹性形变”双条件,仅接触无挤压形变不会产生弹力,直接排除这类干扰选项。注意相互接触无挤压形变时,不会产生弹力。
2. 施力物体速判:遵循“谁形变、谁施力”规则,比如铁块放在木板上,木板对铁块的支持力,施力物体是发生形变的木板,避免错判为铁块。
3. 弹力方向判断:先抓核心原则——弹力方向与施力物体形变恢复方向相反,再按三类场景速判:面接触类垂直于接触面指向受力物体,绳类沿绳指向收缩方向,弹簧类沿弹簧轴线指向形变反方向。
1.如图所示,运动员站在跳板上,跳板发生弯曲。下列有关说法正确的是( )
A.跳板的弯曲程度越大,产生的弹力就越大
B.跳板对运动员的弹力方向竖直向下
C.运动员对跳板的压力,其施力物体是地球
D.运动员在起跳腾空后,仍受到跳板的弹力
【答案】A
【详解】A.在弹性限度内,跳板弯曲程度越大,弹性形变程度越大,产生的弹力越大,故A正确;
B.弹力方向和物体恢复形变的方向一致,跳板向下弯曲,对运动员的弹力方向向上,故B错误;
C.运动员对跳板的压力,施力物体是运动员,故C错误;
D.弹力产生的条件是物体相互接触并发生弹性形变,运动员起跳腾空后,和跳板不再接触,不会受到跳板的弹力,故D错误。
故选A。
2.下列结果中,不是由弹力产生的是( )
A.撑杆跳高运动员跳起并越过横杆 B.玩具手枪用弹簧将“子弹”射出去
C.手中的石块释放后自由下落 D.“蹦极”运动中落到低处的人被绳拉起
【答案】C
【详解】A.撑杆在运动员用力时发生弹性形变,恢复原状的过程中对运动员产生向上的弹力,使运动员获得向上的速度并越过横杆,该结果由弹力产生,不符合题意。
B.玩具手枪中的弹簧被压缩后发生弹性形变,释放时弹簧恢复原状,对“子弹”产生弹力并将其射出,该结果由弹力产生,不符合题意。
C.手中的石块释放后自由下落,石块的运动状态发生改变主要是由于受到重力作用,不是由弹力产生,符合题意。
D.“蹦极”绳被拉长后发生弹性形变,绳在恢复原状的过程中对人产生向上的弹力,将落到低处的人拉起,该结果由弹力产生,不符合题意。
故选C。
3. 一茶杯放在桌面上,下列关于茶杯和桌面的论述中,正确的是( )
A.桌面发生了形变,茶杯并未发生形变
B.桌面受到向下的压力,是由于桌面发生了形变
C.茶杯受到向上的支持力,是由于茶杯发生了形变
D.茶杯受到向上的支持力,是由于桌面发生了形变
【答案】D
【详解】A.茶杯与桌面相互挤压,均发生了形变,故A错误;
B.桌面受到向下的压力,施力物体是茶杯,是由于茶杯发生了形变,故B错误;
CD.茶杯受到向上的支持力,施力物体是桌面,是由于桌面发生了形变,故C错误,D正确。
故选D。
4.如图,天花板上悬挂的电灯,关于电灯所受拉力说法正确的是( )
A.电灯是施力物体 B.吊灯线是施力物体
C.天花板是施力物体 D.拉力不属于弹力
【答案】B
【详解】A.电灯受到的拉力,电灯是受力物体,故A错误;
B.电灯受到的拉力是吊灯线施加的,吊灯线是施力物体,故B正确;
C.天花板对吊灯线有拉力,对电灯没有直接拉力,故C错误;
D.拉力是由于物体发生弹性形变产生的,属于弹力,故D错误。
故选B。
5.如图所示,在光滑的水平面上,一弹簧左端固定在墙壁上,右端与一小球连接,O点是弹簧为原长时小球的位置。现对小球施加一外力压缩弹簧使小球到达A点,然后释放小球,小球将在AB之间做往复运动。下列说法正确的是( )
A.弹簧对小球的弹力是由于小球发生弹性形变产生的
B.小球由A向B运动的过程中,弹簧对小球的弹力一直变大
C.小球由O向A运动的过程中,弹簧对小球的弹力方向水平向右
D.小球由O向B运动的过程中,弹簧的长度与所受拉力成正比
【答案】C
【详解】A.弹力是由施力物体发生弹性形变产生的,弹簧对小球的弹力是由于弹簧发生弹性形变产生的,故A错误;
B.小球由A向O运动时弹簧形变量减小,由O向B运动时弹簧形变量增大,故弹力先变小后变大,故B错误;
C.小球由O向A运动的过程中,弹簧被压缩,故弹簧对小球的弹力由A指向O,即弹簧对小球的弹力方向水平向右,故C正确;
D.在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受拉力成正比,而非弹簧的长度,故D错误。
故选C。
6. (多选题)关于弹力,下列说法正确的是( )
A.相互接触的物体间一定产生弹力
B.压力、支持力、拉力都属于弹力
C.弹力是指发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对接触它的物体产生的力
D.弹力仅仅是指弹簧形变时对其他物体的作用
【答案】BC
【详解】A.弹力产生需要同时满足两个条件——①物体相互接触,②发生弹性形变,相互接触的物体如果没有发生弹性形变(相互挤压),不会产生弹力,故A错误;
B.压力、支持力、拉力都是按作用效果命名的力,本质都属于弹力,故B正确;
C.弹力的定义就是发生弹性形变的物体要恢复原状,对与其接触的物体产生的力,故C正确;
D.不只是弹簧,任何发生弹性形变的物体都会产生弹力,故D错误。
故选BC。
7. 放在水平桌面上的杯子对桌面的压力是_______发生形变而产生的。手指拉橡皮筋,手指对橡皮筋的拉力是_______发生形变而产生的。
【答案】 杯子 手指
【详解】[1]杯子对桌面的压力,施力物体是杯子,故压力是由杯子发生形变产生。
[2]手指对橡皮筋的拉力,施力物体是手指,因此该拉力是由手指发生形变而产生的。
8. 当你的手压在这张物理试卷上时,手对试卷压力的受力物体是_____,这个力是由_____发生形变产生的。
【答案】 试卷 手
【详解】手对试卷的压力作用在试卷上,故受力物体为试卷。压力属于弹力,弹力由施力物体发生形变产生,该力的施力物体是手,故这个力由手发生形变产生。
9.如图甲,撑竿跳高运动员将竿压弯,松手后竿恢复原状,竿的形变程度越大,对运动员产生的弹力越_____________;如图乙,百米赛跑比赛时,运动员的脚向后蹬地从而获得向前的力,说明物体间力的作用是_____________的。
【答案】 大 相互
【详解】在弹性限度内,弹性物体的形变程度越大,产生的弹力就越大,所以撑竿形变程度越大,对运动员产生的弹力越大。
运动员脚向后蹬地时,脚对地面施加向后的力,同时地面也会对脚施加一个向前的反作用力,这体现了力的作用是相互的。
10. 乒乓球被称为中国的“国球”,深受同学们喜欢。大力扣杀时,球拍给乒乓球的力是由______(选填“球拍”或“乒乓球”)形变产生的,此时球拍给乒乓球的力_______(选填“大于”“等于”或“小于”)乒乓球给球拍的力。乒乓球落到球台反弹后,在上升过程中________(选填“受”或“不受”)弹力的作用。
【答案】 球拍 等于 不受
【详解】弹力由施力物体的弹性形变产生,球拍给乒乓球的力的施力物体为球拍,所以球拍给乒乓球的力是由球拍形变产生的。
球拍给乒乓球的力与乒乓球给球拍的力是一对相互作用力,相互作用力大小相等,所以球拍给乒乓球的力等于乒乓球给球拍的力。
弹力的产生条件是两物体接触且发生弹性形变,乒乓球上升过程中没有满足弹力产生条件的接触物体,所以在上升过程中不受弹力的作用。
▌题型02 弹簧测力计
弹簧测力计是高频考点,解题核心技巧可归纳为三点:
第一,校零判断:先明确测量方向,水平测力就水平校零,竖直测力就竖直校零,忽略方向校零会因弹簧自重引入初始偏差,直接导致读数错误。
第二,读数规范:先确认量程和分度值,沪科版常考的0~5N弹簧测力计分度值多为0.2N,读数时视线垂直刻度盘,力学测量无需像长度测量那样估读到分度值下一位,但必须标注单位“N”。
第三,特殊场景辨析:倒挂使用时,示数等于被测物重力加上测力计自身外壳重力;两端施加等大反向拉力时,示数等于单侧拉力大小,而非二力之和。
1.如图所示是某弹簧测力计,下列说法正确的是( )
A.该弹簧测力计的测量范围为0~5N,分度值(每个小格表示多少牛)为0.2N
B.使用前将弹簧测力计在任意方向调零
C.该弹簧测力计的示数为2.4N
D.使用该弹簧测力计测出来的物体的重力没有误差
【答案】A
【详解】A.由图可知,弹簧测力计最大刻度为5N,测量范围为0~5N;2N到3N之间有5个小格,分度值,故A正确;
B.弹簧测力计使用前应在测量方向上调零,故B错误;
C.指针指在2N下方第3个小格处,示数,故C错误;
D.误差是测量过程中不可避免的,使用任何测量工具都无法完全消除误差,故D错误。
故选A。
2.如图所示,把两个钩码挂在弹簧测力计的挂钩上。下列说法中正确的是( )
A.弹簧测力计只可以测量竖直方向上力的大小
B.使弹簧测力计内弹簧伸长的力是钩码的重力
C.弹簧测力计的分度值为,两个钩码的总重为
D.挂钩码前需将弹簧测力计在水平方向上调零
【答案】C
【详解】A.弹簧测力计可测量任意方向的力,只要拉力方向与弹簧轴线方向一致,故A错误;
B.重力的受力物体是钩码,使弹簧伸长的力的受力物体是弹簧,故该力是钩码对弹簧的拉力,故B错误;
C.由图可知,弹簧测力计分度值,示数为 。当钩码静止时,钩码所受重力的大小等于弹簧测力计的示数,则钩码的重力,故C正确;
D.测量竖直方向的力时,需在竖直方向上调零,故D错误。
故选C。
3.关于如图所示的弹簧测力计,下列说法正确的是( )
A.该弹簧测力计的量程为0~5N,分度值为0.1N
B.在太空的空间站里能用弹簧测力计测物体的重力
C.使用时力的方向应与弹簧的轴线垂直
D.要等弹簧测力计示数稳定之后读数
【答案】D
【详解】A.由图可知,该弹簧测力计的量程为0~5N,0~1N之间有5个小格,因此分度值是0.2N,故A错误;
B.太空空间站中物体处于失重状态,物体对弹簧测力计不会产生拉力,因此无法用它测量物体的重力,故B错误;
C.使用弹簧测力计时,力的方向应与弹簧的轴线方向一致,避免因摩擦影响测量结果,并非垂直,故C错误;
D.弹簧测力计使用时,需等弹簧和指针稳定后再读数,才能得到准确的测量值,故D正确。
故选D。
4.在弹簧测力计的测量范围内,弹簧测力计下面挂一个钩码时长度为6cm,挂2个相同的钩码时长度为7cm,则挂4个相同的钩码时,弹簧测力计的伸长量是( )
A.8cm B.4cm C.10cm D.7cm
【答案】B
【详解】设弹簧测力计的原长为。挂一个相同钩码时,弹簧受到的拉力为 ,弹簧的伸长量为。
挂 1 个钩码时,弹簧总长度为,此时弹簧的伸长量为
挂 2 个相同的钩码时,弹簧总长度为,此时受到的拉力是挂 1 个钩码时的 2 倍,因此弹簧的伸长量也是原来的 2 倍,即
联立两式解得
这说明挂 1 个钩码会使弹簧伸长,所以挂 4 个相同的钩码时,受到的拉力是挂 1 个钩码时的 4 倍。伸长量 =
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选 B。
5. 如图所示,图甲中弹簧测力计吊环在竖直方向悬挂,当把物体挂在调好的弹簧测力计的挂钩上,弹簧测力计的示数为3N。若这时把弹簧测力计倒置,让同一物体挂在吊环上,如图乙所示。下列说法错误的是( )
A.弹簧测力计上标的字母N,是力的单位
B.图乙所示弹簧测力计的示数应为3N
C.读数时视线应与刻度板垂直
D.使用弹簧测力计时,不能超过其量程
【答案】B
【详解】A.力的单位是牛顿,符号为N,因此弹簧测力计上标的字母N是力的单位,故A正确,不符合题意;
B.弹簧测力计倒置后,挂钩受到的拉力不仅有物体的重力(3N),还包括弹簧测力计自身的重力。因此,图乙中测力计的示数会大于3N,故B错误,不符合题意;
C.由弹簧测力计的使用规则可知,读数时视线应与刻度板垂直,才能保证读数准确,故C正确,不符合题意;
D.使用弹簧测力计时,不能超过其量程,否则会损坏测力计,故D正确,不符合题意。
故选B。
6. 小明用如图所示器材制作橡皮筋测力计时,采用相同规格但已磨损的砝码标刻度。b为橡皮筋原长位置,c为瓶盖中不放物体时橡皮筋下端位置。则( )
A.“0”刻度线应标在b点 B.该橡皮筋测力计只能测量重力
C.刻度值“上大下小” D.使用时会使测量结果偏大
【答案】D
【详解】A.由题意知,c为瓶盖中不放物体时橡皮筋下端位置,因此“0“刻度线应标在c点,故A错误;
B.橡皮筋测力计的原理是在弹性限度内,橡皮筋的伸长量与所受拉力成正比,该橡皮筋测力计可以测量重力、拉力等,故B错误;
C.因为在弹性限度内,橡皮筋的伸长量与所受拉力成正比,拉力越大,橡皮筋的伸长量越长,所以刻度值应是“上小下大”,故C错误;
D.采用相同规格但已磨损的砝码标刻度,磨损的砝码质量变小,重力变小,但标注的力不变,因此所标注的力会比实际力大,因此使用时会使测量结果偏大,故D正确。
7.小明同学在探究弹簧的特点时,得出了弹簧的长度与弹簧受到的拉力的关系如图所示,这根弹簧的原长是____cm。弹簧在受到3N的拉力时,弹簧比原来伸长了____cm。
【答案】 2 3
【详解】弹簧原长是不受拉力时的长度,由图可知,当拉力时,弹簧长度为,因此原长为。
由图可知,拉力在范围内,弹簧伸长量与拉力成正比。当拉力为时,弹簧长度为,伸长量为,可得拉力对应弹簧伸长,因此受到拉力时,弹簧比原来伸长。
8.图中弹簧测力计的示数为______N。我们知道“在弹性限度范围内,弹簧伸长的长度和所受拉力成正比”,如果该弹簧测力计的弹簧原长是4cm,在图示拉力的作用下弹簧的长度变为6cm,则弹簧在相同方向受到的拉力是3.2N时,弹簧的长度变为______cm。(忽略弹簧的重力和摩擦)
【答案】 1.6 8
【详解】弹簧测力计量程0~5N,分度值0.2N,指针指在1.6N处,故其示数为1.6N。
时弹簧的伸长量为
根据 “弹性限度内,伸长量与拉力成正比”有
则弹簧在相同方向受到的拉力是3.2N时,弹簧的伸长量为
此时弹簧总长为
9.在“探究橡皮筋的伸长量与橡皮筋所受拉力F的关系”实验中,某实验小组的同学对A、B两根粗细不同的橡皮筋进行研究。将橡皮筋的一端固定,另一端悬挂钩码(单个重力均为,如图甲所示),记录所挂钩码重力和橡皮筋的长度L,根据多组测量数据作出的图线如图乙所示,图线中、段为直线。
(1)本实验还需要的测量器材是___________;分析图乙信息可知:当挂3个钩码时,A橡皮筋的伸长量为___________。
(2)实验中收集多组数据且用两根橡皮筋完成实验的目的是( )。
A.减小误差 B.寻找普遍规律
(3)若用这两根橡皮筋分别制成测力计,用橡皮筋_________制成的测力计测量力的范围更大。
(4)由图可知,弹簧的长度到一定程度后,形变情况与前几次规律不同,这是因为( )
A.弹簧太硬了 B.弹簧超出了弹性限度 C.所挂钩码太轻
【答案】(1) 刻度尺 15 (2)B (3)A (4)B
【详解】(1)探究橡皮筋伸长量与拉力关系的实验中,除了需要用已知重力的钩码来提供拉力外,还必须测量橡皮筋在不同拉力下的长度,因此必不可少的测量器材是刻度尺。
观察图乙坐标系可知,当拉力为0N时,橡皮筋的初始原长为5cm,结合坐标轴规律推断单个钩码重0.5N,挂3个钩码时拉力为1.5N,此时对应橡皮筋A的总长度为20cm,故其伸长量为
(2)采用粗细不同的两根橡皮筋进行多次测量,是为了避免单一测试对象和单次测量带来的偶然性。收集多组数据的核心目的在于归纳和寻找弹力与伸长量之间普遍适用的科学规律,故选B。
(3)弹簧测力计的工作原理是基于弹性体在弹性限度内,其伸长量与所受拉力成正比,从图乙可以看出,橡皮筋A的直线段最高可达1.5N,而橡皮筋 B 的直线段最高仅到1.0N,因此用橡皮筋A制成的测力计能够测量的力的范围更大。
(4)图线在M点和N点之后发生弯曲,不再保持正比例的直线规律,这是由于受到的拉力过大,导致橡皮筋超出了自身的弹性限度,因此形变情况与前几次的规律不同。
10.请你运用所学的知识来解答下面问题。
(1)弹簧测力计是用来测量________的仪器,它是根据在一定范围内,弹簧的伸长量与所受拉力成________性质制成的;
(2)使用弹簧测力计前应先观察其________和________,并检查指针是否在“0”刻度处;
(3)在图中,弹簧测力计操作不合理的是________(选填“a”、“b”或“c”);
(4)如图所示的弹簧测力计,分度值为_______N,物体的重力_______N。
【答案】(1) 力 正比 (2) 量程 分度值 (3)c (4) 0.2 2.6
【详解】(1)弹簧测力计的作用是测量力的大小,它的工作原理是:在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受拉力成正比。
(2) 使用弹簧测力计前,需要先观察它的量程(保证被测力不超过测量范围)和分度值(方便读数),还要检查指针是否对齐零刻度线。
(3) 弹簧测力计测量时,要求拉力方向与弹簧轴线方向一致,避免弹簧与外壳摩擦影响测量结果。图中a沿斜面拉、b竖直拉,拉力方向均与弹簧轴线方向一致,c斜向上拉,拉力方向与弹簧轴线方向不一致,操作不合理。
(4)该弹簧测力计每1N之间有5个小格,因此每个小格代表0.2N,即分度值为0.2N,指针位于2N后第3个小格,读数为
即物体重力为。
▌题型03 重力的概念、方向与重心
1. 概念辨析:明确重力是地球吸引使物体受到的力,施力物体是地球,注意重力≠万有引力;质量是物体固有属性不随位置改变,重力会随纬度、海拔变化,月球上物体质量不变但重力仅为地球的1/6,避开“质量随位置改变”的常见陷阱。
2. 方向判断:牢记重力方向永远是竖直向下,绝非“垂直向下”,竖直向下是垂直于水平面指向地心,斜面上的物体重力方向也不会垂直于斜面,重垂线就是该性质的典型应用。
3. 重心要点:规则均匀物体重心在几何中心,重心是重力等效作用点,不一定在物体上,比如圆环重心在环心;画重力示意图必须从重心出发沿竖直向下画箭头,标注G,这是作图题的高频得分点。
1.近年来,随着城市高层建筑的增多,高空坠物就像悬在城市上空的“利剑”,时刻威胁着人们的安全。高空坠物的危害主要来源于建筑门窗、幕墙玻璃、广告牌、灯箱以及高层居民丢弃物、阳台放置物等在重力的作用下从高处下落造成的,关于重力下列说法正确的是( )
A.物体受到的重力方向总是竖直向下 B.重力没有施力物体
C.物体的重心一定在物体上 D.从斜面上下滑的物体不受重力
【答案】A
【详解】A.重力的方向总是竖直向下,故A正确;
B.重力是由于地球吸引而受到的力,重力的施力物体是地球,故B错误;
C.重心不一定在物体上,例如空心圆环、篮球的重心在几何中心,并不在物体本身,故C错误;
D.地球附近所有物体都受重力作用,沿斜面下滑的物体同样受重力,故D错误。
故选A。
2.如图所示是足球在空中飞行的情景,则有关此时足球的说法中,正确的是( )
A.没有受重力的作用 B.始终受到重力的作用
C.飞行时重力变小 D.重力的方向跟运动方向一致
【答案】B
【详解】AB.地球附近的一切物体都受到地球的重力作用,故A错误,B正确;
C.足球在空中飞行的过程中,质量不变,重力不变,故C错误;
D.重力的方向总是竖直向下的,与图中足球的运动方向不一致,故D错误,
故选B。
3.下列关于重力的说法错误的是( )
A.重力是由于地球的吸引而使物体受到的力
B.山间的溪水会由高处流向低处是由于受到重力的作用
C.建筑工人砌墙时,常利用铅垂线检查墙壁是否竖直,这是利用重力方向总是竖直向下
D.任何物体的重心都在它的几何中心上
【答案】D
【详解】A.重力是由于地球的吸引而使物体受到的力,故A正确;
B.山间溪水由高处流向低处,是因为水受到竖直向下的重力作用,使其自然向地势低处流动,故B正确;
C.建筑工人用铅垂线检查墙壁是否竖直,其原理正是利用了重力方向始终竖直向下的特性,铅垂线静止时与重力方向一致,从而提供竖直参考线,故C正确;
D.只有形状规则且质量分布均匀的物体,其重心才位于其几何中心。对于形状不规则或质量分布不均匀的物体,其重心不一定在几何中心,故D错误。
本题选择描述错误的,故选D。
4.投掷出去的铅球在空中沿抛物线落向地面(如图所示),不考虑空气阻力,下列说法中正确的是( )
A.铅球在空中受到向前的推力和向下的重力作用
B.铅球在空中只受到向下的重力作用
C.铅球在空中的受力方向与运动方向相反
D.铅球的重心不在铅球内而在抛物线的下方
【答案】B
【详解】AB.不考虑空气阻力,铅球在空中只受竖直向下的重力的作用,没有受到向前的推力,故A错误,B正确;
C.铅球在空中只受竖直向下的重力,运动的方向向前,与运动方向不是相反的,故C错误;
D.铅球的重心在铅球内,没有在抛物线的下方,故D错误。
故选B。
5. 下列关于小球所受重力方向的示意图,正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】重力的方向始终是竖直向下的,不是垂直于接触面或沿着运动轨迹的切线方向。其作用点应画在物体的重心上,故ACD错误,B正确。
故选 B。
6. (多选题)关于物体的重力和重心,下列说法正确的是( )
A.重力是由于地球的吸引而使物体受到的力,重力的施力物体是地球
B.物体的重心一定在物体上
C.质地均匀、形状规则的物体的重心在它的几何中心上
D.降低物体的重心,有助于提高物体的稳定程度
【答案】ACD
【详解】A.由于地球的吸引而使物体受到的力是重力,重力的施力物体是地球,地球附近所有的物体都受重力,故A正确;
B.物体的重心不一定在物体上,如空心的球体重心在球心上,不在物体上,故B错误;
C.对于质地均匀、形状规则的物体的重心在它的几何中心上,而不规则或质地不均匀的物体可以用悬挂法找出物体的重心,故C正确;
D.重心越低,物体的稳定程度越高,故降低物体的重心,有助于提高物体的稳定程度,故D正确。
故选ACD。
7. 如图所示,将该装置放在水平桌面上后,增大木板M与桌面的夹角α,会观察到悬线OA的方向________(选填“变化”或“不变”),剪断悬线OA,观察小球下落的方向是______,写出一个利用该原理的应用实例_____________。
【答案】 不变 竖直向下 铅垂线
【详解】地球附近的物体都受到重力作用,重力的方向始终是竖直向下的,也就是垂直于水平面向下:
即使增大木板M与桌面的夹角α,悬线下的小球受重力作用,悬线始终会保持沿重力方向的竖直向下状态,因此悬线OA的方向不变。
剪断悬线后,小球不再受悬线的拉力,仅在重力作用下,会沿着重力的方向竖直向下下落。
人们利用重力方向始终竖直向下的特点,制作了重垂线,用来检查墙壁是否竖直、桌面等平面是否水平,是该原理的典型应用。
8. 如图甲所示为小华用直角三角板和铅垂线自制的水平仪,则水平仪的原理是重力的方向总是_________的,当把该水平仪放在某个桌面上时如图乙所示,则该桌面___________(填“左”或“右”)边高。
【答案】 竖直向下 左
【详解】由于重力的方向总是竖直向下,图甲中当铅垂线与直角三角板的斜边垂直时,说明底面是水平的;图乙中的铅垂线下端偏向右侧,说明左高右低,降低左边的高度,铅垂线下端就会向左移,当桌面水平时,铅垂线就和桌面垂直。
9. 在图中画出抛出去的重力为的篮球所受重力的示意图。
【答案】
【详解】过球心沿竖直向下的方向画一条线段,在线段的末端标上箭头表示重力的方向,并标出大小为,据此作图。
10.小明为了探究物体的稳度与哪些因素有关,设计并进行了以下实验:他首先制作了如图甲所示A、B、C、D四块质量相同的圆柱体(A底面积较大、B、C、D外形完全相同、重心高低不同),然后将它们依次放在木板上(物体不滑动),慢慢转动木板,直至圆柱体翻倒,记录此时木板转过的角度θ,如图乙。结果如下表:
实验次数
1
2
3
4
实验物体
A
B
C
D
重心离支持面的高度
低
低
中
高
圆柱体刚好翻倒时木板转过的角度θ
最大
大
较大
小
稳度
最大
大
较大
小
(1)小明是通过观察___________来判断物体的稳度;
(2)分析1、2两次实验数据可以得到稳度与___________有关;
(3)分析数据___________(填三次实验次数的序号)可以得到稳度与物体重心高度有关。
【答案】(1)圆柱体刚好翻倒时木板转过的角度θ的大小
(2)物体的底面积大小 (3)2、3、4
【详解】(1)稳度不方便直接测量,本实验使用转换法。物体刚好翻倒时木板转过的角度越大,代表物体越不容易翻倒,稳度就越大,所以通过观察圆柱体刚好翻倒时木板转过的角度,来判断物体稳度大小。
(2)第1、2两次实验,圆柱体质量相同,重心离支持面的高度相同,底面积大小不同。A底面积更大,圆柱体刚好翻倒时木板转过的角度更大,物体稳度更大。控制重心高度不变,改变底面积大小,因此探究的是稳度与底面积大小的关系。
(3)根据控制变量法,要探究稳度与物体重心高度的关系,需要控制底面积大小相同,改变重心高度。实验2、3、4中B、C、D圆柱体外形完全相同,底面积相等,重心离支持面的高度不同,因此选2、3、4。
▌题型04 重力大小的计算
1. 先统一单位:题目给出的质量若以g、t为单位,必须先转换成kg,再代入公式G=mg计算,这是上海月考高频失分点。
2. 明确g的取值:题干明确标注g取10N/kg则直接使用,无特殊说明时默认按9.8N/kg计算,同时牢记9.8N/kg的物理意义是“质量为1kg的物体受到的重力为9.8N”。
3. 特殊场景区分:遇到地球、月球跨场景计算时,人的最大举力、可承载的最大重力是固定不变的,月球上g值约为地球的1/6,可据此反向推导能举起的最大质量,避免直接照搬地球g值计算的错误。
日常解题时可养成先圈出质量单位、标注g取值的习惯,就能避开90%的基础失分点。
1.李丽同学的质量为,则她受到的重力是多少?()
【答案】400N
【详解】李丽同学受到的重力
答:她受到的重力是。
2.“海宝”是2010年世博会的吉祥物,“海宝”的质量为3000kg,体积为2m3假设“海宝”是实心的且质地均匀。求:
(1)“海宝”的重力;(g=10N/kg)
(2)如果“海宝”此刻在月球上,已知月球上的“重力”是地球的六分之一,求月球上“海宝”的“重力”。
【答案】(1)3×104N (2)
【详解】(1)“海宝”的重力为
(2)月球上的重力是地球的六分之一,月球上“海宝”的“重力”
3.小张开车送货时需要经过一座桥,在过桥时看到如图所示的限重标志牌。小张的车质量为400kg,装满货物时,车上货物的质量为8×103kg,g取10N/kg。求:
(1)该车自身的重力是多少N?
(2)该车装满货物时的总重力是多少N?
(3)通过计算说明该车能否安全通过这座桥?
【答案】(1)4000N (2)8.4×104N (3)能
【详解】(1)由G=mg可得,该车自身的重力为
(2)由G=mg可得,车上货物的重力为
该车装满货物时的总重力为
(3)桥上“10t”表示允许通过车辆的最大质量为10t,该车装满货物时的总质量为
因为8.4t<10t,所以该车能安全通过这座桥。
4.中国自古就有“嫦娥奔月”的宏愿。2024年10月,神舟十九号载人飞行任务新闻发布会披露,长征十号运载火箭、梦舟载人飞船、揽月月面着陆器、登月航天服、载人月球车等均已按计划开展初样产品生产和相关地面试验,2030年前实现中国人登月目标的各项工作推进顺利。已知月球表面的g月值大约是地球表面g值的。一名宇航员在地球上的重力为529.2N,在地球上最多能举起100kg的物体。(g=9.8N/kg,g火=3.92N/kg)求:
(1)宇航员到达月球后的质量m月;
(2)宇航员到达月球后的重力G月;
(3)宇航员的最大托举力F举;
(4)宇航员在火星上可以举起物体的最大质量m火。
【答案】(1)54kg (2)88.2N (3)980N (4)250kg
【详解】(1)一名宇航员在地球上的重力为529.2N,则质量
因质量是物体的一种基本属性,与空间位置无关,故宇航员到达月球后,质量不变,仍为54kg。
(2)宇航员到达月球后的重力
(3)宇航员的最大托举力
(4)宇航员在火星上可以举起物体的最大重力
宇航员在火星上可以举起物体的最大质量
5. 如图甲所示,月面巡视探测器(月球车)是集工程和智能机器人为一体的复杂航天器,具备“地一月”
遥控能力,有独立驱动的六轮摇臂式行走系统,高1.5m,在地球上时的重力为1.2×103N,图乙是月球表面附近物体的重力G与其质量m之间的关系图像。求:(g地取10N/kg)
(1)月球车在月球上的质量是多少kg;
(2)月球车被送到月球上后所受的重力是多少N。
【答案】(1)120kg (2)204N
【详解】(1)月球车在地球上的质量为
质量是物体本身的一种属性,不随物体位置的改变而改变,所以月球车在月球上的质量与在地球上的质量相等,仍为120kg。
(2)由图乙可知,月球表面附近物体的重力与其质量成正比。当物体的质量为8kg时,其在月球上受到的重力为13.6N。则月球表面附近的重力与质量的比值为
月球车在月球上所受的重力为
6. 月球对它表面附近的物体也有引力,这个引力大约是地球对地面附近同一物体引力的。一个连同随身装备共120kg的宇航员到达月球表面:(g取10N/kg)
(1)航天员在地球上的重力是多少?
(2)到达月球时,他的质量是多少?月球对他的引力约是多少?
【答案】(1)1200N;(2)120kg; 200N
【详解】(1)宇航员在地球上的重力G=mg=120kg×10N/kg=1200N
(2)质量是物体本身的一种属性,只有在所含物质的多少发生变化时才会改变,如果只是改变了位置则质量不会发生改变,即宇航员连同随身装备的质量仍然为120kg。由题意知,宇航员在月球上的引力为
▌题型05 探究影响重力大小的因素
“探究影响重力大小的因素”核心解题技巧可归纳为三点:
1. 实验器材与操作判断:探究重力与质量关系时,需用弹簧测力计测重力,钩码自带标准质量无需额外测质量,能简化操作;探究重力与形状关系时,必须用同一块橡皮泥仅改变形状,保证质量不变,削切橡皮泥会改变质量,属于典型错误操作。
2. 数据与图像分析:多组数据计算G/m比值近似恒定,可直接得出重力与质量成正比;描点后点不共线是测量误差导致,多次测量是为避免偶然性、得到普遍规律。
3. 拓展场景辨析:跨星球重力题中,相同质量在不同星球的重力比值可直接从G-m图像取点计算,上海月考常考乙星球g=××N/kg这类变式,牢记“质量不变、重力随星球引力变化”即可快速破题。
1.小明用家里的器材探究重力的大小与质量的关系。如图甲、乙所示,小明用布袋装着质量不同的米,用电子秤测其质量,用液晶屏拉力器测其重力,实验数据记录如下表:
实验次数
1
2
3
4
5
电子秤的示数/g
100.0
200.0
300.0
400.0
500.0
拉力器的示数/N
0.98
1.96
2.94
3.92
4.90
(1)在图乙中,当米袋静止时,拉力器的示数与这袋米所受重力的大小___________;
(2)分析上表数据可得:物体所受重力的大小与它的质量成___________,下列数据处理方法可以得到此结论的是___________。
A.计算每一次实验中重力的大小与质量的比值
B.计算每一次实验中重力的大小与质量的乘积
【答案】 相等 正比 A
【详解】(1)当米袋静止时,拉力器对米袋的拉力和米袋的重力是平衡力,二力相等,米袋对拉力器的拉力(等于拉力器的示数)与拉力器对米袋的拉力是相互作用力,二力相等,故拉力器示数等于米袋的重力。
(2)由表格中的数据得,计算每一次实验中重力的大小与质量的比值
物体所受的重力与其质量的比值是定值,则结论为:物体所受的重力与其质量成正比,故A符合题意,B不符合题意。故选A。
2.某兴趣小组在探究物体所受重力大小与物体质量关系时,实验记录如表:
钩码质量
重力
重力与质量的比值
0.1
0.98
9.8
0.2
1.96
9.8
0.3
2.94
9.8
(1)小聪同学分别测出钩码所受的重力,并记录在下表甲中。小聪设计的表格第一行存在的问题是:各物理量_________。分析实验数据可知,物体的重力和质量成_______。
(2)小华同学从网上查得:A、B两个星球表面上物体的重力与其质量的关系如图乙所示。从图乙中信息可知,相同质量的物体在A星球表面上的重力______(选填“大于”、“等于”或“小于”)其在B星球表面上的重力;若小金的质量为50kg,他到B星球上所受重力的大小______N。
【答案】(1) 没有单位 正比 (2) 大于 250
【详解】(1)每一个物理量都有其对应的单位,小聪设计的表格第一行存在的问题是没有单位。
由表中数据可知,物体的质量增大几倍,物体所受的重力大小也增大几倍,重力大小与质量的比值相等,所以可得出物体的重力和质量成正比。
(2)由乙图可知,当物体质量为4kg时,在A星球表面上的重力为60N,在B星球表面上的重力为20N,即相同质量的物体在A星球表面上的重力大于其在B星球表面上的重力。
B星球表面上物体的重力与其质量的比值为
所以小金到B星球上所受重力的大小为
3.下表是小明在“探究重力的大小跟质量的关系”实验中得到的实验数据。
被测物体
物体质量
重力
比值
物体1
0.1
0.99
9.9
物体2
0.2
1.96
9.8
物体3
0.3
2.91
9.7
(1)分析数据,可以得到的结论是______________________;
(2)实验时,为得到重力与质量的关系,多次测量的目的是______________________;
(3)通过该实验,我们还能进一步估测出的取值,此时多次测量的目的是________;
(4)小华通过学习,知道了物体的重力与质量的比值,于是,她在分析了小明的测量数据后,认为小明的测量数据有问题,接着便直接修改了数据,如质量,重力改成;质量,重力改成。你认为小华的做法________(选填“合理”或“不合理”),理由是____________。
【答案】(1)见解析 (2)使结论更具有普遍性
(3)减小误差 (4)不合理 见解析
【详解】(1)根据表中数据,考虑到误差因素,质量增大为原来的几倍,物体所受的重力也增大为原来的几倍,即物体所受的重力大小与质量成正比。
(2)实验时,为了使结论具有普遍性,避免偶然性,需要多次测量数据。
(3)通过该实验,我们还能进一步估测出g的取值,此时多次测量求平均值,可以减小误差。
(4)[1][2]实验中难免会出现误差,但是绝不能随意修改数据,应以实验测量的数据为准,若出现误差较大的情况,可以多测几次;故小华修改数据的做法是不正确的,理由是:实验的误差不可避免,应尊重事实。
4. 在探究物体所受重力大小与物体质量的关系时,实验记录如下表:
实验序号
物体质量/kg
物体重力/N
(a)
1
0.1
1
2
0.2
2
3
0.3
3
(1)在实验过程中,需要的测量工具有_________和__________;
(2)表格中(a)的内容是_________;
(3)根据表中数据画出物体重力与质量的关系图像OA。另一组同学分别测出了小西瓜、大西瓜的质量和重力,若在该图像中描出点,这些点应该在__________(选填“OA线上”、“Ⅰ区域”、“Ⅱ区域”);
(4)根据表中数据和图像可以得出的结论是:___________。
【答案】(1) 托盘天平 弹簧测力计 (2)
(3)OA线上 (4)物体受到的重力与质量成正比
【详解】(1)在探究“物体所受重力大小与物体质量的关系”的实验中,需要的测量物体的重力和物体的质量,重力用弹簧测力计测力,质量用托盘天平测量,即实验过程中,需要的测量工具有弹簧测力计和托盘天平。
(2)实验的目的是探究物体所受重力大小与物体质量的关系,表格中记录了物体的质量和重力大小,所以还需要总结出重力和质量的关系;由表中数据可知,重力与质量的比值是相同的,说明物体所受重力大小与物体质量成正比,故表格中(a)的内容是。
(3)由于重力与质量的比值是个定值,则物体所受重力大小与物体质量成正比,即,图像是一条过原点的斜线,则无论是小西瓜还是大西瓜,重力与质量的比值都是相同的,所以这些点应该在OA线上。
(4)根据表中数据和图像可得物体的重力与质量成正比,即。
5.大量的生活经验告诉我们质量不同的物体所受的重力不同。某实验小组的同学们想通过实验,探究物体的重力大小与它的质量的关系,他们用天平、钩码、弹簧测力计进行了如下探究:
质量m(kg)
重力G(N)
0.05
0.5
0.10
1.0
0.15
1.5
0.20
2.0
0.25
2.5
0.30
3.0
(1)实验前除了观察弹簧测力计的量程和分度值外,还应将弹簧测力计在______方向调零;
(2)如图甲所示,把钩码挂在弹簧测力计上,当钩码静止时,弹簧测力计的示数等于钩码所受______的大小。此时测力计的示数是______N;
(3)同学们将实验数据记录在表中,请根据表格中的实验数据,在图乙中作出重力随质量变化的图像。
【答案】(1)竖直 (2) 重力 1.0 (3) 见解析
【详解】(1)由于重力的方向是竖直向下的,测量物体重力前,应将弹簧测力计在竖直方向调零。
(2)实验中钩码保持静止时,弹簧测力计测量钩码的重力,它的示数等于钩码所受重力的大小。
一大格表示1N,且中间有5条刻度线,所以两条相邻的刻度线的长度表示0.2N,即此弹簧测力计的分度值为0.2N,此时的示数为1.0N。
(3)根据表格数据在图乙中描点连线,如下图所示:
6. 如图所示,在“探究重力的大小跟什么因素有关”的实验中,如图甲所示,把钩码逐个挂在弹簧测力计上,分别测出它们受到的重力,并记录在表中。
质量
重力
100
1
200
2
300
3
400
4
500
5
(1)图甲所示的弹簧测力计的示数为________N;
(2)根据表1中的实验数据,在图乙中画出重力G与质量m的关系图像________,由图像可知,物体所受重力的大小与它的质量成________;
(3)在通常情况下,我们认为,但经过科学家的精确测量,发现在不同地点的g值存在微小差异。部分地点的g值大小及所处的纬度见表。由表可知,纬度越高,当地的g值越________;各个国家之间贸易往来的货物运输中,发货单上所标示的“货物重量”,实质上应该是货物的________。
地点
纬度
地点
纬度
赤道
9.749
北极
9.832
北京
9.801
上海
9.780
莫斯科
9.816
纽约
9.803
【答案】(1)2 (2)见解析 正比 (3)大 质量
【详解】(1)图甲所示的弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为2N。
(2)由表格数据可得图像如下所示:
由图像可知,为过原点的直线,因此物体所受重力的大小与它的质量成正比。
(3)由表2的数据,北极纬度高,当地g值越大,赤道纬度低,当地g值越小。
质量与位置无关,因此各个国家间贸易往来的货物运输中,发货单上所标示的“货物重量”,实际上是货物的质量。
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5.2 弹力 重力
题型01 弹力的概念
题型02 弹簧测力计
题型03 重力的概念、方向与重心
题型04 重力大小的计算
题型05 探究影响重力大小的因素
▌题型01 弹力的概念
1. 弹力产生判断:牢记“接触+弹性形变”双条件,仅接触无挤压形变不会产生弹力,直接排除这类干扰选项。注意相互接触无挤压形变时,不会产生弹力。
2. 施力物体速判:遵循“谁形变、谁施力”规则,比如铁块放在木板上,木板对铁块的支持力,施力物体是发生形变的木板,避免错判为铁块。
3. 弹力方向判断:先抓核心原则——弹力方向与施力物体形变恢复方向相反,再按三类场景速判:面接触类垂直于接触面指向受力物体,绳类沿绳指向收缩方向,弹簧类沿弹簧轴线指向形变反方向。
1.如图所示,运动员站在跳板上,跳板发生弯曲。下列有关说法正确的是( )
A.跳板的弯曲程度越大,产生的弹力就越大
B.跳板对运动员的弹力方向竖直向下
C.运动员对跳板的压力,其施力物体是地球
D.运动员在起跳腾空后,仍受到跳板的弹力
2.下列结果中,不是由弹力产生的是( )
A.撑杆跳高运动员跳起并越过横杆 B.玩具手枪用弹簧将“子弹”射出去
C.手中的石块释放后自由下落 D.“蹦极”运动中落到低处的人被绳拉起
3. 一茶杯放在桌面上,下列关于茶杯和桌面的论述中,正确的是( )
A.桌面发生了形变,茶杯并未发生形变
B.桌面受到向下的压力,是由于桌面发生了形变
C.茶杯受到向上的支持力,是由于茶杯发生了形变
D.茶杯受到向上的支持力,是由于桌面发生了形变
4.如图,天花板上悬挂的电灯,关于电灯所受拉力说法正确的是( )
A.电灯是施力物体 B.吊灯线是施力物体
C.天花板是施力物体 D.拉力不属于弹力
5.如图所示,在光滑的水平面上,一弹簧左端固定在墙壁上,右端与一小球连接,O点是弹簧为原长时小球的位置。现对小球施加一外力压缩弹簧使小球到达A点,然后释放小球,小球将在AB之间做往复运动。下列说法正确的是( )
A.弹簧对小球的弹力是由于小球发生弹性形变产生的
B.小球由A向B运动的过程中,弹簧对小球的弹力一直变大
C.小球由O向A运动的过程中,弹簧对小球的弹力方向水平向右
D.小球由O向B运动的过程中,弹簧的长度与所受拉力成正比
6. (多选题)关于弹力,下列说法正确的是( )
A.相互接触的物体间一定产生弹力
B.压力、支持力、拉力都属于弹力
C.弹力是指发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对接触它的物体产生的力
D.弹力仅仅是指弹簧形变时对其他物体的作用
7. 放在水平桌面上的杯子对桌面的压力是_______发生形变而产生的。手指拉橡皮筋,手指对橡皮筋的拉力是_______发生形变而产生的。
8. 当你的手压在这张物理试卷上时,手对试卷压力的受力物体是_____,这个力是由_____发生形变产生的。
9.如图甲,撑竿跳高运动员将竿压弯,松手后竿恢复原状,竿的形变程度越大,对运动员产生的弹力越_____________;如图乙,百米赛跑比赛时,运动员的脚向后蹬地从而获得向前的力,说明物体间力的作用是_____________的。
10. 乒乓球被称为中国的“国球”,深受同学们喜欢。大力扣杀时,球拍给乒乓球的力是由______(选填“球拍”或“乒乓球”)形变产生的,此时球拍给乒乓球的力_______(选填“大于”“等于”或“小于”)乒乓球给球拍的力。乒乓球落到球台反弹后,在上升过程中________(选填“受”或“不受”)弹力的作用。
▌题型02 弹簧测力计
弹簧测力计是高频考点,解题核心技巧可归纳为三点:
第一,校零判断:先明确测量方向,水平测力就水平校零,竖直测力就竖直校零,忽略方向校零会因弹簧自重引入初始偏差,直接导致读数错误。
第二,读数规范:先确认量程和分度值,沪科版常考的0~5N弹簧测力计分度值多为0.2N,读数时视线垂直刻度盘,力学测量无需像长度测量那样估读到分度值下一位,但必须标注单位“N”。
第三,特殊场景辨析:倒挂使用时,示数等于被测物重力加上测力计自身外壳重力;两端施加等大反向拉力时,示数等于单侧拉力大小,而非二力之和。
1.如图所示是某弹簧测力计,下列说法正确的是( )
A.该弹簧测力计的测量范围为0~5N,分度值(每个小格表示多少牛)为0.2N
B.使用前将弹簧测力计在任意方向调零
C.该弹簧测力计的示数为2.4N
D.使用该弹簧测力计测出来的物体的重力没有误差
2.如图所示,把两个钩码挂在弹簧测力计的挂钩上。下列说法中正确的是( )
A.弹簧测力计只可以测量竖直方向上力的大小
B.使弹簧测力计内弹簧伸长的力是钩码的重力
C.弹簧测力计的分度值为,两个钩码的总重为
D.挂钩码前需将弹簧测力计在水平方向上调零
3.关于如图所示的弹簧测力计,下列说法正确的是( )
A.该弹簧测力计的量程为0~5N,分度值为0.1N
B.在太空的空间站里能用弹簧测力计测物体的重力
C.使用时力的方向应与弹簧的轴线垂直
D.要等弹簧测力计示数稳定之后读数
4.在弹簧测力计的测量范围内,弹簧测力计下面挂一个钩码时长度为6cm,挂2个相同的钩码时长度为7cm,则挂4个相同的钩码时,弹簧测力计的伸长量是( )
A.8cm B.4cm C.10cm D.7cm
5. 如图所示,图甲中弹簧测力计吊环在竖直方向悬挂,当把物体挂在调好的弹簧测力计的挂钩上,弹簧测力计的示数为3N。若这时把弹簧测力计倒置,让同一物体挂在吊环上,如图乙所示。下列说法错误的是( )
A.弹簧测力计上标的字母N,是力的单位
B.图乙所示弹簧测力计的示数应为3N
C.读数时视线应与刻度板垂直
D.使用弹簧测力计时,不能超过其量程
6. 小明用如图所示器材制作橡皮筋测力计时,采用相同规格但已磨损的砝码标刻度。b为橡皮筋原长位置,c为瓶盖中不放物体时橡皮筋下端位置。则( )
A.“0”刻度线应标在b点 B.该橡皮筋测力计只能测量重力
C.刻度值“上大下小” D.使用时会使测量结果偏大
7.小明同学在探究弹簧的特点时,得出了弹簧的长度与弹簧受到的拉力的关系如图所示,这根弹簧的原长是____cm。弹簧在受到3N的拉力时,弹簧比原来伸长了____cm。
8.图中弹簧测力计的示数为______N。我们知道“在弹性限度范围内,弹簧伸长的长度和所受拉力成正比”,如果该弹簧测力计的弹簧原长是4cm,在图示拉力的作用下弹簧的长度变为6cm,则弹簧在相同方向受到的拉力是3.2N时,弹簧的长度变为______cm。(忽略弹簧的重力和摩擦)
9.在“探究橡皮筋的伸长量与橡皮筋所受拉力F的关系”实验中,某实验小组的同学对A、B两根粗细不同的橡皮筋进行研究。将橡皮筋的一端固定,另一端悬挂钩码(单个重力均为,如图甲所示),记录所挂钩码重力和橡皮筋的长度L,根据多组测量数据作出的图线如图乙所示,图线中、段为直线。
(1)本实验还需要的测量器材是___________;分析图乙信息可知:当挂3个钩码时,A橡皮筋的伸长量为___________。
(2)实验中收集多组数据且用两根橡皮筋完成实验的目的是( )。
A.减小误差 B.寻找普遍规律
(3)若用这两根橡皮筋分别制成测力计,用橡皮筋_________制成的测力计测量力的范围更大。
(4)由图可知,弹簧的长度到一定程度后,形变情况与前几次规律不同,这是因为( )
A.弹簧太硬了 B.弹簧超出了弹性限度 C.所挂钩码太轻
10.请你运用所学的知识来解答下面问题。
(1)弹簧测力计是用来测量________的仪器,它是根据在一定范围内,弹簧的伸长量与所受拉力成________性质制成的;
(2)使用弹簧测力计前应先观察其________和________,并检查指针是否在“0”刻度处;
(3)在图中,弹簧测力计操作不合理的是________(选填“a”、“b”或“c”);
(4)如图所示的弹簧测力计,分度值为_______N,物体的重力_______N。
▌题型03 重力的概念、方向与重心
1. 概念辨析:明确重力是地球吸引使物体受到的力,施力物体是地球,注意重力≠万有引力;质量是物体固有属性不随位置改变,重力会随纬度、海拔变化,月球上物体质量不变但重力仅为地球的1/6,避开“质量随位置改变”的常见陷阱。
2. 方向判断:牢记重力方向永远是竖直向下,绝非“垂直向下”,竖直向下是垂直于水平面指向地心,斜面上的物体重力方向也不会垂直于斜面,重垂线就是该性质的典型应用。
3. 重心要点:规则均匀物体重心在几何中心,重心是重力等效作用点,不一定在物体上,比如圆环重心在环心;画重力示意图必须从重心出发沿竖直向下画箭头,标注G,这是作图题的高频得分点。
1.近年来,随着城市高层建筑的增多,高空坠物就像悬在城市上空的“利剑”,时刻威胁着人们的安全。高空坠物的危害主要来源于建筑门窗、幕墙玻璃、广告牌、灯箱以及高层居民丢弃物、阳台放置物等在重力的作用下从高处下落造成的,关于重力下列说法正确的是( )
A.物体受到的重力方向总是竖直向下 B.重力没有施力物体
C.物体的重心一定在物体上 D.从斜面上下滑的物体不受重力
2.如图所示是足球在空中飞行的情景,则有关此时足球的说法中,正确的是( )
A.没有受重力的作用 B.始终受到重力的作用
C.飞行时重力变小 D.重力的方向跟运动方向一致
3.下列关于重力的说法错误的是( )
A.重力是由于地球的吸引而使物体受到的力
B.山间的溪水会由高处流向低处是由于受到重力的作用
C.建筑工人砌墙时,常利用铅垂线检查墙壁是否竖直,这是利用重力方向总是竖直向下
D.任何物体的重心都在它的几何中心上
4.投掷出去的铅球在空中沿抛物线落向地面(如图所示),不考虑空气阻力,下列说法中正确的是( )
A.铅球在空中受到向前的推力和向下的重力作用
B.铅球在空中只受到向下的重力作用
C.铅球在空中的受力方向与运动方向相反
D.铅球的重心不在铅球内而在抛物线的下方
5. 下列关于小球所受重力方向的示意图,正确的是( )
A. B. C. D.
6. (多选题)关于物体的重力和重心,下列说法正确的是( )
A.重力是由于地球的吸引而使物体受到的力,重力的施力物体是地球
B.物体的重心一定在物体上
C.质地均匀、形状规则的物体的重心在它的几何中心上
D.降低物体的重心,有助于提高物体的稳定程度
7. 如图所示,将该装置放在水平桌面上后,增大木板M与桌面的夹角α,会观察到悬线OA的方向________(选填“变化”或“不变”),剪断悬线OA,观察小球下落的方向是______,写出一个利用该原理的应用实例_____________。
8. 如图甲所示为小华用直角三角板和铅垂线自制的水平仪,则水平仪的原理是重力的方向总是_________的,当把该水平仪放在某个桌面上时如图乙所示,则该桌面___________(填“左”或“右”)边高。
9. 在图中画出抛出去的重力为的篮球所受重力的示意图。
10.小明为了探究物体的稳度与哪些因素有关,设计并进行了以下实验:他首先制作了如图甲所示A、B、C、D四块质量相同的圆柱体(A底面积较大、B、C、D外形完全相同、重心高低不同),然后将它们依次放在木板上(物体不滑动),慢慢转动木板,直至圆柱体翻倒,记录此时木板转过的角度θ,如图乙。结果如下表:
实验次数
1
2
3
4
实验物体
A
B
C
D
重心离支持面的高度
低
低
中
高
圆柱体刚好翻倒时木板转过的角度θ
最大
大
较大
小
稳度
最大
大
较大
小
(1)小明是通过观察___________来判断物体的稳度;
(2)分析1、2两次实验数据可以得到稳度与___________有关;
(3)分析数据___________(填三次实验次数的序号)可以得到稳度与物体重心高度有关。
▌题型04 重力大小的计算
1. 先统一单位:题目给出的质量若以g、t为单位,必须先转换成kg,再代入公式G=mg计算,这是上海月考高频失分点。
2. 明确g的取值:题干明确标注g取10N/kg则直接使用,无特殊说明时默认按9.8N/kg计算,同时牢记9.8N/kg的物理意义是“质量为1kg的物体受到的重力为9.8N”。
3. 特殊场景区分:遇到地球、月球跨场景计算时,人的最大举力、可承载的最大重力是固定不变的,月球上g值约为地球的1/6,可据此反向推导能举起的最大质量,避免直接照搬地球g值计算的错误。
日常解题时可养成先圈出质量单位、标注g取值的习惯,就能避开90%的基础失分点。
1.李丽同学的质量为,则她受到的重力是多少?()
2.“海宝”是2010年世博会的吉祥物,“海宝”的质量为3000kg,体积为2m3假设“海宝”是实心的且质地均匀。求:
(1)“海宝”的重力;(g=10N/kg)
(2)如果“海宝”此刻在月球上,已知月球上的“重力”是地球的六分之一,求月球上“海宝”的“重力”。
3.小张开车送货时需要经过一座桥,在过桥时看到如图所示的限重标志牌。小张的车质量为400kg,装满货物时,车上货物的质量为8×103kg,g取10N/kg。求:
(1)该车自身的重力是多少N?
(2)该车装满货物时的总重力是多少N?
(3)通过计算说明该车能否安全通过这座桥?
4.中国自古就有“嫦娥奔月”的宏愿。2024年10月,神舟十九号载人飞行任务新闻发布会披露,长征十号运载火箭、梦舟载人飞船、揽月月面着陆器、登月航天服、载人月球车等均已按计划开展初样产品生产和相关地面试验,2030年前实现中国人登月目标的各项工作推进顺利。已知月球表面的g月值大约是地球表面g值的。一名宇航员在地球上的重力为529.2N,在地球上最多能举起100kg的物体。(g=9.8N/kg,g火=3.92N/kg)求:
(1)宇航员到达月球后的质量m月;
(2)宇航员到达月球后的重力G月;
(3)宇航员的最大托举力F举;
(4)宇航员在火星上可以举起物体的最大质量m火。
5. 如图甲所示,月面巡视探测器(月球车)是集工程和智能机器人为一体的复杂航天器,具备“地一月”
遥控能力,有独立驱动的六轮摇臂式行走系统,高1.5m,在地球上时的重力为1.2×103N,图乙是月球表面附近物体的重力G与其质量m之间的关系图像。求:(g地取10N/kg)
(1)月球车在月球上的质量是多少kg;
(2)月球车被送到月球上后所受的重力是多少N。
6. 月球对它表面附近的物体也有引力,这个引力大约是地球对地面附近同一物体引力的。一个连同随身装备共120kg的宇航员到达月球表面:(g取10N/kg)
(1)航天员在地球上的重力是多少?
(2)到达月球时,他的质量是多少?月球对他的引力约是多少?
▌题型05 探究影响重力大小的因素
“探究影响重力大小的因素”核心解题技巧可归纳为三点:
1. 实验器材与操作判断:探究重力与质量关系时,需用弹簧测力计测重力,钩码自带标准质量无需额外测质量,能简化操作;探究重力与形状关系时,必须用同一块橡皮泥仅改变形状,保证质量不变,削切橡皮泥会改变质量,属于典型错误操作。
2. 数据与图像分析:多组数据计算G/m比值近似恒定,可直接得出重力与质量成正比;描点后点不共线是测量误差导致,多次测量是为避免偶然性、得到普遍规律。
3. 拓展场景辨析:跨星球重力题中,相同质量在不同星球的重力比值可直接从G-m图像取点计算,上海月考常考乙星球g=××N/kg这类变式,牢记“质量不变、重力随星球引力变化”即可快速破题。
1.小明用家里的器材探究重力的大小与质量的关系。如图甲、乙所示,小明用布袋装着质量不同的米,用电子秤测其质量,用液晶屏拉力器测其重力,实验数据记录如下表:
实验次数
1
2
3
4
5
电子秤的示数/g
100.0
200.0
300.0
400.0
500.0
拉力器的示数/N
0.98
1.96
2.94
3.92
4.90
(1)在图乙中,当米袋静止时,拉力器的示数与这袋米所受重力的大小___________;
(2)分析上表数据可得:物体所受重力的大小与它的质量成___________,下列数据处理方法可以得到此结论的是___________。
A.计算每一次实验中重力的大小与质量的比值
B.计算每一次实验中重力的大小与质量的乘积
2.某兴趣小组在探究物体所受重力大小与物体质量关系时,实验记录如表:
钩码质量
重力
重力与质量的比值
0.1
0.98
9.8
0.2
1.96
9.8
0.3
2.94
9.8
(1)小聪同学分别测出钩码所受的重力,并记录在下表甲中。小聪设计的表格第一行存在的问题是:各物理量_________。分析实验数据可知,物体的重力和质量成_______。
(2)小华同学从网上查得:A、B两个星球表面上物体的重力与其质量的关系如图乙所示。从图乙中信息可知,相同质量的物体在A星球表面上的重力______(选填“大于”、“等于”或“小于”)其在B星球表面上的重力;若小金的质量为50kg,他到B星球上所受重力的大小______N。
3.下表是小明在“探究重力的大小跟质量的关系”实验中得到的实验数据。
被测物体
物体质量
重力
比值
物体1
0.1
0.99
9.9
物体2
0.2
1.96
9.8
物体3
0.3
2.91
9.7
(1)分析数据,可以得到的结论是______________________;
(2)实验时,为得到重力与质量的关系,多次测量的目的是______________________;
(3)通过该实验,我们还能进一步估测出的取值,此时多次测量的目的是________;
(4)小华通过学习,知道了物体的重力与质量的比值,于是,她在分析了小明的测量数据后,认为小明的测量数据有问题,接着便直接修改了数据,如质量,重力改成;质量,重力改成。你认为小华的做法________(选填“合理”或“不合理”),理由是____________。
4. 在探究物体所受重力大小与物体质量的关系时,实验记录如下表:
实验序号
物体质量/kg
物体重力/N
(a)
1
0.1
1
2
0.2
2
3
0.3
3
(1)在实验过程中,需要的测量工具有_________和__________;
(2)表格中(a)的内容是_________;
(3)根据表中数据画出物体重力与质量的关系图像OA。另一组同学分别测出了小西瓜、大西瓜的质量和重力,若在该图像中描出点,这些点应该在__________(选填“OA线上”、“Ⅰ区域”、“Ⅱ区域”);
(4)根据表中数据和图像可以得出的结论是:___________。
5.大量的生活经验告诉我们质量不同的物体所受的重力不同。某实验小组的同学们想通过实验,探究物体的重力大小与它的质量的关系,他们用天平、钩码、弹簧测力计进行了如下探究:
质量m(kg)
重力G(N)
0.05
0.5
0.10
1.0
0.15
1.5
0.20
2.0
0.25
2.5
0.30
3.0
(1)实验前除了观察弹簧测力计的量程和分度值外,还应将弹簧测力计在______方向调零;
(2)如图甲所示,把钩码挂在弹簧测力计上,当钩码静止时,弹簧测力计的示数等于钩码所受______的大小。此时测力计的示数是______N;
(3)同学们将实验数据记录在表中,请根据表格中的实验数据,在图乙中作出重力随质量变化的图像。
6. 如图所示,在“探究重力的大小跟什么因素有关”的实验中,如图甲所示,把钩码逐个挂在弹簧测力计上,分别测出它们受到的重力,并记录在表中。
质量
重力
100
1
200
2
300
3
400
4
500
5
(1)图甲所示的弹簧测力计的示数为________N;
(2)根据表1中的实验数据,在图乙中画出重力G与质量m的关系图像________,由图像可知,物体所受重力的大小与它的质量成________;
(3)在通常情况下,我们认为,但经过科学家的精确测量,发现在不同地点的g值存在微小差异。部分地点的g值大小及所处的纬度见表。由表可知,纬度越高,当地的g值越________;各个国家之间贸易往来的货物运输中,发货单上所标示的“货物重量”,实质上应该是货物的________。
地点
纬度
地点
纬度
赤道
9.749
北极
9.832
北京
9.801
上海
9.780
莫斯科
9.816
纽约
9.803
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5.2 弹力 重力
题型01 弹力的概念
题型02 弹簧测力计
题型03 重力的概念、方向与重心
题型04 重力大小的计算
题型05 探究影响重力大小的因素
▌题型01 弹力的概念
1.【答案】A
2.【答案】C
3. 【答案】D
4.【答案】B
5.【答案】C
6. 【答案】BC
7. 【答案】 杯子 手指
8. 【答案】 试卷 手
9.【答案】 大 相互
10. 【答案】 球拍 等于 不受
▌题型02 弹簧测力计
1.【答案】A
2.【答案】C
3.【答案】D
4.【答案】B
5. 【答案】B
6. 【答案】D
7.【答案】 2 3
8.【答案】 1.6 8
9.【答案】(1) 刻度尺 15 (2)B (3)A (4)B
10.【答案】(1) 力 正比 (2) 量程 分度值 (3)c (4) 0.2 2.6
▌题型03 重力的概念、方向与重心
1.【答案】A
2.【答案】B
3.【答案】D
4.【答案】B
5. 【答案】B
6. 【答案】ACD
7. 【答案】 不变 竖直向下 铅垂线
8. 【答案】 竖直向下 左
9. 【答案】
10.【答案】(1)圆柱体刚好翻倒时木板转过的角度θ的大小 (2)物体的底面积大小 (3)2、3、4
▌题型04 重力大小的计算
1.【答案】400N
【详解】李丽同学受到的重力
2.【答案】(1)3×104N (2)
【详解】(1)“海宝”的重力为
(2)月球上的重力是地球的六分之一,月球上“海宝”的“重力”
3.【答案】(1)4000N (2)8.4×104N (3)能
【详解】(1)由G=mg可得,该车自身的重力为
(2)由G=mg可得,车上货物的重力为
该车装满货物时的总重力为
(3)桥上“10t”表示允许通过车辆的最大质量为10t,该车装满货物时的总质量为
因为8.4t<10t,所以该车能安全通过这座桥。
4.【答案】(1)54kg (2)88.2N (3)980N (4)250kg
【详解】(1)一名宇航员在地球上的重力为529.2N,则质量
因质量是物体的一种基本属性,与空间位置无关,故宇航员到达月球后,质量不变,仍为54kg。
(2)宇航员到达月球后的重力
(3)宇航员的最大托举力
(4)宇航员在火星上可以举起物体的最大重力
宇航员在火星上可以举起物体的最大质量
5. 【答案】(1)120kg (2)204N
【详解】(1)月球车在地球上的质量为
质量是物体本身的一种属性,不随物体位置的改变而改变,所以月球车在月球上的质量与在地球上的质量相等,仍为120kg。
(2)由图乙可知,月球表面附近物体的重力与其质量成正比。当物体的质量为8kg时,其在月球上受到的重力为13.6N。则月球表面附近的重力与质量的比值为
月球车在月球上所受的重力为
6. 【答案】(1)1200N;(2)120kg; 200N
【详解】(1)宇航员在地球上的重力G=mg=120kg×10N/kg=1200N
(2)质量是物体本身的一种属性,只有在所含物质的多少发生变化时才会改变,如果只是改变了位置则质量不会发生改变,即宇航员连同随身装备的质量仍然为120kg。由题意知,宇航员在月球上的引力为
▌题型05 探究影响重力大小的因素
1.【答案】 相等 正比 A
2.【答案】(1) 没有单位 正比 (2) 大于 250
3.【答案】(1)见解析 (2)使结论更具有普遍性
(3)减小误差 (4)不合理 实验中难免会出现误差,但是绝不能随意修改数据,应以实验测量的数据为准,若出现误差较大的情况,可以多测几次;故小华修改数据的做法是不正确的,理由是:实验的误差不可避免,应尊重事实。
4. 【答案】(1) 托盘天平 弹簧测力计 (2)
(3)OA线上 (4)物体受到的重力与质量成正比
5.【答案】(1)竖直 (2) 重力 1.0 (3)
6.【答案】(1)2 (2) 正比 (3)大 质量
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