銜接點14 重力和彈力（解析版）

銜接點14重力和彈力課程標準初中通過常見事例或?qū)嶒灒私庵亓?、彈力，認識力的作用效果。能用示意圖描述力。會測量力的大小。知道二力平衡條件。高中1.理解重力及重心的概念，會用二力平衡知識確定重心.2.會用力的圖示和力的示意圖表示力.3.知道形變的概念及產(chǎn)生彈力的條件.4.知道壓力、支持力和繩的拉力都是彈力，會分析彈力的方向．5.掌握彈力有無的判斷方法，會分析物體間的彈力.6.理解胡克定律，會利用胡克定律解決有關問題．初中物理知識儲備力的示意圖1.力的三要素：力的大小、方向、作用點。2.力的示意圖：畫力的示意圖方法：（1）確定受力物體；（2）在受力物體上找好作用點；（線段的起點或終點：表示力的作用點。）（3）沿力的方向畫一條帶箭頭的線段；（線段的長短：表示力的大??；箭頭：表示力的方向。）（4）標出力的大小和單位。重力1.重力：由于地球的吸引而使物體受到的力。重力的大小又叫重量。2.重力的公式：G=mg其中G表示重力（N），m表示質(zhì)量（㎏），g是9.8N/㎏，粗略計算：g取10N/㎏3.重力的方向：豎直向下。應用：重垂線4.重心：重力在物體上的作用點叫重心。質(zhì)地均勻，外形規(guī)則物體的重心在物體的幾何中心。重心不一定在物體上。三、彈力1.形變：物體的形狀或體積的改變叫做形變。形變的原因是物體受到了外力。2.彈力：發(fā)生形變的物體，由于要恢復原狀，對跟它接觸的物體會產(chǎn)生力的作用，這個力叫做彈力。3.彈力產(chǎn)生的條件：接觸；發(fā)生形變。4.彈力的方向：輕繩（線）的彈力方向沿繩（線）收伸縮方向；面面接觸（或點面接觸）物體間的彈力垂直于切面并指向受力物體。彈力大小：用彈簧測力計測彈力大小。在彈性限度內(nèi)，彈簧受到的拉力越大，彈簧的伸長量就越長。（彈簧伸長長度跟所受拉力成正比）可根據(jù)二力平衡來求彈力大小。高中物理新知識、新模型知識點一重力和重心1．重力的大小(1)重力的大小G＝mg，只與物體的質(zhì)量m和重力加速度g有關，與物體的運動狀態(tài)無關．(2)重力加速度g與物體所處的緯度和高度有關，在赤道處，g最小，在兩極處，g最大(同一高度)；同一緯度，海拔越高，g越小，海拔越低，g越大．2．重力的方向：豎直向下．豎直向下是指垂直于水平面向下，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．重力的作用點——重心(1)重心是物體各部分所受重力的等效作用點，并不是只有物體的重心才受到重力作用．(2)重心的位置除了跟物體的形狀有關外，還跟物體的質(zhì)量分布有關，如圖甲所示．質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體的重心在其幾何中心，如圖乙所示．重心的位置可以在物體上，也可以在物體外．(3)懸掛法確定薄板狀物體的重心．①原理：二力平衡時，兩個力等大反向．②方法：薄板狀物體的重心位置可用懸掛法確定，如圖所示，先在A點把薄板狀物體懸掛起來，物體靜止時，物體所受的重力與懸繩的拉力在同一豎直線上，所以物體的重心一定在通過A點的豎直線AB上．然后在C點把物體懸掛起來，同理知，物體的重心一定在通過C點的豎直線CD上，AB和CD的交點O就是薄板狀物體的重心位置．知識點二彈力1．彈力的成因：施力物體發(fā)生形變且要恢復原狀．2．彈力的產(chǎn)生必須同時具備兩個條件(1)兩物體直接接觸；(2)兩物體接觸處發(fā)生彈性形變．3．幾種常見彈力的方向注意：每個接觸面最多只能產(chǎn)生一個彈力．知識點三胡克定律1．對胡克定律F＝kx的理解(1)適用范圍：彈簧的形變必須在彈性限度內(nèi)．(2)x的意義：x是彈簧的形變量，即彈簧的伸長量(l－l0)或壓縮量(l0－l)．(3)k為彈簧的勁度系數(shù)，反映彈簧本身的屬性，由彈簧自身的長度、粗細、材料等因素決定，與彈力F的大小和形變量x無關．2．F－x圖像是一條過原點的傾斜直線(如圖所示)，直線的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)k.即k＝eq\f(ΔF,Δx).3．推論式ΔF＝kΔx：彈簧彈力的變化量ΔF與形變量的變化量Δx成正比．初、高中物理銜接點1.初高中物理對重力的產(chǎn)生、大小、方向和重心的認識，沒有本質(zhì)上的區(qū)別，但在高中物理中對于重力的方向重點強調(diào)了豎直向下不一定指向地心，也不一定垂直于接觸面，但垂直于水平面，這一點在初中物理中不會有太多強調(diào)；同時，對于質(zhì)量分布不均形狀不規(guī)則的物體重心也在高中物理中有了進一步說明。2.力的圖示與力的示意圖力的圖示與力的示意圖的畫法作圖步驟力的圖示力的示意圖選標度選定標度(用某一長度的線段表示一定大小的力)畫線段從作用點開始沿力的方向畫一條線段，根據(jù)選定的標度和力的大小按比例確定線段長度從作用點開始沿力的方向畫一條適當長度的線段標方向在線段的末端標出箭頭，表示方向在線段的末端標出箭頭，表示方向3.彈力有無的判斷方法條件法根據(jù)物體間是否直接接觸并發(fā)生彈性形變來判斷是否存在彈力．此方法多用來判斷形變較明顯的情況圖中彈力帶與手直接接觸，彈力帶發(fā)生形變，手與彈力帶之間一定存在彈力假設法方法一假設兩物體間不存在彈力，看物體能否保持原有的狀態(tài)，若狀態(tài)不變，則不存在彈力；若狀態(tài)改變，則存在彈力斜面光滑，細繩豎直假設斜面對小球無彈力，則小球在拉力和重力作用下能保持靜止狀態(tài)，則斜面對小球無彈力方法二假設兩物體間存在彈力，看物體的受力情況是否與物體的運動狀態(tài)相符合，若不符合，則無彈力如圖甲，若墻壁對小球有彈力，受力情況如圖乙，小球不能處于靜止狀態(tài)，則FN2不存在3.質(zhì)點概念的建立是本節(jié)的難點。質(zhì)點是一個理想模型，步入高中的學生要提升建構模型的能力。質(zhì)點概念的建立就是學生在高中第一次經(jīng)歷針對實際問題抓住主要因素忽略次要因素的科學思維方式，抽象概括出的理想化模型。4.質(zhì)點概念比較抽象，同學們可以通過實例分析，在感性認識的基礎上，通過實例分析，歸納結論，辨析應用，逐步理解質(zhì)點的概念并掌握判斷物體是否可視為質(zhì)點的條件。例如：雄鷹飛翔時各部分運動情況不完全相同，因此描述它的運動十分復雜，但如果我們只關注它的整體移動情況，比如研究一段時間內(nèi)雄鷹從哪里移動到了哪里，就可以把它看成一個點來研究。1.如圖所示，樹上的蘋果會落向地面；建筑工地上工人常用重錘來檢測墻壁是否豎直．為什么樹上的蘋果總要落向地面？為什么使用重錘能檢測墻壁是否豎直呢？答案蘋果落向地面是因為受到了豎直向下的重力作用；重錘能檢測墻壁是否豎直，是因為重力的方向是豎直向下的，重錘靜止時，懸掛重錘的細線方向一定是沿豎直方向的，如果墻壁與細線平行，就說明墻壁是豎直的，沒有傾斜．2.如圖所示，用10N的力托著一本書，用500N的力推汽車，如何簡潔明了地表示出這兩個力呢？答案可以用帶箭頭的線段來表示，線段的長度表示力的大小，箭頭的指向表示力的方向，箭尾或者箭頭表示力的作用點．例題1.關于重力，以下說法正確的是()A．重力的方向總是垂直于接觸面向下B．把處在空氣中的物體浸入水中，物體所受重力變小C．掛在繩上靜止的物體，它受到的重力就是繩對它的拉力D．同一物體在地球各處所受重力的大小不一定相等答案D解析重力的方向總是豎直向下的，但不一定是垂直于接觸面向下的，比如在斜面上的物體所受的重力方向并不是垂直于斜面向下的，A錯誤；重力G＝mg，其大小只與物體質(zhì)量、自由落體加速度g有關，與其他因素無關，B錯誤；繩子拉力的施力物體是繩子，重力的施力物體是地球，兩者的施力物體不同，不是同一個力，C錯誤；由于自由落體加速度隨著緯度、高度的變化而變化，所以同一物體在地球各處所受重力的大小不一定相等，D正確．例題2.關于重心，下列說法中正確的是()A．重心就是物體內(nèi)最重的一點B．物體發(fā)生形變時，其重心位置一定不變C．重心一定在物體的幾何中心D．采用背越式跳高的運動員在越過橫桿時，重心位置可能在橫桿之下答案D解析重心在效果上可以看作物體各部分所受重力作用集中于一點，而不是最重的點，A項錯誤；物體發(fā)生形變時，物體的形狀發(fā)生改變，所以其重心位置可能改變，B項錯誤；重心的位置與物體的形狀和物體內(nèi)質(zhì)量的分布有關，重心不一定在物體的幾何中心，C項錯誤；采用背越式跳高的運動員在越過橫桿時，其重心位置可能在橫桿之下，D項正確．例題3.如圖所示，一人通過細繩用大小為50N的力F沿與水平方向成30°角斜向上拉物塊A，試畫出拉力F的圖示和物塊重力G的示意圖，并指出受力物體與施力物體．答案見解析解析由題意知，細繩拉物塊A，受力物體是物塊A，施力物體是細繩．畫力的圖示時，先選好標度，用點A代表物塊A，即力的作用點，最后標上箭頭指明拉力的方向，即得力F的圖示，如圖所示．為了準確無誤地表示拉力的方向，圖中的虛線是必要的補充．力的示意圖只需把力的方向和作用點表示出來．從物塊A的重心作一條豎直向下的線段，標上箭頭，即得重力G的示意圖，如圖所示．施力物體是地球，受力物體是物塊A.例題4.(多選)在下列圖中，a、b表面均光滑，且a、b均處于靜止狀態(tài)，天花板和地面均水平．a(chǎn)、b間一定有彈力的是()答案BC解析圖A中a、b無相互擠壓，沒有發(fā)生形變，a、b間無彈力，故A錯誤．圖B中細繩偏離豎直方向，則a、b相互擠壓，a、b間有彈力，故B正確．圖C中a、b間有彈力，且彈力方向垂直于a、b的接觸面，故C正確．圖D中假設a、b間有彈力，a對b的彈力垂直于斜面斜向上，b球不可能靜止，則a、b間無彈力，故D錯誤．例題5.(多選)關于胡克定律，下列說法正確的是()A．由F＝kx可知，在彈性限度內(nèi)彈力F的大小與彈簧形變量x的大小成正比B．由k＝eq\f(F,x)可知，勁度系數(shù)k與彈力F成正比，與彈簧的形變量x成反比C．彈簧的勁度系數(shù)k是由彈簧本身的性質(zhì)決定的，與彈力F的大小和彈簧形變量x的大小無關D．彈簧的勁度系數(shù)在數(shù)值上等于彈簧伸長(或縮短)單位長度時彈力的數(shù)值答案ACD解析在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力與形變量遵守胡克定律F＝kx，A正確；彈簧的勁度系數(shù)由彈簧本身的性質(zhì)決定，與彈力F及形變量x無關，B錯誤，C正確；由胡克定律得k＝eq\f(F,x)，則可理解為彈簧伸長(或縮短)單位長度時彈力的數(shù)值與k的數(shù)值相等，D正確．一、單選題1．在城市樓房的建筑工地上經(jīng)常見到塔吊，工人師傅在安裝塔吊時，常在塔吊臂的未裝滑輪端安裝一個大的鐵箱，并在鐵箱內(nèi)裝入很重的沙子（如圖所示），其主要目的是（）

A．為了左右對稱，美觀B．增加塔吊重量，防止被風吹得左右搖擺C．防止沙子不夠用，做臨時補充D．使塔吊起吊建材時重心落在豎直固定架上，工作起來更加平衡、安全【答案】D【解析】物體的重心與物體的形狀和質(zhì)量分布有關，塔吊臂未裝滑輪端安裝鐵箱并配重后，當?shù)跗鹬匚飼r，可以使重心落在豎直固定架上，增加穩(wěn)度。故選D。2．關于重力的大小和方向，下列說法中正確的是（）A．物體重力的大小等于它對豎直懸繩拉力的大小或等于它對水平支持面壓力的大小B．在地球各處的重力方向都是相同的C．重心是理想化的物理模型D．對某一物體而言，其重力的大小總是一個恒量，不因物體從赤道移到南極而變化【答案】C【解析】A．物體的重力大小與它對豎直懸繩的拉力或它對水平面壓力的大小并不一定相等，只有在物體靜止或勻速直線運動時才相等，選項A錯誤；BD．在地球上各處的重力都是豎直向下，但各個地方的豎直向下并不是指向同一方向，例如南極和北極的重力方向恰好相反；同一物體在不同緯度處的重力也是不同的，地球表面上，越靠近兩極其重力越大，選項B、D錯誤；C．重心是為研究問題的方便引入的一個物理模型，物體各個部分都受重力作用，可以等效看作集中在一點上，選項C正確。故選C。3．關于重心，下列說法正確的是（）A．重心就是物體上最重的一點B．重心就是物體的幾何中心C．直鐵絲被折彎后，重心便不在中點，但一定還在鐵絲上D．重心是物體的各部分所受重力的等效作用點【答案】D【解析】AD．重心是重力的等效作用點，并不是物體上最重的一點，D正確，A錯誤；B．重心不是物體的幾何中心，重心也不一定在幾何中心上，質(zhì)量分布均勻、有規(guī)則形狀的物體的重心才在其幾何中心上，B錯誤；C．物體的重心不一定在物體上，粗細均勻的鐵絲被彎成圓時，其重心在圓心處，而不在鐵絲上，C錯誤。故選D。4．關于重力的大小，下列說法正確的是（）A．由公式G=mg知，物體所受的重力一定等于其質(zhì)量的9.8倍B．浮在水面上的大鐵船，由于水的浮力作用，其所受重力變小了，才漂在水面上C．熟透的蘋果往下落是因為受到重力作用，在天空飛行的飛機不掉下來，說明其所受重力等于零D．靜止于水平地面上的物體對地面壓力的大小不一定等于其重力大小【答案】D【解析】A．g值不一定都等于9.8N/kg，選項A錯誤；B．g值隨位置的變化而變化，同一地理位置，物體重力不變，選項B錯誤；C．地球附近的物體都受到地球的吸引，即都受重力作用，選項C錯誤；D．若靜止于水平地面上的物體還受到豎直方向上的拉力，其對地面的壓力就不等于重力，選項D正確。故選D。5．下列情況中，接觸面均光滑，小球都處于靜止狀態(tài)，繩子全處于拉伸狀態(tài)，則球受到兩個彈力的是（）A．

B．

C．

D．

【答案】C【解析】A．假設將繩子剪斷，小球一定不能靜止，所以小球受繩子對它向上的彈力，假設將斜面去掉，小球仍然靜止，所以小球與斜面間無彈力作用，小球只受繩子的彈力，A錯誤；B．假設將上方的斜面去掉，小球受地面向上的彈力仍能靜止，所以小球只受地面向上的彈力作用，B錯誤；C．假設分別將斜面或繩子去掉，小球都不能靜止，所以小球受到斜面和繩子兩個彈力的作用，C正確；D．假設將右側的臺階去掉，小球仍能靜止，所以小球與臺階間無彈力作用，與地面之間一定有彈力作用，D錯誤。故選C。6．如圖所示，彈簧的一端固定在墻上，另一端在水平力F作用下緩慢拉伸了l。關于拉力F、彈性勢能Ep隨伸長量l的變化圖線，其中正確的是（）

A．

B．

C．

D．

【答案】D【解析】AB．根據(jù)胡克定律，有F=kx由于勁度系數(shù)k由彈簧本身決定，為一個常數(shù)，故F與形變量成正比，由于彈簧從原長開始拉繩，故F-x圖像是過原點的正比例圖像，故AB錯誤；CD．彈性勢能為其圖像為開口向上的二次函數(shù)圖像，故C錯誤，D正確。故選D。7．兩人分別用10N的力拉彈簧秤的兩端，則彈簧秤的示數(shù)是（）A．0 B．10N C．20N D．5N【答案】B【解析】彈簧在兩個拉力作用下保持平衡時，彈簧秤的讀數(shù)等于其中的一個拉力，故彈簧秤的示數(shù)是10N。故選B。8．如圖所示，在一粗糙水平面上有兩個質(zhì)量分別為m1和m2的木塊1和2，中間用一原長為l、勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接起來，兩木塊與地面間的動摩擦因數(shù)均為μ。現(xiàn)用一水平力向右拉木塊2，當兩木塊一起勻速運動時兩木塊之間的距離是（）

A． B．C． D．【答案】A【解析】對木塊1，它受到重力、彈簧的彈力、地面的支持力和摩擦力，木塊1處于平衡狀態(tài)，由平衡條件可知，在水平方向彈力與它受到的摩擦力平衡，即kΔl=μm1g所以當兩木塊一起勻速運動時兩木塊之間的距離是A正確，BCD錯誤。

故選A。二、多選題9．彈簧測力計豎直懸掛一個靜止的小球，下列說法正確的是（）A．小球?qū)椈蓽y力計的拉力就是小球的重力B．彈簧測力計對小球的拉力大小等于小球的重力大小C．小球所受重力的施力物體是彈簧測力計D．小球所受重力的施力物體是地球【答案】BD【解析】A．小球的重力是地球?qū)π∏虻淖饔昧?，與小球?qū)椈蓽y力計的拉力不是同一個力，A錯誤；B．由平衡條件可知，彈簧測力計對小球的拉力大小等于小球的重力大小，B正確；CD．小球所受重力的施力物體是地球，C錯誤，D正確。故選BD。10．一個重20N的物體沿著斜面下滑，如下圖所示，關于物體所受重力的圖示正確的是（）A．

B．

C．

D．

【答案】AD【解析】重力的方向總是豎直向下的，與物體的運動狀態(tài)無關；重力的大小也與物體的運動狀態(tài)無關。故BC錯誤、AD正確。故選AD。11．下列物體的設計中能增大穩(wěn)度的是（）A．不倒翁的下部填充實物，上部空殼B．賽車有一副“身矮輪寬”的怪模樣C．凳子將四條腿改為三條腿D．船的兩頭尖，中間寬【答案】AB【解析】A．不倒翁的結構能降低重心，從而增大穩(wěn)度，A正確；B．賽車的寬輪胎能增大接觸面，從而增大穩(wěn)度，B正確；CD．凳子將四條腿改為三條腿，船的兩頭尖，中間寬，均不能增大穩(wěn)度，CD錯誤。故選AB。12．用彈簧測力計懸掛靜止的小球，下列說法正確的是（）A．彈簧測力計對小球的拉力就是小球所受的重力B．彈簧測力計對小球的拉力大小等于小球所受重力的大小C．小球所受重力的施力物體是彈簧測力計D．小球所受重力的施力物體是地球【答案】BD【解析】AB．彈簧測力計對小球的拉力大小等于小球所受重力的大小，故A錯誤，B正確；CD．小球所受重力的施力物體是地球，而小球所受拉力的施力物體是彈簧測力計，故C錯誤，D正確。故選BD。13．如圖所示，走鋼絲是一項傳統(tǒng)的雜技項目，常常給觀眾帶來驚險、刺激的感覺。走鋼絲的過程中，演員往往手中拿一根長長的桿子，關于桿的下列說法中，正確的是（）

A．人手中兩邊桿的長度應相等B．人手中兩邊桿的長度可以不相等C．為了增大演員與鋼絲間的摩擦力D．為了降低和調(diào)節(jié)演員和桿整體的重心位置【答案】AD【解析】AB．人手中兩邊桿的長度應相等，更容易使人和桿整體的重心落在鋼絲上保持平衡，若兩邊桿的長度不相等，人和桿整體的重心不會落在鋼絲上，不會保持平衡，A正確，B錯誤；C．人在鋼絲上行走，主要依靠穩(wěn)定度，即保持人和桿整體的重心落在鋼絲上，與增大演員與鋼絲間的摩擦力無關，C錯誤；D．人手中的桿主要是使人和桿整體的重心位置降低，重心位置越低越穩(wěn)定，越容易調(diào)節(jié)整體重心的位置，D正確。故選AD。14．兩個光滑的木板固定為如圖所示的結構，其中下面的木板水平，小球A放于其中，且與兩木板都接觸，則（）

A．兩個木板對A都有彈力作用