6 重力相互作用弹力.docx

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6重力相互作用弹力

第五讲相互作用、重力、弹力

教学目标

理解力是物体间的相互作用，区分受力物体和施力物体，知道力的作用效果

知道重力的定义，方向，大小的计算和测量方法

理解重心概念，知道形状规则、质量分布均匀的物体的重心位置

会判断弹力的有无及弹力的方向

知道胡克定律的表达式，了解劲度系数的单位、符号，能运用胡克定律进有

关计算

教学重点

理解悬挂法测重心位置的原理

运用重力、重心概念解决简单的实际问题

理解劲度系数的物理意义，熟练掌握解答有关弹力试题的技巧和方法

教学难点

（1）理解弹力产生的条件，以及弹力有无的判断。

（2）提高学生分析、解决问题的能力，增强逻辑思维和推理能力

教学方法建议

讲练结合，讲授、讨论结合。

选材程度及数量

典型例题精讲

针对训练

优化作业巩固

A类

（1）道

（2）道

（12）道

B类

（2）道

（4）道

（12）道

C类

（2）道

（4）道

（12）道

一、力学基础知识

1．力的概念

2.力的性质、三要素

3.力的表示

（1）力的图示：

用一条带箭头的线段表示出力的大小、方向、作用点。

（2）力的示意图：

只用一条带箭头的线段表示力的方向和作用点。

4.力的作用效果

5.力的分类

按性质：

重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力等。

按效果：

拉力、压力、支持力、动力、阻力等。

按研究对象：

内力、外力

按作用方式：

接触力、非接触力

6.自然界中四种基本相互作用

1．万有引力：

存在于一切物体之间，相互作用的强度随距离的增大而减小。

2．电磁相互作用：

存在于电荷与电荷、磁体与磁体、电流与电流之间，他们本质上是同一种相互作用的不同表现。

3．强相互作用：

存在于原子核内质子与质子、质子与中子、中子与中子之间，它是短程力，作用范围只有约10－15m。

4．弱相互作用：

在放射现象中发现的，也是短程力，强度只有强相互作用的10－12倍。

二、重力

1.概念：

由于地球对物体的吸引而使物体受到的力

2.重力的大小G=mg方向总是竖直向下

3.重心

（1）物体的重心位置和物体的质量分布、物体的形状有关；

（2）质量分布均匀、形状规则的物体的重心在物体的几何中心；

（3）质量分布不均匀、形状无规则的物体的重心，不一定在物体的几何中心，可用悬挂法寻找重心。

（4）有些物体的重心在物体上，也有些物体的重心在物体外

4.重力与万有引力的区别

三、弹力

1．形变

定义：

物体在力的作用下发生的形状改变。

（1）弹性限度：

形变超过一定限度，物体的形状将不能完全恢复。

（2）形变种类：

伸长、缩短（体变）和弯曲、扭转（切变）。

2．有关弹力的几个基本问题

4．相互接触物体间是否存在弹力的判断方法

（1）判断物体间是否存在挤压产生形变，这种方法适用于形变明显的情况，如弹簧；

（2）如果物体间存在微小形变，不易判断，这时可用假设法进行判定，即假设接触的两物体没有弹力，看它们是否符合题意（如静止），如果符合，说明不存在弹力，反之存在弹力。

5．弹簧的弹力

遵守胡克定律。

即弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比。

公式为F=kx，其中x=l后-l原或x=l原-l后，k为弹簧的劲度系数，描述弹簧的软硬程度，k的单位是N/m。

1.对力的概念的理解

力是物体与物体之间的相互作用，这句话应从以下几个方面去理解：

（1）力的物质性：

力是物体对物体的作用，力不能离开物体而独立存在，每一个力的产生必须同时联系着两个物体，即施力物体和受力物体。

（2）力的相互性：

物体之间的力是相互的，即物体A对物体B施加作用力的同时，物体B一定对物体A也施加了作用力。

对于A对B施加的作用力来说，A是施力物体，B是受力物体；而对于B对A施加的作用力来说，B就是施力物体，A变为受力物体。

因此，施力物体同时也是受力物体，受力物体同时也是施力物体。

力总是成对出现的，且物体间的这一对力总是同时产生、同时消失，不存在先后和因果关系。

（3）力的矢量性：

力不仅有大小，而且有方向。

力的作用效果除与力的大小、方向有关外，还与力的作用点有关，譬如用手推门，同样大小和方向的力，作用在门的不同部位所产生的转动效果一般不同，即力的作用效果是由力的三要素决定的。

温馨提示：

相互作用的两个物体谁是施力物体，谁是受力物体是相对的，和所研究的对象有关，当其中之一是受力物体时，另一个就是施力物体。

2.力的图示和力的示意图

力的图示用来准确地表示力的大小、方向和作用点这三要素，用力的图示法表示力时首先注意要选定标度，可根据已知力的大小做恰当的选择，但要注意不能用不同的标度画同一物体受到的力。

图示法是使抽象的力具体化、直观化的方法，是物理学中研究问题时经常采用的方法。

力的示意图是粗略地分析物体受到的某个力。

只画出力的方向和作用点，表示物体在这个方向上受到了力，对力的大小没有严格的要求。

在不考虑物体转动的情况下，受力分析时，可把力平移到物体的重心。

3.“假设法”判断弹力是否存在

相互接触是产生弹力的首要条件，但相互接触的物体间不一定存在弹力，只有两物体在接触处发生弹性形变时，两物间才能有弹力产生。

当形变不明显难以直接判断时，可用“假设法”判定。

所谓“假设法”就是假设与研究对象接触的物体施加了弹力（或者没施加弹力），画出假设状态下的受力图，判定受力情况与原有状态是否矛盾，若矛盾，说明假设不正确，则两者间无弹力（或者有弹力）；若不矛盾，说明假设正确。

在如图所示的情况下，光滑球静止在水平面AC且和AB面接触，若AC面和AB面对球都有弹力，这两个弹力的方向分别垂直AC面和AB面，则球所受的力如图所示，由于AB面对球的弹力F2，使球不能静止在原来的位置，与球处于静止状态的实际情况不相符，故AB面对球的弹力F2不存在。

4.对胡克定律的进一步理解

胡克定律的内容：

弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比，即F=kx。

应用胡克定律时要注意以下几点：

（1）定律的成立是有条件的，这就是弹簧发生“弹性形变”，即必须在弹性限度内。

（2）表达式中的x是弹簧的形变量，是弹簧伸长（或缩短）的长度，而不是弹簧的原长，也不是弹簧形变后的实际长度。

（3）表达式中的k是弹簧的劲度系数，它反映了弹簧的“软”、“硬”程度，大小由弹簧本身的性质决定，与弹力大小无关，在国际单位制中k的单位为“N/m”。

（4）由于弹簧的形变量x通常以“cm”为单位，而劲度系数k又往往以“N/m”为单位，因而在应用上式时要注意将各物理量的单位统一到国际单位制中。

【例题1】下列说法正确的是（）

A．“风吹草动”，草受到了力，但没有施力物体，说明没有施力物体的力也是存在的

B．网球运动员用力击球，网球受力后飞出，网球受力的施力物体是人

C．每个力都必须有施力物体和受力物体

D．只有直接接触的物体间，才有力的作用

【例题2】如图所示，一容器内盛有水，容器的下方有一阀门k，打开阀门让水从小孔中慢慢流出，在水流出的过程中，水和容器的共同重心将（）

A．一直下降B．一直上升C．先升高，后降低D．先降低，后升高

【例题3】如图所示，一小球放在两块固定的光滑夹板之间，板1倾斜，板2恰好水平，球静止，试分析小球的受力情况。

【例题4】如图所示，轻绳悬挂两个相同的质量均为m的小球A、B处于静止状态，A、B之间存在着的大小相等方向相反的斥力作用，那么对球悬线1的张力F1和悬线2的张力F2大小关系可能出现的情况是：

（）

A．F1>F2B．F12mg

【例题5】如图所示，小车上固定着一根弯成

角的曲杆，杆的另一端固定一个质量为m的球，试分析小车处于静止状态的情况下杆对球的弹力的大小和方向。

1．甲、乙两拳击动员竞技，甲一拳击中乙肩部，观众可认为甲运动员（的拳头）是施力物体，乙运动员（的肩部）是受力物体，但是在甲一拳打空的情况下，则下列说法中正确的是（）

A．这是一种只有施力物体，没有受力物体的特殊情况

B．此时的受力物体是空气

C．甲的拳头、胳膊与自身躯干构成相互作用的物体

D．以上说法都不正

2．关于重力的论述中正确的是（）

A．物体受到的重力是由于地球对物体的吸引而产生的

B．只有静止的物体才受到重力的作用

C．无论是静止的还是运动的物体都受到重力的作用

D．物体静止时比它运动时所受到的重力要大些

3．关于力的说法中正确的是（）

A．力可以离开施力物体或受力物体而独立存在

B．对于力只需要说明其大小，而无需说明其方向

C．一个施力物体只能有一个受力物体

D．一个受力物体可以有几个施力物体

4．关于力作用效果，下列说法中正确的是（）

A．力的三要素不同，力的作用效果可能不同

B．力的作用效果可表现在使物体发生形变

C．力的作用效果表现在使物体保持一定的速度运动

D．力的作用效果可表现在使物体的运动状态发生改变

5．关于力的分类，下列叙述中正确的是（）

A．根据效果命名的同一名称的力，性质一定相同

B．根据效果命名的不同名称的力，性质可能相同

C．性质不同的力，对于物体的作用效果一定不同

D．性质相同的力，对于物体的作用效果一定相同

6．一个物体重力为2N，在下列情况下它所受的重力仍是2N的是（）

A．将它竖直向上抛起B．将它放到水里，它被浮起来

C．将它放到月球或木星上D．将它放到高速行驶的列车上

7．关于弹力，下列叙述正确的是（）

A．两物体相互接触，就一定会产生相互作用的弹力

B．两物体不接触，就一定没有相互作用的弹力

C．两物体有弹力作用，物体不一定发生了弹性形变

D．只有弹簧才能产生弹力

8．一个物体放在水平地面上，下列关于物体和地面受力情况的叙述中正确的是（）

①地面受到了向下的弹力是因为地面发生了形变

②地面受到了向下的弹力是因为物体发生了形变

③物体受到了向上的弹力是因为地面发生了形变

④物体受到了向上的弹力是因为物体发生了形变

A．①②B．①④C．②③D．②④

9．如图所示，一条轻绳跨过两个光滑定滑轮，绳的两端挂着砝码，每个砝码的重力均为50N．把滑轮间的绳剪断后接入一个弹簧秤．试求弹簧秤的读数是多少。

（弹簧秤的重力忽略不计）

10．画出图中所示各静止物体所受重力和弹力（各接触面均光滑，O点为球心，P点为重心）。

11.如图所示，B的上表面是粗糙的水平面，AB叠放在一起，保持相对静止，AB共同沿斜面匀速下滑，则A物体受________个力的作用，它们分别是_________.

12．一个60kg的人，其重力为__________；如果这个人在g′=

的月球上，他的重力变为__________.（g=10N/kg）

1．下列说法中正确的是（）

A．自由下落的石块速度越来越大，说明石块所受重力越来越大

B．在空中飞行的物体不受重力作用

C．一抛出的石块轨迹是曲线，说明石块所受重力的方向始终在改变

D．将石块竖直向上抛出，在先上升后下落的整个过程中，石块所受重力的大小和方向都保持不变

2．下面关于物体重心的说法中正确的是（）

A．汽车上的货物卸下后，汽车的重心位置降低了

B．物体在斜面上上滑时，物体的重心相对物体的位置降低了

C．对于有规则几何形状的物体，重心一定在物体的几何中心

D．对于重力一定的物体，无论其形状如何变化，其重心位置不变

3．一物体静止在斜面上时，正确表示斜面对物体的作用力F的方向的图中（）

4．木箱重G1，人重G2，人站在木箱里用力F向上推木箱，如图所示，则有（）

A

A．人对木箱底的压力大小为（G2+F）

B．人对木箱底的压力大小为（G2—F）

C．木箱对地面的压力大小为（G2+G1—F）

D．木箱对地面的压力大小为（G1+G2）

5．如图所示，两根相连的轻质弹簧，它们的劲度系数分别为ka=1×103N/m、kb=2×103N/m，原长分别为la=6cm、lb=4cm，在下端挂一个物体G，物体受到的重力为10N，平衡时，下列判断中正确的是（）

A．弹簧a下端受的拉力为4N，b的下端受的拉力为6N

B．弹簧a下端受的拉力为10N，b的下端受的拉力为10N

C．弹簧a长度变为7cm，b的长度变为4.5N

D．弹簧a长度变为6.4cm，b的长度变为4.3N

6．如图所示，一根弹性杆的一端固定在倾角为300的斜面上，杆的另一端固定一个重力为2N的小球，小球处于静止状态时，弹性杆对小球的弹力（）

A．大小为2N，方向平行于斜面向上

B．大小为1N，方向平行于斜面向上

C．大小为2N，方向垂直于斜面向上

D．大小为2N，方向竖直向上

7．关于物体的重心，下列说法中正确的是（）

A．重心就是物体内最重的一点

B．重心是物体各部分所受重力的等效作用点

C．舞蹈演员在做各种优美动作时，其重心的位置不变

D．悬挂在细线下的薄木板处于静止时，物体的重心一定在沿细线方向的竖直线上

8．探究弹力和弹簧伸长的关系时，在弹性限度内，悬挂15N重物时，弹簧长度为0.16m；悬挂20N重物时，弹簧长度为0.18m，则弹簧的原长L原和劲度系统k分别为（）

A．L原＝0.02m　k＝500N/mB．L原＝0.10m　k＝500N/m

C．L原＝0.02m　k＝250N/mD．L原＝0.10m　k＝250N/m

9．如图所示，球A在斜面上，被竖直挡板挡住而处于静止状态，关于球A所受的弹力，以下说法正确的是（）

A．A物体仅受一个弹力作用，弹力的方向垂直斜面向上

B．A物体受两个弹力作用，一个水平向左，一个垂直斜面向下

C．A物体受两个弹力作用，一个水平向右，一个垂直斜面向上

D．A物体受三个弹力作用，一个水平向右，一个垂直斜面向上，一个竖直向下

10．一根大弹簧内套一根小弹簧，大弹簧比小弹簧长0.2m，它们的下端平齐并固定，另一端自由，如图所示。

当压缩此组合弹簧时，测得弹力与弹簧压缩量的关系如图所示。

试求这两根弹簧的劲度系数k1和k2。

11.如图所示，三根质量和形状都相同的光滑圆柱体，它们的重心位置不同，搁在两等高的墙上，为了方便，将它们画在同一截面图上，重心位置分别用1、2、3表示.设N1、N2、N3分别为三根圆柱体对墙的压力，则（  ）

A.N1=N2=N3       

B.N1＜

C.N1＞N2＞N3        

D.N1=N2＞N3

12.如图所示，轻质弹簧连接A、B两物体，A放在水平地面上，B的上端通过细线挂在天花板上。

已知A的重力为8N，B的重力为6N，弹簧的弹力为4N，则地面所受到的压力大小和细线所受到的拉力大小可能是（）

A．18N和10N

B．4N和10N

C．12N和2N

D．14N和2N

1．关于四种相互作用,下列说法中错误的是（）

A．使原子核内质子、中子保持在一起的作用是电磁相互作用

B．在天然放射现象中起作用的基本相互作用是弱相互作用

C．万有引力和电磁相互作用是远程力，强相互作用和弱相互作用是近程力

D．地球绕太阳旋转而不离去是由于万有引力作用

2．如图所示，A、B是两个物块的重力分别为3N、4N，弹簧的重力不计，整个装置沿竖直向方向处于静止状态，这时弹簧的弹力F=2N，则天花板受到的拉力和地板受到的压力有可能是（）

A．天花板所受的拉力为1N，地板受的压力为6N

B．天花板所受的拉力为5N，地板受的压力为6N

C．天花板所受的拉力为1N，地板受的压力为2N

D．天花板所受的拉力为5N，地板受的压力为2N

3．如图所示，是探究某根弹簧的伸长量x与所受拉力F之间的关系图，下列说法中正确的是（）

A．弹簧的劲度系数是2N/m

B．弹簧的劲度系数是2×103N/m

C．当弹簧受F2＝800N的拉力作用时，弹簧伸长为x2＝40cm

D．当弹簧伸长为x1＝20cm时，弹簧产生的拉力是F1＝200N

4．如右图所示，用弹簧秤悬挂一个重G=10N的金属块，使金属块部分地浸在台秤上的水杯中（水不会溢出），若弹簧秤的示数变为T′=6N，则台秤的示数（）

A．保持不变

B．增加10N

C．增加6N

D．增加4N

5．如图所示，有一等边三角形ABC，在B、C两点各放一个质量为m的小球，在A处放一个质量为2m的小球，求这三个球所组成的系统的重心在何处。

6．如图所示，矩形均匀薄板长AC=60cm，宽CD=10cm．在B点以细线悬挂，板处于平衡，AB=35cm，则悬线和板边缘CA的夹角α等于多少？

7．试分析“背跃式”跳高为什么优越于“跨越式”跳高的原因。

8．如图所示，质量为m的物体A放在地面上的竖直轻弹簧B上，现用细绳跨过定滑轮将物体A与另一轻弹簧C连接，当弹簧C处在水平位置且右端位于a点时它没有发生形变，已知弹簧B和弹簧C的劲度系数分别为k1和k2，不计定滑轮、细绳的质量和摩擦，将弹簧C的右端由a点沿水平方向拉到b时，弹簧B刚好没有形变，求a、b两点间的距离。

9．如图所示，一劲度系数为k2的轻质弹簧，竖直地放在桌面上，上面压一质量为m的物体，另一劲度系数为k1的弹簧竖直地放在物体上面，其下端与物体上表面连接在一起，两个弹簧的质量都不计，要想使物体在静止时下面弹簧的支持力减为原来的

时，应将上面的弹簧上端A竖直向上提高一段距离d，试求d的值。

10.一弹簧秤更换弹簧后不能直接在原来准确的均匀刻度上读数，经测试发现，不挂重物时，示数为2N，在弹性限度内挂100N的重物时，示数为92N，则当挂上某重物而使示数为20N时，所挂重物的实际重为：

（）

A．16.2NB．18NC．20ND．22.2N

11.一根劲度糸数为1000N/m的弹簧，在受到500N的压力的作用时，长度为33cm，当不受到外力作用时，弹簧的长度为______m，此弹簧在弹性限度内每改变50N的弹力，弹簧的长度改变量为______m.

12.如图所示，n块厚度为d的相同的砖块，靠在一起平放在地面上，今将它们一块一块向上迭起来，这堆砖的重心升高了多少?

优化作业巩固参考答案

A类试题

1．C2．AC3．D4．ABD5．B6．ABD7．BC8．C9．50N

10．

11.两，重力，弹力

12．600N100N

B类试题

1．D2．A3．C4．AD5．BC6．ABD7．BD8．C

9．C10．10N/m、20N/m11.A12.BC

C类试题

1．A

2．AD

3．BC

4．D

5．根据题意，可先求出B、C两球的重心，由于B、C两球质量相等，故它们的重心在B、C连线的中点D处，质量等效为2m。

接着再将这个2m的等效球与A一起求重心，显然它们在A、D连线的中点E处（图略）。

6．α=450

解析：

均匀矩形薄板的重心在其对角线AD、CE交点O处，如图所示，根据二力平衡可知重力G与悬线拉力等大反向，且共线。

过O作OH交AC于H，由几何关系可知

tanα=

=

=

=1，则α=450。

7．“背跃式”与“跨越式”跳高的比较，就是运动员助跑后越过横杆时，重心需要升高的距离不同．“跨越式”跳高在越过横杆时，身体的大部分在横杆以上，这样身体的重心也一定在横杆以上，横杆的高度（也就是要记录的跳高成绩）在人的重心以下；而“背越式”跳高在越过横杆时，人的身体形状可以弯成弓形，这样重心在背部以下的身体以外，即横杆的高度在人的重心以上，这样运动员的成绩会更好一些。

8．（1/k1+1/k2）mg9．d=

10.C

11.0.830.0512.