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人教版高中物理必修一第9讲重力与弹力教师版

重力和弹力

__________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________

1.会判断重心的位置

2.弹力产生条件及方向的判断以及弹簧弹力,胡克定律的应用

一、重力

1.重力是由于地球的吸引而使物体受到的力

(1)地球上的物体受到重力,施力物体是地球。

(2)重力的方向总是竖直向下的。

2.重心:

物体的各个部分都受重力的作用,但从效果上看,我们可以认为各部分所受重力的作用都集中于一点,这个点就是物体所受重力的作用点,叫做物体的重心。

(1)质量均匀分布的有规则形状的均匀物体,它的重心在几何中心上。

(2)一般物体的重心不一定在几何中心上,可以在物体内,也可以在物体外。

一般采用悬挂法。

3.重力的大小:

G=mg

二、弹力

1.弹力⑴发生弹性形变的物体,会对跟它接触的物体产生力的作用,这种力叫做弹力。

⑵产生弹力必须具备两个条件:

①两物体直接接触;②两物体的接触处发生弹性形变。

2.弹力的方向:

物体之间的正压力一定垂直于它们的接触面,在分析拉力方向时应先确定受力物体。

3.弹力的大小

弹力的大小与弹性形变的大小有关,弹性形变越大,弹力越大.

弹簧弹力:

F=Kx(x为伸长量或压缩量,K为劲度系数)

4.相互接触的物体是否存在弹力的判断方法

如果物体间存在微小形变,不易觉察,这时可用假设法进行判定.

三、弹力方向

1与物体形变的方向相反,弹力的受力物体是引起形变的物体,施力物体是发生形变的物体

2点面接触的情况下,垂直于面

3在两个曲面接触(相当于点接触)的情况下,垂直于过接触点的公切面。

4绳子的拉力方向总是沿着绳且指向绳收缩的方向,且一根轻绳上的张力处处相等

5轻杆既可产生压力,又可产生拉力,且方向不一定沿杆

类型一:

重心位置的判断

例1.如图所示,一个空心均匀球壳里面注满水,球的正下方有一个小孔,当水由小孔慢慢流出的过程中,空心球壳和水的共同重心将会(  )

A.一直下降

B.一直上升

C.先升高后降低

D.先降低后升高

答案:

D

解析:

重心的位置跟物体的形状和质量分布有关,当注满水时,球壳和水的重心均在球心,故它们共同的重心在球心。

随着水的流出,球壳的重心虽然仍在球心,但水的重心逐渐下降,开始一段时间内,球壳内剩余的水较多,随着水的重心的下降,球壳和水共同的重心也下降;后一段时间内,球壳内剩余的水较少,随着水的重心的下降,球壳和水共同的重心都升高;最后,水流完时,重心又回到球心。

故球壳和水的共同重心将先降低后升高,D选项正确。

例2.一人站在体重计上称体重,保持立正姿势称的体重为G,当其缓慢地把一条腿平直伸出台面,体重计指针稳定后读数为G′,则(  )

A.G>G′B.G

C.G=G′D.无法确定

答案:

C

解析:

人平直伸出腿后,身体重心所在的竖直线必过与台面接触的脚,即重心仍在台面上方,故两次示数应相同。

类型二:

弹力

例3、在下图中,A、B两球相互间一定有弹力作用的图是(  )

 

解析:

使用假设法判断弹力,假设两球受到弹力,看是否能保持静止。

若能保持,则可能受到弹力,若不能保持,则没有受到弹力。

经过分析,则A,C中小球不受到弹力,D中可能有,也可能无。

但是B中小球一定受到弹力。

答案:

B

例4.如图所示,物体A静止在斜面B上.下列说法正确的是()

A.斜面B对物块A的弹力方向是竖直向上的

B.物块A对斜面B的弹力方向是竖直向下的

C.斜面B对物块A的弹力方向是垂直斜面向上的

D.物块A对斜面B的弹力方向跟物块A恢复形变的方向是相同的

解析:

弹力的方向垂直于接触面,弹力的施力物体是发生形变的物体,弹力的受力物体是引起形变的物体。

答案CD

类型三:

胡克定律

例5.(2018秋•朝阳区期末)一轻弹簧上端固定在天花板上,下端悬挂一个质量为m的木块,木块处于静止状态.测得此时弹簧的伸长量为△l(弹簧的形变在弹性限度内),则此弹簧的劲度系数为(  )

A.

B.mg△lC.

D.

解析 

本题

考点是胡克定律

本题比较简单,可以直接利用胡克定律公式F=kx列式求解.

根据二力平衡可知:

弹簧弹力和重力大小相等,故有:

mg=kx=k△l,所以劲度系数

k=

,故ABC错误,D正确.

故选:

D.

本题是胡克定律公式F=kx的直接运用,记住公式即可.

例6(2018秋•西城区期末)某同学探究弹簧弹力和弹簧伸长的关系.实验装置如图所示,刻度尺(最小刻度为毫米)的0刻度线与弹簧上端对齐.实验中,通过改变弹簧下端所悬挂钩码的质量,改变弹簧弹力,并记录下此时弹簧长度,进而求得弹簧的劲度系数k.重力加速度g取10m/s2.

(1)如图是在弹簧下端悬挂质量为350g钩码时实验装置的示意图,此时弹簧的实际长度为 14.84 cm;

(2)若已知弹簧原长为7.80cm,则根据此次测量的数据,求得弹簧的劲度系数k= 50 N/m.(保留2位有效数字)

解析:

探究弹力和弹簧伸长的关系.

解:

(1)根据示意图读出此时弹簧的实际长度为14.84cm.

(2)弹簧原长为7.80cm,则压缩量为x=14.84cm﹣7.80cm=7.04cm

弹簧的弹力大小为F=mg=0.35×10=3.5N

根据胡克定律F=kx,得弹簧的劲度系数:

k=

=

N/m≈50N/m

故答案为:

(1)14.84(14.82﹣14.86均对);

(2)50.

基础演练

1.书放在水平桌面上,桌面会受到弹力的作用,产生这个弹力的直接原因是()

A.书的形变B.桌面的形变C.书和桌面的

形变D.书受到的重力

答案:

A

2.下面关于弹力的几种说法,其中正确的是()

A.只要两物体接触就一定产生弹力

B.压力、支持力、绳中的张力都属于弹力

C.弹力的大小与物体的形变程度有关,在弹性限度内形变程度越大,弹力越大

D.相互接触的物体间不一定存在弹力

答案:

BCD

3.关于弹簧的劲度系数k,下列说法正确的是()

A.与弹簧所受的拉力大小有关,拉力越大,k值也越大

B.由弹簧本身决定,与弹簧所受的拉力大小及形变程度无关

C.与弹簧发生的形变的大小有关,形变越大,k值越小

D.与弹簧本身的特性及受外力情况及形变情况都有关

答案:

B

4.如果没有重力,下列说法中不正确的是()

A.河水不再流动,再也看不见大瀑布B.人一跳起来就离开地球,再也回不来

C.物体将失去质量  D.杯子里的水倒不进口里面

答案:

C

5.下列说法正确的是   ()

A.自由下落的石块,速度越来越大,说明石块受的重力越来越大

B.飞机在空中飞行时不会掉下来,说明飞机在空中飞行时不受重力作用

C.抛出的石块在空中做曲线运动,说明石块在空中所受重力方向不断变化

D.将一石块竖直上抛,在上升和下降过程中,石块所受重力大小、方向都不变

答案:

D

6.下列关于重力的说法中正确的是()

A.在斜面上向下滚动的物体所受的重力方向是沿斜面向下的

B.—投出的篮球上升过程中不受重力,下落过程中才受重力作用

C.静止的物体受到重力作用,运动的物体不受重力作用

D.地面附近的物体在失去支持时,要向地面降落,这是由于物体受到重力作用的缘故

答案:

D

7.(2018•西城区期末)下列情景中,关于力的大小关系,说法正确的是(  )

A.跳高运动员起跳,地对人的支持力大于人对地的压力

B.火箭加速上升时,火箭发动机的推力大于火箭的重力

C.鸡蛋撞击石头,鸡蛋破碎,鸡蛋对石头的作用力小于石头对鸡蛋的作用力

D.钢丝绳吊起货物加速上升时,钢丝绳对货物的拉力大于货物对钢丝绳的拉力

答案:

B

8.一弹簧的两端各用10N的外力向外拉伸,弹簧伸长了6cm,现将其中的一端固定于墙上,另一端用5N的外力来拉伸它,则弹簧的伸长量应为()

A.6cmB.3cmC.1.5cmD.0.75cm

答案:

B

 

巩固提高

1.试画出下图中各物体所受重力的示意图,并用G表示出来。

答案:

2.在下表中,分别表示了A、B、C、D四个力的图示,其中正确的是(  )

题号

力的图示

施力物体

受力物体

A

地球

灯绳

B

地球

气球

C

铁锤

道钉

D

书本

桌面

A.重3N的电灯受到灯绳的拉力

B.静止在空中重力是2500N的气球受到的重力

C.铁锤对道钉竖直向下的大小为2.5×103N的打击力

D.重5N的书对水平桌面的压力

答案:

BC

3.如图所示,两个同样的弹簧秤每个自重都是0.1N,下端挂钩的重力忽略不计,甲“正挂”,“乙”倒挂,在乙的下方挂上重0.2N的砝码,则甲、乙两弹簧秤的示数分别为()

 

A.0.2N.0.3NB.03N.0.2NC,0.3N.0.3ND.0.4N.0.3N

答案:

C

4.大磅秤上站着一个重500N的人,同时放着一个重30N的物体,当此人用20N的力竖直向上

提这个物体时(

A.磅秤上的示数减少20NB.磅秤的示数不会改变

C.物体受到的重力为30ND.人对磅秤的压力是500N

答案:

BC

5.(2018秋•西城区期末)如图所示,一根轻质弹簧的上端竖直悬挂在天花板上,把重为2.0N的钩码挂在弹簧的下端,并保持静止.已知弹簧的劲度系数为10.0N/cm.下列说法正确的是(  )

A.弹簧的长度为0.2cmB.弹簧的伸长量为0.2cm

C.弹簧的长度为0.5cmD.弹簧的伸长量为0.5cm

答案:

B

6.(2018•朝阳区期末)两个物体A和B,质量分别为M和m,用跨过定滑轮的轻绳相连,A静止于水平地面上,如图所示.不计摩擦,A对绳的作用力的大小与地面对A的作用力的大小分别为(  )

A.mg,(M﹣m)gB.mg,MgC.(M﹣m)g,MgD.(M+m)g,(M﹣m)g

答案:

A

6.如下图所示的ABC是木匠用的曲尺,它是用粗细不同、质量分布均匀,AB和BC相同的木料做成,D是AC连线的中点,E是AB的中点F和BC的中点G连线的中点,则曲尺的重心在:

() 

A.B点B.D点  C.E点D.G点

答案:

C

 

7.如所示,把一个直立于水平面上的边长为a的正方形匀质薄板ABCD,绕C点翻转到对角线AC处于竖直位置,其重心位置升高了多少?

 

答案:

板的重心在板的几何中心,如图所示.

开始重心高度h0=

a翻转后,重心高度h=

a

重心位置升高Δh=h-h0=

a

8试运用本节所学知识解释:

身体素质和技术相当的跳高运动员,在一般情况下采用“背越式”的要比采用“跨越式”的成绩好.

 

解析:

跳高中,若运动员起跳时获得相同的竖直向上的速度v,则他们重心上升的最大高度是相同的,如图所示.在越过横杆时,“背越式”运动员的重心要比“跨越式”运动员的重心高于横杆的高度小,因此,“背越式”运动员要比“跨越式”运动员越过的横杆高度高.所以,身体素质和技术相当的跳高运动员,在一般情况下采用“背越式”的要比采用“跨越式”的成绩好.

9、如图所示,甲物体重6N,乙物体重10N,弹簧测力计重力及摩擦均不计。

则当甲、乙两物体静止时,弹簧测力计的读数为______N。

 

答案:

6N

10、在光滑的水平面上有一个物体靠墙静止着,如图12-9所示.

问:

(1)物体与墙壁之间有没有弹力作用?

___________________

(2)给物体一个水平向左的力F,物体与墙壁间是否有弹力作用?

若有物体受到的墙壁的弹力方向如何______

答案:

(1)没有

(2)有方向向右

 

1.下列关于弹力的说法正确的是()

A.只有弹簧才有可能施加弹力

B.施加弹力的物体一定有形变

C.物体的形变越大(弹性限度内),产生的弹力也越大

D.形变大的物体产生的弹力一定比形变小的物体产生的弹力大

答案:

BC

2.关于弹性形变,下列说法正确的是()

A.物体形状的改变叫弹性形变

B.一根铁丝用力折弯后的形变就是弹性形变

C.物体在外力停止作用后,能够恢复原状的形变叫弹性形变

D.物体受外力作用后的形变叫弹性形变

答案:

C

3.关于重力以下说法正确的是(  )

A.重力的方向总是垂直地面向下的

B.把空气中的物体浸入水中,物体所受重力变小

C.挂在绳上静止的物体,它受到的重力就是绳对它的拉力

D.同一物体在地球各处重力大小是不一定相同的

答案:

D

4.下列关于弹力产生的条件的说法中正确的是()

A.只要两个物体接触就一定产生弹力

B.只要两个物体相互吸引就一定产生弹力

C.只要物体发生形变就一定产生弹力

D.只有发生弹性形变的物体才能产生弹力

答案:

D

5.一弹簧测力计的量程是10N,刻度的总长度是5cm,该弹簧测力计上弹簧的劲度系数是()

A.200N/mB.2N/mC.50N/mD.5000N/m

答案:

A

6.一辆汽车停放在水平地面上,下列说法正确的是…()

A.汽车受到向上的弹力,是因为汽车发生了向上的形变

B.汽车受到向上的弹力,是因为地面发生了向下的形变

C.地面受到向下的弹力,是因为汽车发生了向上的形变

D.地面受到向下的弹力,是因为地面发生了向下的形变

答案:

BC

7.某同学在用弹簧测力计测量一物体的重力时,错将物体挂在了拉环上,如图所示.当物体静止时,弹簧测力计的示数为8N,则物体的重力为()

A.一定等于8NB.一定小于8N

C.一定大于8ND.以上情况部有可能

答案:

B

8.竖直悬挂的弹簧下端,挂一重为4N的物体时弹簧长度为12cm;挂重为6N的物体时弹簧长度为13cm,则弹簧原长为______________cm,劲度系数为_____________N/m。

答案:

10cm200N/m

9.如图3-2-21,GA=100N,GB=40N,弹簧的劲度系数为500N/m。

不计绳重和摩擦,求:

物体A对支持面的压力和弹簧的伸长量。

图3-2-21

答案:

60N8cm

10.如图3-2-22所示,三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相等的光滑圆球a、b、c。

支点P、Q在同一水平面上,a球的重心为Oa,位于球心,b球和c球的重心Ob、Oc分别位于球心的正上方和球心的正下方,三球均处于平衡状态。

支点P对a球的弹力为Na,对b球和c球的弹力分别为Nb、Nc,则()

图3-2-22

A.Na=Nb=NcB.Nb>Na>Nc

C.Nb<Na<NcD.Na>Nb=Nc

11.(2018顺义期末)如图3-2-23所示,两木块质量分别为m1和m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2,上面木块压在上面的弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态。

现缓缓向上提上面的木块,直到它刚离开上面的弹簧,在这过程中下面木块移动的距离为()

图3-2-23

A.m1g/k1B.m2g/k1C.m1g/k2D.m2g/k2

答案:

C

12.如图3-2-24所示水平桌面上放一质量分布均匀的长木板,开始时木板全部在桌面内静止。

当木板的2/3在桌面上静止时,试说明桌面对木板的弹力大小有无变化。

图3-2-24

_________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________

1.关于弹力,下列哪几种说法是正确的

A.两个物体相互接触就一定会产生弹力

B.物体发生形变是产生弹力的必要条件

C.物体间存在摩擦力时必定存在弹力

D.物体间弹力虽然是成对产生的,但在时间上存在先后

答案:

BC

2.一根原长为50cm,劲度系数是200N/m的弹簧被拉长为70cm,则此时弹簧的弹力大小为

A.40NB.140NC.240ND.400N

答案:

A

3.一根劲度系数为103N/m的弹簧,在受到500N的压力作用时,弹簧的长度为33cm,当不受外力作用时,弹簧的长度为

A.28cmB.38cm

C.83cmD.13cm

答案:

B

4.关于弹簧的劲度系数的说法中正确的是

A.因胡克定律可写成k=

由此可知弹力越大,劲度系数越大

B.在弹性限度内,弹簧拉长一些后,劲度系数变小

C.在弹性限度内,无论弹簧拉长或缩短劲度系数都不变

D.将弹簧截去一段后,剩下的部分弹簧的劲度系数比原来大

答案:

CD

5.一根弹簧其自由端B在未挂重物时,指针正对刻度5.在弹性限度内,当挂上80N重物时,指针正对刻度45.若要指针正对刻度20,应挂重物的重力为

A.40NB.30N

C.20ND.无法计算

答案:

B

6.关于弹力,下面说法中不正确的是

A.通常所说的压力、支持力和绳的拉力都是弹力

B.轻绳、轻杆上产生的弹力的方向总是在绳、杆所在直线上

C.两个物体相互接触可能有弹力产生

D.压力和支持力的方向总是垂直于接触面

答案:

B

7.在下图中,a、b表面均光滑,天花板和地面均水平.a、b间一定有弹力的是

 

答案:

B

8.(湖北2018宜昌模拟)一根大弹簧内套有一根小弹簧,大弹簧比小弹簧长0.2m,它们一端平齐并固定,另一端自由,如图3-2-25(a)。

当压缩此组合弹簧时,测得力与压缩距离之间的关系图线如图3-2-25(b)所示,求大弹簧劲度系数k1和小弹簧劲度系数k2。

图3-2-25

解析:

压缩距离在0—0.2m时,压力等于一根弹簧中的弹力。

当压缩距离大于0.2m时,压力等于两根弹簧的弹力之和。

由题中图(b)知,当x=0.2m时,F1=2N,由此得大弹簧的劲度系数为k1=

N/m=10N/m。

当大弹簧压缩0.3m时,小弹簧压缩0.1m,此时压力F2=5N。

由此得:

0.3k1+0.1k2=5,解得k2=20N/m。

答案:

k1=10N/mk2=20N/m

 

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