新人教版高中物理必修第一册学案31重力与弹力Word格式.docx

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G＝mg，式中G、m、g的单位分别为N、kg、N/kg（或m/s2）

（2）测量：

用弹簧测力计竖直悬挂被测物体，当处于静止状态时，示数即为其重力大小

方向

总是竖直向下

重心

（1）定义：

一个物体的各部分都受到重力作用，从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，即为物体的重心

（2）决定重心位置的因素：

①物体的形状；

②物体内质量的分布

2.力的图示和力的示意图

（1）力的图示

力可以用有向线段表示。

有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾（或箭头）表示力的作用点，这种表示力的方法，叫作力的图示。

（2）力的示意图

不需要准确标度力的大小，只需画出力的作用点和方向，这种粗略表示力的方法，叫作力的示意图。

[思考判断]

（1）重力的方向也可以表述为指向地心。

（×

）

（2）重心是物体重力的作用点，重心一定在物体上。

（3）只有物体的重心才受到重力的作用。

（4）两个力的大小都是5N，则这两个力一定相同。

）,

重力是非接触力，重力的施力物体是地球，物体所受重力与所处的运动状态及是否受其他力无关。

如图描述的是“三毛”拉车的情景。

力的图示能表示力的三要素，精确表示力时经常用到。

力的示意图只能表示力的作用点和方向，在对物体的受力情况进行分析时经常用到。

知识点二　弹　力

1.形变

（1）形变：

物体在力的作用下形状或体积发生的改变。

（2）形变的形式

2.弹力：

发生形变的物体，要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用。

3.三种常见弹力的方向

常见弹力

弹力方向

压力

垂直于物体的接触面，指向被压缩或被支持的物体

支持力

绳的拉力

沿着绳子指向绳子收缩的方向

（1）接触的物体间一定有弹力。

（2）弹力可以发生在没有接触的物体之间。

（3）有些物体的形变是明显的，有些物体的形变是微小的。

（√）

（4）支持力的方向一定指向被支持的物体。

（5）弹簧的弹力方向一定沿着弹簧的轴线方向。

（√）,

微小形变：

有些物体的形变很微小，需借助仪器才能观察到。

光学放大法

力学放大法

知识点三　胡克定律

1.弹性形变：

物体在发生形变后，撤去作用力能够恢复原状的形变。

2.弹性限度：

如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物体不能完全恢复原来的形状，这个限度叫作弹性限度。

3.胡克定律：

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

4.劲度系数：

其中k为弹簧的劲度系数，单位为牛顿每米，符号是N/m，劲度系数是表示弹簧“软”“硬”程度的物理量。

（1）在弹性限度内，同一根弹簧被拉的越长弹力越大，弹力大小与弹簧长度成正比。

（2）在弹性限度内，两根弹簧被伸长相同的长度，弹力的大小一定相等。

（3）在弹性限度内，同一根弹簧被拉伸长度x和被压缩长度x，弹力的大小相等。

（4）只有在一定条件下，胡克定律才成立。

面团的形变为非弹性形变

劲度系数是弹簧本身的一种属性，与弹簧的形变量无关。

核心要点

　对重力和重心的理解

[要点归纳]　

1.对重力的理解

（1）产生：

重力是由于地球的吸引而产生的，但由于其自转的影响，重力一般不等于地球对物体的吸引力。

（2）大小

①同一地点，不同物体重力的大小与其质量成正比。

②不同地点，同一物体的重力随所处纬度的升高而增大，随海拔高度的增大而减小。

（3）方向：

重力的方向总是竖直向下。

关键提醒

2.对重心的理解

（1）重心的特点：

重心是重力的等效作用点，并非物体的其他部分不受重力作用。

　　　　　等效思想

（2）重心的位置及决定因素

①位置：

重心的位置可以在物体上，也可以在物体外。

②决定因素

a.物体质量分布情况。

b.物体的形状。

（3）对薄板类物体，可用支撑法或悬挂法来确定重心。

悬挂法找物体重心

如图所示，C点即为物体的重心，但该方法仅适用于薄板状物体

[试题案例]

[例1]关于物体的重力和重心，下列说法正确的是（　　）

A.物体所受的重力是由于受到地球的吸引而产生的，所以方向总是垂直于地面向下

B.同一物体在地球上的不同位置，当用不同的弹簧测力计测量时其所受重力大小是不同的，当用同一弹簧测力计测量时所受重力大小一定相同

C.物体的重心就是物体各部分所受重力的等效作用点

D.形状规则的物体（如正方体），其重心一定在其几何中心处

[解析]　重力的方向为竖直向下而不是垂直地面向下，选项A错误；

同一物体在地球上不同位置所受重力不同，与测力计无关，选项B错误；

重心为物体各部分所受重力的等效作用点，选项C正确；

重心的位置与物体的形状与质量分布是否均匀有关，如果质量不均匀分布，仅有规则几何外形，其重心也不一定在几何中心上，选项D错误。

[答案]　C

温馨提示　

（1）重心不是重力的真实作用点，重力作用于整个物体，重心是重力的等效作用点。

（2）重心不是物体上最重的一点，也不一定在物体的几何中心上。

（3）重心在物体上的相对位置与物体的位置、放置状态及运动状态无关。

重心的位置可以不在物体上。

[针对训练1]如图所示，轻质茶杯内装有茶水，随着茶水饮用这一过程，杯和茶水的共同重心将（　　）

A.一直下降B.一直上升

C.先升后降D.先降后升

[答案]　D

　弹力的有无和方向的判断

[观察探究]　

（1）一铁块放在海绵上，铁块和海绵都发生了形变，从而在它们之间产生了弹力，如图所示。

海绵对铁块的支持力是如何产生的？

方向怎样？

铁块对海绵的压力是怎样产生的？

（2）如图所示，用橡皮绳斜向右上方拉放在水平面上的物块。

橡皮绳对物块的拉力是怎样产生的？

[答案]　

（1）①海绵对铁块的支持力是海绵发生弹性形变，对与它接触的铁块产生力的作用，方向垂直于接触面向上（如图甲）。

②铁块对海绵的压力是铁块发生了弹性形变，对与它接触的海绵产生力的作用，方向垂直接触面向下（如图乙）。

（2）由于橡皮绳发生弹性形变，对与它接触的物块产生力的作用，方向沿绳指向绳收缩的方向（沿绳斜向右上）。

[探究归纳]　

1.产生弹力必备的两个条件

（1）两物体间相互接触。

（2）发生弹性形变。

2.弹力有无的判断方法

条

件

法

方

根据物体间是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力。

此方法多用来判断形变较明显的情况

举

例

图中弹性绳与手直接接触，弹性绳发生形变，手与弹性绳之间一定存在弹力

假

设

对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，看物体能否保持原有的状态，若状态不变，则此处不存在弹力；

若状态改变，则此处一定有弹力

图中为用细线悬挂的小球，斜面是光滑的，因去掉斜面，小球的状态不变，故小球只受细线的拉力和重力，不受斜面的支持力

3.弹力的方向：

弹力的方向总是跟引起物体形变的外力方向相反，跟该物体的形变方向相反。

4.弹力方向的判定方法

类型

图示

接触方式

面与面

垂直于公共接触面，指向被支持物体

点与面

过点垂直于接触面，指向被支持物体

点与点

垂直于接触切面，过接触点沿球半径方向指向被支持物体

[试题案例]

[例2]下图中物体a、b均处于静止状态，a、b间一定有弹力的是（　　）

思路探究　在A、B、C、D各项中，若拿走b，a能否保持原来的静止状态吗？

[解析]　A图中对物体a而言受重力、竖直向上的拉力，如果b对a有弹力，方向水平向左，那么a受到的三力不能平衡，与a、b均处于静止状态矛盾，故A错误；

B图中对物体a而言受重力、斜向上的拉力，如果b对a没有弹力，那么a受到的二力不能平衡，与a、b均处于静止状态矛盾，故B正确；

C图中若水平地面光滑，对b而言受重力、竖直向上的支持力，如果a对b有弹力，方向水平向右，那么b受到的三力不能平衡，与a、b均处于静止状态矛盾，故C错误；

D图中对a而言受重力、竖直向上的拉力，如果b对a有弹力，方向垂直斜面向上，那么a受到的三力不能平衡，与a、b均处于静止状态矛盾，故D错误。

[答案]　B

特别提醒　判断弹力有无的两个误区

（1）误认为两物体只要接触就一定存在弹力作用，而忽视了弹力产生的另一条件——发生形变。

（2）误认为有形变一定有弹力，而忽视了弹性形变和非弹性形变的区别。

[针对训练2]如图所示，所有的球都是相同的，且形状规则、质量分布均匀。

甲球放在光滑斜面和光滑水平面之间，乙球与其右侧的球相互接触并放在光滑的水平面上，丙球与其右侧的球放在一个大的球壳内部并相互接触，丁球用两根轻质细线吊在天花板上，且其中右侧细线是沿竖直方向的。

关于这四个球的受力情况，下列说法中正确的是（　　）

A.甲球受到两个弹力的作用

B.乙球受到两个弹力的作用

C.丙球受到两个弹力的作用

D.丁球受到两个弹力的作用

[解析]　甲球受重力和地面对它的竖直向上的弹力两个力，斜面对甲球没有弹力，如果有的话甲球不会静止，故A错误；

乙球受重力和地面对它的竖直向上的弹力两个力，与乙接触的球不会对乙球有弹力作用，如果有的话乙球不会静止，故选项B错误；

丙球受重力、球壳给它的指向球心的弹力和与它接触的小球对它的沿两球球心连线向左的弹力，如果两球间不存在弹力，丙球不能保持静止状态，故丙球受两个弹力的作用，故选项C正确；

丁球受重力和右侧细线对它的竖直向上的拉力，倾斜的细线不会对它有拉力的作用，如果有的话丁球不能保持平衡状态，故丁球只受一个向上的弹力，故D错误。

[例3]请在图中画出杆或球所受的弹力方向。

[解析]　甲图中杆在重力作用下对A、B两处都产生挤压作用，故A、B两处对杆都有弹力，弹力方向与过接触点的平面垂直。

如图甲所示。

乙图中杆对C、D两处都有挤压作用，因C处为曲面，D处为支撑点，所以C处弹力垂直于圆弧切面指向球心，D处弹力垂直于杆斜向上。

如图乙所示。

丙图中球挤压墙壁且拉紧绳子，所以墙对球的弹力与墙面垂直向右，绳子对球的弹力沿绳子向上。

如图丙所示。

丁图中当重心不在球心处时，弹力的作用线也必通过球心，如图丁所示。

应注意不要错误地认为弹力作用线必定通过球的重心。

[答案]　见[解析]图

[针对训练3]在图中画出物体P受到的各接触点或面对它的弹力的示意图，其中甲、乙中物体P处于静止状态，丙中物体P（即球）在水平面上匀速滚动。

[解析]　甲中绳的拉力，应沿绳指向绳收缩的方向，因此弹力方向沿绳向上，如图甲所示；

乙中A、B两点都是球面与平面相接触，弹力应垂直于平面，且必过球心，所以A处弹力方向水平向右，B处弹力垂直于斜面向左上方，且都过球心，如图乙所示；

丙中小球P不管运动与否，都属于平面