2021届高三物理一轮复习讲解-教师版-第六讲-力的基本概念-重力-弹力.docx

第六讲 力的基本概念 重力 弹力
基础自测
1．重力：由于地球对物体的吸引而使物体受到的力；大小：G = mg；方向：竖直向下．
⑴ g的特点：① 在地球上同一地点g值是一个不变的常数；② g值随着纬度的增大而增大．③ g值随着高度的增大而减小．
⑵ 重心：物体的重心与物体的几何外形、物体的质量分布有关；质量分布均匀的规章物体，重心在其几何中心；对于外形不规章或者质量分布不均匀的薄板，重心可用悬挂法确定．
说明：
2．形变和弹力、胡克定律：
⑴ 物体在力的作用下外形或体积的变化叫形变；在形变后撤去作用力时能够恢复原状的形变叫做弹簧形变；当形变超过确定限度时，撤去作用力后，物体不能完全恢复原来的外形，这个限度叫弹性限度．
⑵ 弹力：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，会对与它接触的物体产生力的作用，这个力叫做弹力．弹力的产生条件是物体相互接触；物体发生弹性形变．弹力的方向向总是与施力物体形变的方向相反．
⑶ 胡克定律：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，表达式：F = kx（k是弹簧的劲度系数，单位为N/m；k的大小由弹簧自身性质打算；x是弹簧长度的变化量，不是弹簧形变以后的长度）．
实例指导
【例1】关于地球上的物体，下列说法中正确的是(　　)
A．在“天上”绕地球飞行的人造卫星不受重力作用
B．物体只有落向地面时才受到重力作用
C．将物体竖直向上抛出，物体在上升阶段所受的重力比落向地面时小
D．物体所受重力的大小与物体的质量有关，与物体是否运动及怎样运动无关
【解析】重力是由于地球的吸引而使物体受到的地球的作用力，不管物体静止还是运动，也不管物体是上升还是下落，一切物体都受重力作用．在“天上”绕地球飞行的人造卫星也要受重力作用，故A、B项错误．重力大小与物体的质量有关，与运动状态无关，选项C错，D正确．【答案】　D
【变式跟踪1】小明对重力有以下四种生疏，其中正确的是（ B ）
A．重力方向总是垂直于物体的表面 B．重力方向总是竖直向下
C．物体的重心确定在物体上
D．在同一地点，同一物体静止时所受的重力与其运动时所受的重力不一样
【变式跟踪2】小明对重力有以下四种生疏，其中正确的是(　　)
A．重力方向总是垂直于物体的表面
B．重力方向总是竖直向下
C．物体的重心确定在物体上
D．在同一地点，同一物体静止时所受的重力与其运动时所受的重力不一样
解析：选B物体所受重力方向竖直向下，与物体所处运动状态无关，重心位置不愿定在物体上，只有选项B正确。
【例2】如图所示，一重为10N的球固定在支杆AB的上端，今用一段绳子水平拉球，使杆发生弯曲，已知绳的拉力为7.5N，则AB杆对球的作用力（ ）
A．大小为7.5 N B．大小为10 N
C．方向与水平方向成53°角斜向右下方 D．方向与水平方向成53°角斜向左上方
D；对小球进行受力分析可得，AB杆对球的作用力和绳的拉力的合力与小球重力等值反向，令AB杆对小球的作用力与水平方向夹角为α，可得：tan α = G/F拉 = 4/3，α = 53°，故D项正确．
【变式跟踪3】小车上固定一根弹性直杆A，杆顶固定一个小球B，如图所示），现让小车从光滑斜面上自由下滑，在下图的状况中杆发生了不同的形变，其中正确的是 （ ）
A
B
C
D

C；小车在光滑斜面上自由下滑，则加速度a = gsin θ，由牛顿其次定律可知小球所受重力和杆的弹力的合力沿斜面对下，且小球的加速度等于gsin θ，则杆的弹力方向垂直于斜面对上，杆不会发生弯曲，C正确．
【变式跟踪4】(2021届咸阳模拟)如图所示的装置中，小球的质量均相同，弹簧和细线的质量均不计，一切摩擦忽视不计，平衡时各弹簧的弹力分别为F1、F2、F3，其大小关系是(　　)

A．F1＝F2＝F3　　　　B．F1＝F2＜F3 C．F1＝F3＞F2 D．F3＞F1＞F2
【解析】第一个图中，以弹簧下面的小球为争辩对象，其次个图中，以悬挂的小球为争辩对象，第三个图中，以小球为争辩对象．第一个图中，小球受竖直向下的重力mg和弹簧向上的弹力，二力平衡，F1＝mg；后面两个图中，小球受竖直向下的重力和细线的拉力，二力平衡，弹簧的弹力大小均等于细线拉力的大小，则F2＝F3＝mg，故三图中平衡时弹簧的弹力相等．【答案】A
【变式跟踪5】(2022·威海模拟)如图所示，小车沿水平面对右做匀加速直线运动，车上固定的硬杆和水平面的夹角为θ，杆的顶端固定着一个质量为m的小球，当小车运动的加速度渐渐增大时，杆对小球的作用力(F1至F4变化)的变化图示可能是(　　)

【解析】小球只受重力和杆的弹力作用．杆的弹力F的竖直重量与重力平衡，水平重量产生加速度，即F竖直＝mg，F水平＝ma，所以选项C正确．【答案】C
【变式跟踪6】如图所示，小球B放在真空容器A内，球B的直径恰好等于正方体A的边长，将它们以初速度v0竖直向上抛出，下列说法中正确的是(　　)
A．若不计空气阻力，上升过程中，A对B有向上的支持力
B．若考虑空气阻力，上升过程中，A对B的压力向下
C．若考虑空气阻力，下落过程中，B对A的压力向上
D．若不计空气阻力，下落过程中，B对A没有压力
【解析】若不计空气阻力，则A、B整体的加速度等于重力加速度，物体B的加速度也等于重力加速度，因此A对B没有作用力，同理，B对A也没有作用力，故选项A错、D对；若考虑空气阻力，则上升过程中，A、B整体的加速度大于重力加速度，则B的加速度大于重力加速度，故A对B有向下的压力，选项B对；在下降过程中，A、B整体的加速度小于重力加速度，则B的加速度小于重力加速度，故A对B有向上的压力，依据力的相互作用，B对A有向下的压力，故选项C错，应选B、D.【答案】BD
随堂演练
1．下列说法正确的是(　　)
A．甲打乙一拳，乙感到痛，而甲未感到痛，说明甲对乙施加了力，而乙未对甲施加力
B．“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
C．磁铁吸引铁钉时，磁铁不需要与铁钉接触，说明力可以脱离物体而存在
D．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不再是人
D　[甲对乙施力的同时，乙对甲也施力，只不过甲的“拳头”比乙“被打的部位”——如肚子、脸部等更能承受击打罢了，所以乙感到痛而甲未感到痛，A错；“风吹草动”的施力物体是空气，B错；力不行以离开物体，磁铁对铁钉的作用是通过磁铁产生的磁场发生的，磁场离不开磁铁，故C错；网球飞出后受重力和阻力作用，施力物体是地球和空气，故D正确．]
2．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，说明石块所受的重力方向始终在转变
D．将一石块竖直向上抛出，在先上升后下降的整个过程中，石块所受重力的大小与方向都不变
D　[在地球上的同一位置，同一物体的重力为确定值，故A错；只要在地球上，物体所受重力就不为零，故B错；重力的方向始终竖直向下，与物体运动状态无关，故C错．]
3．关于物体的重心，下列说法不正确的是(　　)
A．物体的重心不愿定在物体上
B．用线竖直悬挂的物体静止时，线的方向确定通过重心
C．一砖块平放、侧放或立放时，其重心在砖内的位置不变
D．舞蹈演员在做各种秀丽 的动作时，其重心在体内位置不变
D　[物体的重心是重力的等效作用点，不愿定在物体上，所以A项正确；悬挂法确定物体重心时，线的方向确定通过重心，因此B项正确；物体重心与质量分布和外形有关，当质量分布不变、外形不变时，其重心不变，而外形转变时重心位置也转变，所以C项正确，D项错误．]
4．关于弹力，下面说法不正确的是(　　)
A．两个弹性物体相互接触不愿定会产生弹力
B．静止在水平面上的物体，对水平面的压力就是物体的重力
C．产生弹力的物体确定发生弹性形变
D．弹力的大小与物体的形变程度有关，形变程度越大，弹力越大
CD　[弹力产生的两个条件：①接触；②弹性形变，两者缺一不行，故A错．弹力与重力性质不同，故B错．C、D正确．]
5．如图所示，一个被吊着的均匀球壳，其内部注满了水，在球的底部有一带阀门的细出水口．在打开阀门让水渐渐流出的过程中，球壳与其中的水的共同重心将会(　　)
A．始终下降 B．始终不变
C．先下降后上升 D．先上升后下降
C　[在注满水时，球壳和水的共同重心在球心，随着水的流出，球壳的重心不变，但水的重心下降，二者共同的重心在下降．当水流完时，重心又回到球心，故选项C正确．]
6．如下图所示的情景中，两个物体a、b(a、b均处于静止状态，接触面光滑)间确定有弹力的是(　　)
B　[用假设法，即假设存在法或假想分别法推断弹力的有无．A选项中a、b间假如存在弹力，则b给a的弹力水平向左，a将向左侧加速运动，明显与题设条件不符；或者假设拿掉任意一个物体，另一个没有变化，则推断两者之间没有弹力，故A选项中a、b间无弹力作用；同理，对于C选项可以推断出a、b间没有弹力；对于D选项，也可以假设a、b间有弹力，则a(斜面)对b的弹力将垂直于斜面对上，因此，b的合外力不为零，b受到向左的力的作用，即b不行能处于静止状态，故a、b间无弹力作用；B选项，假设拿掉任意一个物体，则另一个的状态将要发生变化，故a、b间确定存在弹力．]
7.下列说法正确的是( )
A．力是物体对物体的作用
B．只有直接接触的物体间才有力的作用
C．用脚踢出去的足球，在向前飞行的过程中，始终受到向前的力来维持它向前运动
D．甲用力把乙推倒，说明甲对乙的作用力在先，乙对甲的作用力在后
A；力的作用不愿定要直接接触．譬如地球与物体之间的万有引力，电荷与电荷之间的作用力，都不需要直接接触，所以B错误；力的作用离不开物体，用脚踢出去的足球，在向前飞行的过程中，球没有受到向前的力来维持它向前运动，C错误；两个物体之间的相互作用力没有先后之说，所以D错误．
8.下列关于重力的说法中正确的是 ( )
A．物体只有静止时才受重力作用 B．重力的方向总是指向地心
C．地面上的物体在赤道上受的重力最小
D．物体挂在弹簧秤下，弹簧秤的示数确定等于物体的重力
C；物体是否受重力作用与其运动状态无关，故A错．重力实际是万有引力的一个分力(另一个分力供应物体绕地球自转的向心力)，万有引力方向指向地心，重力方向不愿定指向地心(只有在两极或赤道上的物体所受的重力方向才指向地心)，故B错．在赤道上，物体所受的重力等于万有引力与物体随地球运动的向心力之差，而在赤道上向心力最大，在地球各纬度物体所受万有引力大小相同，分析可知物体在赤道上受的重力最小，C正确．在弹簧秤和物体都静止或匀速运动时，测出的示数才等于物体的重力，若弹簧秤拉着物体加速上升或下降，则弹簧秤的示数不等于重力，故D错．
9.下列关于弹力的几种说法，其中正确的是( )
A．两物体接触并不愿定产生弹力
B．静止在水平面上的物体所受重力就是它对水平面的压力
C．静止在水平面上的物体受到向上的弹力是由于地面发生了形变
D．只要物体发生形变就确定有弹力产生
AC；两物体接触并发生弹性形变才产生弹力，A正确、D错误．静止在水平面上的物体所受重力的施力物体是地球，而压力的施力物体是该物体，受力物体是水平面，两力不同，B错误、C正确．
10.如图所示，四个完全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为F的拉力作用，而左端的状况各不相同：① 弹簧的左端固定在墙上；② 弹簧的左端受大小也为F的拉力作用；③ 弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动；④ 弹簧的左端拴一小物块，物块在有摩擦的桌面上滑动．若认为弹簧质量都为零，以L1、L2、L3、L4依次表示四个弹簧的伸长量，则有（ ）
A．L2 > L1 B．L4 > L3 C．L1 > L3 D．L2 = L4
D；弹簧伸长量由弹簧的弹力（F弹）大小打算．由于弹簧质量不计，这四种状况下，F弹都等于弹簧右端拉力F，因而弹簧伸长量均相同，故选D项．
11.在如图所示的四幅图中，AB、BC均为轻质杆，各图中杆的A、C端都通过铰链与墙连接，两杆都在B处由铰链相连接。下列说法正确的是(　　)

A．图中的AB杆可以用与之等长的轻绳代替的有甲、乙
B．图中的AB杆可以用与之等长的轻绳代替的有甲、丙、丁
C．图中的BC杆可以用与之等长的轻绳代替的有乙、丙
D．图中的BC杆可以用与之等长的轻绳代替的有乙、丁
解析：选B假如杆端受拉力作用，则可用等长的绳代替，若杆端受到沿杆的压力作用，则杆不行用等长的轻绳代替，如图甲、丙、丁中的AB杆受拉力作用，而甲、乙、丁中的BC杆均受沿杆的压力作用，故A、C、D均错误，只有B正确。
12.如图所示，两木块的质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2，上面的木块压在上面的弹簧上(但不拴接)，整个系统处于平衡状态。现缓慢地向上提上面的木块，直到它刚离开上面的弹簧，求这个过程中下面木块移动的距离。
解析：上面的木块被提走后，弹簧k2的弹力减小量为：ΔF2＝m1g，
下面木块移动的距离应等于弹簧k2压缩量的变化量，故Δx＝＝
13.如图所示，质量相等的A、B两物体在平行于固定斜面的推力F的作用下，沿光滑斜面做匀速直线运动，A、B间轻弹簧的劲度系数为k，斜面的倾角为30°，求：匀速运动时弹簧的压缩量为多少？
【解析】设A、B匀速运动时弹簧的压缩量为x，由平衡条件：
对A：F＝mgsin 30°＋kx①
对B：kx＝mgsin 30°②
解①②联立的方程组得：x＝.

14.(2021·湖南调研)如图甲所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端放置一物体(物体与弹簧不连接)，初始时物体处于静止状态。现用竖直向上的拉力F作用在物体上，使物体开头向上做匀加速运动，拉力F与物体位移x之间的关系如图乙所示(g＝10 m/s2)，则下列结论正确的是(　　)
A．物体与弹簧分别时，弹簧处于压缩状态
B．弹簧的劲度系数为7.5 N/cm
C．物体的质量为2 kg
D．物体的加速度大小为5 m/s2
解析：选CD　设物体的质量为m，开头时弹簧的压缩量为Δx，由牛顿其次定律可得k·Δx＝mg ①
现用竖直向上的拉力F作用在物体上，使物体开头向上做匀加速运动，依据拉力F与物体位移x的关系可得
10＝ma ② 30－mg＝ma ③
联立①②③可以解得，物体的质量m＝2 kg，物体的加速度a＝5 m/s2，k＝500 N/m，故C、D正确。
15.如图所示，静止在光滑水平面上的物体A，一端靠着处于自然状态的弹簧。现对物体作用一水平恒力，在弹簧被压缩到最短的过程中，物体的速度和加速度的变化状况是(　　)
A．速度增大，加速度增大
B．速度增大，加速度减小
C．速度先增大后减小，加速度先增大后减小
D．速度先增大后减小，加速度先减小后增大
解析：选D　物体在水平方向上受向左的推力F、弹簧向右的弹力kx，起初合力方向向左、大小为F合＝F－kx，随着x的增大，合力越来越小，由牛顿其次定律可知，加速度越来越小，因加速度与速度同向，故速度越来越大；当弹簧的弹力kx增大到与F相等时，合力为零，加速度为零，速度最大；由于惯性，物体连续向左运动，弹簧向右的弹力大于F，合力方向向右、大小F合＝kx－F，随着x的增大，合力越来越大，加速度越来越大，因加速度与速度反向，故速度越来越小。故选D。
16.关于力的概念，下列说法正确的是(　　)
A．一个力必定联系着两个物体，其中每个物体既是受力物体，又是施力物体
B．放在桌面上的木块受到桌面对它向上的弹力，这是由于木块发生微小形变而产生的
C．压缩弹簧时，手先给弹簧一个压力F，等弹簧再压缩x距离后才反过来给手一个弹力
D．依据力的作用效果命名的不同名称的力，性质可能也不相同
解析：力是物体间的相互作用，受力物体同时也是施力物体，施力物体同时也是受力物体，所以A正确；产生弹力时，施力物体和受力物体同时发生形变，但弹力是由施力物体形变引起的，反作用力是由受力物体形变引起的，放在桌面上的木块受到桌面给它向上的弹力，这是由于桌面发生微小形变而产生的，故B不正确；力的作用是相互的，作用力和反作用力同时产生、同时消逝，故C选项错误；依据力的作用效果命名的力，性质可能相同，也可能不相同，如向心力，可以是绳子的拉力，也可以是电场力，还可以是其他性质的力，D选项正确． 答案：AD
17.如图所示，A、B两个物块的重力分别是GA＝3 N，GB＝4 N，弹簧的重力不计，整个装置沿竖直方向处于静止状态，这时弹簧的弹力F＝2 N，则天花板受到的拉力和地板受到的压力，有可能是(　　)
A．1 N和6 N　　　　　 B．5 N和6 N
C．1 N和2 N D．5 N和2 N
解析：弹簧的弹力为2 N，有两种可能情形：弹簧处于拉伸状态；弹簧处于压缩状态，因此对应的解应有两组．①当弹簧处于拉伸状态时，由A、B受力均平衡可知，D正确．②若弹簧处于压缩状态，同理可知，A正确． 答案：AD
18.如图所示，用拇指、食指捏住圆规的一个针脚，另一个有铅笔芯的脚支撑在手掌心位置，使OA水平，然后在外端挂上一些不太重的物品，这时针脚A、B对手指和手掌均有作用力，对这两个作用力方向的推断，图3中大致正确的是(　　)

答案：C