1、第7课时重力 弹力(双基落实课)命题者说重力和弹力是高中物理最常见、最基础的两个力。本课时的重点是弹力的分析和判断、几种常见弹力的计算等。对本课时的学习，重在理解，熟练掌握各种接触方式弹力的判断方法，会计算弹力的大小。一、重力、弹力的分析与判断1.重力(1)定义：由于地球的吸引而使物体受到的力。(2)大小：Gmg，不一定等于地球对物体的引力。(3)方向：竖直向下。(4)重心：重力的等效作用点，重心的位置与物体的形状和质量分布都有关系，且不一定在物体上。2. 弹力(1)定义：发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力。(2)条件：两物体相互接触；发生弹性形变
2、。(3)方向：弹力的方向总是与施力物体形变的方向相反。3弹力有无的判断条件法根据物体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假设法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，若运动状态不变，则此处不存在弹力，若运动状态改变，则此处一定有弹力状态法根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在4弹力方向的判断(1)根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断。(2)根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向。小题练通1判断正误(1)自由下落的物体所受重力为零。()(2)重力的方向一定指向地心。()
3、(3)直接接触的两个物体间必然有弹力存在。()(4)只要物体发生形变就会产生弹力作用。()2.如图所示，一小车的表面由一光滑水平面和光滑斜面连接而成，其上放一球，球与水平面的接触点为a，与斜面的接触点为b。当小车和球一起在水平桌面上做直线运动时，下列结论正确的是( )A球在a、b两点处一定都受到支持力B球在a点一定受到支持力，在b点处一定不受支持力C球在a点一定受到支持力，在b点处不一定受到支持力D球在a点处不一定受到支持力，在b点处也不一定受到支持力解析：选D若球与小车一起做水平匀速运动，则球在b处不受支持力作用；若球与小车一起做水平向左匀加速运动，则球在a处受到的支持力可能为零，选项D正确
4、。3.(2017聊城模拟)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)，现让小车从固定的光滑斜面上自由下滑，在下图的情况中杆发生了不同的形变，其中正确的是( )解析：选C小车在光滑斜面上自由下滑，则加速度agsin (为斜面的倾角)，由牛顿第二定律可知小球所受重力和杆的弹力的合力沿斜面向下，且小球的加速度等于gsin ，则杆的弹力方向垂直于斜面向上，杆不会发生弯曲，C正确。(1)弹力产生在直接接触的物体之间，但直接接触的物体之间不一定存在弹力。(2)绳只能产生拉力，不能产生支持力，且绳的弹力方向一定沿着绳收缩的方向。(3)杆既可以产生拉力，也可以产生支持力，弹力的方向可以沿着杆，也
5、可以不沿杆。二、胡克定律、弹力的计算1.胡克定律(1)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。(2)表达式：Fkx。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决定。x是弹簧长度的变化量，不是弹簧形变以后的长度。2弹力大小的计算(1)根据胡克定律进行计算。(2)根据力的平衡条件进行计算。(3)根据牛顿第二定律进行计算。小题练通1(2016乐清模拟)如图所示的装置中，弹簧的原长和劲度系数都相等，小球的质量均相同，弹簧和细线的质量均不计，一切摩擦忽略不计。平衡时各弹簧的长度分别为L1、L2、L3，其大小关系是()AL1L2L3BL1L2L3CL1L3L
6、2 DL3L1L2解析：选A根据胡克定律和平衡条件分析可得：平衡时各弹簧的长度相等，选项A正确。2.一个长度为L的轻弹簧，将其上端固定，下端挂一个质量为m的小球时，弹簧的总长度变为2L。现将两个这样的弹簧按如图所示方式连接，A、B两小球的质量均为m，则两小球平衡时，B小球距悬点O的距离为(不考虑小球的大小，且弹簧都在弹性限度范围内)( )A3LB4LC5L D6L解析：选C由题意可知，kLmg，当用两个相同的弹簧按题图所示悬挂时，下面弹簧弹力大小为mg，伸长量为L，而上面弹簧的弹力为2mg，由kx2mg可知，上面弹簧伸长量为x2L，故B球到悬点O的距离为LLL2L5L，C正确。3.两个劲度系数
7、分别为k1和k2的轻质弹簧a、b串接在一起，a弹簧的一端固定在墙上，如图所示。开始时弹簧均处于原长状态，现用水平力作用在b弹簧的P端向右拉动弹簧，已知a弹簧的伸长量为L，则( )Ab弹簧的伸长量也为LBb弹簧的伸长量为CP端向右移动的距离为2LDP端向右移动的距离为L解析：选B根据两根弹簧中弹力相等可得b弹簧的伸长量为，P端向右移动的距离为LL，选项B正确。弹簧中的对称性拉伸形变量与压缩形变量相等时，弹簧的弹力大小相等，具有的弹性势能也相等。因此涉及弹簧的问题，需要注意分析是否存在多解。三、轻绳、轻杆、轻弹簧模型1.轻绳模型(1)“活结”：跨过光滑滑轮(或杆、钉子)的轻绳，其两端张力大小相等。
8、(2)“死结”：如果几段轻绳系在一个结点上，那么这几段绳子的张力大小不一定相等。2轻杆模型(1)“活杆”：即一端由铰链相连的轻质活动杆，它的弹力方向一定沿杆的方向。(2)“死杆”：即轻质固定杆，它的弹力方向不一定沿杆的方向，需要结合平衡方程或牛顿第二定律求得。3. 轻弹簧模型(1)轻弹簧既可伸长提供拉力，也可压缩提供推力，形变量确定后各处弹力大小相等。(2)轻弹簧的弹力不能发生突变(突然消失除外)，而轻绳、轻杆的弹力可以发生突变。小题练通1.如图所示，水平轻杆的一端固定在墙上，轻绳与竖直方向的夹角为37，小球的重力为12 N，轻绳的拉力为10 N，水平轻弹簧的拉力为9 N，求轻杆对小球的作用力
9、。解析：以小球为研究对象，受力如图所示，小球受四个力的作用：重力、轻绳的拉力、轻弹簧的拉力、轻杆的作用力，其中轻杆的作用力的方向和大小不能确定，重力与弹簧拉力的合力大小为F15 N设F与竖直方向夹角为，sin ，则37即方向与竖直方向成37角斜向下，这个力与轻绳的拉力恰好在同一条直线上。根据物体平衡的条件可知，轻杆对小球的作用力大小为5 N，方向与竖直方向成37角斜向右上方。答案：5 N，方向与竖直方向成37角斜向右上方2.如图所示，轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为10 kg的物体，ACB30，g取10 m/s2，求：(1)轻绳AC段的张力FAC的大小；(2)横梁BC对
10、C端的支持力的大小及方向。解析：物体M处于平衡状态，根据平衡条件可判断，与物体相连的轻绳拉力大小等于物体的重力，取C点为研究对象，进行受力分析，如图所示。(1)图中轻绳AD跨过定滑轮拉住质量为M的物体，物体处于平衡状态，绳AC段的拉力大小为：FACFCDMg1010 N100 N(2)由几何关系得：FCFACMg100 N方向和水平方向成30角斜向右上方。答案：(1)100 N(2)100 N方向与水平方向成30角斜向右上方(1)轻绳中的“活结”两侧实际是同一根绳子，“死结”两侧是两根不同的绳子。(2)轻杆模型中，杆顶端所受的各力中，除杆的弹力外，其他力的合力如果沿着杆的方向，则杆的弹力也必然
11、沿杆，如果其他力的合力不沿着杆，则杆的弹力也不会沿着杆。一、单项选择题1如图所示，两辆车以相同的速度做匀速运动，根据图中所给信息和所学知识你可以得出的结论是( )A物体各部分都受重力作用，但可以认为物体各部分所受重力集中于一点B重力的方向总是垂直向下的C物体重心的位置只与物体的质量分布有关D力是使物体运动的原因解析：选A物体各部分都受重力作用，但可以认为物体各部分所受重力集中于一点，这个点就是物体的重心，重力的方向总是和水平面垂直，是竖直向下而不是垂直向下，所以A正确，B错误；从图中可以看出，汽车(包括货物)的形状和质量分布发生了变化，重心的位置就发生了变化，故C错误；力不是使物体运动的原因而
12、是改变物体运动状态的原因，所以D错误。2.在日常生活及各项体育运动中，有弹力出现的情况比较普遍，如图所示的情况就是一个实例。当运动员踩压跳板使跳板弯曲到最低点时，下列说法正确的是( )A跳板发生形变，运动员的脚没有发生形变B运动员受到的支持力，是运动员的脚发生形变而产生的C此时跳板对运动员的支持力和运动员的重力等大D此时跳板对运动员的支持力大于运动员的重力解析：选D发生相互作用的物体均要发生形变，故A错误；发生形变的物体，为了恢复原状，会对与它接触的物体产生弹力的作用，B错误；在最低点，运动员虽然处于瞬间静止状态，但接着运动员要加速上升，故此时跳板对运动员的支持力大于运动员的重力，C错误，D正
13、确。3如图所示的四个图中，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处由铰链连接，且系统均处于静止状态。现用等长的轻绳来代替轻杆，能保持平衡的是( )A图中的AB杆可以用轻绳代替的有甲、乙、丙B图中的AB杆可以用轻绳代替的有甲、丙、丁C图中的BC杆可以用轻绳代替的有乙、丙、丁D图中的BC杆可以用轻绳代替的有甲、乙、丁解析：选B如果杆端受拉力作用，可以用与之等长的轻绳代替，如果杆端受压力作用，则不可用等长的轻绳代替，如题图中甲、丙、丁中的AB杆均受拉力作用，而甲、乙、丁中的BC杆均受沿杆的压力作用，故A、C、D均错误，B正确。4一根轻质弹簧一端固定，用大小为F1的力压
14、弹簧的另一端，平衡时长度为l1；改用大小为F2的力拉弹簧，平衡时长度为l2。弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，该弹簧的劲度系数为( )A.B.C. D.解析：选C设弹簧的原长为l0，由胡克定律可得：F1k(l0l1)，F2k(l2l0)，联立解得k，故C正确。5.如图所示，杆BC的B端用铰链固定在竖直墙上，另一端C为一滑轮。重物G上系一绳经过滑轮固定于墙上A点处，杆恰好平衡。若将绳的A端沿墙缓慢向下移(BC杆、滑轮、绳的质量及摩擦均不计)，则( )A绳的拉力增大，BC杆受绳的压力增大B绳的拉力不变，BC杆受绳的压力增大C绳的拉力不变，BC杆受绳的压力减小D绳的拉力不变，BC杆受绳的压力不变解析：
15、选B选取绳子与滑轮的接触点为研究对象，对其受力分析，如图所示。绳中的弹力大小相等，即FT1FT2G，C点处于三力平衡状态，将三个力的示意图平移可以组成闭合三角形，如图中虚线所示，设AC段绳子与竖直墙壁间的夹角为，则根据几何知识可知F2Gsin，当绳的A端沿墙缓慢向下移时，绳的拉力不变，增大，F也增大，根据牛顿第三定律知，BC杆受绳的压力增大，B正确。6.(2017宁波联考)如图所示，A、B两个物块的重力分别是GA3 N，GB4 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F2 N，则天花板受到的拉力和地板受到的压力，有可能是( )A3 N和4 N B5 N和6 NC1 N
16、和2 N D5 N和2 N解析：选D当弹簧由于被压缩而产生2 N的弹力时，由受力平衡及牛顿第三定律知识可得：天花板受到的拉力为 1 N，地板受到的压力为6 N；当弹簧由于被拉伸而产生2 N的弹力时，可得天花板受到的拉力为5 N，地板受到的压力为2 N，D正确。7.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。现缓慢向上提上面的木块，直到它刚离开上面弹簧，在这过程中下面木块移动的距离为( )A. B.C. D.解析：选C在这个过程中，压在下面弹簧上的压力由(m1m2)g减小到m2g，即减少了m1g，根据胡
17、克定律可断定下面弹簧的长度增长了l。8.如图所示，质量为m的球置于斜面上，被一个竖直挡板挡住。现用一个力F拉斜面，使斜面在水平面上做加速度为a的匀加速直线运动，忽略一切摩擦，以下说法中正确的是( )A若加速度足够小，竖直挡板对球的弹力可能为零B若加速度足够大，斜面对球的弹力可能为零C斜面和挡板对球的弹力的合力等于maD挡板对球的弹力不仅有，而且是一个定值解析：选D球在重力、斜面的支持力和挡板的弹力作用下做加速运动，则球受到的合力水平向右，为ma，如图所示，设斜面倾角为，挡板对球的弹力为F1，由正交分解法得：F1FNsin ma，FNcos G，解之得F1maGtan ，可见，弹力为一定值，选项
18、D正确。二、多项选择题9关于胡克定律，下列说法正确的是( )A由Fkx可知，在弹性限度内弹力F的大小与弹簧形变量x成正比B由k可知，劲度系数k与弹力F成正比，与弹簧的长度改变量成反比C弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的性质决定的，与弹力F的大小和弹簧形变量x的大小无关D弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的大小解析：选ACD在弹性限度内，弹簧的弹力与形变量遵守胡克定律Fkx，故A正确；弹簧的劲度系数是由弹簧本身的性质决定的，与弹力F及x无关，故C正确，B错误；由胡克定律得k，可理解为弹簧每伸长(或缩短)单位长度时受到的弹力的值与k相等，故D正确。10如图所示，一倾角为45的斜
19、面固定于竖直墙上，为使一光滑的铁球静止，需加一水平力F，且F通过球心，下列说法正确的是( )A球一定受墙的弹力且水平向左B球可能受墙的弹力且水平向左C球一定受斜面的弹力且垂直斜面向上D球可能受斜面的弹力且垂直斜面向上解析：选BCF大小合适时，球可以静止在无墙的斜面上，F增大时墙才会对球有水平向左的弹力，故A错误，B正确；而斜面必须有斜向上的弹力才能使球不下落，故C正确，D错误。11.如图所示，某同学通过滑轮组将一重物吊起，该同学对绳的竖直拉力为F1，对地面的压力为F2，不计滑轮与绳的重力及摩擦，则在重物缓慢上升的过程中，下列说法正确的是( )AF1逐渐变小 BF1逐渐变大CF2逐渐变小 DF2
20、先变大后变小解析：选BC由题图可知，滑轮两边绳的拉力均为F1, 设动滑轮两边绳的夹角为， 对动滑轮有2F1cos mg，当重物上升时，变大，cos 变小，F1变大；对该同学，有F2F1Mg，而F1变大，Mg不变，则F2变小，即对地面的压力F2变小。综上可知，B、C正确。12.两个中间有孔的质量为M的小球用一轻弹簧相连，套在一水平光滑横杆上。两个小球下面分别连一轻弹簧。两轻弹簧下端系在同一质量为m的小球上，如图所示。已知三根轻弹簧的劲度系数都为k，三根轻弹簧刚好构成一等边三角形。则下列判断正确的是( )A水平横杆对质量为M的小球的支持力为MgmgB连接质量为m小球的轻弹簧的弹力为C连接质量为m小
21、球的轻弹簧的伸长量为mgD套在水平光滑横杆上轻弹簧的形变量为mg解析：选CD水平横杆对质量为M的小球的支持力为Mg，选项A错误；设下面两个弹簧的弹力均为F，则2Fsin 60mg，解得Fmg，结合胡克定律得kxmg，则xmg，选项B错误，选项C正确；下面的一根弹簧对M的水平分力为Fcos 60mg，再结合胡克定律得kxmg，解得xmg，选项D正确。13.(2017潍坊质检)如图所示，在倾角为30的光滑斜面上，A、B两个质量均为m的滑块用轻质弹簧相连，弹簧的劲度系数为k，水平力F作用在滑块B上，此时弹簧长度为l，且在弹性限度内，则下列说法正确的是( )A弹簧原长为l B弹簧原长为lC力F的大小为
22、mg D力F的大小为mg解析：选AD对A物体，据平衡条件得mgsin 30kx，其中xl0l，解得l0l，A正确，B错误；对A、B构成的整体，据平衡条件得Fcos 302mgsin 30，解得Fmg，C错误，D正确。14.(2017黄冈模拟)如图所示，将一劲度系数为k的轻弹簧一端固定在内壁光滑的半球形容器底部O处(O为球心)，弹簧另一端与质量为m的小球相连，小球静止于P点。已知容器半径为R，与水平面间的动摩擦因数为，OP与水平方向的夹角为30。下列说法正确的是( )A容器相对于水平面有向左运动的趋势B容器对小球的作用力指向球心OC轻弹簧对小球的作用力大小为mgD弹簧原长为R解析：选BD容器和小球组成的系统与水平面间的摩擦力为零，没有相对水平面的运动趋势，A错误；容器对小球的弹力沿半径指向球心O，B正确；由FNsin Fsin mg，FNcos Fcos ，可得：FFNmg，C错误；由Fkx可得弹簧的压缩量x，弹簧的原长L0LOPxR，D正确。
