第09讲 重力与弹力（解析版）-2024-2025初升高衔接资料（新高一暑假学习提升）

第09讲重力与弹力模块一思维导图串知识模块二基础知识全梳理（吃透教材）模块三教材习题学解题模块四核心考点精准练（7大考点）模块五小试牛刀过关测1.重力的概念、重力三要素；2.力的图示；3.弹力的概念、弹力的产生原因。常见的弹力：压力、支持力和绳的拉力■知识点一：重力(1)定义：由于而使物体受到的力叫作重力。重力的施力物体是。(2)单位：牛顿，简称牛，符号用表示。(3)方向：。(4)大小：物体受到的重力G与物体质量m的关系是。(5)等效作用点——重心①定义：一个物体的各部分都受到重力的作用，从上看，可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫作物体的重心。②重心的位置a．质量均匀分布的物体，重心的位置只跟物体的有关。形状规则的均匀物体，它的重心在物体的。b．质量分布不均匀的物体，重心的位置跟物体的和物体内的分布均有关。c．对形状不规则的物体，可以应用二力平衡的知识通过实验来确定其重心位置。如薄板的重心位置可以通过法来确定。(6)力的表示：力可以用有向线段表示。有向线段的长短表示力的，箭头表示力的，箭尾(或箭头)表示力的。这种表示力的方法，叫作。在不需要准确标度力的大小时，通常只需画出力的作用点和方向，即只需画出。■知识点二：弹力(1)接触力：物体与物体接触时发生的相互作用称为接触力。按其性质可以分为弹力和(2)形变：物体在力的作用下或会发生改变，这种变化叫作形变。(3)弹力：发生的物体，要，对与它的物体会产生力的作用，这种力叫作弹力。(4)弹力的方向①压力和支持力的方向于物体的接触面且指向被压物或被支持物。②绳子的拉力方向是沿着绳子而指向绳子的方向。■知识点三：胡克定律(1)弹性形变：物体在发生形变后，如果撤去作用力能够，这种形变叫作弹性形变。(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原来的形状，这个限度叫作弹性限度。(3)内容：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小跟成正比。(4)公式：，其中k叫作弹簧的，单位是，符号是。【参考答案】1.重力(1)地球的吸引、地球。(2)N(3)竖直向下。(4)G＝mg(5)①效果②a．形状、几何中心。b．形状、质量c．悬挂(6)大小、方向，作用点、力的图示、力的示意图。二.弹力(1)摩擦力(2)形状、体积(3)形变、恢复原状、接触(4)①垂直②收缩三.胡克定律：(1)恢复原状(2)完全恢复(3)弹簧伸长(或缩短)的长度x(4)F＝kx、劲度系数，牛顿每米、N/m教材习题01画出下面几个力的图示，并指出受力物体和施力物体。(1)飞行的火箭受到的重力，火箭的质量为2×103kg。()。(2)人对车施加的水平向右250N的推力。(3)用一根细绳竖直悬挂一小球，绳子的小球的拉力为0.5N。解题方法选取合适的标度，按力的大小、方向和作用点作出力的图示。【答案】、、教材习题02质量均匀的钢管，一端支在光滑的水平地面上，另一端被竖直绳悬挂着（如图），钢管受到几个力的作用？各力的施力物体是什么？画出钢管受力的示意图。解题方法以钢管为研究对象，看钢管与哪些物体有接触，有接触有可能有弹力，再加上钢管自身的重力。【答案】钢管受到3个力的作用，重力G、细线的竖直向上拉力F1、地面竖直向上的支持力F2。其施力物体分别为细线、地面和地球。教材习题03某同学在竖直悬挂的弹簧下加挂钩码，做实验研究弹力与弹簧伸长量的关系。他将实验数据记录在表格中。实验时弹力始终未超过弹性限度，g取10。表砝码质量与弹簧总长度砝码质量0306090120150弹簧总长度6.07.28.39.510.611.8(1)根据实验数据在坐标纸上作出弹力F跟弹簧伸长量x关系的图像。(2)根据图像计算弹簧的劲度系数k=。解题方法根据表格数据算出弹簧伸长量，在坐标上描点，将各点拟合成一条直线，图线的斜率表示弹簧劲度系数。【答案】（1）；（2）25考向一：重力和重心【例1】下列关于重力的说法中正确的是()A．重力的大小与质量和所处的位置有关，可以用弹簧测力计或天平直接测出B．物体对悬线的拉力或对支持物的压力，一定等于物体所受的重力C．物体重力的方向垂直于支持面D．物体静止地放在水平地面上，它对地面的压力大小等于物体所受的重力【答案】D【解析】重力的大小为mg，与质量和所处的位置有关，可以用弹簧测力计直接测出，但不能用天平直接测出，A错误；物体静止地放在水平地面上时，它对地面的压力大小等于物体所受的重力，D正确；物体静止在斜面上时，物体对斜面的压力不等于物体所受的重力，B错误；物体所受重力的方向竖直向下，不一定垂直于支持面，C错误。【例2】(多选)一个空心球壳里面注满水，球的正下方有一个小孔，在水从小孔慢慢流出直至流完的过程中，下列关于球壳及球内水整体的重心的说法中，正确的是()A．重心始终在球壳上B．重心有可能不在球壳上C．重心先升高后降低D．重心先降低后升高【答案】BD【解析】物体的重心不仅与物体的形状有关，还与质量分布有关。装满水的球壳和水整体的重心在球心，随着水的不断流出，重心位置不断下降，当水快要流完时，重心又上升，最终处于球心，故重心的位置先降低后升高，重心有可能不在球壳上，A、C错误，B、D正确。考向二：力的表示【例3】用力的图示表示下列所述的力，并指出施力物体和受力物体。(1)在水平桌面上重50N的书所受的重力；(2)空气对气球的20N的浮力；(3)小孩以向东偏北30°的方向拉小车，拉力为200N。【答案】【解析】(1)在水平桌面上重50N的书所受的重力，施力物体是地球，受力物体是书。力的图示如图甲所示。(2)空气对气球的20N的浮力，施力物体是空气，受力物体是气球。力的图示如图乙所示。(3)小孩以向东偏北30°的方向用200N的拉力拉小车，施力物体是小孩，受力物体是小车。力的图示如图丙所示。考向三：弹力【例4】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【解析】利用“假设法”进行判断。在A图中，若拿去a球，则b球静止不动，故a、b间没有挤压，即a、b间没有弹力；在B图中，若拿去a球，则b球向左运动，故a、b间有挤压，即a、b间有弹力；在C图中，若拿去a球，则b球静止不动，故a、b间没有挤压，即a、b间没有弹力；在D图中，若移去斜面，则b球静止不动，故b球与斜面a间没有挤压，即b球与斜面a间没有弹力。故B正确。考向四：探究弹簧弹力与形变量的关系【例5】如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究弹簧弹力与形变量的关系。(1)为完成实验，还需要的实验器材有：________。(2)实验中需要测量的物理量有：___________________________________。(3)为完成该实验，设计的实验步骤如下：A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来；B．记下弹簧不挂钩码时其下端对应的刻度尺上的刻度l0；C．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺；D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码；E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式。首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数；F．解释函数表达式中常数的物理意义；G．整理仪器。请你将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：__________________。(4)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的Fx图线，由此可求出弹簧劲度系数为________N/m，图线不过原点的原因是________________________。【答案】(1)刻度尺(2)弹簧原长、弹簧挂不同个数的钩码时所对应的伸长量(或对应的弹簧长度)(3)CBDAEFG(4)200弹簧自身存在重力【解析】(1)实验过程中需要测量弹簧的长度、形变量，还需要的实验器材有刻度尺。(2)为了测量弹簧的形变量，实验中还应测量弹簧原长和弹簧挂不同个数的钩码时所对应的伸长量(或所对应的长度)。(3)实验中要先组装器材，再进行实验，然后处理数据，分析解释表达式，最后整理仪器，所以先后顺序为CBDAEFG。(4)Fx图像的斜率表示弹簧的劲度系数，则k＝eq\f(7,(4－0.5)×10－2)N/m＝200N/m，图线不过原点的原因是弹簧自身存在重力。一、单选题1．关于力的下列说法中正确的是（）A．有的力有施力物体，有的力没有施力物体B．任何物体受到力的作用后形状都要发生改变C．任何物体受到力的作用后运动状态形状都要发生改变D．影响力的作用效果的因素有力的大小、方向和作用点【答案】D【详解】A．力是物体对物体的作用，力不能脱离物体而存在，必须存在施力物体和受力物体，故A错误；B．力有两个作用效果：①使物体发生形变②改变物体的运动状态，物体受到力的作用后形状不一定发生改变，故B错误；C．但有力的作用不一定会改变物体的运动状态，当物体受到多个力的作用时，而这多个力的合力为0时，力的作用就不会改变物体的运动状态，物体只会保持原来的运动状态，故C错误；D．影响力的作用效果的因素有力的大小、方向和作用点，故D正确。故选D。2．如图所示，歼—20战机是中国最近研制出的第五代隐身重型歼击机。它以具有隐身性、高机动性以及先进的航电系统让世界震惊，关于歼—20战机的受力，下列说法正确的是（）A．战机受到的重力一定指向地心B．战机向前运动的推力无施力物体C．战机受重力的同时，它也对地球产生引力D．战机匀速飞行时，它不受重力作用【答案】C【详解】A．重力的方向竖直向下，并不是一定指向地心，故A项错误；B．由力的物质性可知，任何力都有施力物体，故B项错误；C．由于战机所受重力是地球对战机的吸引，战机受重力的同时，它也对地球产生引力，故C项正确；D．任何在地球附近的物体都受到重力的作用，故D项错误。故选C。3．下列关于体操运动员受力的说法正确的是（）A．运动员只有静止时才受重力作用B．运动员所受重力的方向是指向地心的C．运动员在空中做动作时，重心不一定在其身上D．运动员在起跳离开平衡木后，上升的过程中加速度方向向上【答案】C【详解】A．物体只要在地球表面就一定受到重力，与物体运动状态无关，故A错误；B．重力的方向竖直向下，不是指向地心，故B错误；C．运动员在空中做动作时，重心的位置随质量分布变化而变化，不一定在其身上，故C正确；D．运动员在起跳离开平衡木后，上升过程中加速度方向向下，故D错误。故选C。4．如图所示，木工师傅将一堆木材做成等质量的橱柜，下列说法正确的是（）A．木材的重力发生了变化 B．木材的重心没有发生变化C．橱柜上每一点都要受到重力作用 D．橱柜的重心一定在橱柜上【答案】C【详解】A．由可知，将木材做成等质量的橱柜，重力不会变化，故A错误；B．因为木材的形状发生变化，所以重心的位置可能发生变化，故B错误；C．物体各部分都受到重力作用，橱柜上各点都受到重力作用，故C正确；D．橱柜是空心的，密度分布不均匀，形状不规则，重心不一定在橱柜上，故D错误。故选C。5．一个重20N的物体沿斜面下滑，关于该物体重力的图示，下列图中描绘正确的是（）A． B．C． D．【答案】C【详解】AD．重力方向竖直向下，作用点在重心，观察选项可知AD错误；BC．图中所选的标度都为5N，那么20N的线段应该是四个标度长，故C正确，B错误。故选C。6．关于重力和重心，下列说法正确的是（）A．当物体漂浮在水面上时，所受的重力会减小B．放置在水平面上的物体对水平面的压力就是物体的重力C．物体的重心位置可能在该物体的外部D．形状规则的物体，其重心一定在物体的几何中心【答案】C【详解】A．重力的大小为可知物体的重力与自身质量和当地的重力加速度有关，与其所处的状态和环境无关。故A错误；B．放置在水平面上的物体对水平面的压力是由物体形变产生的，其大小等于物体的重力，但二者并不是同一个力。故B错误；CD．物体的重心位置取决于物体的形状和质量分布情况，形状规则、质量均匀分布的物体，其重心一定在物体的几何中心处，如质量分布均匀的圆环，其重心在圆环的外部。故C正确；D错误。故选C。7．如图所示，A、B是两个完全相同的匀质长方形木块，长为l，叠放在一起，放在水平桌面上，端面都与桌边平行。A放在B上，右端有伸出B外，为保证两木块都不翻倒，木块B伸出桌边的长度不能超过（）A． B． C． D．【答案】B【详解】为保证两木块刚好不翻倒，则两木块整体的重心刚好在桌子边缘正上方。设B木块伸出桌子边缘外x，两木块质量为m，则解得故选B。8．一根质量分布均匀、长为L的圆柱形钢管平放在水平地面上，工人将其竖直立起，则（）A．钢管重心上升的高度为LB．钢管重心上升的高度为C．地面对钢管的弹力方向始终沿钢管向上D．地面对钢管的弹力方向始终垂直钢管向上【答案】B【详解】AB．钢管平放在水平地面上，重心在其中心位置，将其竖直立起重心在距离地面处，故钢管重心上升的高度为。故A错误，B正确；CD．地面对钢管的弹力方向始终垂直地面向上。故CD错误。故选B。9．“马踏飞燕”是汉代艺术家高度智慧、丰富想象、浪漫主义精神和高超的艺术技巧的结晶，是我国古代雕塑艺术的稀世之宝。飞奔的骏马之所以能用一只马蹄稳稳地踏在飞燕上，是因为（）A．骏马的马蹄大 B．骏马受到的重力较小C．骏马的重心在飞燕上 D．骏马的重心位置和飞燕在一条竖直线上【答案】D【详解】飞奔的骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞翔的燕子上，和马跑得快慢没关系，和马蹄的大小、重力没关系，而是因为马处于平衡状态，飞燕对马的支持力和马的重力在一条竖直线上，马的重心在马身上，飞燕的重心在飞燕上，因马的重力的作用点在马的重心，所以马的重心位置和飞燕在一条直线上。故选D。10．如图所示为仰韶文化时期的一款尖底瓶，该瓶装水后“虚则欹、中则正、满则覆”，下面有关瓶（包括瓶中的水）的说法正确的是（）A．瓶所受重力就是地球对瓶的吸引力B．瓶所受重力的方向一定可以与两条绳子的方向交于同一点C．重力只作用在瓶的重心上D．装入瓶中的水越多，瓶的重心一定越高【答案】B【详解】A．瓶所受重力就是地球对瓶的吸引力的一个分力，A错误；B．根据三力汇交原理，瓶所受重力的方向一定可以与两条绳子的方向交于同一点，B正确；C．重心是重力的等效作用点，重力作用在瓶的各个部分，C错误；D．瓶本身的重心位置不变，将水装入瓶中，随着水量的增加，瓶整体的重心可能先降低后逐渐升高，D错误。故选B。11．小明在参观科技馆时观察到有一个十分有趣的“锥体上滚”实验。如图所示，将一个双圆锥体轻轻放在倾斜轨道的低端，就会看到它似乎在向“上”滚去，关于锥体的运动说法正确的是（）A．双圆锥体的重心在锥体的外部，不在锥体上B．在双圆锥体上滚的过程中，锥体的重心在向上运动C．双圆锥体上滚实验中，虽然看到的现象好像是锥体在上滚，但是从侧面观察的话锥体重心其实是下移的D．当双圆锥体在轨道的最低处时，它的重心在最低处：当双锥体在轨道最高处时，它的重心在最高处。【答案】C【详解】BC．锥体上滚的原理是重心运动，虽然看到的现象好像是锥体在上滚，但是从侧面观察的话锥体重心其实是下移的，B错误，C正确。A．锥体的重心在锥体的内部几何重心上，不在物体外面，重心的具体位置在锥体的中心轴的中间，A错误。D．双锥体放在轨道的低处时，放手后它会向轨道高处滚动，这是因为当双锥体在轨道的最低处时，它的重心在最高处；当双锥体在轨道最高处时，它的重心却在最低处，D错误。故选C。12．如图中，光滑接触面对处于静止状态的球的弹力分析正确的是（）A． B．C． D．【答案】A【详解】A．球受到墙壁的弹力和台阶的弹力，弹力方向与接触面垂直，故墙壁的弹力垂直于墙壁向右，台阶对球的弹力垂直切面，通过球心，故A正确；B．假设斜壁对小球有弹力，则小球受到重力、地面向上的弹力和斜壁斜向下的弹力，三个力的合力不为零，则小球将向右滚动，与题不符，故斜壁对小球没有弹力，小球只受地面向上的弹力，故B错误；C．假设斜壁对小球有弹力，则小球受到重力、地面向上的弹力和斜壁斜向上的弹力，三个力的合力不为零，则小球将向右滚动，与题不符，故斜壁对小球没有弹力，小球只受地面向上的弹力，故C错误；D．假设斜面对小球有弹力，则小球受到重力、竖直向上的拉力和垂直于斜面向上的支持力，三个力的合力不为零，则小球将向左摆动，与题不符，故斜面对小球没有弹力，故D错误。故选A。二、多选题13．如图所示，底端置于粗糙水平地面上的直杆，其顶端被一根水平细线用手拉住，杆处于静止状态。下列说法正确的是（

）A．细线对杆的弹力方向水平向右 B．细线对杆的弹力是由细线的形变产生的C．杆受到地面的弹力是由地面的形变产生的 D．地面对杆的弹力方向沿杆向左下方【答案】BC【详解】A．细线的弹力方向沿着细线收缩的方向，可得细线对杆的作用力方向水平向左，故A错误；B．细线对杆的弹力的施力物体是细线，细线对杆的弹力是由细线的形变产生的，故B正确；C．杆受到地面弹力的施力物体是地面，杆受到地面的弹力是由地面的形变产生的，故C正确；D．杆受到地面的弹力方向垂直于地面向上，故D错误。故选BC。14．如图所示，一根弹性杆的一端固定在倾角为30°的斜面上，杆的另一端固定一个重为2N的小球，小球处于静止状态。则关于弹性杆对小球的弹力，下列结论正确的是（）A．大小为2N B．大小为1N C．方向平行于斜面向上 D．方向竖直向上【答案】AD【详解】根据平衡条件可知，小球受重力与弹性杆对小球的弹力，两力大小相等，方向相反，则有弹性杆对小球的弹力大小为2N，方向竖直向上，所以AD正确；BC错误；故选AD。15．在弹性限度内，轻质弹簧的长度和弹力大小的关系图像如图所示，根据图像判断，下列结论正确的是（

）A．弹簧原长为6cmB．弹簧的劲度系数为100N/mC．弹簧弹力为4N时，弹簧一定被拉伸4cmD．弹簧的形变量为2cm时，弹簧的弹力的大小为4N【答案】AB【详解】A．由图像可知，弹簧原长为6cm，选项A正确；B．弹簧的劲度系数为选项B正确；C．弹簧弹力为4N时，弹簧可能被压缩4cm，选项C错误；D．弹簧的形变量为2cm时，弹簧的弹力的大小为F=kx=2N选项D错误。故选AB。16．疫情肆虐，研究表明戴口罩仍是当前最经济有效的防疫措施。为了研究口罩弹性绳对耳朵的弹力大小，某物理探究小组测量图（a）所示口罩两侧弹性绳的劲度系数。①将两条弹性绳A、B端拆离口罩并如图（b）在水平面自然平展，总长度为；②如图（c）用两个弹簧测力计同时缓慢拉A、B端，当两个弹簧测力计示数均为时，总长度为。不计一切阻力，根据以上数据可知（）A．图（c）中，每条弹性绳的形变量为B．图（c）中，口罩两侧均受到的弹力C．每条弹性绳的劲度系数为D．每条弹性绳的劲度系数为【答案】AD【详解】A．每条弹性绳的形变量故A正确；B．弹簧测力计的示数为2N，故口罩两侧均受2N的拉力，故B错误；CD．由胡克定律可得每条弹性绳的劲度系数为故D正确，C错误。故选AD。17．两个劲度系数分别为和的轻质弹簧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（）A．b弹簧的伸长量也为L B．b弹簧的伸长量为C．P端受到向右的拉力为 D．P端受到向右的拉力为【答案】BC【详解】AB．两根弹簧串联，弹力大小相等，根据胡克定律可得解得b弹簧的伸长量为故A错误，B正确；CD．b弹簧静止，根据平衡条件可知P端受到向右的拉力大小等于轻质弹簧a、b间弹力大小，等于，故C正确，D错误。故选BC。18．某同学利用如图甲所示的装置做实验，探究弹簧弹力与形变量的关系。实验得到如图乙所示的弹力F与弹簧长度l关系图线（不计弹簧重力），则该弹簧的（

）

A．原长为2cm B．原长为4cmC．劲度系数为50N/m D．劲度系数为0.5N/m【答案】BC【详解】AB．由图乙可知，弹簧原长为4cm，故A错误，B正确；CD．由可得故C正确，D错误。故选BC。19．两个光滑的木板固定为如图所示的结构，其中下面的木板水平，小球A放于其中，且与两木板都接触，则（）

A．两个木板对A都有弹力作用B．只有下面的木板对A有弹力作用C．将图中结构整体逆时针旋转一小角度后，A球受两木板的弹力作用D．将图中结构整体逆时针旋转一小角度后，A球仅受左边木板的弹力作用【答案】BC【详解】AB．判断上板对A球有无弹力采取假设法，假设撤去上面的木板，则A球仍会保持静止不动，不改变其运动状态，故上面的A板对A球没有弹力的作用，同理，假设撤去下面的板，则A球会掉下去，改变运动状态，所以下面的板对A球有弹力的作用，故A错误，B正确；CD．将图中结构整体逆时针旋转一小角度后，采用假设法，两个木板撤点任何一个，A球的运动状态都会发生变化，即两板对A球都有弹力的作用，故C正确，D错误。故选BC。20．如图，竖直方向上有两根轻质弹簧A、B，一端与质量为m的物体相连接，另一端分别固定在M、N两点。当物体平衡时，下列说法可能正确的是（

）A．A、B均处于压缩状态B．A、B均处于伸长状态C．A处于伸长状态，B处于压缩状态D．A处于压缩状态，B处于伸长状态【答案】ABC【详解】A．A、B均处于压缩状态，A对物体的弹力向下，B对物体的弹力向上，物体可能保持平衡，故A正确；B．A、B均处于伸长状态，A对物体的弹力向上，B对物体的弹力向下，物体可能保持平衡，故B正确；C．A处于伸长状态，B处于压缩状态，A对物体的弹力向上，B对物体的弹力向上，物体可能保持平衡，故C正确；D．A处于压缩状态，B处于伸长状态，A对物体的弹力向下，B对物体的弹力向下，物体不可能保持平衡，故D错误。故选ABC。三、实验题21．（1）在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中，某同学用甲、乙两根规格不同的弹簧进行实验，由实验得到两根弹簧的形变量与受到的拉力的关系如图所示，则弹簧甲的劲度系数是N/m，弹簧乙的劲度系数是N/m。（2）若要在两根弹簧中选用一根来制作精确较高的弹簧测力计，应选弹簧；（3）若将两根弹簧串联起来，竖直静止悬挂一个重的物体，则甲弹簧的伸长量为cm，乙弹簧的伸长量为cm。【答案】50200