中小学教育资源及组卷应用平台
人教版(2019)物理必修一同步学习笔记:3.1重力与弹力
一、重力
1.重力的大小
(1)重力的大小G=mg,只与物体的质量m和重力加速度g有关,与物体的运动状态无关.
(2)重力加速度g与物体所处的纬度和高度有关,在赤道处,g最小,在两极处,g最大(同一高度);海拔越高,g越小,海拔越低,g越大.
2.重力的方向:竖直向下.竖直向下是指与水平面垂直向下,但是并不等同于垂直于支持面向下,也不等同于指向地心.
3.重力的作用点——重心
(1)重心是物体各部分所受重力的等效作用点,并不是只有物体的重心才受到重力作用.
(2)重心的位置除跟物体的形状有关外,还跟物体的质量分布有关,如图2甲所示.质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心,如图乙所示.
INCLUDEPICTURE "F:\\米昕\\2021\\同步\\物理 人教版 必修第一册 苏京\\新建文件夹\\3-4.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "F:\\米昕\\2021\\同步\\物理 人教版 必修第一册 苏京\\3-4.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\米昕\\2021\\同步\\物理 人教版 必修第一册 苏京\\3-4.TIF" \* MERGEFORMATINET
图2
(3)悬挂法确定薄板状物体的重心.
①原理:二力平衡时,两个力等大反向.
②方法:薄板状物体的重心可用悬挂法确定,如图3所示,先在A点把薄板状物体悬挂起来,物体静止时,物体所受的重力与悬绳的拉力在同一竖直线上,所以物体的重心一定在通过A点的竖直线AB上.然后在C点把物体悬挂起来,同理知,物体的重心一定在通过C点的竖直线CD上,AB和CD的交点O就是薄板状物体的重心位置.
INCLUDEPICTURE "F:\\米昕\\2021\\同步\\物理 人教版 必修第一册 苏京\\新建文件夹\\3-5.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "F:\\米昕\\2021\\同步\\物理 人教版 必修第一册 苏京\\3-5.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\米昕\\2021\\同步\\物理 人教版 必修第一册 苏京\\3-5.TIF" \* MERGEFORMATINET
图3
二、力的图示与力的示意图
力的图示与力的示意图的画法
作图步骤 力的图示 力的示意图
选标度 选定标度(用某一长度的线段表示一定大小的力)
画线段 从作用点开始沿力的方向画一条线段,根据选定的标度和力的大小按比例确定线段长度 从作用点开始沿力的方向画一条适当长度的线段
标方向 在线段的末端标出箭头,表示方向 在线段的末端标出箭头,表示方向
三、弹力
1.弹力的产生必须同时具备两个条件
(1)两物体直接接触;
(2)两物体接触处发生弹性形变.
2.几种常见弹力的方向
INCLUDEPICTURE "F:\\米昕\\2021\\同步\\物理 人教版 必修第一册 苏京\\新建文件夹\\3-12.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "F:\\米昕\\2021\\同步\\物理 人教版 必修第一册 苏京\\3-12.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\米昕\\2021\\同步\\物理 人教版 必修第一册 苏京\\3-12.TIF" \* MERGEFORMATINET
注意:每个接触面最多只能产生一个弹力.
三、弹力有无的判断方法
条件法 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 INCLUDEPICTURE "F:\\米昕\\2021\\同步\\物理 人教版 必修第一册 苏京\\新建文件夹\\3-40.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "F:\\米昕\\2021\\同步\\物理 人教版 必修第一册 苏京\\3-40.TIF" \* MERGEFORMATINET 图中弹力带与手直接接触,弹力带发生弹性形变,手与弹力带之间一定存在弹力
假设法 方法一 假设两物体间不存在弹力,看物体能否保持原有的状态,若状态不变,则不存在弹力;若状态改变,则存在弹力 INCLUDEPICTURE "F:\\米昕\\2021\\同步\\物理 人教版 必修第一册 苏京\\新建文件夹\\X172.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "F:\\米昕\\2021\\同步\\物理 人教版 必修第一册 苏京\\X172.TIF" \* MERGEFORMATINET 斜面光滑,细绳竖直假设斜面对小球无弹力,则小球在拉力和重力作用下能保持静止状态,则斜面对小球无弹力
方法二 假设两物体间存在弹力,看物体的受力情况是否与物体的运动状态相符合,若不符合,则无弹力 INCLUDEPICTURE "F:\\米昕\\2021\\同步\\物理 人教版 必修第一册 苏京\\新建文件夹\\X173.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "F:\\米昕\\2021\\同步\\物理 人教版 必修第一册 苏京\\X173.TIF" \* MERGEFORMATINET 如图甲,若墙壁对小球有弹力,受力情况如图乙,小球不能处于静止状态,则FN2不存在
四、胡克定律
1.对胡克定律F=kx的理解
(1)适用范围:弹簧的形变必须在弹性限度内.
(2)x的意义:x是弹簧的形变量,即弹簧的伸长量(l-l0)或压缩量(l0-l).
(3)k为弹簧的劲度系数,反映弹簧本身的属性,由弹簧自身的长度、粗细、材料等因素决定,与弹力F的大小和形变量x无关.
2.F-x图像是一条过原点的倾斜直线(如图1所示),直线的斜率表示弹簧的劲度系数k,即k=.
INCLUDEPICTURE "F:\\米昕\\2021\\同步\\物理 人教版 必修第一册 苏京\\新建文件夹\\3-47.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "F:\\米昕\\2021\\同步\\物理 人教版 必修第一册 苏京\\3-47.TIF" \* MERGEFORMATINET
图1
3.推论式ΔF=kΔx:弹簧弹力的变化量ΔF与形变量的变化量Δx成正比.
考点一 重力和重心
1.关于重力,下列说法正确的是( )
A.重力的施力物体是地球
B.重力的方向总是垂直向下
C.把同一物体从北京移到广州重力大小不变
D.把物体放在水平支持物上,静止时物体对水平支持物的压力就是物体受到的重力
【详解】A.重力的施力物体是地球,故A正确;
B.重力的方向总是竖直向下而不是垂直向下,故B错误;
C.北京与广州重力加速度不同,由G=mg可得同一物体从北京移到广州,重力大小发生变化,故C错误;
D.重力和压力是不同性质的力,把物体放在水平支持物上,物体处于平衡态时物体对水平支持物的压力大小等于物体受到的重力大小,故D错误。
故选A。
考点二 弹力的产生及弹力的方向
2.下列选项中,所画弹力方向不正确的是( )
A. B.
C. D.
【详解】弹力的方向总是垂直于接触面指向受力物体或沿绳子收缩的方向。故D中地面的支持力方向垂直地面向上。
故选D。
考点三 弹力有无的判断
3.在图中,a、b两个小球相互间一定有弹力作用的是(其中A、B两图中a、b两球均用轻绳悬挂)( )
A. B.
C. D.
【详解】由弹力产生的条件,物体之间有接触但不一定互相挤压,是否挤压可以用假设法进行判断:撤去其中一物体,看另一物体是否运动。
故选B。
考点四 弹力的大小 胡克定律
4.如图所示,轻质弹簧的劲度系数k=500N/m,质量m=1kg的小球悬挂在弹簧下端并处于静止状态。取g=10m/s2,此时弹簧的伸长量为(弹簧处于弹性限度内)( )
A.0.002m B.0.02m C.0.05m D.0.1m
【详解】由胡克定律
知
故B正确。
故选B。
5.关于物体的重心,下列说法正确的是( )
A.物体升高或降低时重心在物体中的位置也随之升高或降低
B.用细线竖直悬挂的物体静止时,细线的方向一定通过该物体的重心
C.形状规则的物体,其几何中心一定与其重心重合
D.因物体的重心是重力的等效作用点,所以物体的重心一定在物体上
6.如图,圆桶形容器内装有一定量的某种液体,容器和液体整体的重心正好位于液面上的A点,现倒出一些液体,则关于整体重心位置的变化正确的是( )
A.升高 B.不变 C.下降 D.不能确定
7.如图所示,在一张大桌子上放两个平面镜,让一束激光依次被两面镜子反射,最后射到墙上,形成一个光点P,用力压桌面,可以观察到墙上光点会向下移动,这个实验用到的科学方法是( )
A.微小形变放大法 B.抽象模型法 C.等效替代法 D.控制变量法
8.如图所示的装置中,各小球的质量均相同,弹簧和细线的质量均不计,一切摩擦忽略不计,平衡时各弹簧的弹力大小分别为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
9.下列说法正确的是( )
A.木块放在桌面上所受到的向上的弹力是由于木块发生微小形变而产生的
B.木块放在桌面上对桌面的压力是由于木块发生微小形变而产生的
C.用细竹竿拨动水中的木头,木头受到的竹竿的弹力是由于木头发生形变而产生的
D.木块对桌面的压力大小等于木块的重力大小,所以压力就是重力
10.如图所示为一轻质弹簧的长度l与弹力F大小的关系图像,由图线信息可以得到的数据错误的是(弹簧始终处于弹性限度内)( )
A.该弹簧原长一定是10cm B.劲度系数为
C.弹簧长0.20m时的弹力为20N D.劲度系数为200N/m
11.在实验室中,同学将两根相同的轻弹簧串接在一起,下面挂两个相同的钩码,如图甲所示,此时两根轻弹簧的总伸长量为x。若该同学将两个钩码按照图乙方式挂在两轻弹簧上,则两根轻弹簧的总伸长量为( )
A. B. C. D.
12.一个重20 N的物体沿着斜面下滑,在下图中关于物体受到的重力的图示正确的是( )
A. B.
C. D.
13.下列情境中关于球所受弹力的描述,正确的是( )
A.甲图中,反弹出去的篮球在空中运动时,受到沿运动方向的弹力作用
B.乙图中,竖直细线悬挂的小球静止在斜面上时,受到沿细线向上的拉力
C.丙图中,静止在墙角的篮球受到竖直向上的支持力
D.丁图中,静止在杆顶端的铁球受到沿杆向上的弹力
14.如图中,就光滑接触面对球或棒的弹力,其中分析不正确的是( )
A. B. C. D.
15.如图所示,A、B两物体的重力分别是GA=5 N,GB=6 N。A用细线悬挂在顶板上,B放在水平面上,A、B间轻弹簧的弹力F=2 N,则细线中的张力FT及地面对B的支持力FN的可能值分别是( )
A.3 N和8 N B.7 N和8 N C.7 N和4 N D.3 N和4 N
5.B
【详解】A.物体升高或降低时,重心在物体中的位置不变,故A错误;
B.用细线竖直悬挂的物体静止时,细线的方向一定通过该物体的重心,故B正确;
C.重心与物体的形状和质量分布有关,形状规则的物体,质量分布不一定均匀,所以其几何中心不一定与其重心重合,故C错误;
D.重心可以在物体上,也可以在物体外,故D错误。
故选B。
6.A
【详解】将容器和液体整体分为两部分,部分1为即将倒出的部分液体(图中红的部分),其重心在它的几何中心B点,可知B点在A点下方;部分2为倒出液体后的剩余液体和容器(图中蓝色部分),因为这两部分的重心在A点,则部分2的重心必在A点上方设为C点,并且部分1的质量增加,B点下移,则C会上移,故A正确,BCD错误。
故选A。
7.A
【详解】力可以改变物体的形状,用力压桌面,桌面发生形变,平面镜N或M的高度就会发生变化,从而使刻度尺上的光斑移动,然后根据光的反射定律可知光点的移动情况,把微小形变进行放大。
故选A。
8.A
【详解】根据二力平衡,弹簧拉力均等于一个小球的重力,所以三力相等。
故选A。
9.B
【详解】A.弹力是由施力物体发生形变而产生的,因此木块放在桌面上所受到的向上的弹力是由于桌面发生微小形变而产生的,故A错误;
B.弹力是由施力物体发生形变而产生的,木块放在桌面上对桌面的压力是由于木块发生微小形变而产生的,故B正确;
C.弹力是由施力物体发生形变而产生的,用细竹竿拨动水中的木头,木头受到的竹竿的弹力是由于细杆发生形变而产生的,故C错误;
D.木块对桌面的压力大小等于木块的重力大小,但两者性质不同,故D错误。
故选B。
10.B
【详解】A.由图可知,当弹力为零时,弹簧的长度为10cm,即弹簧的原长为10cm,故A正确,不符合题意;
BD.当弹簧的长度为15cm时,弹力大小为10N,根据胡克定律有
代入数据解得
故B错误,符合题意,D正确,不符合题意;
C.根据胡克定律
解得
故C正确,不符合题意。
故选B。
11.B
【详解】根据胡克定律可得,按图甲所示连接时,两轻弹簧的伸长量为
按图乙所示连接时,两轻弹簧的伸长量为
联立解得
故选B。
12.AD
【详解】画重力的图示关键点,在于方向,作用点,还有就是力的大小用标度表示出来。重力方向竖直向下。
故选AD。
13.BC
【详解】A.甲图中,反弹出去的篮球在空中运动时,只受到重力作用,不受沿运动方向的弹力作用,故A错误;
B.乙图中,将细线悬挂的小球静止在斜面上时,细线竖直,小球受到沿细线向上的拉力及竖直向下的重力作用,不受垂直斜面的支持力,故B正确;
C.丙图中,地面与篮球接触,且发生弹性形变,故静止在墙角的篮球受到竖直向上的支持力,故C正确;
D.丁图中,静止在杆顶端的铁球受到竖直向上的弹力,故D错误。
故选BC。
14.BCD
【详解】A.如果撤去竖直面或直角面小球均会运动,故两个位置均受弹力且垂直于接触面指向受力物体,因此A受力分析正确,不符合题意,故A错误;
B.如果撤去斜面,小球仍然保持静止,斜面对小球无弹力,因此B受力分析错误,符合题意,故B正确;
C.圆弧面内弹力方向应垂直圆弧切面指向圆心,因此C受力分析错误,符合题意,故C正确;
D.如果撤去斜面,小球仍然保持静止,斜面对小球无弹力,因此D受力分析错误,符合题意,故D正确。
故选B C D。
15.AC
【详解】若弹簧开始处于伸长状态,对B分析,由平衡条件可得,地面对B的支持力FN为
细线中的张力FT为
若弹簧开始处于压缩状态,对B分析,由平衡条件可得,地面对B的支持力FN为
细线中的张力FT为
所以AC正确;BD错误;
故选AC。
知识梳理
考点归纳
巩固练习
参考答案
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)