2026届高考物理一轮复习讲义：重力、弹力

第一讲 重力 弹力
[人教版必修第一册]
1．第三章第1节P55－P56页【重力】部分，为什么不说“地球对物体的吸引力就是重力”？物体的重心是否一定在物体上？在物理上如何表示力？
提示：重力是地球对物体吸引力的一个分力，二者不总是相等；重力的方向竖直向下，并不一定指向地心；
影响物体重心位置的因素有物体的几何形状和质量分布，因此物体的重心不一定在物体上；
可以用力的图示精确地表示出力的大小和方向，在不需要精确表示出力的大小时，可以用力的示意图表示。
2．第三章第1节P57页弹力的定义部分，弹力是如何产生的？弹力的方向有什么特点？
提示：弹力是由于施力物体发生了形变，要恢复原状，从而对受力物体产生的作用力；弹力的方向与施力物体形变方向相反。
3．第三章第1节P58页胡克定律部分，写出胡克定律的表达式，并思考若已知弹簧弹力的大小，能否确定弹簧处于何种状态？
提示：胡克定律的表达式为F＝kx；已知弹力大小，不能确定弹簧的状态，可能拉伸也可能被压缩。
4．P57页【通过平面镜观察桌面的微小形变】，该演示实验是如何观察到桌面的形变的？体现了物理上的什么思想？
提示：桌面发生形变后，光线的入射角会发生微小变化，由于两个反射镜之间的距离较大，通过两次反射后使反射光线发生较明显的偏移，从而间接推知桌面发生了形变；实验中应用了物理上的转化和放大思想，该思想往往用来处理不能直接观察或观察困难的物理现象。
5．P59页【练习与应用第7题】如何设计一个自动冲水装置？
提示：设计一个带转轴的容器，容器空的时候重心在转轴的左边，随着容器中水的增加，重心逐渐右移到转轴的右边，达到一定位置后，容器就会绕轴转动起来将水倒出，之后容器再复位到初始位置。
重力
1．产生：由于地球的吸引而使物体受到的力。
2．大小：与物体的质量成正比，即G＝mg。可用弹簧测力计测量重力。
3．方向：总是竖直向下的。
4．重心
（1）定义：物体各部分都受重力的作用，从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫物体的重心。
（2）重心位置的确定
①其位置与物体的质量和形状有关。
②质量分布均匀的规则物体的重心在其几何中心。
题型一 对重力和重心的理解
（2024·湖北·联考题）滑板是深受年轻朋友追捧的极限运动。如图，当人站在水平滑板上运动时，下列说法正确的是（　　）
A．人的重心位置固定不变
B．人对滑板的压力就是人的重力
C．人在滑板上跳起做动作时重心不一定在人身上
D．人在滑板上跳起做动作时不受到重力的作用
答案 C
解析 A．人在滑板上的姿势会变，则人的重心位置会变化，故A错误；
B．人对滑板的压力是人对滑板的力，人的重力是地球对人的力，二者不是同一个力，故B错误；
C．重心可能在物体上，也可能在物体外，与物体的形状有关，人在滑板上跳起做动作时重心不一定在人身上，故C正确；
D．人在滑板上跳起做动作时仍受到重力的作用，故D错误。
故选C。
题型二 重心位置的分析
（2023·江西·联考题）某同学在空易拉罐中注入适量的水后，将易拉罐倾斜放置在水平桌面上，并为其他同学表演易拉罐的“倾而不倒”，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．注水后，易拉罐的重心位置升高了
B．若将空易拉罐压瘪，则其重心位置不变
C．易拉罐的重心位置在过易拉罐与桌面接触点的竖直线上
D．若将注水后的易拉罐水平放置，则其重心位置不变
答案 C
解析　注水后，易拉罐下部的质量变大，重心下移，故A错误；将空易拉罐压瘪后，易拉罐的形状改变，其重心位置改变，故B错误；易拉罐受到的重力（方向竖直向下）与桌面对它的支持力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，因此易拉罐的重心位置在过易拉罐与桌面接触点的竖直线上，故C正确；将注水后的易拉罐水平放置，易拉罐里的水质量分布改变，其重心位置改变，故D错误。
对重心的理解中需要注意的几个问题
1．重心是重力的等效作用点，重力作用在整个物体上。
2．重心不是物体上最重的一点，它可以不在物体上，也不一定在物体的几何中心。
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。
1．某中学教学楼的读书角迎来了一位新客人，如图所示。这个小瓶子非常漂亮，不经意之间增添了许多审美的情趣。关于这个装饰瓶，下列说法正确的是（　　）
A．瓶子受到地球对它的吸引力，但它对地球没有吸引力
B．装饰瓶重心一定在其几何中心
C．装饰瓶的重心与其形状结构及质量分布有关
D．若装饰瓶底部出现一个小洞，那在水滴完的过程中，装饰瓶的重心一直在降低
答案 C
解析　瓶子受到地球对它的吸引力，同时它对地球也有吸引力，故A错误；由装饰瓶内装有的水可知，其重心一定不在其几何中心，故B错误；装饰瓶的重心与其形状结构及质量分布有关，故C正确；若装饰瓶底部出现一个小洞，在水滴完的过程中，装饰瓶的重心先降低后升高，故D错误。
2．如图所示，公园里有一仿制我国古代欹器的U形水桶，桶可绕水平轴转动，水管口持续有水流出，过一段时间桶会翻转一次，决定桶能否翻转的主要因素是（　　）
A．水桶自身重力的大小 B．水管每秒出水量的大小
C．水流对桶撞击力的大小 D．水桶与水整体的重心高低
答案 D
解析 由于水桶可以绕水平轴转动，因此一段时间后，当水桶中水变多导致重心升高到一定程度时，竖直向下的重力作用线偏离中心转轴，就会造成水桶翻转，故选D。
一、形变、弹力、胡克定律
1．形变
（1）定义：物体在力的作用下形状或体积的变化叫形变。
（2）弹性形变：有些物体在形变后撤去作用力时能够恢复原状的形变。
（3）弹性限度：当形变超过一定限度时，撤去作用力后物体不能完全恢复原来的形状，这个限度叫弹性限度。
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，这种力叫作弹力。
（2）产生条件：物体相互接触且发生弹性形变。
（3）方向：①总是与物体形变的方向相反；②弹力的方向总是与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反。
3．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：F＝kx。
①k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。
②x是形变量，不是弹簧形变以后的长度。
二、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．常见的几种弹力方向的判断
　
3．根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向。
三、弹力大小计算的方法
1．根据胡克定律进行求解。
2．根据力的平衡条件进行求解。
3．根据牛顿第二定律进行求解。
题型一 弹力有无及方向的判断
（多选）（2023·山东·联考题）如图所示，关于下列各图受力情况说法正确的是（　　）
A．甲图中原木P在M、N两点各受一个弹力，方向均竖直向上
B．乙图中BC杆对滑轮的弹力不一定由B指向C
C．丙图中静止的铁块只受重力和支持力的作用
D．丁图中弹簧一定处于压缩状态
答案 BD
解析 A．原木P在M点受到的弹力方向竖直向上，在N点受到的弹力方向垂直于原木间的接触面斜向上，A错误；
B．乙图中BC杆插入墙中，受力分析可得BC杆对滑轮的弹力与两侧绳子拉力的合力平衡，方向不一定由B指向C，B正确；
C．铁块静止，受力分析可得此时除了受重力和支持力的作用外还受到摩擦力的作用，C错误；
D．丁图中对小球受力平衡分析，受到斜向上的绳子的拉力，竖直向下的重力，可得此时弹簧对小球一定有水平向右的弹力，所以弹簧一定处于压缩状态，D正确。
故选BD。
题型二 杆的弹力方向及大小计算
（2024·天津·联考题）如图所示，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ，在斜杆下端固定有质量为m的小球，重力加速度为g，关于杆对球的作用力F，下列判断正确的是（ ）
A．小车静止时，F＝mgsin θ，方向沿杆向上
B．小车静止时，F＝mgcos θ，方向垂直于杆向上
C．小车向右以加速度a运动时，一定有F＝
D．小车向左匀速运动时，F＝mg，方向竖直向上
答案 D
解析　小车静止时，球受到重力和杆的弹力作用，由平衡条件可得杆对球的作用力F＝mg，方向竖直向上，A、B两项错误；小车向右以加速度a运动时，如图所示，只有当a＝gtan θ时，才有F＝，C项错误；小车向左匀速运动时，根据平衡条件知，杆对球的弹力大小为mg，方向竖直向上，D项正确。
题型三 胡克定律的理解及应用
（2023·山东·历年真题）餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示，三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上，下端连接托盘。托盘上叠放若干相同的盘子，取走一个盘子，稳定后余下的正好升高补平。已知单个盘子的质量为300 g，相邻两盘间距1.0 cm，重力加速度大小取10 m/s2。弹簧始终在弹性限度内，每根弹簧的劲度系数为（　　）
A．10 N/m B．100 N/m C．200 N/m D．300 N/m
答案 B
解析　由题知，取走一个盘子，稳定后余下的正好升高补平，则说明一个盘子的重力可以使弹簧形变相邻两盘间距，则有mg＝3·kx，解得k＝100 N/m，故选B。
1．弹力有无的判断方法
条件法 根据弹力产生的两个条件（接触和形变）直接判断
假设法 在一些微小形变难以直接判断的情况下，可以先假设有弹力存在，然后判断是否与研究对象所处状态的实际情况相符合
状态法 根据研究对象的运动状态进行受力分析，判断是否需要弹力，物体才能保持现在的运动状态
2．计算弹力大小的三种方法
公式法 利用胡克定律F＝kx计算。适用于弹簧、橡皮筋等弹力的计算
平衡法 物体静止或做匀速直线运动时，用共点力平衡条件来计算弹力
牛顿第二定律法 物体不处于平衡状态时可应用牛顿第二定律计算弹力
1．如图所示，一倾角为45°的斜面固定于墙角，为使一光滑的球静止于图示位置，需加一水平力F，且F通过球心。下列说法正确的是（　　）
A．球一定受墙面水平向左的弹力 B．球可能受墙面水平向左的弹力
C．球一定受斜面通过球的重心的弹力 D．球可能受斜面垂直于斜面向上的弹力
答案 B
解析　F的大小合适时，球可以静止在无墙的斜面上，F增大时墙面才会对球有弹力，所以选项A错误，B正确；斜面一定有对球斜向上的弹力才能使球不下落，该弹力方向垂直于斜面但不一定通过球的重心，所以选项C、D错误。
2．如图所示，与竖直墙壁成53°角的轻杆一端斜插入墙中并固定，另一端固定一个质量为m的小球，水平轻质弹簧处于压缩状态，弹力大小为（g表示重力加速度），则轻杆对小球的弹力大小为（　　）
A． B． C． D．
答案 D
解析　小球处于静止状态，其合力为零，对小球进行受力分析，如图所示，由图中几何关系可得F＝＝，D正确。
3．（2024·安徽·联考题）如图所示，用两原长均为L0的轻弹簧将物体A、B拴接在一起，系统平衡时，物体B到悬点的距离为2.4L0，已知两物体的质量均为m，弹簧甲、乙的劲度系数之比为2∶1，重力加速度为g。则下列说法正确的是（　　）
A．弹簧甲的长度为1.2L0 B．弹簧乙的伸长量为
C．弹簧甲的劲度系数为 D．弹簧乙的劲度系数为
答案 A
解析 ACD、设弹簧甲、乙的劲度系数分别为k1、k2，伸长量分别为x1、x2，
由图可知弹簧甲所受的拉力为2mg，弹簧乙所受的拉力为mg，则有2mg＝k1x1、mg＝k2x2，
又x1＋x2＋2L0＝2.4L0，k1∶k2＝2∶1，
解得x1＝x2＝0.2L0，k1＝，k2＝，故A正确，C、D错误；
B、弹簧乙的长度为L＝L0＋0.2L0＝1.2L0，故B错误。