3.1重力与弹力第1课时 讲义-2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册

第三章相互作用——力
第1节重力与弹力第1课时
【素养目标】
1.理解力的概念，会画力的图示和力的示意图．
2．知道重力产生的原因、重力的方向，会计算重力的大小．(重点)
3．知道重心的概念及其确定方法．(难点)
4．了解四种相互作用.
【必备知识】
知识点一、力和力的图示
1．运动状态的变化
物体的运动状态用速度来描述．只要物体的速度变化了，不管是大小还是方向改变了，都说这个物体的运动状态发生了变化．
2.力的四种基本性质
物质性
力不能离开物体而独立存在，只要有力，就一定有施力物体和受力物体
相互性
力存在于施力物体和受力物体之间，力的作用是相互的，施力物体同时也是受力物体
矢量性
在研究力的时候，既要注意力的大小，又要注意力的方向，在计算时遵循矢量计算法则
独立性
几个力作用在同一物体上，每个力对物体的作用效果均不会因其他力的存在而改变
3.单位：国际单位制中，力的单位是牛顿，简称牛，符号是N.
4.力的作用效果
(1)使物体的运动状态发生变化；
(2)使物体产生形变．
5.力的分类
按效果命名：压力、拉力、推力、动力、阻力、向心力等。
按性质命名：重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力等。
6.力的三要素：大小、方向、作用点。三要素都可以影响力的作用效果。
7.力的图示和力的示意图
(1)力的图示：能表示出力的大小、方向和作用点．
(2)力的示意图：只表示出力的作用点和方向．
知识点二、重力
1．定义：由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力。
2．大小：G＝mg，其中g是自由落体的加速度，一般计算中g取9.8
m/s2.
3．方向：重力总是竖直向下的，和当地水平面垂直，不一定和接触面垂直，不一定指向地心。只有在两极和赤道时，重力的方向才指向地心。
4．作用力——重心
从效果上可以认为物体各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫物体的重心．形状规则的均匀物体重心在其几何中心处，质量分布不均匀的物体，重心位置与形状和质量分布有关．
（1）重心是重力的等效作用点，并非物体的全部重力都作用于重心．
（2）重心的位置可以在物体上，也可以在物体外，如一个圆形平板的重心在板上，而一个铜环的重心就不在环上．
（3）质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心上；
（4）对形状不规则的薄板物体，可用支撑法或悬挂法来确定其重心．
（5）重心的位置与物体所在的位置及运动状态都无关。
【课堂检测】
1.关于重力的方向，下列说法中正确的是（?????
）
A.?重力的方向总是垂直向下
B.?重力的方向总是竖直向下
C.?重力的方向总是和支持物体的支持面垂直
D.?重力的方向总是垂直接触面向下
【答案】
B
【解析】A、重力的方向总是竖直向下的，与水平面垂直，AD不符合题意，B符合题意；
C、重力的方向总是和水平支持物体的水平支持面垂直，和倾斜支持面不垂直，C不符合题意；
故答案为：B
【分析】重力方向总是竖直向下；不一定与支持面垂直；与接触面方向无关。
2.质量为2kg的物体被一根细绳悬吊在天花板下保持静止(g取9.8N/kg)。则以下说法正确的是（??
）
A.?物体的各部分中，只有重心处受重力
B.?细绳所在直线可能与天花板不垂直
C.?物体对绳的拉力与物体重力的大小、方向均相同，所以它们是同一个力
D.?剪断细绳后，物体不受任何力的作用
【答案】
B
【解析】A．物体的各部分都受到重力作用，重心是各部分受到重力的等效集中点，A不符合题意；
B．细绳是竖直的，若天花板不水平，则细绳所在直线与天花板不垂直，B符合题意；
C．体对绳子拉力的施力物体是物体，而物体所受重力的施力物体是地球，虽然方向均相同，但它们不是同一个力，C不符合题意；
D．剪断细绳后，物体仍受重力的作用，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】重心是物体上各部分受到重力的等效集中点；细绳所在直线可能由于天花板不水平而与天花板不垂直；拉力和重力属于不同性质的力；剪断绳子后物体会受重力的作用。
【素养作业】
1.有一根劲度系数为200N/m的弹簧，长度是15cm，在其下面挂上重物后长度变成了18cm，则该重物的质量是（??
）（g取10N/kg）
A.?0.5kg??????????????????????????????????B.?0.6kg??????????????????????????????????C.?0.7kg??????????????????????????????????D.?0.8kg
【答案】
B
【解析】由题意可知，弹簧的伸长量x=18cm?15cm=3cm=0.03m
由胡克定律F=kx得F=mg=kx=200N/m×0.03m=6N
m=
故答案为：B。
【分析】根据胡克定律，F=mg=kx，解方程即可。
2.下列关于重力、重心的说法，正确的是（??
）
A.?物体的重心一定与它的几何中心重合
B.?任何物体的重心都在物体内，不可能在物体外
C.?重力是由于地面附近的物体受到地球的吸引而产生的
D.?用绳子将物体悬挂起来，物体处于静止状态时，该物体的重心不一定在绳子的延长线上
【答案】
C
【解析】A．物体质量分布不均匀的物体，物体的重心可能不与它的几何中心重合，A不符合题意；
B．物体的重心都在物体内，也可能在物体外，如匀质圆环的重心在圆环之外，B不符合题意；
C．重力是由于地面附近的物体受到地球的吸引而产生的，C符合题意；
D．根据二力平衡可知，用绳子将物体悬挂起来，物体处于静止状态时，该物体的重心一定在绳子的延长线上，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】质量分布均匀，形状规则，重心在几何中心，可在体外也可在体内。重力是由引力产生的。
3.下列说法正确的是（??
）
A.?重心一定在物体上??????????????????????????????????????????????B.?只有体积小的物体才能视为质点
C.?作用力与反作用力可以不是同一性质的力???????????D.?速度变化得快，加速度就大
【答案】
D
【解析】A．重心不一定在物体上，如匀质圆环，A不符合题意；
B．如果物体的体积和形状在讨论的问题中可以忽略不计，体积大的物体也可以看成质点，如讨论绕太阳公转的地球，可以看成质点，B不符合题意；
C．根据牛顿第三定律可知，作用力与反作用力一定是同一性质的力，C不符合题意；
D．加速度是描述物体速度变化快慢的物理量，所以速度变化得快，加速度就大，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】重心可以在体外。能否看成质点和问题有关与体积无关。作用力、反作用力性质相同。加速度衡量的就是速度变化快慢。
4.如图所示，“马踏飞燕”是汉代艺术家集高度智慧、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”之所以能用一只蹄稳稳地踏在“飞燕”上，是因为（???
）
A.?马跑得快????????????B.?马蹄大????????????C.?马的重心在飞燕上????????????D.?马的重心的竖直投影在飞燕底部
【答案】
D
【解析】马的重心位置在马身上而不在飞燕上，但只有马的重心位置和飞燕在一条竖直线上，才能保持平衡，即马的重心的竖直投影在飞燕底部，D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D。
【分析】本题考查重心的概念。很显然A、B不对。重心由物体的质量分布和形状决定，所以马的重心肯定不在飞燕上。
5.如图所示，一物体置于桌面上，处于静止状态，下列说法正确的是（??
）
A.?物体对桌面的压力是由于桌面发生了形变而产生的
B.?严格来说，物体的重力大小与所处的地理位置有关
C.?物体的重力与物体对桌面的压力是一对平衡力
D.?桌面对物体的压力的施力物体是地球
【答案】
B
【解析】A．物体对水平桌面的压力是由于物体发生向上的微小形变，要恢复原状，对桌面产生向下的弹力，即是压力，A不符合题意；
B．根据重力的计算公式可得G=mg，不同地方的重力加速度g不同，所以物体的重力大小与所处的地理位置有关，B符合题意；
C．物体的重力与物体对桌面的压力分别作用在两个物体上，所以不是一对平衡力，C不符合题意；
D．桌面对物体的支持力是桌面对物体的作用力，施力物体是桌面，不是地球，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】分析弹力产生的原因，要分清楚施力物体和受力物体，弹力是施力物体发生形变对受力物体的施加的。重力是万有引力的分力，纬度不同，重力大小也不同。互为平衡力的两个力一定是作用在同一个物体上。
6.如图所示，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保持静止。下列说法正确的是（??
）
A.?钢管的重心在绳子的延长线上
B.?地面对钢管的支持力方向与钢管垂直
C.?绳对钢管的拉力方向与绳收缩的方向一致
D.?地面对钢管的支持力是由于钢管发生形变产生的
【答案】
C
【解析】A．钢管的重心在管的中心位置，不在绳子的延长线上，A不符合题意；
B．地面对钢管的支持力方向垂直地面竖直向上，与钢管不垂直，B不符合题意；
C．绳对钢管的拉力方向与绳收缩的方向一致，C符合题意；
D．地面对钢管的支持力是由于地面发生形变产生的，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】1.钢管重心在管的中心。2.支持力垂直于接触面，所以地面对钢管的支持力方向垂直地面竖直向上。3.绳的力沿绳收缩方向。4.地面发生形变对钢管产生支持力。
7.把一个薄板状物体悬挂起来，静止时如图所示。则对于此薄板状物体所受重力的理解，下列说法正确的是（??
）
A.?拉力就是地球对物体的引力
B.?重力大小和物体运动状态有关
C.?重力的方向总是指向地心的
D.?薄板的重心一定在直线AB上
【答案】
D
【解析】A．拉力的施力物体是绳子，而地球对物体的引力的施力物体是地球，二者本质不同，A不符合题意；
B．重力的大小与物体的运动状态无关，B不符合题意；
C．重力的方向竖直向下，并不一定指向地心，C不符合题意；
D．因为绳对板的拉力与板受的重力是一对平衡力，必在一条直线上，所以重心一定在细线的延长线上，即薄板的重心一定在直线AB上，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据二力平衡，因为静止，所以重力与绳的拉力等值反向，所以重心一定在直线AB上。
8.铅球放在水平地面上处于静止状态，下列关于铅球和地面受力的叙述正确的是（??
）
A.?地面受到向下的弹力是因为地面发生了弹性形变；铅球坚硬没发生形变
B.?地面受到向下的弹力是因为铅球发生了弹性形变；铅球受到向上的弹力，是因为地面发生了形变
C.?地面受到向下的弹力是因为地面发生了弹性形变；铅球受到向上的弹力，是因为铅球也发生了形变
D.?铅球对地面的压力即为铅球的重力
【答案】
B
【解析】ABC．地面受到向下的弹力是因为铅球发生了弹性形变；铅球受到向上的弹力，是因为地面发生了形变，AC不符合题意，B符合题意；
D．压力和重力是不同性质的力，不能说铅球对地面的压力即为铅球的重力，只能说铅球对地面的压力大小等于铅球的重力大小，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】发生弹性形变的物体由于要恢复原状，而对与之接触的物体产生力的作用，这个力叫做弹力，所以所有弹力都是由施力物体的形变产生的；弹力的方向沿物体恢复原状的方向，重力与弹力是两个性质不同的力。