銜接點013生活中常見的力—重力與彈力初中階段高中階段1．通過實例和實驗，認識重力和彈力。2．會用測力計測力和力的示意圖描述力。3．知道二力平衡。1．理解重力及重心概念，會用二力平衡知識確定重心。2．知道形變的概念及產生彈力的條件。3．知道壓力、支持力和繩的拉力都是彈力，會分析彈力的方向。4．理解胡克定律，并能解決有關問題。初中物理高中物理異同點重力重力初高中物理對重力的產生、大小、方向和重心的認識，沒有本質上的區別，但在高中物理中對于重力的方向重點強調了豎直向下不一定指向地心，也不一定垂直于接觸面，但垂直于水平面，這一點在初中物理中不會有太多強調；同時，對于質量分布不均形狀不規則的物體重心也在高中物理中有了進一步說明。力的示意圖力的圖示力的示意圖初中物理只是要求會畫力的示意圖，并不要求畫力的圖示，但高中物理要求會畫力的圖示。力的圖示和力的示意圖最主要的區別在于力的圖示需要畫圖前先要選好多長的線段代表多大的力，也就是說需要先選擇線段和力的“標度”。當然在高中物理實際的應用中主要畫力的示意圖。彈力彈力初高中物理對于彈力的定義和條件是一樣的，但在高中物理中對于彈力方向的認識，所涉及的情況要比初中物理的多，主要涉及到面、繩、桿三大類，同時要求會判斷彈力有無的問題和彈力大小的求解。彈簧彈力胡克定律初中物理只是涉及到了用彈簧測力計測彈力的大小，定性的說明了彈簧彈力大小和彈簧伸長量的關系，但高中物理中通過胡克定律明確了彈簧彈力大小和彈簧伸長量之間的定量關系，并且還通過Fx圖像更加形象直觀的反映了二者之間的關系。力的示意圖1．力的三要素：力的大小、方向、作用點。2．力的示意圖：畫力的示意圖方法：（1）確定受力物體；（2）在受力物體上找好作用點；（線段的起點或終點：表示力的作用點。）（3）沿力的方向畫一條帶箭頭的線段；（線段的長短：表示力的大小；箭頭：表示力的方向。）（4）標出力的大小和單位。重力1．重力：由于地球的吸引而使物體受到的力。重力的大小又叫重量。2．重力的公式：G=mg其中G表示重力（N），m表示質量（㎏），g是9．8N/㎏，粗略計算：g取10N/㎏3．重力的方向：豎直向下。應用：重垂線4．重心：重力在物體上的作用點叫重心。質地均勻，外形規則物體的重心在物體的幾何中心。重心不一定在物體上。三、彈力1．形變：物體的形狀或體積的改變叫做形變。形變的原因是物體受到了外力。2．彈力：發生形變的物體，由于要恢復原狀，對跟它接觸的物體會產生力的作用，這個力叫做彈力。3．彈力產生的條件：接觸；發生形變。4．彈力的方向：輕繩（線）的彈力方向沿繩（線）收伸縮方向；面面接觸（或點面接觸）物體間的彈力垂直于切面并指向受力物體。5．彈力大小：用彈簧測力計測彈力大小。在彈性限度內，彈簧受到的拉力越大，彈簧的伸長量就越長。（彈簧伸長長度跟所受拉力成正比）可根據二力平衡來求彈力大小。知識點一、重力1．重力的產生：由于地球的吸引而使物體受到的力叫重力。注意：重力不是萬有引力，而是萬有引力豎直向下的一個分力。（1）地球上的物體都受到重力作用，不管質量大小，也不論有無生命，凡是由分子、原子構成的物體皆受重力作用。（2）重力是由于地球的吸引而產生的，但重力的大小不一定等于地球對物體的吸引力，重力一般小于地球對物體的吸引力。在有的情況下，認為物體所受的重力與地球對物體的吸引力大小相等，原因是兩者相差很小。（3）重力是非接觸力。（4）重力的施力物體是地球。2．重力的大小：（1）由G=mg計算；可用彈簧測力計測量。注意：①物體的質量不會變；②G的變化是由在地球上不同位置處g的變化引起的。在同一地點，重力的大小與質量成正比；在不同地點，如從兩極到赤道或離地面越高，g值均減小，從而使同一物體的重力也有所不同；物體的重力與其運動狀態無關，與物體是否受其他力也無關。（2）物體處于靜止時，重力等于物體對水平支持物的壓力或對豎直懸繩的拉力。用彈簧秤測量，物體處于靜止時，彈簧秤的示數等于重力的大小。（3）重力的測量：在實驗室里，重力的大小可以用測力計測量；工業上用電子吊秤可以稱更重的物體。測量原理：二力平衡時，兩個力大小相等。測量條件：物體處于靜止或勻速直線運動時。測量方法：用測力計將待測物體懸掛起來處于靜止狀態，測力計讀數在數值上等于重力的大小。3．重力的方向：豎直向下（即垂直于水平面向下）。注意：豎直向下是和水平面垂直，不一定和接觸面垂直，也不一定指向地心。垂直要看接觸面，重力和水平面垂直，與斜面并不垂直。物體在自由釋放后總是豎直向下的，就說明了重力的方向。4．重心：物體所受重力的作用點。物體的每一部分都受重力作用，從效果上看，可以認為各部分受到的重力作用集中于一點，這一點叫做物體的重心。（1）影響重心位置的因素：其位置與物體的質量分布和形狀有關。①質量分布均勻的物體的重心，只與物體的形狀有關。形狀規則的質量分布均勻的物體，它的重心就在幾何中心上，如均勻直棒的重心，在棒的中心。②質量分布不均勻的物體的重心與物體的形狀、質量分布有關。（2）不規則薄板形物體重心的確定方法：懸掛法。薄板狀物體的重心可用懸掛法確定，如圖所示，先在A點把薄板狀物體懸掛起來，物體靜止時，物體所受的重力與懸繩的拉力在同一豎直線上，所以物體的重心一定在通過A點的豎直線AB上。然后在C點把物體懸掛起來，同理知，物體的重心一定在通過C點的豎直線CD上，AB和CD的交點O就是薄板狀物體的重心位置。（3）重心在物體上的位置與物體所處的位置、放置狀態及運動狀態無關，但一個物體的質量分布或形狀發生變化時，其重心在物體上的位置也發生變化。（4）質量分布均勻、形狀規則的物體的重心在其幾何中心上；對形狀不規則的薄物體，可用支撐法或懸掛法來確定。注意：重心的位置可以在物體上，也可以在物體外。如一個圓形平板的重心在板上，而一個銅環的重心就不在環上。知識點二、彈力1．形變和彈性形變（1）形變：物體在力的作用下形狀或體積發生改變，叫做形變。（2）彈性形變：有些物體在形變后撤去作用力時能夠恢復原狀的形變。（3）彈性限度：當形變超過一定限度時，撤去作用力后，物體不能完全恢復原來的形狀，這個限度叫彈性限度。2．彈力（1）定義：發生形變的物體，由于要恢復原狀，就會對跟它接觸使它發生形變的物體產生力的作用，這種力叫做彈力。發生形變的物體——施力體。（2）彈力的作用點：在物體與物體接觸的點或表面上。3．彈力產生的條件：同時具備兩物體①直接接觸；②有彈性形變（接觸處有擠壓或拉伸）。4．彈力方向的確定：彈力的方向總是與作用在物體上使物體發生形變的外力方向相反。與（施力物體形變的方向）相反。與施力物體恢復原狀的方向相同。（1）常見的三種接觸方式①面與面接觸，垂直于公共接觸面；②點與面接觸，過點垂直于面；③點與點接觸（點與曲線、曲面），垂直于公切面（垂直于過接觸點的切線、切面）。（2）壓力、支持力的方向—垂直于接觸面，指向被壓、被支持的物體。確定它們方向的關鍵是找準它們的接觸面或接觸點的切面。（3）輕繩，沿繩指向繩收縮方向；（4）輕桿，可沿桿，也可不沿桿，具有不確定性，一般要根據物體的運動狀態結合平衡條件確定輕桿的彈力方向。5．彈力的大小：彈力的大小跟形變大小有關，形變越大，彈力越大。（1）彈力大小計算的三種方法：①根據力的平衡條件進行求解。②根據牛頓第二定律進行求解。③對于微小形變產生的彈力大小，一般根據物體所處的狀態，利用平衡條件或畔動力學規律求解。（2）根據胡克定律進行求解——彈簧的彈力①內容：彈簧發生彈性形變時，彈力的大小F跟彈簧伸長（或縮短）的長度x成正比。②表達式：F＝kx。k是彈簧的勁度系數，單位為N/m；k的大小由彈簧自身性質決定，k只與彈簧本身有關，由彈簧本身的材料、長度、粗細、匝數等因素決定。它反映了彈簧的軟硬程度，k越大，彈簧越硬，其長度越難改變。其中x為彈簧長度的變化量（可能為伸長量l?l0，也可能為縮短量l0?l），不是彈簧形變以后的長度。③彈力與彈簧伸長量的關系可用F?x圖象表示，如圖，圖線的斜率即為彈簧的勁度系數。④由于F1＝kx1，F2＝kx2，故ΔF＝F2?F1＝kx2?kx1＝k（x2?x1）＝kΔx，因此，彈簧上彈力的變化量ΔF與形變量的變化量也成正比關系，即ΔF＝kΔx。（3）非彈簧的彈力大小的計算：彈力的大小與物體的形變程度有關，一般要借助物體的運動狀態所遵循的物理規律求解。比如懸掛在豎直細繩上的物體處于靜止狀態時，物體受繩向上的拉力和重力作用。根據二力平衡，可知繩的拉力大小等于物體重力的大小。【特別提醒】①無論是應用胡克定律計算彈簧彈力大小還是判斷彈簧彈力方向，都要注意彈簧是被拉伸，還是被壓縮。②物體不處于平衡狀態時，物體所受拉力或支持力不等于物體所受的重力。6．彈力有無的判斷方法根據條件判斷，首先看是否接觸，其次看是否發生形變。（1）對形變明顯的情況可以直接判斷。（2）對形變不明顯的情況，可假設兩個物體間彈力不存在，看物體能否保持原有的狀態，若狀態不變，則此處不存在彈力；若狀態改變，則此處一定有彈力。（3）根據物體的運動狀態，利用力的平衡條件來進行判定。考點一重力和重心1．關于重力的大小及重心的位置，以下說法中正確的是（）A．重力是物體本身具有的力，大小只與物體的質量有關B．靜止在水平面上的物體對水平面的壓力一定小于其所受的重力C．重力只作用在物體的重心上，重心的位置總在物體的幾何中心D．重力是由于地球對物體的吸引而產生的，重力的施力物體是地球【答案】D【解析】重力是由于地球對物體的吸引而使物體受到的力，并不是物體本身具有的力，重力的施力物體是地球，物體重力的計算式是G＝mg，重力的大小只與物體質量、自由落體加速度有關，選項A錯誤，D正確；不受其他外力而靜止在水平面上的物體，對水平面的壓力大小等于物體的重力，選項B錯誤；重心是物體所受重力的等效作用點，重心的位置與物體的形狀和質量分布有關，只有形狀規則、質量均勻分布時，重心的位置才在物體的幾何中心，故選項C錯誤。2．關于物體的重心，下列說法正確的是（）A．物體升高或降低時重心在物體中的位置也隨之升高或降低B．用細線豎直懸掛的物體靜止時，細線的方向一定通過該物體的重心C．形狀規則的物體，其幾何中心一定與其重心重合D．因物體的重心是重力的等效作用點，所以物體的重心一定在物體上【答案】B【解析】物體升高或降低時，重心在物體中的位置不變，故A錯誤；用細線豎直懸掛的物體靜止時，細線的方向一定通過該物體的重心，故B正確；重心與物體的形狀和質量分布有關，形狀規則的物體，質量分布不一定均勻，所以其幾何中心不一定與其重心重合，故C錯誤；重心可以在物體上，也可以在物體外，故D錯誤。3．把一個薄板狀物體懸掛起來，靜止時如圖所示。則對于此薄板狀物體所受重力的理解，下列說法正確的是（）A．重力就是地球對物體的引力B．重力大小和物體運動狀態有關C．重力的方向總是指向地心的D．薄板的重心一定在直線AB上【答案】D【解析】重力是由于地球的吸引而使物體受到的力，不是地球對物體的引力，故A錯誤；重力的大小與物體的運動狀態無關，故B錯誤；重力的方向豎直向下，故C錯誤；因為細線對薄板的拉力與薄板受到的重力為一對平衡力，必在一條直線上，所以重心一定在細線的延長線上，即薄板的重心一定在直線AB上，故D正確。4．宇航員在月球表面測得的g值為地球表面的eq\f(1,6)，一個質量為600kg的飛行器在月球表面時，下列判斷正確的是（）A．質量是100kg，重力是5880NB．質量是100kg，重力是980NC．質量是600kg，重力是980ND．質量是600kg，重力是5880N【答案】C【解析】飛行器的質量是不變的，在月球表面仍為600kg，而在月球上的重力為G月＝mg月＝eq\f(1,6)mg＝980N，故選C。5．如圖所示，“馬踏飛燕”是漢代藝術家高超的藝術技巧的結晶，是我國古代青銅藝術的稀世珍寶，駿馬之所以能用一只蹄穩穩地踏在飛燕上，是因為（）A．馬是空心的B．馬蹄大C．馬的重心在飛燕上D．馬的重心位置和飛燕在一條豎直線上【答案】D【解析】駿馬之所以能用一只蹄穩穩地踏在飛燕上，是因為飛燕對馬的支持力和馬的重力在一條豎直線上，選項A、B、C錯誤，D正確。6．一個重20N的物體沿斜面下滑，關于該物體重力的圖示，以下四幅圖中正確的是（）【答案】A考點二彈力的產生及彈力的方向7．玩具汽車停在模型橋面上，如圖所示，下列說法正確的是（）A．橋面受向下的彈力，是因為橋面發生了彈性形變B．汽車沒有發生形變，所以汽車不受彈力C．汽車受向上的彈力，是因為橋面發生了彈性形變D．汽車受向上的彈力，是因為汽車發生了彈性形變【答案】C【解析】汽車與橋面相互擠壓，都發生了彈性形變，B錯；由于橋面發生了彈性形變，所以對汽車有向上的彈力，C對，D錯；由于汽車發生了彈性形變，所以對橋面產生向下的彈力，A錯。8．體育課上一學生將足球踢向斜臺，如圖所示，下列關于足球與斜臺作用時斜臺給足球的彈力方向的說法正確的是A．沿v1的方向B．沿v2的方向C．先沿v1的方向后沿v2的方向D．沿垂直于斜臺斜向左上方的方向【答案】D【解析】足球與斜臺的作用是球面與平面的相互作用，足球所受彈力方向垂直于斜臺指向足球，即斜向左上方的方向，故D正確。9．如圖所示，四個完全相同的彈簧都處于水平位置，它們的右端受到大小皆為F的拉力作用，而左端的情況各不相同：①彈簧的左端固定在墻上；②彈簧的左端受大小也為F的拉力作用；③彈簧的左端拴一小物塊，物塊在光滑的桌面上滑動；④彈簧的左端拴一小物塊，物塊在有摩擦的桌面上滑動。若認為彈簧質量都為零，以L1、L2、L3、L4依次表示四個彈簧的伸長量，則有A．L2>L1B．L4>L3C．L1>L3D．L2＝L4【答案】D【解析】彈簧伸長量由彈簧的彈力（F彈）大小決定。由于彈簧質量不計，這四種情況下，F彈都等于彈簧右端拉力F，因而彈簧伸長量均相同，故選D項。10．如圖甲所示，建筑工地上有三根木頭堆放在水平地面上，現工人將另一根木頭P放在上面，便于將木頭P鋸斷，如圖乙，關于木頭P在支撐點M、N處受到的彈力的方向，下列哪個圖是正確的（）【答案】C11．如圖所示的裝置中，小球的質量均相同，彈簧和細線的質量均不計，一切摩擦