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第三章相互作用——力第1节重力与弹力(第1课时)课标要求1.了解重力产生的原因，知道重力的大小和方向；理解重心的概念。2.会作力的图示及力的示意图。3.理解接触力、形变的概念。4.知道弹力的定义及产生的条件，能够正确判断弹力的有无及方向。5.掌握胡克定律的内容和适用条件，并能解决有关问题。(3)重力的方向：总是。(2)重力的大小：G＝，g为自由落体加速度。一、重力1．填一填(1)重力的定义：由于地球的而使物体受到的力。吸引mg竖直向下(4)重力的作用点——重心①重心的定义：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，这一点叫作物体的重心。②重心位置的决定因素：质量均匀分布的物体，重心的位置只跟物体的有关。质量分布不均匀的物体，重心的位置除了跟物体的形状有关外，还跟物体内有关。效果一点形状质量的分布(2)抛出去的物体不会受到重力作用。()(4)重心的位置可以不在物体上。()(3)只有物体的重心才受到重力的作用。()(5)力的表示方法①力的图示：用表示力。a．有向线段的长短表示力的；b．箭头表示力的方向；c．箭尾(或箭头)表示力的。有向线段大小作用点②力的示意图：在不需要准确标度力的大小时，通常只需画出力的和。作用点方向2．判一判(1)重力的方向总是垂直向下。()×××√3．选一选(1)下列关于物体重力的说法正确的是()A．地球上的物体在运动时才受到重力B．某一物体在某处向上抛出后所受重力较小，向下抛出后所受的重力较大C．物体在同一位置时，所受重力与静止还是运动无关，重力大小是相同的D．物体所受重力大小只与其质量有关解析：重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，地球上的物体均受到重力作用，重力的大小G＝mg，可知重力与其质量和重力加速度有关，故D错误；同一地点g不变，同一物体所受的重力大小不变，与其运动状态无关，故同一物体在某处向上抛出后和向下抛出后所受重力相等，故A、B错误，C正确。答案：C(2)关于重力和重心，下列说法正确的是()A．静止的物体受到重力，运动的物体不受重力B．向下运动的物体受重力，向上运动的物体不受重力C．重力是由于地球的吸引而使物体受到的力D．重心就是物体上最重的那个点解析：物体无论是静止的还是运动的都受到重力作用，选项A错误；无论是向下运动的物体还是向上运动的物体都受重力，选项B错误；由重力的定义可知，选项C正确；物体的重心是物体重力的作用点，并不是物体上最重的那个点，选项D错误。答案：C二、弹力1．填一填(1)接触力：在物体与物体时发生的相互作用。接触力按其性质可以分为和。(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：发生形变的物体，要原状，对与它的物体会产生力的作用，这种力叫作弹力。平时所说的压力、支持力和拉力等都是弹力。接触弹力摩擦力形状体积恢复接触(3)静止在水平地面上的物体受到向上的支持力是因为地面发生了形变。()(2)发生形变的两个物体之间一定有弹力。()(4)弹力的方向①压力和支持力于物体的接触面，指向物体。②绳子的拉力沿着绳子而指向绳子的方向。③弹簧的弹力沿着弹簧的轴线方向，被拉伸时产生拉力，被压缩时产生支撑力。垂直受力收缩2．判一判(1)只要两物体接触就一定产生弹力。()××√3．想一想(1)如下列各图所示的情景中，判断两个物体a、b(a、b均处于静止状态，接触面光滑)间有没有弹力。(2)运动员起跳时，向下压跳板，跳板向下弯曲，判断跳板在恢复原状时对运动员力的方向。提示：(1)A中没有；B中有；C中没有；D中没有。(2)方向向上。三、胡克定律1．填一填(1)弹性形变：物体在发生形变后，如果撤去作用力能够原状，这种形变叫作弹性形变。(2)弹性限度：如果物体的形变过大，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)胡克定律①内容：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小跟弹簧伸长(或缩短)的成正比。②表达式：F＝。其中k为弹簧的，单位为牛顿每米，符号是。k是表示弹簧“软”“硬”程度的物理量。恢复完全恢复长度xkx劲度系数N/m2．判一判(1)发生形变后的物体撤去外力后都能够恢复原状。()(2)由F＝kx可知，在弹性限度内弹力F的大小与弹簧的长度x成正比。()(3)弹簧的形变很大，弹力一定很大。()(4)弹簧的劲度系数k与弹力F无关。()×××√3．选一选(1)如图所示，竖直悬挂一轻质弹簧，不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度为8cm，挂上10N的钩码，指针所指刻度为10cm，此弹簧的劲度系数是()A．500N/mB．100N/mC．200N/mD．250N/m解析：由题意知，弹簧的伸长量为x＝(10－8)cm＝0.02m，根据胡克定律得F＝kx，则k＝Fx＝100.02N/m＝500N/m，故A正确，B、C、D错误。答案：A(2)一轻质弹簧，在弹性限度内，当它的伸长量为4cm时，弹簧的弹力大小为8N；当它的压缩量为1cm时，该弹簧的弹力大小为()A．2NB．4NC．6ND．8N解析：当弹簧的伸长量为4cm、弹簧的弹力大小为8N时：根据胡克定律F1＝kx1，当弹簧的压缩量为1cm时：F2＝kx2；联立可得：F1F2＝x1x2，代入数据得：F2＝2N，故A正确，B、C、D错误。答案：A突破点一对重力与重心的理解[学透用活]1．重力的大小(1)重力的大小：G＝mg，只与质量和重力加速度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：①g随纬度的升高而增大，在赤道处g最小，在两极处g最大；②在同一地点g随高度的升高而减小。2．重力的方向重力的方向总是竖直向下。[注意]竖直向下是指垂直于水平面向下，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)重心的位置可以在物体上，也可以在物体外。①质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心；②薄板状物体的重心可以用悬挂法确定。[典例1]下列关于重心和重力的说法正确的是()A．一物体放于水中称量时弹簧测力计的示数小于物体在空气中称量时弹簧测力计的示数，因此物体在水中受到的重力小于在空气中受到的重力B．据G＝mg可知，两个物体相比较，质量较大的物体受到的重力不一定大C．物体放于水平面上时，其重力方向垂直于水平面向下，当物体静止于斜面上时，其重力方向垂直于斜面向下D．物体的形状改变后，其重心位置不会改变[解析]由于物体放于水中时，受到向上的浮力从而减小了弹簧的拉伸形变，弹簧测力计的拉力减小了，但物体受到的重力并不改变，选项A错误；当两物体所处的地理位置相同时，g值相同，质量大的物体受到的重力必定大，但当两物体所处的地理位置不同时(如质量较小的物体放在地球上，质量较大的物体放在月球上，月球上g值较小)，质量较大的物体受到的重力不一定大，选项B正确；重力的方向总是竖直向下的，选项C错误；物体的重心位置由物体的形状和质量分布情况共同决定，当物体的形状改变时，其重心可能发生改变，选项D错误。[答案]B[易错警示]对物体重心的三点注意(1)重力作用于整个物体，重心是重力的等效作用点，不是重力的真实作用点。(2)重心不是物体上最重的一点，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均无关。[对点练清]1．下列说法正确的是()A．同一个物体在地球上不同纬度的地方所受重力都相等B．物体所受重力的方向总是垂直向下的C．重力的方向总是指向地球球心D．重力的方向始终竖直向下解析：同一个物体在地球上不同纬度的地方重力加速度g不同，根据G＝mg可知重力不相等，故A错误；重力的方向只有在两极、赤道是指向地球球心，其他地方不指向地球球心，故C错误；重力的方向总是竖直向下的，故B错误、D正确。答案：D2.如图所示，“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．骏马受到的重力较小B．骏马的马蹄大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解析：飞奔的骏马之所以能用一只马蹄稳稳地踏在飞燕上，与骏马受到的重力大小以及马蹄的大小没有关系，而是因为骏马处于平衡状态，飞燕对骏马的支持力和骏马受到的重力一定在一条竖直线上，二力平衡；根据骏马的形态可以看出，骏马的重心不会在飞燕上，故选项D正确。答案：D3．[多选]下列关于重力、重心的说法中正确的是()A．风筝升空后，越升越高，其重心也升高B．质量分布均匀、形状规则的物体的重心一定在物体上C．舞蹈演员在做各种优美动作时，其重心位置不断变化D．重力的方向总是垂直于地面解析：实际上，一个物体的各个部分都受到重力，重心是从宏观上研究重力对物体的作用效果时而引入的一个概念，重心是指一个点(重力的作用点)。由此可知，重心的具体位置应该由物体的形状和质量分布情况决定，即只要物体的形状和质量分布情况不变，重心与物体的空间位置关系就保持不变。重心可能在物体外，也可能在物体内，对具有规则形状、质量均匀分布的物体，重心在物体的几何中心上。物体位置变化，其重心也跟着变化，故A、C正确，B错误；重力的方向是“竖直向下”的，要注意“竖直向下”与“垂直于地面”并不完全相同，故D错误。答案：AC突破点二力的图示与力的示意图的比较[学透用活]力的图示与力的示意图的比较力的示意图力的图示作图步骤在线段的末端标出箭头，表示方向在线段的末端标出箭头，表示方向标方向从作用点开始沿力的方向画一适当长度线段从作用点开始沿力的方向画一线段，根据选定的标度和力的大小按比例确定线段长度画线段—选定标度(用某一长度的线段表示一定大小的力)选标度[特别提醒]以后除有特别说明外一般画力的示意图而不画力的图示。[典例2]如图所示，静止的木块对桌面的压力为6N。(1)画出压力的图示；(2)画出木块所受重力和支持力的示意图。[解析](1)画力的图示时，要按照以下步骤进行：①选定标度→选适当长度的线段表示2N的力。②确定线段→从作用点起沿力的方向画一线段，线段长短按标度和力的大小画，线段标上刻度。如图甲所示，从O点竖直向下画一条三倍于标度的线段。③标注方向→在线段上末端加箭头表示力的方向。为了简便，也可以画成图乙所示。(2)画力的示意图时，只需画出力的作用点和方向，对线段的长短没有严格要求。图丙为木块所受重力和支持力的示意图，也可以依照图丁那样用一个点表示木块，画出重力和支持力的示意图。[答案]见解析[对点练清]4．重30N的木块浮在水面上，作出木块所受浮力的图示和示意图。解析：用单位长度的线段表示10N的力，从木块的作用点竖直向上画一条三倍标度的线段，在线段上加箭头表示力的方向，如图甲为木块所受浮力的图示。从力的作用点沿浮力的方向画有向线段，并标明浮力F，如图乙为木块所受浮力的示意图。答案：见解析图5．在图甲中木箱P点，用与水平方向成30°角斜向右上方的150N的力拉木箱；在图乙中木块的Q点，用与竖直方向成60°角斜向左上方的20N的力使木块静止在墙壁上；在图丙中电灯静止悬挂。作出甲、乙两图中所给力的图示；作出图丙中电灯所受重力和拉力的示意图。答案：如图所示突破点三弹力有无及方向的判断[学透用活]1．弹力产生的两个条件①两物体间相互接触；②发生弹性形变。两个条件必须同时具备，缺一不可。2．弹力有无的判断方法替换法状态法假设法条件法可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换，如将侧壁、斜面用海绵来替换，将硬杆用轻弹簧来替换因为物体的受力必须与物体的运动状态相吻合，所以可以依据物体的运动状态由相应的规律(如二力平衡等)来判断物体间的弹力可以假设将与物体接触的另一物体撤去，判断物体还能否保持原来的状态，若能，则无弹力；若不能，则存在弹力根据弹力产生的两个条件判断是否存在弹力。此法多用来判断发生明显形变的情况(弹簧、橡皮条等)3．常见弹力方向的分析图例方向类型沿绳收缩的方向轻绳垂直于切面