考点01 重力与弹力（解析版）—高中物理

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一、力
1．定义：一个物体对另一个物体的作用．
2．力的三要素：大小、方向和作用点．
3．单位：牛顿，简称牛，符号：N.
二、重力
1．定义：由于地球的吸引而使物体受到的力．
2．方向：竖直向下．
3．大小：G＝mg，g是自由落体加速度．
4．作用点——重心
(1)重心：一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫作物体的重心．
(2)决定因素：①物体的形状；②物体的质量分布．
三、力的表示方法
1．力的图示：力可以用有向线段表示，有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点．
2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小．
四、弹力
1．形变：物体在力的作用下形状或体积发生的变化．
2．弹力：发生形变的物体，要恢复原状，对与它接触的物体产生的力．
3．常见的弹力：压力和支持力都是弹力，方向跟接触面垂直；绳子的拉力也是弹力，方向沿着绳子而指向绳子收缩的方向．
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(同一更多课件 教案 视频 等优质滋源请 家 威杏 MXSJ663 高度)；同一纬度，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)重心的位置除了跟物体的形状有关外，还跟物体的质量分布有关，如图甲所示．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．重心的位置可以在物体上，也可以在物体外．
(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：薄板状物体的重心位置可用悬挂法确定，如图所示，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．
二、
弹力
1．弹力的成因：施力物体发生形变且要恢复原状．
2．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．
3．弹力有无的判断
(1)对于明显形变的情况，可以根据弹力产生的条件直接进行判断．
(2)对于形变不明显的情况，可利用假设法进行判断．
①假设无弹力：假设撤去接触面，看物体还能否在原位置保持原来的状态，若能保持原来的状态，则说明物体间无弹力作用；否则，有弹力作用．
②假设有弹力：假设接触物体间有弹力，画出假设状态下的受力分析图，判断受力情况与所处状态是否矛盾，若矛盾，
则不存在弹力；若不矛盾，则存在弹力．
3．几种常见弹力的方向
注意：每个接触面最多只能产生一个弹力．
典例1下列关于重力和重心的说法正确的是( )
A．重力的方向指向地心
B．“重心”的提出，体现的是等效的思想
C．把同一重物从广州移到北京，重力大小不变
D．形状规则的物体的重心一定与它的几何中心重合
答案 B
解析 重力的方向是竖直向下，并不等同于指向地心，故A错误；“重心”的提出，体现的是等效的思想，故B正确；把同一重物从广州移到北京，由于两地的重力加速度不一样，故重力大小不一样，故C错误；质量分布均匀、形状规则的物体的重心一定与它的几何中心重合，故D错误．
典例2下列图中各物体均处于静止状态．图中画出了小球A所受弹力的情况，其中正确的是( )
答案 C
解析 选项A中小球只受重力和杆的弹力且处于静止状态，由二力平衡可得小球受到的弹力方向应竖直向上，故A错误；选项B中，因为右边的绳竖直向上，如果左边的绳有拉力，则竖直向上的那根绳就会发生倾斜，所以左边的绳没有拉力，故B错误；球与面接触处的弹力方向，过接触点垂直于接触面(即在接触点与球心的连线上)，即选项D中大半圆对小球的支持力FN2应是沿着过小球与圆弧接触点的半径，且指向圆心，故D错误；球与球接触处的弹力方向，垂直于过接触点的公切面(即在两球心的连线上)，且指向受力物体，故C正确．
1.关于重力，以下说法正确的是( )
A．重力的方向总是垂直于接触面向下
B．把处在空气中的物体浸入水中，物体所受重力变小
C．挂在绳上静止的物体，它受到的重力就是绳对它的拉力
D．同一物体在地球各处所受重力的大小不一定相等
答案 D
解析 重力的方向总是竖直向下的，但不一定是垂直于接触面向下的，比如在斜面上的物体所受的重力方向并不是垂直于斜面向下的，A错误；重力G＝mg，其大小只与物体质量、自由落体加速度g有关，与其他因素无关，B错误；绳子拉力的施力物体是绳子，重力的施力物体是地球，两者的施力物体不同，不是同一个力，C错误；由于自由落体加速度随着纬度、高度的变化而变化，所以同一物体在地球各处所受重力的大小不一定相等，D正确．
2.关于重心，下列说法中正确的是( )
A．重心就是物体内最重的一点
B．物体发生形变时，其重心位置一定不变
C．重心一定在物体的几何中心
D．采用背越式跳高的运动员在越过横杆时，重心位置可能在横杆之下
答案 D
解析 重心在效果上可以看作物体各部分所受重力作用集中于一点，而不是最重的点，A项错误；物体发生形变时，物体的形状发生改变，所以其重心位置可能改变，B项错误；重心的位置与物体的形状和物体内质量的分布有关，重心不一定在物体的几何中心，C项错误；采用背越式跳高的运动员在越过横杆时，其重心位置可能在横杆之下，D项正确．
3．(多选)关于重心，下列说法中正确的是( )
A．用线竖直悬挂的物体静止时，线所在的直线一定通过重心
B．质量分布均匀、形状规则的物体的重心一定在物体上
C．风筝升空后，越升越高，说明风筝的重心相对风筝的位置也越来越高
D．舞蹈演员在做各种优美动作的时候，其重心相对身体的位置不断变化
答案 AD
解析 用线竖直悬挂的物体静止时，由于只受重力和绳子拉力作用，二力平衡，等大反向，因此线所在的直线一定通过重心，A正确；质量分布均匀、形状规则的物体的重心一定在其几何中心上，不一定在物体上，B错误；重心是物体各个部分所受重力的等效作用点，风筝升空后，越升越高，只能说风筝的重心升高了，但是重心相对风筝的位置是不变的，C错误；舞蹈演员在做各种优美动作的时候，其重心相对身体的位置是不断变化的，D正确．
4．宇航员在月球表面测得的g值为地球表面的eq \f(1,6)，一个质量为600 kg的飞行器在月球表面时，下列判断正确的是(地球表面的重力加速度为9.8 m/s2)( )
A．质量是100 kg，重力是5 880 N
B．质量是100 kg，重力是980 N
C．质量是600 kg，重力是980 N
D．质量是600 kg，重力是5 880 N
答案 C
解析 飞行器的质量是不变的，在月球表面仍为600 kg，而在月球上的重力为G月＝mg月＝
eq \f(1,6)mg＝980 N，故选C.
5.如图所示，“马踏飞燕”是汉代艺术家高超的艺术技巧的结晶，是我国古代青铜艺术的稀世珍宝，骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上，是因为( )
A．马是空心的
B．马蹄大
C．马的重心在飞燕上
D．马的重心位置和飞燕在一条竖直线上
答案 D
解析 骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上，是因为飞燕对马的支持力和马的重力在一条竖直线上，选项A、B、C错误，D正确．
6．(2021·上海市第四中学高一期中)关于重力和重心，下列说法正确的是( )
A．球体的重心一定在球心上
B．物体上只有重心处才受到重力作用
C．物体向上抛出时受到的重力小于它静止时受到的重力
D．同一物体在同一地点，无论运动状态如何，其所受重力都一样大
答案 D
解析 质量分布均匀的球体的重心一定在球心上，而非均匀球体的重心不一定在球心上，故A错误；物体各部分都受到重力作用，故B错误；物体的重力是由于地球对物体的吸引而产生的，与物体的运动状态无关，可知物体向上抛出受到的重力等于它静止时受到的重力，故C错误；同一物体在同一地点，重力加速度相等，物体的重力相等，故D正确．
7．关于重力及重心，下列说法中正确的是( )
A．一个物体放在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，质量较大的物体的重力一定较大
C．物体放在水平面上时，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，其重心位置往往改变
答案 D
解析 由于物体放在水中时，受到向上的浮力，从而减小了弹簧的拉伸形变，弹簧测力计的示数减小了，但物体的重力并不改变，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，由于月球上g值较小，导致质量大的物体的重力不一定大，选项B错误；重力的方向是竖直向下的，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，物体的形状改变后，其重心位置往往发生改变，选项D正确．
8．(2023·云南昭通·校考)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
答案 A
解析 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.
9．(2023·高一课时练习)篮球比赛中的击地传球是指持球者在传球时，为闪躲防守队员防守而将球经击地后传给队友，如图所示，下列说法正确的是( )
A．篮球对水平地面的弹力方向斜向下
B．水平地面对篮球的弹力方向竖直向下
C．水平地面受到的压力是由于篮球发生了形变而产生的
D．篮球受到水平地面的支持力大于篮球对水平地面的压力
答案 C
解析 A．篮球对水平地面的弹力方向竖直向下，A错误；B．地面给篮球的弹力方向竖直向上，B错误；C．地面受到的压力是由于篮球发生了形变而产生的，C正确；D．篮球受到水平地面的支持力与篮球对水平地面的压力是相互的，则篮球受到水平地面的支持力等于篮球对水平地面的压力，D错误.故选C.
10.(多选)玩具汽车停在模型桥面上，如图所示，下列说法正确的是( )
A．桥面受向下的弹力，是因为汽车发生了弹性形变
B．汽车没有发生形变，所以汽车不受弹力
C．汽车受向上的弹力，是因为桥面发生了弹性形变
D．汽车受向上的弹力，是因为汽车发生了弹性形变
答案 AC
解析 汽车与桥面相互挤压，都发生了弹性形变，B错误；由于桥面发生了弹性形变，所以对汽车产生向上的弹力，C正确，D错误；由于汽车发生了弹性形变，所以对桥面产生向下的弹力，A正确．
11.(2022·广南县第二中学高一阶段练习)如图所示，足球运动员准备罚点球时，一只脚用力踩在足球上面，让足球保持静止．下列说法正确的是( )
A．如果足球气打得足一点，足球可能不发生形变
B．地面对足球的支持力是由于足球的下部发生形变引起的
C．足球对地面的压力是由于足球的下部发生形变引起的
D．脚对足球的压力是由于足球的上部发生形变引起的
答案 C
解析 再小的力都可以使物体发生形变，足球气打得足一点，受力后，依然会发生形变，故A错误；弹力是由施力物体发生形变而产生的，地面对足球的支持力是由于地面发生形变引起的，足球对地面的压力是由于足球的下部发生形变引起的，脚对足球的压力是由于脚发生形变引起的，C正确，B、D错误．
12.(多选)如图所示，底端置于粗糙水平地面上的杆，其顶端被一根细线用手拉住，杆处于静止状态，细线水平．下列说法正确的是( )
A．杆对细线的弹力方向水平向右
B．细线对杆的弹力方向垂直杆向左
C．杆受到地面的弹力是由于地面的形变产生的
D．地面受到杆的弹力沿杆向左下方
答案 AC
解析 细线水平，则细线对杆的弹力方向水平向左，杆对细线的弹力方向水平向右，A正确，B错误；杆受到地面的弹力是由于地面的形变产生的，C正确；地面受到杆的弹力垂直于地面向下，D错误．
13.在图甲中木箱P点，用与水平方向成30°角斜向右上方的150 N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20 N的力使木块静止在墙壁上；图丙中物体沿着斜面下滑，作出甲、乙两图中所施加的力的图示；以及图丙中物体所受重力的示意图．
答案
14．画出下列图中A物体所受弹力的示意图，各图中A物体均处于静止状态．
答案
15在如图所示的各图中画出杆或球P所受弹力的示意图，已知杆和球均处于静止状态．
答案 见解析图
解析 题图甲中P受到的弹力有球面与球面之间的弹力，弹力应垂直于两球接触点沿球面的切线；绳的拉力沿绳斜向上，如图(a)所示．
题图乙中杆对C、D两处有挤压作用，因C处为曲面，D处为支撑点，所以C处弹力垂直于其切面指向圆弧所对应的圆心，D处弹力垂直于杆斜向上，如图(b)所示．
题图丙中球挤压墙壁且拉紧绳子，所以墙对球的弹力与墙面垂直；绳子对球的弹力沿绳子斜向上，如图(c)所示．
题图丁中球受到的弹力与棱和球面接触处的切面垂直，即沿着球半径的方向指向球心，如图(d)所示．
16.如图所示，一个空心均匀球壳里面注满水，球的正下方有一个小孔，在水从小孔慢慢流出的过程中，空心球壳和壳中余有水的共同重心将会( )
A．一直下降
B．一直上升
C．先升高后降低
D．先降低后升高
答案 D
解析 在注满水时，球壳和水的共同重心在球心，随着水的流出，球壳的重心不变，但是水的重心下降，二者共同的重心在下降，当水流完时，重心又回到球心，故选项D正确．
17.如图所示，是我国的极地考察破冰船——“雪龙号”．为满足破冰航行的要求，其船体结构经过特殊设计，船体下部与竖直方向成特殊角度，则船体对冰块的弹力示意图正确的是( )

答案 C
解析 弹力方向垂直于接触面，故C正确．
18．(2023·高一课时练习)四块完全相同的质量均匀分布的木块，各长1m，叠放在一起伸出桌边外，要求各木块尽量往外伸，且最下面的木块不离开桌面，如图所示．那么最上面的木块的右边缘离桌边缘的距离是多少？(结果保留两位小数)
答案 1.04m
解析 由于质量均匀分布的木块的重心在它的几何中心，所以最上接下来把上面两块作为一块伸出最远的情况是它的重心正好在下面一块的右边缘上，接下来把上面两块作为一个整体，同理，第二块（从上往下数，下同）的最大出量是 EQ \f(1,4) m，第三块、第四块伸出的最大量分别是和，从面可知最上面的木块右边缘离桌边缘的距离是．