2026年高考物理一轮复习精讲精练第7讲重力弹力摩擦力(讲义)(学生版+解析)

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考点一 重力和重心
基础过关
1.力
(1)定义：力是一个物体对另一个物体的作用。
(2)作用效果：使物体发生形变或改变物体的运动状态(即产生加速度)。
(3)性质：力具有物质性、相互性、矢量性、独立性等特征。
2.重力
(1)产生：由于地球的吸引而使物体受到的力。
注意：重力不是万有引力，而是万有引力竖直向下的一个分力。
(2)大小：G＝mg，可用弹簧测力计测量。同一物体G的变化是由在地球上不同位置处g的变化引起的。
(3)方向：竖直向下。
(4)重心：物体的各部分都受到重力的作用，可认为重力集中作用于一点，这一点叫作物体的重心。
①影响重心位置的因素：物体的几何形状；物体的质量分布。
②不规则薄板形物体重心的确定方法：悬挂法。
注意：重心的位置不一定在物体上。
【例1】（2025·广东·模拟预测）质量分布均匀、厚度相等的三角薄板，用一根细绳将其悬挂在空中。为使三角薄板在空中保持水平，细绳应该系在三角薄板上的（ ）
A．甲图中过点的的垂线与过的点的垂线的交点
B．乙图中点与的中点连线和点与的中点连线的交点
C．丙图中的角平分线与的角平分线的交点
D．丁图中的中垂线与的中垂线的交点
【答案】B
【详解】细绳系在三角薄板重心位置时，可使其在空中保持水平，质量分布均匀的三角薄板重心在其几何中心处，即乙图中点与的中点连线和点与的中点连线的交点。
故选B。
【例2】（2025·浙江绍兴·二模）2025年2月，“杭州六小龙”之一的宇树科技公司发布了一款轮足机器人——“山猫”。如图所示，该机器人能在雪地和山坡上跋山涉水，顺利避开障碍物，能跑、能跳，还能空中翻转360°，甚至单脚站立保持静止。“山猫”在（ ）
A．避开障碍物时可以被看作质点
B．空中翻转时重心位置始终保持不变
C．单脚静止时地面对它作用力的方向竖直向上
D．起跳时地面对它的作用力大于它对地面的作用力
【答案】C
【详解】A．避开障碍物时，“山猫”的大小形状不能忽略不计，不可以被看作质点，选项A错误；
B．空中翻转时“山猫”的形体结构会发生改变，则重心位置会发生变化，选项B错误；
C．单脚静止时地面对它作用力与重力等大反向，则地面对其作用力的方向竖直向上，选项C正确；
D．根据牛顿第三定律可知，起跳时地面对它的作用力等于它对地面的作用力，选项D错误。
故选C。
【例3】（2025·湖南娄底·模拟预测）关于重力，下列说法不正确的是（ ）
A．重力的作用点叫重心，物体的重心一定在物体上
B．用线竖直悬挂的物体静止时，线的方向一定通过重心
C．无论支持面是否水平，重力的方向总是竖直向下的
D．一车荔枝（质量不变）从广东运到北京，其重力变大
【答案】A
【详解】A．重力的作用点叫重心，物体的重心不一定在物体上，如空心圆环的重心，故A错误，符合题意；
BC．重力的方向竖直向下，与支持面是否水平无关，用线竖直悬挂的物体静止时，线的方向一定通过重心，故BC正确，不符合题意；
D．重力的计算公式，一车荔枝（质量不变）从广东运到北京，值变大，其重力变大，故D正确，不符合题意；
本题选择错误选项；
故选A。
【例4】（2025·河南·模拟预测）《西游记》中孙悟空的武器如意金箍棒大小可随心变化，深受读者喜爱。假设金箍棒可以变长到地球直径的高度，把金箍棒立在地面上，若变长的金箍棒质量分布均匀，其长度的中点在处，那么金箍棒的重心位置（ ）
A．也在点处
B．在点右方，比点更远离地球
C．在点左方，比点更靠近地球
D．无法确定在点左方还是右方
【答案】C
【详解】因为质量分布均匀，但越靠近地面重力加速度越大，所以重心与质心不重合，在O点左方，比质心更靠近地球。
故选C。
【例5】（2025·河南·模拟预测）如图是儿童常玩的玩具不倒翁，将站立的不倒翁按倒在桌面上，不倒翁会重新立起，下列说法正确的是（ ）
A．按倒不倒翁，其重心高度降低
B．按倒不倒翁，其重心高度不变
C．不倒翁所受到的桌面支持力是由于不倒翁发生形变产生的
D．不论不倒翁处于何种状态，其所受重力的方向总是竖直向下
【答案】D
【详解】AB．立起的不倒翁的重心很低，按倒不倒翁，其重心高度升高，故AB错误；
C．不倒翁所受到的桌面支持力是由于桌面发生形变产生的，故C错误；
D．不论不倒翁处于何种状态，其所受重力的方向总是竖直向下，故D正确。
故选D。
精讲考点
1．对重力的理解
(1)重力不是万有引力，而是万有引力的一个分力。
(2)大小：G＝mg，g与物体在地球上的位置有关，与环境和运动状态无关。
(3)方向：总是竖直向下。
(4)在赤道和地球两极，重力方向指向地心；在其他位置，重力方向不指向地心。
2．对重心的理解
(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。
考点二 弹力
基础过关
1.弹力
(1)定义：发生形变的物体，要恢复原状，对与它接触的物体产生的力的作用。
(2)产生条件：
①物体间直接接触；
②接触处发生弹性形变。
(3)方向：总是与施力物体形变的方向相反。
2.弹力有无的判断方法
(1)条件法：根据弹力产生条件——物体是否直接接触并发生弹性形变。
(2)假设法：假设两个物体间不存在弹力，看物体能否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处没有弹力；若运动状态改变，则此处一定有弹力。
(3)状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在。
3.接触面上的弹力方向判断
4.弹力大小的计算
(1)弹簧弹力大小
胡克定律F＝kx，其中x表示弹簧的形变量。
(2)一般物体所受弹力：利用平衡条件或牛顿第二定律计算。
【例6】（2025·上海·一模）蹦床是一项运动员利用从蹦床反弹中表现杂技技巧的竞技运动，它属于体操运动的一种，蹦床有“空中芭蕾”之称。在运动员进行蹦床比赛过程中（ ）
A．评委给运动员评分时可以把运动员看出质点
B．蹦床对运动员的弹力是由于蹦床的形变引起
C．运动员静止在蹦床上时，运动员对蹦床的压力就是运动受到的重力
D．从蹦床上弹起过程中蹦床对运动员的弹力大于运动员对蹦床的弹力
【答案】B
【详解】A．评委要根据运动员动作的完成度给运动员评分，故不能将运动员看做质点，A错误；
B．蹦床对运动员的弹力是由于蹦床的形变引起的，B正确；
C．运动员静止在蹦床上时，运动员对蹦床的压力大小等于运动员自身的重力大小，运动员对蹦床的压力和运动员的重力是两种性质力，不能说压力就是重力，C错误；
D．蹦床对运动员的弹力与运动员对蹦床的弹力属于作用力与反作用力，由牛顿第三定律可知作用力与反作用力始终等大，D错误。
故选B。
【例7】（2025·陕西安康·三模）如图所示，水平地面上竖直放置着一根轻质弹簧，弹簧下端固定，上端放一物块甲，平衡时弹簧的压缩量为，现在物块甲上面轻放一物块乙，平衡时弹簧的压缩量为，弹簧始终处于弹性限度内，则甲、乙两物块的质量之比为（ ）
A．B．C．D．
【答案】A
【详解】设弹簧的劲度系数为，上端放一物块甲时，根据平衡条件可得
现在物块甲上面轻放一物块乙，根据平衡条件可得
联立可得甲、乙两物块的质量之比为
故选A。
【例8】（2025·河北·二模）轻弹簧一端与质量为m的小球相连，如图甲所示弹簧竖直放置稳定后，弹簧的长度为；如图乙所示将该装置固定在光滑水平面的竖直转轴上，小球以角速度在水平面上做匀速圆周运动时，弹簧的长度为。已知重力加速度为g，弹簧始终在弹性限度内，则该弹簧的劲度系数为（ ）
A．B．
C．D．
【答案】C
【详解】设轻弹簧的原长为，劲度系数为k，则在图甲情况下有
在图乙情况下有
联立解得
故选C。
【例9】（2025·四川达州·模拟预测）如图甲所示，小球在一竖直的轻弹簧正上方由静止开始自由下落，直到压缩弹簧到最低点，其运动的a－x图像如图乙所示，小球在最低点时的加速度大小为。已知小球的质量为m，重力加速度为g，小球在运动过程中的空气阻力忽略不计。弹簧始终在弹性限度内，则
A．弹簧的劲度系数为B．小球运动过程中的最大速度为
C．等于2gD．
【答案】B
【详解】A．由图乙可知，小球下落时接触弹簧，下落时加速度为0，有
解得
故A错误；
B．由速度位移公式可知，a－x图线围成的面积表示，当位移为时，小球速度达到最大值，有
故B正确；
CD．由图乙可知，当小球下落时加速度大小为，速度减为零，a－x图线x轴上方围成的面积与x轴下方围成的面积相等，即
且
联立解得，
故CD错误。
故选B。
【例10】（2025年湖南省普通高中学业水平选择性考试物理冲刺卷（二））如图所示，一根轻质弹性绳（遵循胡克定律）的一端固定于天花板的O点，另一端挂上质量为m的物块B，静止时绳竖直且物块B恰好与光滑水平面接触没有挤压，OB间距为l；在O点正下方处绳的右侧安置一光滑的定滑轮（大小不计），把物块B换成大小、形状相同而质量为原来2倍的物块C，然后施加一个水平力F，当物块C缓慢沿光滑水平面向右移动x=时，物块C对水平面的压力恰好为零。已知重力加速度大小为g，则该弹性绳的劲度系数为（ ）
A．B．C．D．
【答案】D
【详解】设弹性绳原长为l0，劲度系数为k。弹性绳挂物块B时，B对水平面无压力，则有
换成物块C并沿水平面移动x后物块C对水平面压力为零，此时物块C受力如图所示
设弹性绳与水平方向的夹角为α，由几何知识得
则有
绳的拉力
又
联立解得
故选D。
精讲考点
1．对胡克定律F＝kx的理解
(1)公式中x是弹簧的形变量，不是弹簧的长度。
(2)弹簧的F－x图像是一条过原点的倾斜直线(如图所示)，直线的斜率表示弹簧的劲度系数k。
(3)弹力的变化量ΔF与形变量的变化量Δx也成正比，即ΔF＝kΔx。
特别提醒：(1)F＝kx中F为弹簧一端受到的力，不是弹簧所受合力。
(2)如果弹簧的初、末两个状态分别是伸长和压缩状态，则ΔF＝F1＋F2，Δx＝x1＋x2。
2．计算弹力大小的三种方法
3．有关弹力的“三类模型”问题
三类模型的比较
考点三 摩擦力
基础过关
1.定义：两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，在接触面上会产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力。
2.产生条件
(1)接触面粗糙；
(2)接触处有压力；
(3)两物体间有相对运动或相对运动趋势。
3.方向：与受力物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。
4.大小
(1)滑动摩擦力：Ff＝μFN，μ为动摩擦因数；
(2)静摩擦力：0