專題3.1重力與彈力

第三章相互作用－力第1節(jié)重力彈力【知識(shí)清單】一、重力１.重力是而使物體受到的力。重力的施力物體是，重力的方向，重力的大小與物體的質(zhì)量關(guān)系為G=mg，其中g(shù)是。２.重力是作用在物體上各部分的，從效果上看，可認(rèn)為物體上各部分所受到的策略都集中于一點(diǎn)，稱之為。３.物體重心的位置與有關(guān)，還與有關(guān)。質(zhì)量分布均勻的物體，其重心在處。４．形狀不規(guī)則的薄板形物體重心的位置可利用的知識(shí)通過(guò)法來(lái)確定。二、彈力１.形變是物體在力的作用下發(fā)生的的變化。彈性形變是形變，彈性限度是指超過(guò)該限度時(shí)，撤去外力后物體。２.彈力是的物體，由于要，對(duì)的物體產(chǎn)生的力的作用。３.兩物體要產(chǎn)生彈力，一是要，二是要。彈力是由物體發(fā)生形變產(chǎn)生的。４.支持力、壓力、繩的拉力都屬于彈力。物體接觸面間彈力的方向，繩對(duì)物體的拉力的方向。三、胡克定律１.彈性發(fā)生彈性形變時(shí)，彈簧彈力F與成正比，表達(dá)式為F=.２.胡克定律中比例系數(shù)k叫做，國(guó)際制中單位，取決于彈簧的長(zhǎng)度、截面積、匝數(shù)、材料等，與彈力、形變量無(wú)關(guān)。３．探究彈簧彈力與形變量關(guān)系時(shí)，彈力大小的測(cè)量利用的原理是，是通過(guò)鉤碼重力獲得彈力大小。探究彈簧彈力與形變量關(guān)系的方法利用的圖像法，在所建立的直角坐標(biāo)系中，縱軸表示，橫軸表示?！敬鸢浮恳?、１.由于地球的吸引地球自由落體加速度３.重心４.質(zhì)量分布幾何形狀幾何中心４.二力平衡懸掛二、１.形狀或體積撤去外力后能恢復(fù)原狀不能完全恢復(fù)原來(lái)的形狀２.發(fā)生形變恢復(fù)原狀與它接觸的物體３.接觸形變施力４.垂直于接觸面沿著繩指向繩收縮方向三、１.彈簧的伸長(zhǎng)（或縮短）量kx２.彈簧的勁度系數(shù)牛頓/米(N/m）３.二力平衡彈簧彈力彈簧形變量【考點(diǎn)題組】【題組一】重力１.一個(gè)物體所受重力在下列哪些情況下會(huì)發(fā)生變化()A．把它從赤道拿到南極 B．把它送到月球上去C．把它放到水里 D．改變它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)【答案】AB【解析】根據(jù)重力的計(jì)算公式G＝mg，物體的大小不但與物體的質(zhì)量有關(guān)，而且也與重力加速度的大小有關(guān)，而重力加速度的大小與地球上的位置、離地面的高度有關(guān)，不同的天體上重力加速度不同，所以正確的答案是A、B.２.關(guān)于力和重力的概念，下列說(shuō)法正確的是()A．力可以離開(kāi)物體而獨(dú)立存在B．將木塊浮在水上，重力將減小C．只要兩個(gè)力的大小相等，它們產(chǎn)生的效果一定相等D．由于地球的吸引而使物體受到的力叫重力，方向豎直向下【答案】D【解析】力是物體之間的相互作用，不能離開(kāi)物體面存在的，A錯(cuò)誤。物體所受的重力取決于物體的質(zhì)量、所在處的重力加速度，而與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所處狀態(tài)無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤。力的作用效果取決于力的三要素，不僅僅與力的大小有關(guān)，C錯(cuò)誤。由重力的概念可知D正確。３.關(guān)于重心及重力，下列說(shuō)法中正確的是()A．一個(gè)物體放于水中稱量時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)小于物體在空氣中稱量時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，因此物體在水中受到的重力小于在空氣中受到的重力B．據(jù)G＝mg可知，兩個(gè)物體相比較，質(zhì)量較大的物體的重力不一定較大C．物體放于水平面上時(shí)，重力方向垂直于水平面向下，當(dāng)物體靜止于斜面上時(shí)，其重力方向垂直于斜面向下D．物體的形狀改變后，其重心位置不會(huì)改變【答案】B【解析】由于物體浸沒(méi)于水中時(shí)，受到向上的浮力從而減小了彈簧的拉伸形變，彈簧測(cè)力計(jì)的拉力減小了，但物體的重力并不改變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．當(dāng)兩物體所處的地理位置相同時(shí)，g值相同，質(zhì)量大的物體的重力必定大，但當(dāng)兩物體所處的地理位置不同時(shí)，如質(zhì)量較小的物體放在地球上，質(zhì)量較大的物體放在月球上，由于月球上g值較小，而使質(zhì)量較大的物體的重力不一定較大，選項(xiàng)B正確．重力的方向是豎直向下的，而不是垂直向下的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．物體的重心位置由物體的形狀和質(zhì)量分布情況共同決定，當(dāng)物體的形狀改變時(shí)，其重心可能發(fā)生改變，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤４.關(guān)于重心，下列說(shuō)法中正確的是()A．重心就是物體上最重的一點(diǎn)B．重心就是物體的幾何中心C．直鐵絲彎曲后，重心便不在中點(diǎn)，但一定還在鐵絲上D．重心是物體的各部分所受重力的合力的作用點(diǎn)【答案】D【解析】重心是重力的等效作用點(diǎn)，并不是只有重心處才受重力，故選項(xiàng)D正確，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．質(zhì)量均勻分布的、有規(guī)則形狀的物體的重心才在其幾何中心，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤．物體的重心不一定在物體上，如粗細(xì)均勻的鐵絲被彎曲成圓圈時(shí)，其重心在圓心處，而不在鐵絲上，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤５.把一個(gè)月牙狀的薄板懸掛起來(lái)，靜止時(shí)如圖所示．則薄板的重心可能是圖中的()A．A點(diǎn)B．B點(diǎn)C．C點(diǎn)D．D點(diǎn)【答案】D【解析】懸掛法測(cè)量重心位置的原理，結(jié)合二力平衡條件分析可得，重心位置是D點(diǎn)．６.如圖所示，一個(gè)被吊著的均勻球殼，其內(nèi)部注滿了水，在球的底部有一帶閥門(mén)的細(xì)出水口．在打開(kāi)閥門(mén)讓水慢慢流出的過(guò)程中，球殼與其中的水的共同重心將會(huì)()A．一直下降B．一直不變C．先下降后上升D．先上升后下降【答案】C【解析】當(dāng)注滿水時(shí)，球殼和水的重心均在球心，故它們共同的重心在球心．隨著水的流出，球殼的重心雖然仍在球心，但水的重心逐漸下降，開(kāi)始一段時(shí)間內(nèi)，球殼內(nèi)剩余的水較多，隨著水的重心下降，球殼和水共同的重心也下降；后來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，球殼內(nèi)剩余的水較少，隨著水的重心的下降，球殼和水共同的重心卻升高；最后，水流完時(shí)，重心又回到球心．故球殼和水的共同重心先降低后升高，選項(xiàng)C正確【題組二】彈力１.關(guān)于彈力的產(chǎn)生，下列說(shuō)法正確的是()A．木塊放在桌面上受到一個(gè)向上的彈力，這是由于木塊發(fā)生微小形變而產(chǎn)生的B．木塊放在桌面上，木塊沒(méi)有形變，所以對(duì)桌面沒(méi)有施加彈力C．拿一根細(xì)竹竿撥動(dòng)水中的木頭，木頭受到竹竿的彈力，這是由于木頭發(fā)生形變而產(chǎn)生的D．掛在電線下面的電燈受到向上的拉力，是因?yàn)殡娋€發(fā)生微小的形變而產(chǎn)生的【答案】D【解析】木塊和桌面相互作用，都會(huì)發(fā)生微小的形變．桌面發(fā)生微小形變對(duì)木塊有向上的彈力即支持力；木塊由于發(fā)生微小形變對(duì)桌面有向下的彈力即壓力，A、B均錯(cuò)誤．木頭受到的彈力是由細(xì)竹竿發(fā)生形變而產(chǎn)生的，C錯(cuò)誤．電燈受到的拉力是電線發(fā)生微小形變而產(chǎn)生的，D正確．２.如圖所示，球A在斜面上，被豎直擋板擋住而處于靜止?fàn)顟B(tài)，關(guān)于球A所受的彈力，以下說(shuō)法正確的是()A．球A僅受一個(gè)彈力作用，彈力的方向垂直斜面向上B．球A受兩個(gè)彈力作用，一個(gè)水平向左，一個(gè)垂直斜面向下C．球A受兩個(gè)彈力作用，一個(gè)水平向右，一個(gè)垂直斜面向上D．球A受三個(gè)彈力作用，一個(gè)水平向右，一個(gè)重直斜面向上，一個(gè)豎直向下【答案】C【解析】由于球A對(duì)擋板和斜面接觸擠壓，擋板和斜面都產(chǎn)生彈性形變，它們對(duì)球A產(chǎn)生彈力，而且彈力的方向垂直于接觸面，所以擋板對(duì)球A的彈力方向水平向右，斜面對(duì)球A的彈力方向垂直于斜面向上．故球A受兩個(gè)彈力：一個(gè)水平向右，一個(gè)垂直斜面向上．3.如圖1所示，所有的球都是相同的，且形狀規(guī)則，質(zhì)量分布均勻．甲球放在光滑斜面和光滑水平面之間，乙球與其右側(cè)的球相互接觸并放在光滑的水平面上，丙球與其右側(cè)的球放在另一個(gè)大的光滑球殼內(nèi)部并相互接觸，丁球是一足球，一學(xué)生將足球踢向斜臺(tái)的示意圖如圖2所示．關(guān)于這四個(gè)球的受力情況，下列說(shuō)法正確的是()圖1圖2A．甲球受到兩個(gè)彈力的作用B．乙球受到兩個(gè)彈力的作用C．丙球受到兩個(gè)彈力的作用D．丁球(足球)與斜臺(tái)作用時(shí)斜臺(tái)給足球的彈力方向先沿v1的方向后沿v2的方向【答案】C【解析】對(duì)甲、乙、丙三球運(yùn)用假設(shè)法和平衡法，假設(shè)甲球受斜面的彈力則甲球就不能平衡了；假設(shè)乙球受右邊球的彈力，乙球?qū)⑾蜃筮\(yùn)動(dòng)；假設(shè)丙球不受由側(cè)球的彈力則丙球?qū)⑾蛴蚁路綕L動(dòng)．故A、B均錯(cuò)誤，C正確．彈力的方向垂直于接觸面，故D錯(cuò)誤4.在半球形光滑容器內(nèi)，放置一細(xì)桿，如圖所示，細(xì)桿與容器的接觸點(diǎn)分別為A、B兩點(diǎn)，則容器上A、B兩點(diǎn)對(duì)細(xì)桿的作用力的方向分別為()A．均豎直向上B．均指向球心C．

A點(diǎn)處的彈力指向球心O，B點(diǎn)處的彈力豎直向上D．

A點(diǎn)處的彈力指向球心O，B點(diǎn)處的彈力垂直于細(xì)桿向上【答案】D【解析】支持力、壓力的方向垂直于接觸面或其切面．在A點(diǎn)，桿的端點(diǎn)跟球面接觸，彈力的方向垂直于該處球面的切面，指向球心，而在B點(diǎn)，容器的邊緣跟桿的側(cè)面接觸，該處的支持力應(yīng)垂直于桿向上，選項(xiàng)D正確5.如圖所示，一根彈性桿的一端固定在傾角為30°的斜面上，桿的另一端固定一個(gè)質(zhì)量為m＝0.2kg的小球，小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈性桿對(duì)小球的彈力為(g取10N/kg)()A．大小為2N，方向平行于斜面向上B．大小為1N，方向平行于斜面向上C．大小為2N，方向垂直于斜面向上D．大小為2N，方向豎直向上【答案】D【解析】球受重力G和彈力F，由二力平衡條件可知，桿對(duì)球的彈力方向與重力方向相反，豎直向上，大小為F＝G＝mg＝2N，故D正確．6.請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出桿或球所受的彈力．甲圖：桿靠在墻上．乙圖：桿一端放在地面上，另一端靠在固定的半球面上．丙圖：球用細(xì)線懸掛在豎直墻上．丁圖：點(diǎn)1、2、3都可能是球的重心位置，點(diǎn)2是球心，點(diǎn)1、2、3在同一豎直線上．【答案】【解析】甲圖：桿在重力作用下對(duì)A、B兩處都產(chǎn)生擠壓作用，故A、B兩處對(duì)桿都有彈力，彈力方向與接觸點(diǎn)的切面垂直．如圖甲所示．乙圖：桿對(duì)C、D兩處都有擠壓作用，因C處為曲面，所以C處彈力方向過(guò)圓心且垂直于桿向上；桿的D端與地面接觸，彈力方向垂直于地面向上．如圖乙所示．丙圖：球擠壓墻壁且拉緊繩子，所以墻對(duì)球的彈力與墻面垂直；繩子對(duì)球的彈力沿繩子向上．如圖丙所示．丁圖：當(dāng)重心不在球心時(shí)，彈力作用也必通過(guò)球心2，如圖丁所示．應(yīng)注意不要錯(cuò)誤地認(rèn)為彈力作用線必定通過(guò)球的重心．【題組三】胡克定律應(yīng)用與驗(yàn)證１.關(guān)于胡克定律，下列說(shuō)法中正確的是()A．由F＝kx可知，彈力F的大小與彈簧的長(zhǎng)度x成正比B．由k＝可知，勁度系數(shù)k與彈力F成正比，與彈簧的長(zhǎng)度形變量x成反比C．彈簧的勁度系數(shù)k是由彈簧本身的性質(zhì)決定的，與彈力F的大小和彈簧形變量x的大小無(wú)關(guān)D．彈簧的勁度系數(shù)在數(shù)值上等于彈簧伸長(zhǎng)(或縮短)單位長(zhǎng)度時(shí)彈力的大小【答案】CD【解析】胡克定律F＝kx中，x是彈簧伸長(zhǎng)或縮短的長(zhǎng)度；k是勁度系數(shù)，與彈簧本身的性質(zhì)有關(guān)，與F、x均無(wú)關(guān)．故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，C、D正確．２，如圖所示，輕彈簧的兩端各受10N拉力F作用，彈簧平衡時(shí)伸長(zhǎng)了5cm(在彈性限度內(nèi))，那么下列說(shuō)法中正確的是()A．該彈簧的勁度系數(shù)k＝200N/mB．該彈簧的勁度系數(shù)k＝400N/mC．根據(jù)公式k＝，彈簧的勁度系數(shù)k會(huì)隨彈簧彈力F的增大而增大D．彈簧的彈力為10N【答案】AD【解析】根據(jù)胡克定律F＝kx得：彈簧的勁度系數(shù)

k＝＝＝200N/m.故A正確，B錯(cuò)誤；彈簧的勁度系數(shù)k與彈簧彈力F的變化無(wú)關(guān)，與彈簧本身有關(guān)．故C錯(cuò)誤；彈簧的讀數(shù)為一邊的拉力，故D正確。3.彈簧原長(zhǎng)為10cm，當(dāng)掛上一個(gè)50g的鉤碼時(shí)，彈簧的長(zhǎng)度變?yōu)?2cm，當(dāng)在原鉤碼下再掛一個(gè)同樣的鉤碼時(shí)，彈簧仍處于彈性限度內(nèi)，下列說(shuō)法中正確的是(取g＝10m/s2)()A．彈簧長(zhǎng)度變?yōu)?4cmB．彈簧勁度系數(shù)為25N/mC．彈簧伸長(zhǎng)了4cmD．彈簧伸長(zhǎng)了2cm【答案】BC【解析】由題可知，F(xiàn)1＝mg＝0.5N，x1＝2cm，根據(jù)胡克定律F＝kx，得k＝

N/m＝25N/m.當(dāng)拉力F2＝1N時(shí)，由胡克定律，得x2＝×102

cm＝4cm，所以彈簧的長(zhǎng)度x＝x2＋x0＝4cm＋10cm＝14cm，選項(xiàng)B、C正確，A、D錯(cuò)誤．4.用如圖甲所示的裝置測(cè)定彈簧的勁度系數(shù)，被測(cè)彈簧一端固定于A點(diǎn)，另一端B用細(xì)繩繞過(guò)定滑輪掛鉤碼，旁邊豎直固定一最小刻度為mm的刻度尺，當(dāng)掛兩個(gè)鉤碼時(shí)，繩上一定點(diǎn)P對(duì)應(yīng)刻度如圖乙中ab虛線所示，再增加一個(gè)鉤碼后，P點(diǎn)對(duì)應(yīng)刻度如圖乙中cd虛線所示，已知每個(gè)鉤碼質(zhì)量為50g，重力加速度g＝9.8m/s2，則被測(cè)彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_______N/m.掛三個(gè)鉤碼時(shí)彈簧的形變量為_(kāi)_______cm.【答案】702.10【解析】由圖知當(dāng)鉤碼由2個(gè)增至3個(gè)時(shí)彈力增大ΔF＝mg，彈簧的伸長(zhǎng)量增加Δx＝0.7cm.由胡克定律得ΔF＝kΔx即k＝＝＝70N/m；當(dāng)掛3個(gè)鉤碼時(shí)得3

mg＝kx1即x1＝2.10cm.5.由實(shí)驗(yàn)測(cè)得某彈簧所受彈力F和彈簧的長(zhǎng)度L的關(guān)系圖象如圖所示，求：(1)該彈簧的原長(zhǎng)為多少？(2)該彈簧的勁度系數(shù)為多少？【答案】(1)15cm(2)500N/m【解析】解法一：(1)彈簧不產(chǎn)生彈力時(shí)的長(zhǎng)度等于原長(zhǎng)，由題圖可知該彈簧的原長(zhǎng)為L(zhǎng)0＝15cm.(2)據(jù)F＝kx得勁度系數(shù)：k＝＝，由圖線可知，該彈簧伸長(zhǎng)ΔL＝(25cm－15cm)＝10cm時(shí)，彈力ΔF＝50N，所以k＝＝N/m＝500N/m.解法二：根據(jù)胡克定律得F＝k(L－L0)，代入圖象中的兩點(diǎn)(0.25,50)和(0.05，－50)，可得50＝k(0.25－L0)－50＝k(0.05－L0)解得L0＝0.15m＝15cm，k＝500N/m.６.在“探究彈簧的彈力和伸長(zhǎng)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中。①一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)中，使用兩條不同的輕質(zhì)彈簧和，在彈性限度內(nèi)得到彈力與彈簧長(zhǎng)度的關(guān)系圖像如圖所示。設(shè)彈簧和的原長(zhǎng)分別為和，勁度系數(shù)分別為和。由圖可知，，；（填“大于”或“小于”）若要制作一