2025年高一物理同步培優(yōu)講練（人教版必修第一冊）3.1重力和彈力（原卷版）

3.1重力和彈力

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(chǎn)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(guān)問題。

一、力

1、定義：力是一個物體對另一個物體的作用．

2、作用效果：使物體發(fā)生形變或改變物體的運動狀態(tài)(即產(chǎn)生加速度)．

3、性質(zhì)：力具有物質(zhì)性、相互性、矢量性、獨立性等特征．

二、重力

1、產(chǎn)生：由于地球的吸引而使物體受到的力．

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．

2、大?。篏＝mg，可用彈簧測力計測量．同一物體G的變化是由在地球上不同位置處g的變化引起

的．

3、方向：總是豎直向下．

4、重心：物體的各部分都受重力作用，可認為重力集中作用于一

點，即物體的重心．

①影響重心位置的因素：物體的幾何形狀；物體的質(zhì)量分布．

②不規(guī)則薄板形物體重心的確定方法：懸掛法．注意：重心的位置不一定在物體上．

三、力的圖示和力的示意圖的區(qū)別

力的圖示可以表示力的三個要素，即大小、方向和作用點.力的示意圖只能表示力的兩個要素，即方

向和作用點

四、彈力

1、形變

含義：物體的形狀或體積的變化。

分類：彈性形變和非彈性形變

彈性形變：撤去外力后能恢復(fù)原狀的形變.

非彈性形變：撤去外力后不能恢復(fù)原狀的形變.

發(fā)生彈性形變的物體，外力過大，超過一定的限度(彈性限度)，會變成非彈性形變.

2、彈力

定義：發(fā)生形變的物體，要恢復(fù)原狀，對與它接觸的物體產(chǎn)生的力的作用．

產(chǎn)生條件：物體間直接接觸；接觸處施力體發(fā)生形變且有恢復(fù)原狀的趨勢。

方向：總是與施力物體形變的方向相反．

3、常見的彈力方向的判斷

第一、接觸方式

面與面點與面點與曲面曲面與平面

垂直于接觸面垂直于切面

垂直于接觸面垂直于平面

第二、輕繩、輕桿、輕彈簧

繩的彈力一定沿繩桿的彈力不一定沿桿彈簧分拉伸、壓縮

第三、繩上的張力一定沿著繩指向繩收縮的方向。物體面面或點面接觸時的彈力的方向一定垂

直于接觸面或接觸點的切面指向受力物體

4、彈力有無的判斷方法

（1）條件法：根據(jù)彈力產(chǎn)生條件——物體是否直接接觸并發(fā)生彈性形變．

（2）對于不明顯形變的情況，可利用假設(shè)法進行判斷，具體有下列兩種方法：

①假設(shè)無彈力：假設(shè)撤去接觸面，看物體還能否在原位置保持原來的狀態(tài)，若能保持原來的狀

態(tài)則說明物體間可能無彈力作用；否則，有彈力作用.

②假設(shè)有彈力：假設(shè)接觸物體間有彈力，畫出假設(shè)狀態(tài)下的受力分析圖，判斷受力情況與所處

狀態(tài)是否矛盾，若矛盾，則不存在彈力；若不矛盾，則存在彈力.

（3）狀態(tài)法：根據(jù)物體的運動狀態(tài)，利用牛頓第二定律或共點力平衡條件判斷彈力是否存在．

五、胡克定律

彈力大小的計算：

（1）應(yīng)用胡克定律F＝kx計算彈簧的彈力時注意：拉伸量與壓縮量相等時彈力大小相等、方向

相反．胡克定律對輕彈簧、橡皮條均適用，但形變量應(yīng)在彈性限度內(nèi)。

（2）靜止或做勻速直線運動時可用平衡法計算彈力．彈力的大小不一定等于物體的重力。

題型1力

[例題1]（2023秋?秀嶼區(qū)校級期末）下列關(guān)于力的說法中，正確的是（）

A．被踢出的足球能向前飛行，是因為受到一個向前的沖力

B．只有相互接觸的物體之間才有力的作用

C．力是物體間的相互作用，施力物體和受力物體總是成對出現(xiàn)的

D．力可以離開物體而獨立存在

力是物體之間的相互作用，有力一定有兩個物體，既是施力物體，又是受力物體；力的作用效果

為：改變物體的運動狀態(tài)或使物體發(fā)生形變．

[變式1]（2023秋?廣安區(qū)校級期中）下面關(guān)于力的說法，正確的是（）

A．射出的炮彈向前飛行的過程中，受到推力和重力的作用

B．物體相互作用時，先有施力物體，后有受力物體

C．力是使物體發(fā)生形變或使物體運動狀態(tài)改變的原因

D．用拳頭擊打棉花包，拳頭不會感到疼痛，說明棉花包對拳頭沒有作用力

[變式2]（2023秋?楊浦區(qū)校級期中）關(guān)于力的說法，正確的是（）

A．踢出去的足球向前飛行的過程中，受到踢力和重力的作用

B．力有時能脫離物體而獨立存在

C．力既有大小又有方向，是矢量

D．只有相互接觸的物體間才能產(chǎn)生作用力

題型2重力與重心

[例題2]（多選）（2023秋?福州期中）關(guān)于重力，下列說法正確的是（）

A．自由下落的石塊速度越來越大，說明石塊所受的重力越來越大

B．拋出的石塊軌跡是曲線，說明石塊所受的重力的方向在改變

C．物體受到的重力的大小和方向與物體的運動狀態(tài)無關(guān)

D．物體所受重力的方向一定豎直向下

（1）在地球附近，由于地球的吸引而使物體受到的力叫重力，重力的方向總是豎直向下的；

（2）地球附近的一切物體都受到重力的作用；重力的大小和方向與物體的運動狀態(tài)無關(guān)．

[變式3]（2024?鹿城區(qū)校級模擬）如圖所示，“馬踏飛燕”是漢代藝術(shù)家高度智慧、豐富想象、浪

漫主義精神和高超的藝術(shù)技巧的結(jié)晶，是我國古代雕塑藝術(shù)的稀世之寶。飛奔的駿馬之所以能

用一只蹄穩(wěn)穩(wěn)地踏在飛燕上，是因為馬的重心位置和飛燕（視為質(zhì)點）在一條豎直線上。下列

關(guān)于重力和重心的說法中正確的是（）

A．只有靜止的物體才受到重力作用

B．這件藝術(shù)品的重力大小總是恒定的

C．物體掛在彈簧測力計下，彈簧測力計的示數(shù)一定等于物體的重力

D．質(zhì)量分布均勻形狀規(guī)則物體的重心一定在其幾何中心，但不一定在物體上

[變式4]如圖所示，n塊厚度為d的相同的磚塊，靠在一起平放在地面上。今將它們一塊一塊向上

疊起來，這堆磚的重心升高了多少？

題型3彈力有無及彈力的方向

[例題3]（2023秋?岳陽期末）如圖甲所示，一架直梯斜靠光滑的豎直墻壁上，下端放在粗糙的水

平地面上，直梯處于靜止?fàn)顟B(tài)。從側(cè)面觀察時，可畫成如圖乙所示的圖形。從圖乙的角度觀察，

下列說法中正確的是（）

A．地面對梯子的彈力是由于梯子發(fā)生形變而產(chǎn)生的

B．地面對梯子的彈力方向沿梯子指向左上方

C．地面對梯子的作用力方向豎直向上

D．梯子對地面的摩擦力方向水平向右

彈力是由于施力物體發(fā)生彈性形變產(chǎn)生的，根據(jù)平衡條件判斷摩擦力的方向。

[變式5]（2023秋?太原期末）玩具汽車停在模型橋面上，如圖所示。下列說法正確的是（）

A．橋面受到汽車給它的向下的彈力，是因為橋梁發(fā)生了彈性形變

B．橋面受到汽車給它的向上的彈力，是因為汽車發(fā)生了彈性形變

C．汽車受到橋面給它的向上的彈力，是因為橋梁發(fā)生了彈性形變

D．汽車受到橋面給它的向下的彈力，是因為汽車發(fā)生了彈性形變

[變式6]（2023秋?榆林期末）下列物體均處于靜止?fàn)顟B(tài)，其中B、C中接觸面光滑，則圖中所畫彈

力方向正確的是（）

A．B．

C．D．

[變式7]（2023秋?南開區(qū)期末）圖中各物體均處于靜止?fàn)顟B(tài)．圖中畫出了小球A所受彈力的情況，

其中正確的是（）

A．B．

C．D．

題型4胡克定律

[例題4]（2023秋?包河區(qū)校級期末）如圖所示，臂力器裝有四根彈簧，每根彈簧的自然長度均為5

0cm。臂力器可以通過裝不同勁度系數(shù)、不同數(shù)量的彈簧來調(diào)節(jié)臂力器的強度。某人第一次只

裝了中間兩根勁度系數(shù)均為k1＝300N/m的彈簧，然后把兩根彈簧都拉到了150cm長；第二次

又在兩邊加裝了兩根勁度系數(shù)均為k2＝200N/m的彈簧，然后用與第一次相同大小的力拉四根

彈簧。下列說法正確的是（）

A．第一次每只手受到臂力器的拉力大小為300N

B．第二次每只手受到臂力器的拉力大小為600N

C．第二次中間兩根彈簧每根的長度為120cm

D．第二次兩邊兩根彈簧每根的彈力為140N

兩根相同彈簧并聯(lián)，每根彈簧受到的拉力相等，結(jié)合每根彈簧伸長量，根據(jù)胡克定律求出拉力；

由第二次的總拉力是600N，根據(jù)胡克定律，結(jié)合選項做出判斷即可。

[變式8]（2023秋?溫州期末）如圖所示，彈簧一端固定在墻壁上，另一端與物塊相連接。為使物

塊能在粗糙水平面上保持靜止，彈簧的最大長度為l1，最小長度為l2。由此可知彈簧的原長是

（）

A．B．C．D．

?1??2?1+?2?1?2

?2+?1?

[變式9]2（2023秋?南充期末）2如圖甲所示，一輕彈簧左2端與墻壁相連于O點，2作用于右端A點的

水平外力F（F未畫出）變化時，彈簧長度不斷變化，取水平向左為正方向，得到F與彈簧長

度l的關(guān)系如圖乙所示，下列說法正確的是（）

A．彈簧原長為5cm

B．彈簧的勁度系數(shù)為4N/m

C．l＝10cm時，彈簧對墻壁的彈力方向水平向左

D．在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力的大小與彈簧長度成正比

[變式10]（多選）（2023秋?下城區(qū)校級期末）兩個勁度系數(shù)分別為k1和k2的輕質(zhì)彈簧a、b串接在

一起，a彈簧的一端固定在墻上，如圖所示。開始時彈簧均處于原長狀態(tài)，現(xiàn)用水平力作用在b

彈簧的P端向右拉動彈簧。已知a彈簧的伸長量為L，則（）

A．b彈簧的伸長量也為L

B．b彈簧的伸長量為L

?1

C．P端受到向右的拉?力2為k1L

D．P端受到向右的拉力為2k1L

【基礎(chǔ)強化】

1.（2023秋?福田區(qū)校級期末）一個圓球形薄殼容器所受重力為G，用一細線懸掛起來，如圖所

示?，F(xiàn)在容器里裝滿水，若在容器底部有一個小閥門，將小閥門打開讓水慢慢流出，在此過程

中，對容器和容器內(nèi)的水組成的系統(tǒng)，下列說法正確的是（）

A．系統(tǒng)的重心慢慢下降

B．有可能繩的方向不豎直

C．系統(tǒng)對地球的引力先減小后增大

D．系統(tǒng)的重心先下降后上升

2.（2023秋?興慶區(qū)校級期末）關(guān)于重力與彈力，下列說法正確的是（）

A．地球?qū)ξ矬w的吸引力，就是物體的重力

B．在桌面上的物體對桌面產(chǎn)生的壓力就是物體的重力

C．物體對桌面產(chǎn)生的壓力是由于桌面發(fā)生微小形變而產(chǎn)生的

D．彈力是發(fā)生彈性形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，對與它接觸的物體所施加的力的作用

3.（2023秋?密云區(qū)期末）在乒乓球運動員擊球過程中，下列說法正確的是（）

A．乒乓球受到的重力是由于地球的吸引產(chǎn)生的，方向始終指向地心

B．削球時乒乓球受到球拍的支持力是由于球拍發(fā)生形變產(chǎn)生的

C．乒乓球被削回在空中飛行時受到重力、空氣阻力和球拍支持力的作用

D．研究乒乓球被削回在空中的旋轉(zhuǎn)情況時，乒乓球可以被看作質(zhì)點

4.（2023秋?西夏區(qū)校級期末）下列說法正確的是（）

A．木塊放在水平桌面上受到一個向上的彈力，這是由于木塊發(fā)生微小形變而產(chǎn)生的

B．質(zhì)量均勻分布，形狀規(guī)則的物體的重心可能在物體上，也可能在物體外

C．彈簧的彈力大小與彈簧長度成正比

D．由磁鐵間有相互作用可知：力可以離開物體而單獨存在

5.（2023秋?長壽區(qū)期末）如圖甲所示，一輕彈簧左端與墻壁相連于O點，作用于右端A點的水

平外力F（F未畫出）變化時彈簧長度不斷變化，取水平向左為正方向，得到F與彈簧長度l

的關(guān)系如圖乙所示，下列說法正確的是（）

A．彈簧原長為5cm

B．彈簧的勁度系數(shù)為40N/m

C．l＝10cm時，彈簧對墻壁的彈力方向水平向左

D．在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力與彈簧長度成正比關(guān)系

6.（2023秋?郴州期末）如圖所示，下列四種情景中，物體（球或桿）均處于靜止?fàn)顟B(tài)，它與外

界的接觸面（接觸點）均光滑，物體所受彈力示意圖正確的是（）

A．B．

C．D．

【素養(yǎng)提升】

7.（2023秋?河北區(qū)期末）某同學(xué)做“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”的實驗，如圖1所示，將

一輕彈簧豎直懸掛讓其自然下垂，測出其自然長度：然后在其下端懸掛不同質(zhì)量的鉤碼，記錄

彈簧在不同彈力下的長度（彈簧彈力等于鉤碼的重力），我們以彈簧的彈力F為縱軸、彈簧的長

度L為橫軸建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)記錄的實驗數(shù)據(jù)作出F﹣L圖像，如圖2所示。已知實驗過

程是在彈簧的彈性限度內(nèi)進行的，由圖2可知該彈簧的自然長度L＝10cm，該彈簧的勁度

系數(shù)為k＝100N/m。

8.某實驗小組用如圖甲所示的裝置測量某輕彈簧的勁度系數(shù)，取重力加速度g＝10m/s2。測勁度系

數(shù)的實驗步驟如下：

（1）把彈簧豎直懸掛在鐵架臺的橫桿上，將刻度尺豎直固定在彈簧旁，使其零刻度與彈簧上端

對齊；

（2）在彈簧下端依次掛上不同質(zhì)量的鉤碼，記錄每次鉤碼的總質(zhì)量m及相應(yīng)的彈簧長度l；

（3）通過描點作圖，得到m﹣l圖像如圖乙所示。根據(jù)圖像可得，彈簧的原長l0＝cm，

彈簧的勁度系數(shù)k＝N/m。

（4）若考慮彈簧自身重力的影響，實驗中得到的彈簧的勁度系數(shù)實際值。（選填“大于”、

“等于”或“小于”）

9.（2024?長沙模擬）某同學(xué)采用圖甲所示裝置探究“彈簧彈力與伸長量的關(guān)系”，安裝好實驗裝

置，讓刻度尺與彈簧平行放置，彈簧下端連有水平指針。實驗時，在彈簧下端逐個加掛鉤碼，

靜止時，記下鉤碼個數(shù)及指針?biāo)缚潭萀，填入表格如下。

請回答下列問題：

n123456

L（cm）25.8527.8429.6531.7833.936.02

（1）表中有一個數(shù)值記錄不規(guī)范，這是掛個鉤碼時的讀數(shù)；

（2）為減小誤差，采用逐差法計算彈簧伸長量。利用ΔLn＝Ln+3﹣Ln（n＝1，2，3）計算彈簧的

伸長量：ΔL1＝5.93cm，ΔL2＝6.06cm，ΔL3＝6.37cm，伸長量的平均值

??1+??2+??3

cm；??=3=

（3）實驗中，每個鉤碼的質(zhì)量均為m＝50.0g，g取9.8m/s2，該彈簧的勁度系數(shù)為N/

m（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）；

（4）圖乙是同學(xué)根據(jù)另一次實驗數(shù)據(jù)描繪的彈簧的伸長量Δl