（初升高）高一物理衔接班第3讲——重力和弹力问题归纳
一、学习目标：
1、理解力、重力和重心的概念。
2、掌握弹力的产生条件及弹力方向的确定方法。
二、学习要点：
1、重心的概念
2、弹力的有无及弹力方向的判断方法。
三、课程精讲：
（一）力的定义及特性：
问题：观察以下两图，说明力的作用效果。
小结：
1、力的作用效果：
力可以使物体发生形变，也可以改变物体的运动状态，即改变物体运动速度的大小和方向。
（1）静力效果——使物体的形状发生变化（形变），如把物体拉伸、压缩、扭转、剪切等。
（2）动力效果——改变物体的运动状态，如使物体从静止开始运动，从运动变为静止（或使物体的运动速度从小变大、从大变小）；或使物体的运动方向发生变化等。
2、力的定义及特性：
（1）力的物质性：指力不能离开施力物体和受力物体而独立存在，即只要有力，必会同时存在施力物体和受力物体。
（2）力的相互性：指力是存在于物体之间的。一个力总是联系着两个物体，施力物体同时也是受力物体，受力物体同时也是施力物体。如果不考虑主动和被动关系，有相互作用的两个物体，无所谓施力物体与受力物体。应注意的是相互作用的物体有些是接触的，有些是不接触的。如磁铁可以隔着一本书吸引铁钉。
例1、下列说法中正确的是（ ）。
A. 射出枪口的子弹，能打到很远的距离，是因为子弹离开枪口后受到一个推力作用
B. 甲用力把乙推倒，说明只是甲对乙有力的作用，乙对甲没有力的作用
C. 只有有生命或有动力的物体才会施力，无生命或无动力的物体只会受到力，不会施力
D. 任何一个物体，一定既是受力物体，也是施力物体
例2、关于力的作用效果的叙述中，正确的是（ ）。
A. 物体运动状态发生改变，一定受外力作用
B. 物体的运动状态不发生改变，一定不受外力作用
C. 物体受力作用后，一定同时出现形变和运动状态发生改变的现象
D. 力的作用效果完全由力的大小决定
（二）重力：
（1）重力的定义：由于地球的吸引而使物体受到的力。
【说明】①地球上的物体都受到重力作用，不论质量大小，也不论有无生命。
②重力是由于地球的吸引而产生的，但重力的大小不一定等于地球对物体的吸引力，重力一般小于地球对物体的吸引力。
③重力是非接触力，同一物体在空中运动与静止时所受的重力相等。
④重力的施力物体是地球。
（2）重力的大小
①重力与质量的关系：G=mg，g是自由落体加速度，通常取g=9.8N/kg，表示质量为1kg的物体受到的重力是9.8N。
【说明】a. g会随地球上纬度的改变而改变，纬度越高，g值越大，两极最大，赤道最小，导致同一物体在不同纬度处所受重力不同。
b. g值会随海拔高度而改变。在同一纬度处，高度越大，g值越小，致使同一物体受到的重力随高度增加而减小。
②重力的测量
在实验室里，重力大小可以用弹簧测力计测出。当弹簧测力计吊起物体静止时，物体对测力计的拉力才等于物体受到的重力。
（3）重力的方向
重力的方向总是竖直向下，可利用铅锤线确定其方向。
例3、下列关于重力的说法，正确的是（ ）。
A. 重力就是地球对物体的吸引力
B. 只有静止的物体才受到重力
C. 同一物体在地球上无论怎样运动都受到重力
D. 重力是由于物体受到地球的吸引而产生的
例4、关于重力的大小，下列说法中正确的是（ ）。
A. 物体的重力大小总是恒定的
B. 同一地点，物体的重力与物体的质量成正比
C. 物体落向地面时，它受到的重力大于它静止时所受的重力
D. 物体的重力总等于它对竖直测力计的拉力
（4）重心
①重心的概念：一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，我们可以认为各部分所受重力的作用都集中于一点，这一点叫做物体的重心。
引入重心的概念后，研究具体的物体时，可以把整个物体各部分的重力用作用于重心的一个力来表示，于是原来的一个物体就可以用一个有质量的点来表示。
②重心的确定
a. 质量分布均匀的物体，重心位置只跟物体的形状有关。
若物体的形状是中心对称的，则对称中心就是重心。
b. 质量分布不均匀的物体，重心位置除跟物体的形状有关外，还跟物体的质量分布情况有关。如：起重机重心位置随吊升货物的多少和位置变化而变化。
例5、以下关于重心及重力的说法中，正确的是（ ）。
A. 一个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时弹簧测力计的示数，因此，物体在水中时的重力小于在空气中的重力
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. 物体放于水平面上时，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
（三）弹力：
1、弹性形变和弹力的概念：
（1）弹性形变：
形变包括两方面，即形状的改变和体积的改变。
弹性形变：有些物体在形变后能够恢复原状，如弹簧、橡皮筋等，这样的形变叫做弹性形变。
（2）弹力
①弹力的概念：发生弹性形变的物体由于要恢复原状而对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力。
②弹性限度：若物体形变过大，超过一定限度，撤去作用力后，物体不能完全恢复成原来的形状，这个限度叫弹性限度。
③显示微小形变的方法：显示微小形变的方法有多种，如放大等。
最简单的方法是：把一个圆塑料瓶装满水，瓶口用中间插有细管的瓶塞塞上（如图所示），用手按压塑料瓶，细管中的水就会上升；松开手，水面又降回原处，这说明什么问题？如果换成扁塑料瓶，当你按压不同位置时，又会出现什么现象？
④弹力产生的条件
a. 两物体直接接触；
b. 接触面发生弹性形变。
例6、关于弹性形变的概念，下列说法正确的是（ ）。
A. 物体形状的改变叫做弹性形变
B. 一根铁丝用力折弯后的形变就是弹性形变
C. 物体在外力停止作用后，能够恢复原状的形变叫做弹性形变
D. 物体在外力作用后的形变叫做弹性形变
例7、一辆汽车停在水平地面上，下列说法中正确的是（ ）。
A. 地面受到了向下的弹力，是因为地面发生了弹性形变；汽车没有发生形变，所以汽车不受弹力作用
B. 地面受到了向下的弹力，是因为地面发生了弹性形变；汽车受到了向上的弹力，是因为汽车也发生了形变
C. 汽车受到向上的弹力，是因为地面发生了形变；地面受到向下的弹力，是因为汽车发生了形变
D. 以上说法都不正确
2、几种常见弹力及弹力方向的判定：
（1）压力和支持力
产生：如图所示，由于书发生了形变，对与它接触的桌子产生了弹力F1，这就是压力，方向是垂直于支持面指向被压的物体。
由于桌面发生形变，对与它接触的书产生弹力F2，这就是支持力，方向是垂直于支持面指向被支持的物体。
综上可得：压力和支持力均为弹力，方向垂直于支持面指向受力物体。
（2）绳的拉力
如图所示，绳吊起电灯，由于灯的重力作用，使绳发生微小形变，对与它接触的电灯产生弹力F1，即绳对灯向上的拉力，方向沿绳向上。
由于灯发生微小形变，对与它接触的吊绳产生了弹力F2，即灯对绳的拉力，方向沿绳向下。
综上可得：拉力是弹力，方向沿绳指向绳收缩的方向。
例8、请在下图中画出杆或球所受的弹力。
（a）杆靠在墙上；
（b）杆放在半球形的槽中；
（c）球用细线悬挂在竖直墙上；
（d）点1、2、3分别是球的重心位置，点2是球心，1、2、3点在同一竖直线上。
小结：
①弹力的方向总是与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反。
②弹力方向的判定步骤:
明确产生弹力的物体→找出使该物体发生形变的外力方向→确定该物体产生的弹力方向。
③常见支持物的弹力方向：
平板的弹力垂直于板面指向被支持的物体；
曲面的弹力垂直于曲面该处的切平面指向被支持的物体；
支撑点的弹力垂直于跟它接触的平面（或曲面的切平面）指向被支持的物体；绳索的弹力沿绳索指向绳索收缩的方向。
3、判断弹力有无的方法：
相互接触的物体间不一定存在弹力，只有当物体因相互挤压或拉伸产生形变时，才在接触位置产生弹力，若仅是接触而不相互挤压或拉伸，没有发生形变，则无弹力产生。那么，如何判断接触的物体是否发生了形变从而判断它们之间是否存在弹力呢？下面介绍两种常用的判断方法。
（1）利用假设法判断（2）根据物体的运动状态判断。
例9、如图所示，用细绳悬挂一个小球，小球与光滑斜面相接触，并保持静止，试分析小球所受的弹力。
【点评】判断弹力时，不仅要看物体间是否接触，更需观察接触位置是否发生形变。在有些难以直接判断是否存在形变的情况下，我们可以采取“假设法”，即设想将约束物去掉，看受力物体的运动状态是否发生改变，从而判断出物体与该约束物之间是否存在弹力。
例10、在下图中，A、B两球（两球都静止）间一定有弹力作用的是（ ）。
例11、如图所示，一根弹性杆的一端固定在倾角为30°的斜面上，杆的另一端固定一个重为2N的小球，小球处于静止状态，则弹性杆对小球的弹力（ ）。
A. 大小为2N，方向平行于斜面向上B. 大小为1N，方向平行于斜面向上
C. 大小为2N，方向垂直于斜面向上D. 大小为2N，方向竖直向上
四、知识提炼导图：
重力
弹力
五、目标期望：
通过这一讲的学习，希望大家能够深刻理解本节课所讲的基本概念，如重力、重心的概念，同时理解弹力的产生条件及方向的判断方法，特别是在具体的问题情景下判断弹力有无的方法。
六、下讲预告：
摩擦力问题
【同步练习】（答题时间：35分钟）
1. 关于力的下述说法中错误的是（ ）。
A. 力是物体对物体的作用 B. 只有直接接触的物体间才有力
C. 由有一定距离的磁铁间有相互作用力可知，力可离开物体而独立存在
D. 力的大小可以用天平测量
2. 下列说法正确的是（ ）。
A. 甲打乙一拳，乙感到痛，而甲未感觉到痛，说明甲对乙施加了力，而乙未对甲施加力
B. “风吹草动”，草受到了力，但没有施力物体，说明没有施力物体的力也是存在的
C. 磁铁吸引铁钉时，磁铁不需要与铁钉接触，说明力可以脱离物体而存在
D. 网球运动员用力击球，网球受力后飞出，网球受力的施力物体不再是人
3. 关于重心的说法中，正确的是（ ）。
A. 重心是物体所受重力的等效作用点B. 重心是物体上最重的一点
C. 重心的位置一定在物体上
D. 质量不均匀但形状规则的物体的重心在它的几何中心
4. 下列说法中正确的是（ ）。
A. 自由下落的石块的速度越来越大，说明石块所受的重力越来越大
B. 在空中飞行的物体不受重力作用
C. 一抛出的石块轨迹是曲线，说明石块所受的重力方向始终在改变
D. 将一石块竖直向上抛出，在先上升后下降的整个过程中，石块所受重力的大小与方向都不变
5. 质量为2kg的手榴弹在空中飞行时主要受________力的作用，这个力的施力物体是________，其大小为________N，方向________。
6. g=9.8N/kg，表示________，一个质量m=60kg的人受的重力G＝________N。如果此人在的月球上，他在月球上的重力是________。
7. 下列关于弹力产生的条件的说法正确的是（ ）。
A. 只要两个物体接触就一定产生弹力B. 只要两物体相互吸引就一定产生弹力
C. 只要物体发生形变就一定有弹力产生D. 只有发生弹性形变的物体才产生弹力
8. 物体静止在水平桌面上，则以下说法正确的是（ ）。
A. 物体对桌面的压力就是重力B. 物体对桌面的压力使桌面产生了形变
C. 桌面形变产生了对物体的支持力D. 桌面对物体的支持力使物体产生形变
9. 下列叙述中错误的是（ ）。
A. 压力、支持力和拉力都是弹力B. 压力和支持力的方向总垂直于接触面
C. 轻绳、轻杆上产生的弹力总是在绳、杆的直线上
D. 轻杆不同于轻绳，弹力的方向可以不在杆的直线上
10. 画出图中A物体所受弹力的示意图。（图中各物体均处于静止状态）
【试题答案】
1. B、C、D 【解析】根据力的概念，力不可能离开物体而独立存在，物体之间的相互作用可以直接接触，也可以不直接接触——通过场发生作用（以后我们会了解重力场、引力场、磁场、电场等），力的大小可用弹簧测力计测量，天平只能测量质量。
2. D 【解析】甲对乙施力的同时，乙对甲也施力，只不过甲的拳头比乙被打的部位——如肚子、胸部，更能承受打击罢了，所以乙感到痛而甲未感到痛，A错；“风吹草动”的施力物体是空气，B错；力不可以离开物体而独立存在，磁铁对铁钉的作用是通过磁铁产生的磁场发生的，磁场离不开磁铁，故C错；网球飞出后受重力和阻力，施力物体是地球和空气，故D正确。
3. A 【解析】物体各部分都受到重力作用，为了研究问题的方便，往往把物体看作一个整体，物体各部分受到的重力用一个力来代替，把各部分受到的重力集中到一点上，这就是重心。因此重心不是物体上最重的一点，重心位置由物体的质量分布和几何形状决定，质量分布均匀，有规则几何形状的物体的重心在其几何中心上，重心的位置不一定在物体上，如金属环的重心在圆心上。
4. D 【解析】由G=mg得，物体受到的重力大小只与物体的质量m和重力加速度g有关，与物体的运动状态无关。重力的方向始终竖直向下。
5. 重 地球 19.6 竖直向下
【解析】手榴弹在空中飞行时，主要受到地球的吸引作用，由于地球的吸引作用而使手榴弹受到了重力。因此，施力物体是地球，重力大小可由G=mg求出，重力的方向竖直向下。
6. 1kg的物体所受重力为9.8N 588 98N 【解析】在G=mg中，g是比例常数，也就是自由落体运动中的自由落体加速度（或重力加速度），地球表面的g值与月球表面的g值不相同。不管在地球表面还是在月球表面，物体所受的重力都由G=mg计算。
7. D 【解析】弹力产生条件是两物体接触且发生弹性形变，如果只接触不发生弹性形变，或虽然发生形变但不是弹性形变，都不会有弹力产生。
8. B、C、D 【解析】弹力和重力的施力物体不同，作用点也不相同，故A错；弹力的施力物体是已发生形变的物体，弹力是施力物体对使其发生形变的物体的作用。故B、C、D正确。
9. C 【解析】压力、支持力和拉力都是根据效果命名的，其性质都是弹力，其方向总垂直于接触面，故选项A、B说法都是正确的。对细绳来说，形变只能是拉伸形变，因此弹力方向只能沿绳的方向，但对杆来说，形变不只是拉伸形变，它还可以是弯曲形变，故轻杆上的弹力方向可以不在杆的直线上，故选项C的说法是错误的，选项D的说法是正确的。
10. 各图中A受的弹力方向如下图所示。
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