高中物理第三章 相互作用——力1 重力与弹力精品复习练习题

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【学习目标】
1.理解重力及重心概念，会用二力平衡知识确定重心。
2.知道形变的概念及产生弹力的条件。
3.知道压力、支持力和绳的拉力都是弹力，会分析弹力的方向。
4.理解胡克定律，并能解决有关问题。
【学习重难点】
1．重心的概念以及质量分布均匀的物体重心的位置。（重点）
2．弹力的产生条件和方向。（重点难点）
3．胡克定律的应用。（重点难点）
【知识回顾】
1.重力
(1)产生：由于地球的吸引而使物体受到的力。
(2)大小：
(3)方向：
2.力的示意图
(1)力的三要素：力的 、 、 。
(2)力的示意图：
画力的示意图方法：
①确定受力物体；
②在受力物体上找好 ；（线段的起点或终点：表示力的作用点。）
③沿力的方向画一条带 的线段；（线段的长短：表示力的大小；箭头 ：表示力的方向。）
④标出力的大小和单位。
3.弹力
(1)形变：物体在 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，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫作弹力。
(3)产生弹力必备的两个条件：(1) 。(2) 。
【自主预习】
1.重力
(1)产生：由于地球的吸引而使物体受到的力。
(2)大小：
(3)方向：
(4)重心：①定义：一个物体的各部分都受到重力作用，从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用 于一点，这一点叫作物体的重心。因此，重心可以看作是物体所受 的作用点。
②决定重心位置的因素：a. ；b. 。
2.弹力
(1)形变：物体在力的作用下 或 发生的变化。
(2)弹力：发生形变的物体，要 ，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫作弹力。
(3)三种常见弹力的方向
3.胡克定律
(1)弹性形变：物体在发生形变后，撤去作用力能够 的形变。
(2)弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物体不能 的形状，这个限度叫作弹性限度。
(3)胡克定律：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成 ，即F＝ 。
(4)劲度系数：其中k为弹簧的劲度系数，单位为 ，符号是 ，劲度系数是表示弹簧“软”“硬”程度的物理量。
【课堂探究】
思考与讨论：
(1)跳水运动员和蹦极运动员为什么总是向地面方向下落，而没有向上飞到空中？
(2)力是一个物体对另一个物体的作用。结合你初中所学，你认为应从哪几个方面来认识重力呢？
①谁受到的力，谁施加的力？
②怎样量度它的大小？
③它的方向如何？作用点在哪里？
重力
（一）重力的产生
1.重力：由于地球的 而使物体受到的力叫做重力。
2.产生原因：由于 。
3.注意：
(1)重力的施力物体是 。
(2)物体所受的重力与它所处的运动状态 。
(3)不能说重力就是地球对物体的 （必修二解释）。
（二）重力大小
1.物体所受重力G与物体的质量m的关系式：
2.单位：牛顿，简称牛，符号用N表示。
3.g值： 。g = 9.8 N/kg，粗略计算取10N/Kg。g的单位可以是N/Kg，也可以是m/s2，而且1N/Kg=1m/s2
【思考与讨论】
(1)用何种仪器测量物体的重力呢？是用天平还是测力计？
(2)如何用测力计测量物体的重力？
(3)我们可以说测力计对物体的拉力大小等于物体的重力，能说成测力计对物体的拉力就是物体的重力吗？为什么？
【观察与思考】
自由下落的物体下落的方向和静止悬挂物体绳子的方向有什么共同特点？
（三）重力的方向
1.方向：
2.注意：
(1)竖直向下不能说垂直向下；
(2)竖直向下不能说指向地心，只有两极和赤道处指向地心。(必修二解释)
【观察与思考】
你认为用什么物理知识可以解释这一现象呢？
（四）重心
1.定义: 一个物体的各部分都要受到重力的作用，从效果上看，我们可以认为各部分受到的 作用于一点，这一点叫做物体的重心。
2.重心的位置：
(1)形状规则、质量分布的物体的重心的位置在其 ；
(2)质量分布不均匀的物体，重心的位置除了跟物体的形状有关外，还跟物体内 有关；
(3)重心的位置可以在 上，也可以在 。
3. 确定重心
【思考与讨论】
你是否可以用刚才所学到的知识解释“锥体上滚”这一现象？
【总结与思考】
(1)通过以上学习，你认为要描述物体所受的重力需要那几个重要要素？
(2)根据初中所学知识，在物理的学习中我们通过什么方式体现出这三个要素呢？
（五）力的图示
1.用一条有向线段来表示力的三要素：(1)线段的长度— ；(2)箭头的方向— ；(3)起点(终点)—
2.作图步骤：
(1)选定合适的 ；
(2)从作用点开始沿力的方向画一线段，线段的长度由力的 和所选 确定；
(3)画上箭头（表示 ）
二、弹力
（一）形变
物体在力的作用下的 会发生改变，这种变化叫做形变。
思考：是否任何物体受到力，都会发生形变呢？
【思路与讨论】
(1)发生形变的物体，会对使它发生形变的物体产生什么作用效果呢？
(2)它产生这样效果的原因是什么？
（二）弹力
1.弹力：发生弹性形变的物体由于要 ，对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力。
2.弹力的产生条件：
(1) （互相挤压拉伸或扭曲）；(2)
3.弹力的施力物体：

思考：手受到弹簧的作用力中，谁是施力物体？

(1)左图小车受到的弹力，谁是施力物体，谁发生了形变？
(2)右图桌子受到的力F1受到的弹力，谁是施力物体，谁发生了形变？
(3)右图书受到的力F2受到的弹力，谁是施力物体，谁发生了形变？
4.弹力的方向

思考：手受到弹簧的弹力作用，弹力的方向与施力物体弹簧恢复形变的方向和形变的方向有什么关系？
（1）绳的拉力方向：请画出绳提供弹力的方向
（2）杆的弹力方向：请画出杆提供弹力的方向

思考：杆给物体的弹力方向一定沿着杆的方向吗？
（3）各类接触面的方向：请画出各个面提供弹力的方向
5.弹力有无的判断
（1）根据弹力的产生条件直接判断法
（2）假设法（常用于微小形变）
例如：斜面光滑，使分析左右两图中的小球与斜面之间是否存在弹力？

三、胡克定律
【思考与讨论】
弹簧在形变时产生的弹力与弹簧的伸长量是有关系的。那么，弹簧在弹性限度内，弹力大小与其伸长量有什么关系呢？
（一）探究弹簧弹力与形变量的关系
1.实验思路：
(1)弹簧弹力F如何测量？
(2)弹簧的伸长量x如何测量？
(3)如何能直观找出弹簧弹力与形变量的关系？
2.进行实验：
(1)按如图所示安装实验装置，记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0。
(2)在弹簧下端悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的 和钩码所受的 。
(3)增加钩码的个数，重复上述实验过程，将数据填入表格，以F表示弹力，l表示弹簧的总长度，x＝l－l0表示弹簧的形变量。
(4)记录收集数据
3.数据处理：
(1)以弹力F(大小等于所挂钩码受到的重力)为纵坐标，以弹簧的形变量x为横坐标，用描点法作图。连接各点，得出弹力F随弹簧形变量x变化的图像。由实际作出的F ­x图像可知，图像为过原点的直线。
(2)以弹簧形变量为自变量，写出弹力和弹簧形变量之间的函数关系，函数表达式中常数即为弹簧的劲度系数，这个常数也可根据F ­x图像的斜率求解，k＝ 。
(3)实验结论：实验结果表明，弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成 。
4.注意事项：
(1)所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出其 。
(2)每次所挂钩码的质量差尽量 一些，从而使坐标上描的点尽可能稀一些，这样作出的图像更精确。
(3)测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于 状态时测量，刻度尺要保持 并靠近弹簧，以免增大读数误差。
(4)描点画线时，所描的点不一定都落在一条直线上，但应注意一定要使各点 分布在直线的两侧。
(5)记录数据时要注意弹力及弹簧形变量的对应关系及单位。
（二）胡克定律
1.内容：在 内，弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成 。
2.公式：
3.k为弹簧的劲度系数， 单位是N/m，只与 有关，由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定，它反映了弹簧的软硬程度，k ，弹簧越硬，其长度越难改变．
课堂小结：
【自我测评】
1．关于重力和弹力，下列说法正确的是（ ）
A．据可知，质量较大的物体受到的重力一定较大
B．几何形状规则的物体重心一定在其几何中心
C．两物体间有弹力时，两物体必接触
D．放在水平桌面上的木块，由于木块发生微小形变而产生对木块的支持力
2．如图所示，在水杯中将一颗实心铁球从图中位置释放直到触碰杯底，则杯中水的重心位置（ ）

A．一直降低B．一直升高C．先降低再升高D．先升高再降低
3．体育课上一学生在水平篮球场上拍篮球，如图所示，试分析篮球与地面作用时，地面给篮球的弹力的方向为（ ）
A．斜左上B．斜右上C．竖直向上D．竖直向下
4．关于书和桌面所受弹力，下列说法正确的是（ ）
A．桌面发生了形变，为了恢复原状，给书向下的支持力
B．桌面发生了形变，为了恢复原状，给桌面向下的压力
C．书发生了形变，为了恢复原状，给书向上的支持力
D．书发生了形变，为了恢复原状，给桌面向下的压力
5．下列各图中，a、b表面均光滑，天花板和地面均为水平，a、b间没有弹力的是（ ）
A． B． C． D．
6．弹簧拉力器是一种适合大众的健身器材。如图所示的拉力器由四根完全相同的弹簧组成。某人用400N的水平拉力将拉力器从50cm拉伸至150cm(未超出弹性限度、且未与身体其他部位接触)，下列说法正确的是（ ）

A．每根弹簧的劲度系数为400N/m
B．若将弹簧换为硬弹簧，则拉伸至同样长度需要更大的力
C．拉伸过程中弹簧的劲度系数随弹簧长度的增加而增大
D．若将拉力器的一端固定后再水平拉伸至同样长度，另一端仍需施加400N的水平拉力
7．某同学利用如图甲所示的装置做实验，探究弹簧弹力与形变量的关系。

（1）实验得到如图乙所示弹力F与弹簧长度l关系图线（不计弹簧重力），该弹簧原长 cm。实验得出弹簧弹力与形变量成正比，该弹簧的劲度系数 N/m。
（2）选取了1、2两根不同的弹簧，在实验过程中，弹簧始终在弹性限度内，弹簧质量可忽略不计，他在同一个坐标系内作出了弹力与弹簧形变量的F-x图像，如图丙所示。据此可知，弹簧1、2 的劲度系数k1和 k2的关系为( )
A．k1>k2 B．k18．小明同学做“探究弹簧弹力和弹簧形变量的关系”的实验。

（1）实验装置如图甲，下列操作规范的有 。
A．实验前，必须先把弹簧水平放置测量其原长
B．逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重
C．随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重
D．实验结束后，应拆除实验装置，整理并复原实验器材
（2）小明同学在实验过程中，每次都待弹簧处于 状态时读出弹簧的长度，根据记录的数据进行处理，描绘出弹簧的伸长量与弹力F相关的点如图乙所示，请你根据所学知识用线来拟合这些点 。
（3）根据拟合的线，回答以下问题：
①根据所测得的数据和关系曲线可以判断，弹簧形变长度在 cm范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律，这种规格弹簧的劲度系数 N/m。
②图线中后半部分明显偏离直线，你认为造成这种现象的主要原因是 。
【学后反思】
本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？
常见弹力
弹力方向
压力
于物体的接触面，指向被压缩或被支持的物体
支持力
绳的拉力
沿着绳子指向绳子 的方向
1
2
3
4
5
6
7
F/N
l/cm
x/cm