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人教版 (2019)1 重力与弹力学案
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这是一份人教版 (2019)1 重力与弹力学案，文件包含人教版2019高中物理必修一新教材同步第3章1重力与弹力--教师版docx、人教版2019高中物理必修一新教材同步第3章1重力与弹力--学生版docx等2份学案配套教学资源，其中学案共41页， 欢迎下载使用。
[学科素养与目标要求]
物理观念：
1.了解重力产生的原因，会确定重力的大小和方向，理解重心的概念.
2.知道弹性形变、弹力的定义及产生的条件.
3.掌握胡克定律的内容及表达式．
科学思维：
1.会作力的图示和力的示意图.
2.理解重心的位置与物体形状、质量分布有关.
3.会判断弹力的方向.4.能够应用胡克定律解决有关问题．
一、重力
1．定义：由于 而使物体受到的力．
2．方向： ．
3．大小：G＝ ，g是自由落体加速度．
4．作用点——重心
(1)重心：一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用 ，这一点叫作物体的重心．
(2)决定因素：①物体的 ；②物体的 ．
(3)对形状不规则的物体，可以应用二力平衡的知识通过实验来确定其重心位置．如薄板状物体的重心位置可以通过 法来确定．
二、力的图示和示意图
1．力的图示：用有向线段来表示力．
(1)有向 (严格按标度画)表示力的大小；
(2) 表示力的方向．
(3) (或 )表示力的作用点．
2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小．
三、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 的物体产生的力．
3．弹力的方向
(1)压力和支持力的方向：都跟接触面垂直．
(2)绳子的拉力的方向：沿着绳子而指向绳子收缩的方向．
四、胡克定律
1．弹性形变：物体在发生形变后，如果撤去作用力能够 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 (填“能”或“不能”)完全恢复原来的形状，这个限度叫作弹性限度．
3．内容：弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小跟 成正比，即F＝ .
4．劲度系数：式中k叫作弹簧的 ，单位是 ，符号是N/m.是表示弹簧“软”“硬”程度的物理量．
情境链接 重心是物体上最重的一点吗?重心位置与什么有关?物体的重心一定在物体上吗?请举例说明。
教材拓展 阅读教材P59演示实验,如图所示,在一张大桌子上放两个平面镜M和N,让一束光依次被两面镜子反射,最后射到墙上,形成一个光点P。思考下列问题:
(1)F增大,P ;
(2)F减小,P 。(均选填“上移”“下移”或“不动”)
1．判断下列说法的正误．
(1)重心是物体重力的作用点,重心一定在物体上。( )
(2)重力是由于地球的吸引而产生的,但它的方向不一定指向地心。( )
(3)两个相互接触的物体间一定有弹力。( )
(4)静止在水平地面上的物体受到向上的支持力,是因为地面发生了形变。 ( )
(5)弹簧的长度越长,弹力越大。( )
(6)弹簧的劲度系数k与弹簧的弹力F成正比、与弹簧的形变量x成反比。
( )
2．弹簧的原长为10 cm，它下面挂一个重为4 N的物体时，弹簧长度变为12 cm，则该弹簧的劲度系数为________N/m.若在它下面挂一个重为6 N的物体，则弹簧的伸长量为________cm(弹簧始终在弹性限度内)．
一、力的图示和力的示意图
导学探究
如图所示,用10 N的力托着一本书,用500 N的力推汽车,如何简洁明了地表示出这两个力呢?
知识深化
力的图示与力的示意图的画法
特别提示 (1)标度的选取应根据力的大小合理设计。一般情况下,线段应取2~5个整数段标度的长度。
(2)画同一物体受到的不同力时要用同一标度。
INCLUDEPICTURE "E:\\原文件\\新教材人教必修1（最新）\\例1.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）\\例1.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）\\wrd\\例1.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）\\wrd\\例1.TIF" \* MERGEFORMATINET 例1 在图1甲中木箱的P点，用与水平方向成30°角斜向右上方的150 N的力拉木箱；在图乙中木块的Q点，用与竖直方向成60°角斜向左上方的20 N的力将木块抵在墙壁上，试作出甲、乙两图中所给力的图示，并作出图丙中电灯所受重力和拉力的示意图．
图1
1、 力的图示和力的示意图的画法
2、画力的图示和示意图的注意事项
①力的图示反映了力的三要素,而力的示意图只反映了力的作用点和方向,在分析物体受力时经常用到。
②表示力的线段的始端一般为物体的重心位置或替代物体的质点。
二、重力与重心
导学探究
1．建筑工地上常用重锤来检测墙壁是否竖直，为什么使用重锤就能够检测墙壁是否竖直？
2．重心是物体上最重的一点吗？重心位置与什么有关？物体的重心一定在物体上吗？请举例说明．
知识深化
1．重力的产生
由于地球的吸引而使物体受到的力,一般不等于地球吸引力
2．重力的大小
(1)重力的大小G＝mg，只与质量m和重力加速度g有关，与物体的运动状态无关．
(2)重力加速度g与物体所处的纬度和高度有关，在赤道处，g最小，在两极处，g最大(同一高度)；海拔越高，g越小，海拔越低，g越大．
3．重力的方向：竖直向下．竖直向下是指与水平面垂直向下，但是并不等同于垂直于支持面向下，也不等同于指向地心．
4．重力的作用点——重心
(1)重心是物体各部分所受重力的等效作用点，并不是只有物体的重心才受到重力作用．重心的位置除跟物体的形状有关外，还跟物体的质量分布有关．质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心．重心的位置可以在物体上，也可以在物体外．
(2)重心位置的确定方法：对于薄板状物体的重心，可以应用二力平衡的知识通过悬挂法确定．
质量分布均匀、形状规则的物体,重心在其几何中心
质量分布不均匀、形状不规则的物体,重心与物体的形状、质量分布情况均有关
特别提示 重力的方向总是竖直向下,即重力的方向就是重力加速度的方向。
INCLUDEPICTURE "E:\\原文件\\新教材人教必修1（最新）\\例2.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）\\例2.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）\\wrd\\例2.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）\\wrd\\例2.TIF" \* MERGEFORMATINET 例2 关于重力，以下说法正确的是( )
A．重力的方向总是垂直于接触面向下的
B．把处在空气中的物体浸入水中，物体所受重力变小
C．挂在绳上静止的物体，它受到的重力就是绳对它的拉力
D．同一物体在地球各处所受重力大小不一定相等
INCLUDEPICTURE "E:\\原文件\\新教材人教必修1（最新）\\例3.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）\\例3.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）\\wrd\\例3.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）\\wrd\\例3.TIF" \* MERGEFORMATINET 例3 关于重心，下列说法正确的是( )
A．重心就是物体内最重的一点
B．物体发生形变时，其重心位置一定不变
C．物体升高时，其重心在空间的位置一定不变
D．采用背越式跳高的运动员在越过横杆时，其重心位置可能在横杆之下
关于重心理解的五点注意
针对训练1 (2023四川泸县第一中学期末)如图为仰韶文化时期的一款尖底瓶,该瓶装水后“虚则欹、中则正、满则覆”。下面有关瓶(包括瓶中的水)的说法正确的是( )
A.瓶所受重力就是地球对瓶的吸引力
B.装入瓶中的水越多,瓶的重心一定越高
C.瓶的重心是瓶各部分所受重力的等效作用点
D.瓶的重心一定在两条绳子连线的交点上
三、物体间弹力有无的判断
导学探究
如图所示,玩具汽车停在模型桥面上,会看到什么现象?产生的结果是什么?
知识深化
1．弹力有无的判断
(1)对于明显形变的情况，可以根据弹力产生的条件直接进行判断．
(2)对于形变不明显的情况，可利用假设法进行判断．
①假设无弹力：假设撤去接触面，看物体还能否在原位置保持原来的状态，若能保持原来的状态，则说明物体间无弹力作用；否则，有弹力作用．
②假设有弹力：假设接触物体间有弹力，画出假设状态下的受力分析图，判断受力情况与所处状态是否矛盾，若矛盾，
则不存在弹力；若不矛盾，则存在弹力．
如图2，接触面光滑，若A处有弹力，则无法使球处于静止状态，故A处无弹力．
图2
例4 (多选)如图3所示，图中的物体A均处于静止状态，下列说法正确的是( )
图3
A．图甲中地面是光滑水平的，A与B间存在弹力
B．图乙中两斜面与水平地面的夹角分别为α、β，两斜面对A均有支持的作用
C．图丙中A受到斜面B对它的弹力的作用
D．图丁中A受到光滑斜面B对它的弹力的作用
针对训练2 (多选)(2023湖北襄阳高一期中)如图所示的四种情况中,物体A、B均接触且处于静止状态,D图中细绳沿竖直方向,则物体A、B之间一定有弹力的是 ( )
三、弹力
导学探究
1．如图4所示，取一个扁玻璃瓶，里面盛满水，用穿有透明细管的橡皮塞封口，使水面位于细管中，用手捏玻璃瓶，会看到什么现象？说明什么？
图4
2．用手压橡皮泥，橡皮泥发生形变；脚踩在松软的泥土上，留下了深深的脚印(形变)，这两种形变与玻璃瓶的形变有什么不同？
知识深化
1．弹力的产生必须同时具备两个条件
(1)两物体直接接触；
(2)两物体接触处发生弹性形变．
2．弹力的方向
总与引起物体形变的外力方向相反,与施力物体恢复原状的方向相同。
常见弹力的方向
特别提示 绳子只能产生沿绳指向绳收缩的拉力;杆可以产生沿杆的拉力、支持力以及不沿杆的弹力,具体分析要结合物体的受力情况和运动状态。
INCLUDEPICTURE "E:\\原文件\\新教材人教必修1（最新）\\例4.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）\\例4.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）\\wrd\\例4.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）\\wrd\\例4.TIF" \* MERGEFORMATINET 例5 在如图5所示的各图中画出物体P受到的各接触点或接触面对它的弹力的示意图，各图中物体P均处于静止状态．
图5
判断弹力方向的一般思路
针对训练3 (2023山西阳泉高一期中)图中各物体均处于静止状态,图中画出的小球A所受弹力的情况正确的是( )
胡克定律
导学探究
“弹跳鞋”是一种由弹簧操控形变的曲形弹跳器,如图所示。小明穿上“弹跳鞋”后,为什么能越跳越高?
知识深化
内容：在弹性限度内,弹簧弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比
2.公式：F＝kx
3．胡克定律F＝kx的理解
(1)成立条件：在弹性限度内
(2)x是弹簧的形变量，而不是弹簧形变后的长度．可能为伸长量(l-l0),也可能为缩短量(l0-l)
(3)k为弹簧的劲度系数，反映弹簧本身的属性，由弹簧自身的长度、粗细、材料等因素决定，与弹力F的大小和伸长量x无关．
4．F－x图像是一条过原点的倾斜直线(如图6所示)，直线的斜率表示弹簧的劲度系数k.
图6
5. 胡克定律的推论：ΔF＝kΔx. 弹簧弹力的变化量ΔF跟弹簧形变量的变化量Δx成正比．
6. 弹力大小的计算方法
例6 一根轻质弹簧在10.0 N的拉力作用下，其长度由原来的5.00 cm伸长为6.00 cm.求：(弹簧始终在弹性限度内)
(1)当这根弹簧长度为4.20 cm时，弹簧受到的压力多大？
(2)当弹簧受到15 N的拉力时，弹簧的长度是多少？
针对训练3 (2023江苏南京第十二中学期中)如图所示,重力为10 N的物体挂在弹簧的下端时,弹簧伸长了0.02 m。现换用另一个重力为20 N的物体挂在弹簧的下端(形变仍在弹性限度内),这时弹簧的伸长量、劲度系数分别是( )
m、500 N/m
m、1 000 N/m
m、500 N/m
m、1 000 N/m
1．(对重力与重心的理解)(多选)关于重力的大小及重心的位置，以下说法正确的是( )
A．重力是由于地球对物体的吸引而产生的，重力的施力物体是地球
B．质量均匀分布的、形状规则的物体的重心在其几何中心
C．一完整的砖块平放、侧放或立放时，其重心在砖内的位置不变
D．舞蹈演员做各种优美动作时，其重心的位置不变
2．(对弹力的理解)(多选)在日常生活及各项体育运动中，有弹力出现的情况比较普遍，如图7所示的跳水运动就是一个实例．下列说法正确的是( )
图7
A．跳板发生形变，运动员的脚没有发生形变
B．跳板和运动员的脚都发生了形变
C．运动员受到的支持力，是跳板发生形变而产生的
D．跳板受到的压力，是跳板发生形变而产生的
3．(弹力的方向及有无判断)已知图8中的球均处于静止状态，且球是光滑的，请画出它们所受弹力的示意图．
图8
4．(胡克定律的应用)由实验测得某弹簧所受弹力F和弹簧的长度l的关系图像如图9所示，求：
图9
(1)该弹簧的原长．
(2)该弹簧的劲度系数．
考点一 重力和重心
1．(多选)用弹簧测力计悬挂静止的小球，下列说法正确的是( )
A．弹簧测力计对小球的拉力就是小球所受的重力
B．弹簧测力计对小球的拉力大小等于小球所受重力
C．小球所受重力的施力物体是弹簧测力计
D．小球所受重力的施力物体是地球
2．(多选)关于物体的重心，下列说法正确的是( )
A．物体升高或降低时，重心在物体中的位置不变
B．用线竖直悬挂的物体静止时，线的方向一定通过该物体的重心
C．形状规则的物体，其几何中心不一定与其重心重合
D．因物体的重心是重力的作用点，所以物体的重心一定在物体上
3．如图1所示，“马踏飞燕”是汉代艺术家高超的艺术技巧的结晶，是我国古代青铜艺术的稀世珍宝，骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上，是因为( )
图1
A．马是空心的
B．马蹄大
C．马的重心在飞燕上
D．马的重心位置和飞燕在一条竖直线上
4．(多选)一个重20 N的物体沿斜面下滑，关于该物体重力的图示，以下四个图中正确的是( )
5．(2018·北京海淀区期末)有一质量均匀分布的长方形薄板，若在以其对角线交点为圆心处挖掉一个小圆，则薄板的余下部分( )
A．重力和重心都不变
B．重力减小，重心位置改变
C．重力减小，重心位置不变
D．重力减小，重心不存在了
考点二 弹力的概念及弹力的方向
6．(2019·济南一中期中)足球运动是目前在全球体育界最具影响力的运动项目之一，深受青少年喜爱．如图2所示为四种与足球有关的情景，下列说法正确的是( )
图2
A．图甲中，静止在草地上的足球受到的弹力就是它的重力
B．图乙中，静止在光滑水平地面上的两个足球由于接触而受到相互作用的弹力
C．图丙中，即将被踢起的足球受到脚给它的弹力是由于球发生了形变
D．图丁中，落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变
7.(多选)(2019·长郡中学高一上学期期末)在光滑半球形容器内，放置一细杆，细杆与容器的接触点分别为A、B两点，如图3所示．关于细杆在A、B两点所受支持力的说法，正确的是( )
图3
A．A点处方向指向球心，是由于容器的形变产生的
B．A点处方向垂直细杆向上，是由于容器的形变产生的
C．B点处方向垂直细杆向上，是由于容器的形变产生的
D．B点处方向竖直向上，是由于细杆的形变产生的
考点三 胡克定律
8．(多选)关于胡克定律，下列说法正确的是( )
A．由F＝kx可知，在弹性限度内弹力F的大小与弹簧形变量x的大小成正比
B．由k＝eq \f(F,x)可知，劲度系数k与弹力F成正比，与弹簧的形变量x成反比
C．弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的性质决定的，与弹力F的大小和弹簧形变量x的大小无关
D．弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的大小
9.(2019·温州市新力量联盟高一上学期期末)为测量一轻质弹簧的劲度系数，某同学进行了如下实验：先将弹簧竖直悬挂，而后在弹簧下端挂上重为3 N的钩码，弹簧静止时的位置如图4所示，可求得该弹簧的劲度系数为( )
图4
A．20 N/m B．30 N/m
C．60 N/m D．120 N/m
10.如图5所示，一容器内盛有水，容器的下方有一阀门K，打开阀门让水从小孔中慢慢流出，在水流出的过程中，水和容器的共同重心将( )
图5
A．一直下降
B．一直上升
C．先升高，后降低
D．先降低，后升高
11．如图6所示，是我国极地考察破冰船——“雪龙号”．为满足破冰航行的要求，其船体结构经过特殊设计，船体下部与竖直方向成特殊角度．则船体对冰块的弹力示意图正确的是( )
图6
12．如图7所示，将一个钢球分别放在量杯、口大底小的普通茶杯和口小底大的普通茶杯中，钢球与各容器的底部和侧壁相接触，均处于静止状态．若钢球和各容器侧壁都是光滑的，各容器的底部均处于水平面内，则以下说法正确的是( )
图7
A．各容器的侧壁对钢球均无弹力作用
B．各容器的侧壁对钢球均有弹力作用
C．量杯的侧壁对钢球无弹力作用，其余两种容器的侧壁对钢球均有弹力作用
D．口大底小的普通茶杯的侧壁对钢球有弹力作用，其余两种容器的侧壁对钢球均无弹力作用
13．如图8所示，四根完全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为F的拉力作用，而左端的情况各不相同：①中弹簧的左端固定在墙上；②中弹簧的左端受大小也为F的拉力作用；③中弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动；④中弹簧的左端拴一小物块，物块在有摩擦的桌面上滑动．若认为弹簧的质量都为零，以l1、l2、l3、l4依次表示四根弹簧的伸长量，则有( )
图8
A．l2>l1 B．l4>l1
C．l1>l3 D．l2＝l4
14．如图9所示为一轻质弹簧的弹力大小F和长度L的关系图像，试由图线求：
图9
(1)弹簧的原长；
(2)弹簧的劲度系数；
(3)弹簧伸长0.10 m时，弹力的大小．(弹簧在弹性限度内)
15.如图10所示，A、B是两个相同的轻质弹簧，原长l0＝10 cm，劲度系数k＝500 N/m，如果图中悬挂的两个物体质量均为m，现测得两个弹簧的总长为26 cm，则物体的质量m是多少？(取g＝10 N/kg)
图10
作图步骤
力的图示
力的示意图
选标度
选定标度(用某一长度的线段表示一定大小的力)
画线段
从作用点开始沿力的方向画一线段，根据选定的标度和力的大小按比例确定线段长度
从作用点开始沿力的方向画一适当长度线段
标方向
在线段的末端标出箭头，表示方向
在线段的末端标出箭头，表示方向
类型
方向
图示
接触方式
面与面
与接触面垂直
点与面
与接触面垂直且过“点”
点与点
与公共切面垂直
轻绳
沿绳指向绳收缩的方向
轻杆
可沿杆
可不沿杆
轻弹簧
沿弹簧形变的反方向
公式法
利用胡克定律F=kx计算。适用于弹簧、橡皮筋等物体弹力的计算
平衡法
利用二力平衡的条件计算。例如:悬挂在竖直细绳上的物体处于静止状态,求解细绳的拉力时,可用二力平衡求得拉力的大小等于物体所受重力的大小
[学科素养与目标要求]
物理观念：
1.了解重力产生的原因，会确定重力的大小和方向，理解重心的概念.
2.知道弹性形变、弹力的定义及产生的条件.
3.掌握胡克定律的内容及表达式．
科学思维：
1.会作力的图示和力的示意图.
2.理解重心的位置与物体形状、质量分布有关.
3.会判断弹力的方向.4.能够应用胡克定律解决有关问题．
一、重力
1．定义：由于 而使物体受到的力．
2．方向： ．
3．大小：G＝ ，g是自由落体加速度．
4．作用点——重心
(1)重心：一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用 ，这一点叫作物体的重心．
(2)决定因素：①物体的 ；②物体的 ．
(3)对形状不规则的物体，可以应用二力平衡的知识通过实验来确定其重心位置．如薄板状物体的重心位置可以通过 法来确定．
二、力的图示和示意图
1．力的图示：用有向线段来表示力．
(1)有向 (严格按标度画)表示力的大小；
(2) 表示力的方向．
(3) (或 )表示力的作用点．
2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小．
三、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 的物体产生的力．
3．弹力的方向
(1)压力和支持力的方向：都跟接触面垂直．
(2)绳子的拉力的方向：沿着绳子而指向绳子收缩的方向．
四、胡克定律
1．弹性形变：物体在发生形变后，如果撤去作用力能够 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 (填“能”或“不能”)完全恢复原来的形状，这个限度叫作弹性限度．
3．内容：弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小跟 成正比，即F＝ .
4．劲度系数：式中k叫作弹簧的 ，单位是 ，符号是N/m.是表示弹簧“软”“硬”程度的物理量．
情境链接 重心是物体上最重的一点吗?重心位置与什么有关?物体的重心一定在物体上吗?请举例说明。
教材拓展 阅读教材P59演示实验,如图所示,在一张大桌子上放两个平面镜M和N,让一束光依次被两面镜子反射,最后射到墙上,形成一个光点P。思考下列问题:
(1)F增大,P ;
(2)F减小,P 。(均选填“上移”“下移”或“不动”)
1．判断下列说法的正误．
(1)重心是物体重力的作用点,重心一定在物体上。( )
(2)重力是由于地球的吸引而产生的,但它的方向不一定指向地心。( )
(3)两个相互接触的物体间一定有弹力。( )
(4)静止在水平地面上的物体受到向上的支持力,是因为地面发生了形变。 ( )
(5)弹簧的长度越长,弹力越大。( )
(6)弹簧的劲度系数k与弹簧的弹力F成正比、与弹簧的形变量x成反比。
( )
2．弹簧的原长为10 cm，它下面挂一个重为4 N的物体时，弹簧长度变为12 cm，则该弹簧的劲度系数为________N/m.若在它下面挂一个重为6 N的物体，则弹簧的伸长量为________cm(弹簧始终在弹性限度内)．
一、力的图示和力的示意图
导学探究
如图所示,用10 N的力托着一本书,用500 N的力推汽车,如何简洁明了地表示出这两个力呢?
知识深化
力的图示与力的示意图的画法
特别提示 (1)标度的选取应根据力的大小合理设计。一般情况下,线段应取2~5个整数段标度的长度。
(2)画同一物体受到的不同力时要用同一标度。
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图1
1、 力的图示和力的示意图的画法
2、画力的图示和示意图的注意事项
①力的图示反映了力的三要素,而力的示意图只反映了力的作用点和方向,在分析物体受力时经常用到。
②表示力的线段的始端一般为物体的重心位置或替代物体的质点。
二、重力与重心
导学探究
1．建筑工地上常用重锤来检测墙壁是否竖直，为什么使用重锤就能够检测墙壁是否竖直？
2．重心是物体上最重的一点吗？重心位置与什么有关？物体的重心一定在物体上吗？请举例说明．
知识深化
1．重力的产生
由于地球的吸引而使物体受到的力,一般不等于地球吸引力
2．重力的大小
(1)重力的大小G＝mg，只与质量m和重力加速度g有关，与物体的运动状态无关．
(2)重力加速度g与物体所处的纬度和高度有关，在赤道处，g最小，在两极处，g最大(同一高度)；海拔越高，g越小，海拔越低，g越大．
3．重力的方向：竖直向下．竖直向下是指与水平面垂直向下，但是并不等同于垂直于支持面向下，也不等同于指向地心．
4．重力的作用点——重心
(1)重心是物体各部分所受重力的等效作用点，并不是只有物体的重心才受到重力作用．重心的位置除跟物体的形状有关外，还跟物体的质量分布有关．质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心．重心的位置可以在物体上，也可以在物体外．
(2)重心位置的确定方法：对于薄板状物体的重心，可以应用二力平衡的知识通过悬挂法确定．
质量分布均匀、形状规则的物体,重心在其几何中心
质量分布不均匀、形状不规则的物体,重心与物体的形状、质量分布情况均有关
特别提示 重力的方向总是竖直向下,即重力的方向就是重力加速度的方向。
INCLUDEPICTURE "E:\\原文件\\新教材人教必修1（最新）\\例2.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）\\例2.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）\\wrd\\例2.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）\\wrd\\例2.TIF" \* MERGEFORMATINET 例2 关于重力，以下说法正确的是( )
A．重力的方向总是垂直于接触面向下的
B．把处在空气中的物体浸入水中，物体所受重力变小
C．挂在绳上静止的物体，它受到的重力就是绳对它的拉力
D．同一物体在地球各处所受重力大小不一定相等
INCLUDEPICTURE "E:\\原文件\\新教材人教必修1（最新）\\例3.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）\\例3.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）\\wrd\\例3.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）\\wrd\\例3.TIF" \* MERGEFORMATINET 例3 关于重心，下列说法正确的是( )
A．重心就是物体内最重的一点
B．物体发生形变时，其重心位置一定不变
C．物体升高时，其重心在空间的位置一定不变
D．采用背越式跳高的运动员在越过横杆时，其重心位置可能在横杆之下
关于重心理解的五点注意
针对训练1 (2023四川泸县第一中学期末)如图为仰韶文化时期的一款尖底瓶,该瓶装水后“虚则欹、中则正、满则覆”。下面有关瓶(包括瓶中的水)的说法正确的是( )
A.瓶所受重力就是地球对瓶的吸引力
B.装入瓶中的水越多,瓶的重心一定越高
C.瓶的重心是瓶各部分所受重力的等效作用点
D.瓶的重心一定在两条绳子连线的交点上
三、物体间弹力有无的判断
导学探究
如图所示,玩具汽车停在模型桥面上,会看到什么现象?产生的结果是什么?
知识深化
1．弹力有无的判断
(1)对于明显形变的情况，可以根据弹力产生的条件直接进行判断．
(2)对于形变不明显的情况，可利用假设法进行判断．
①假设无弹力：假设撤去接触面，看物体还能否在原位置保持原来的状态，若能保持原来的状态，则说明物体间无弹力作用；否则，有弹力作用．
②假设有弹力：假设接触物体间有弹力，画出假设状态下的受力分析图，判断受力情况与所处状态是否矛盾，若矛盾，
则不存在弹力；若不矛盾，则存在弹力．
如图2，接触面光滑，若A处有弹力，则无法使球处于静止状态，故A处无弹力．
图2
例4 (多选)如图3所示，图中的物体A均处于静止状态，下列说法正确的是( )
图3
A．图甲中地面是光滑水平的，A与B间存在弹力
B．图乙中两斜面与水平地面的夹角分别为α、β，两斜面对A均有支持的作用
C．图丙中A受到斜面B对它的弹力的作用
D．图丁中A受到光滑斜面B对它的弹力的作用
针对训练2 (多选)(2023湖北襄阳高一期中)如图所示的四种情况中,物体A、B均接触且处于静止状态,D图中细绳沿竖直方向,则物体A、B之间一定有弹力的是 ( )
三、弹力
导学探究
1．如图4所示，取一个扁玻璃瓶，里面盛满水，用穿有透明细管的橡皮塞封口，使水面位于细管中，用手捏玻璃瓶，会看到什么现象？说明什么？
图4
2．用手压橡皮泥，橡皮泥发生形变；脚踩在松软的泥土上，留下了深深的脚印(形变)，这两种形变与玻璃瓶的形变有什么不同？
知识深化
1．弹力的产生必须同时具备两个条件
(1)两物体直接接触；
(2)两物体接触处发生弹性形变．
2．弹力的方向
总与引起物体形变的外力方向相反,与施力物体恢复原状的方向相同。
常见弹力的方向
特别提示 绳子只能产生沿绳指向绳收缩的拉力;杆可以产生沿杆的拉力、支持力以及不沿杆的弹力,具体分析要结合物体的受力情况和运动状态。
INCLUDEPICTURE "E:\\原文件\\新教材人教必修1（最新）\\例4.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）\\例4.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）\\wrd\\例4.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）\\wrd\\例4.TIF" \* MERGEFORMATINET 例5 在如图5所示的各图中画出物体P受到的各接触点或接触面对它的弹力的示意图，各图中物体P均处于静止状态．
图5
判断弹力方向的一般思路
针对训练3 (2023山西阳泉高一期中)图中各物体均处于静止状态,图中画出的小球A所受弹力的情况正确的是( )
胡克定律
导学探究
“弹跳鞋”是一种由弹簧操控形变的曲形弹跳器,如图所示。小明穿上“弹跳鞋”后,为什么能越跳越高?
知识深化
内容：在弹性限度内,弹簧弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比
2.公式：F＝kx
3．胡克定律F＝kx的理解
(1)成立条件：在弹性限度内
(2)x是弹簧的形变量，而不是弹簧形变后的长度．可能为伸长量(l-l0),也可能为缩短量(l0-l)
(3)k为弹簧的劲度系数，反映弹簧本身的属性，由弹簧自身的长度、粗细、材料等因素决定，与弹力F的大小和伸长量x无关．
4．F－x图像是一条过原点的倾斜直线(如图6所示)，直线的斜率表示弹簧的劲度系数k.
图6
5. 胡克定律的推论：ΔF＝kΔx. 弹簧弹力的变化量ΔF跟弹簧形变量的变化量Δx成正比．
6. 弹力大小的计算方法
例6 一根轻质弹簧在10.0 N的拉力作用下，其长度由原来的5.00 cm伸长为6.00 cm.求：(弹簧始终在弹性限度内)
(1)当这根弹簧长度为4.20 cm时，弹簧受到的压力多大？
(2)当弹簧受到15 N的拉力时，弹簧的长度是多少？
针对训练3 (2023江苏南京第十二中学期中)如图所示,重力为10 N的物体挂在弹簧的下端时,弹簧伸长了0.02 m。现换用另一个重力为20 N的物体挂在弹簧的下端(形变仍在弹性限度内),这时弹簧的伸长量、劲度系数分别是( )
m、500 N/m
m、1 000 N/m
m、500 N/m
m、1 000 N/m
1．(对重力与重心的理解)(多选)关于重力的大小及重心的位置，以下说法正确的是( )
A．重力是由于地球对物体的吸引而产生的，重力的施力物体是地球
B．质量均匀分布的、形状规则的物体的重心在其几何中心
C．一完整的砖块平放、侧放或立放时，其重心在砖内的位置不变
D．舞蹈演员做各种优美动作时，其重心的位置不变
2．(对弹力的理解)(多选)在日常生活及各项体育运动中，有弹力出现的情况比较普遍，如图7所示的跳水运动就是一个实例．下列说法正确的是( )
图7
A．跳板发生形变，运动员的脚没有发生形变
B．跳板和运动员的脚都发生了形变
C．运动员受到的支持力，是跳板发生形变而产生的
D．跳板受到的压力，是跳板发生形变而产生的
3．(弹力的方向及有无判断)已知图8中的球均处于静止状态，且球是光滑的，请画出它们所受弹力的示意图．
图8
4．(胡克定律的应用)由实验测得某弹簧所受弹力F和弹簧的长度l的关系图像如图9所示，求：
图9
(1)该弹簧的原长．
(2)该弹簧的劲度系数．
考点一 重力和重心
1．(多选)用弹簧测力计悬挂静止的小球，下列说法正确的是( )
A．弹簧测力计对小球的拉力就是小球所受的重力
B．弹簧测力计对小球的拉力大小等于小球所受重力
C．小球所受重力的施力物体是弹簧测力计
D．小球所受重力的施力物体是地球
2．(多选)关于物体的重心，下列说法正确的是( )
A．物体升高或降低时，重心在物体中的位置不变
B．用线竖直悬挂的物体静止时，线的方向一定通过该物体的重心
C．形状规则的物体，其几何中心不一定与其重心重合
D．因物体的重心是重力的作用点，所以物体的重心一定在物体上
3．如图1所示，“马踏飞燕”是汉代艺术家高超的艺术技巧的结晶，是我国古代青铜艺术的稀世珍宝，骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上，是因为( )
图1
A．马是空心的
B．马蹄大
C．马的重心在飞燕上
D．马的重心位置和飞燕在一条竖直线上
4．(多选)一个重20 N的物体沿斜面下滑，关于该物体重力的图示，以下四个图中正确的是( )
5．(2018·北京海淀区期末)有一质量均匀分布的长方形薄板，若在以其对角线交点为圆心处挖掉一个小圆，则薄板的余下部分( )
A．重力和重心都不变
B．重力减小，重心位置改变
C．重力减小，重心位置不变
D．重力减小，重心不存在了
考点二 弹力的概念及弹力的方向
6．(2019·济南一中期中)足球运动是目前在全球体育界最具影响力的运动项目之一，深受青少年喜爱．如图2所示为四种与足球有关的情景，下列说法正确的是( )
图2
A．图甲中，静止在草地上的足球受到的弹力就是它的重力
B．图乙中，静止在光滑水平地面上的两个足球由于接触而受到相互作用的弹力
C．图丙中，即将被踢起的足球受到脚给它的弹力是由于球发生了形变
D．图丁中，落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变
7.(多选)(2019·长郡中学高一上学期期末)在光滑半球形容器内，放置一细杆，细杆与容器的接触点分别为A、B两点，如图3所示．关于细杆在A、B两点所受支持力的说法，正确的是( )
图3
A．A点处方向指向球心，是由于容器的形变产生的
B．A点处方向垂直细杆向上，是由于容器的形变产生的
C．B点处方向垂直细杆向上，是由于容器的形变产生的
D．B点处方向竖直向上，是由于细杆的形变产生的
考点三 胡克定律
8．(多选)关于胡克定律，下列说法正确的是( )
A．由F＝kx可知，在弹性限度内弹力F的大小与弹簧形变量x的大小成正比
B．由k＝eq \f(F,x)可知，劲度系数k与弹力F成正比，与弹簧的形变量x成反比
C．弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的性质决定的，与弹力F的大小和弹簧形变量x的大小无关
D．弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的大小
9.(2019·温州市新力量联盟高一上学期期末)为测量一轻质弹簧的劲度系数，某同学进行了如下实验：先将弹簧竖直悬挂，而后在弹簧下端挂上重为3 N的钩码，弹簧静止时的位置如图4所示，可求得该弹簧的劲度系数为( )
图4
A．20 N/m B．30 N/m
C．60 N/m D．120 N/m
10.如图5所示，一容器内盛有水，容器的下方有一阀门K，打开阀门让水从小孔中慢慢流出，在水流出的过程中，水和容器的共同重心将( )
图5
A．一直下降
B．一直上升
C．先升高，后降低
D．先降低，后升高
11．如图6所示，是我国极地考察破冰船——“雪龙号”．为满足破冰航行的要求，其船体结构经过特殊设计，船体下部与竖直方向成特殊角度．则船体对冰块的弹力示意图正确的是( )
图6
12．如图7所示，将一个钢球分别放在量杯、口大底小的普通茶杯和口小底大的普通茶杯中，钢球与各容器的底部和侧壁相接触，均处于静止状态．若钢球和各容器侧壁都是光滑的，各容器的底部均处于水平面内，则以下说法正确的是( )
图7
A．各容器的侧壁对钢球均无弹力作用
B．各容器的侧壁对钢球均有弹力作用
C．量杯的侧壁对钢球无弹力作用，其余两种容器的侧壁对钢球均有弹力作用
D．口大底小的普通茶杯的侧壁对钢球有弹力作用，其余两种容器的侧壁对钢球均无弹力作用
13．如图8所示，四根完全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为F的拉力作用，而左端的情况各不相同：①中弹簧的左端固定在墙上；②中弹簧的左端受大小也为F的拉力作用；③中弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动；④中弹簧的左端拴一小物块，物块在有摩擦的桌面上滑动．若认为弹簧的质量都为零，以l1、l2、l3、l4依次表示四根弹簧的伸长量，则有( )
图8
A．l2>l1 B．l4>l1
C．l1>l3 D．l2＝l4
14．如图9所示为一轻质弹簧的弹力大小F和长度L的关系图像，试由图线求：
图9
(1)弹簧的原长；
(2)弹簧的劲度系数；
(3)弹簧伸长0.10 m时，弹力的大小．(弹簧在弹性限度内)
15.如图10所示，A、B是两个相同的轻质弹簧，原长l0＝10 cm，劲度系数k＝500 N/m，如果图中悬挂的两个物体质量均为m，现测得两个弹簧的总长为26 cm，则物体的质量m是多少？(取g＝10 N/kg)
图10
作图步骤
力的图示
力的示意图
选标度
选定标度(用某一长度的线段表示一定大小的力)
画线段
从作用点开始沿力的方向画一线段，根据选定的标度和力的大小按比例确定线段长度
从作用点开始沿力的方向画一适当长度线段
标方向
在线段的末端标出箭头，表示方向
在线段的末端标出箭头，表示方向
类型
方向
图示
接触方式
面与面
与接触面垂直
点与面
与接触面垂直且过“点”
点与点
与公共切面垂直
轻绳
沿绳指向绳收缩的方向
轻杆
可沿杆
可不沿杆
轻弹簧
沿弹簧形变的反方向
公式法
利用胡克定律F=kx计算。适用于弹簧、橡皮筋等物体弹力的计算
平衡法
利用二力平衡的条件计算。例如:悬挂在竖直细绳上的物体处于静止状态,求解细绳的拉力时,可用二力平衡求得拉力的大小等于物体所受重力的大小
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