3.1重力与弹力同步讲解

3.1重力与弹力同步讲解

一、力和力的示意图

1．“防止添力”，确定物体受某一个力时，必须明确这个力的施力物体，找不到施力物体的力是不存在的。

2．物体的运动方向和受力方向不存在因果关系，即物体在运动方向上不一定受力。

3．力可以发生在直接接触的物体之间，也可发生在非直接接触的物体之间。

4．不能用不同标度画同一物体所受的不同的力。

【例题1】如图所示，静止的木块对桌面的压力为6 N，试画出压力的图示，说明施力物体和受力物体，并画出木块所受重力和支持力的示意图。

参考答案：如图所示

试题解析：画力的示意图时，只需画出力的作用点和方向，对线段的长短没有严格要求。图丙为木块所受重力和支持力的示意图，也可以按照图丁那样用一点表示木块，画出重力和支持力的示意图。

二、重力和重心

物体的重心可以不在物体上，重心不是物体上最重的点。

【例题2】（2020·云南盈江县第一高级中学高一期末）如图所示，“马踏飞燕”是汉代艺术家集高度智慧、丰富想象、浪漫主义精神和高超的艺术技巧的结晶，是我国古代雕塑艺术的稀世之宝，飞奔的骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上，是因为( )

A．马跑得快的缘故

B．马蹄大的缘故

C．马的重心在飞燕上

D．马的重心和飞燕的重心在一条竖直线上

【答案】D

【解析】ABD．飞奔的骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞翔的燕子上，和马跑得快慢没关系，和马蹄的大小没关系，而是因为马处于平衡状态，飞燕对马的支持力和马的重力在一条竖直线上，故AB错误，D正确。C．根据马的形态，马的重心不会在飞燕上，故C错误。

故选D。

三、弹性形变和弹力

【例题3】（2020·浙江高二期末）如图所示，撑杆跳高运动员正在跳高。此时杆对运动员的弹力（）

A．方向向下B．方向一定沿杆

C．由杆的形变所产生D．由手的形变所产生

【答案】C

【解析】AB．运动员运动状态不能确定，则杆对运动员的弹力方向也不能确定，AB错误；

CD．杆对运动员的弹力是由杆的形变产生的，C正确，D错误。

故选C。

四、几种弹力及其方向

【例题4】（2020·广西高一期末）如图所示，静止的小球m 分别与一个物体（或面）接触，设各接触面光滑，小球m 受到两个弹力的是（ ）

A ．

B ．

C ．

D ．

【答案】C

【解析】A ．小球处于静止状态，重力和绳的弹力平衡，斜面与球之间不可能产生弹力，否则小球不可能平衡，故A 图中球只受一个弹力作用，故A 错误；

B ．图中物体A 只受重力和支持力，支持力是弹力，即只有一个弹力，故B 错误；

C ．图中小球受到绳子拉力、重力、斜面的支持力三力作用下处于平衡状态，因此小球受两个弹力作用，故C 正确；

D ．图中竖直面对小球没有弹力作用，否则小球不可能处于平衡状态，故D 错误。 故选C 。

五、胡克定律

1．弹簧的劲度系数k 由弹簧本身的特征决定，与F 、x 无关，可以证明，对劲度系数分别为k 1、k 2的两个弹簧，串联后1212

k k k k k =+串 ；并联后12k k k =+并。 2．在弹性限度内，k 越大，弹簧越“硬”；k 越小，弹簧越“软”。

3．表达式中的x 是弹簧的形变量，是弹簧伸长或缩短的长度。

【例题5】（2020·哈尔滨市第一中学校高二期末）如图所示，木块A 、B 的质量分别为

3m 、m ，用一个劲度系数为k 的轻质弹簧，其两端分别与A 、B 相拴接，最初系统静止，现在用力缓慢拉A 直到B 刚好离开地面，则这一过程A 上升的高度为（ ）

A ．mg k

B ．2mg k

C ．3mg k

D ．4mg k

【答案】D

【解析】开始时，A 、B 都处于静止状态，弹簧的压缩量设为1x ，由胡克定律有13kx mg =

物体B 恰好离开地面时，弹簧的拉力等于B 的重力，设此时弹簧的伸长量为2x ，由胡克定律有

2kx mg =

这一过程中，物体A 上升的高度12h x x =+ 联立可得4mg h k

= 故A 、B 、C 错误，D 正确；

故选D 。

六、弹力有无及方向的判断

1．弹力有无的判断方法

（1）条件法：根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力，此方法多用来判断形变较明显的情况。

（2）假设法：对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，看物体能否保持

原有的状态，若运动状态不变，则此处不存在弹力，若运动状态改变，则此处一定有弹力。

（3）状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在。

（4）替换法：可以将硬的、形变不明显的物体用软的、易产生明显形变的物体来替换，看能否维持原来的运动状态。

2．弹力方向的判断方法

（1）根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断。

（2）根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向。

【例题6】（2020·六盘山高级中学高一学业考试）画出图中各个静止的球体A所受的弹力的示意图并用字母表示出来_____。（各个接触面和点均光滑）

【答案】见解析

【解析】由题意可知，球体A所受的弹力的示意图如图所示

七、弹力的分析与计算

首先分析物体的运动情况，然后根据物体的运动状态，利用共点力的平衡条件或牛顿第二定律求弹力。

【例题7】（2019·湖南省湖南师范大学附属中学高三月考）如图所示，两个质量均为m