2025版高考物理總復習專題知識點第1講　重力、彈力

第二章相互作用第1講重力、彈力課標要求核心考點五年考情核心素養(yǎng)對接1.認識重力、彈力.2.通過實驗，了解胡克定律.重力和重心的理解2022：浙江1月T41.物理觀念：理解重力、重心、彈力、彈性形變等概念，增強對力的相互作用觀念的認識.2.科學思維：體會等效替代思想在重心中的應用，掌握重力和彈力的基本規(guī)律.3.科學探究：運用實驗確定重心位置，探究胡克定律.4.科學態(tài)度與責任：了解重力和彈力在生產和生活中的應用，體會物理學與生產、生活的緊密聯(lián)系.彈力的分析與計算2023：山東T2，江蘇T7，浙江1月T2；2022：上海T2；2019：全國ⅢT16命題分析預測重力、彈力的分析是受力分析的基礎，單獨考查時為選擇題形式，涉及重心的理解、彈力方向的判斷和彈力的大小計算等，對彈力的考查常結合平衡條件進行.預計2025年高考單獨考查本部分內容較少，可能會綜合平衡條件考查彈力的分析與計算以及力的合成與分解.考點1重力和重心的理解1.重力重力產生：由于[注意：（1）重力不是萬有引力，而是萬有引力豎直向下的一個分力.（2）重力大小可用[5]彈簧測力計測量.2.重心（1）定義：物體各部分都受重力的作用，從效果上看，可以認為各部分受到的重力作用集中于一點，這一點叫作物體的重心.重心不是重力的真實作用點，而是重力的等效作用點.（2）重心位置的確定①其位置與物體的[6]質量分布和[7]幾何形狀有關.②質量分布均勻的規(guī)則物體的重心在其[8]幾何中心.③不規(guī)則薄板形物體重心的確定方法：[9]懸掛法.重心不是物體上最重的一點，重心的位置不一定在物體上.觀察載重汽車的重力和重心的圖示，判斷下列說法的正誤.（1）汽車的重力就是地球對汽車的吸引力.（?）（2）汽車的重力的方向總是垂直向下的.（?）（3）汽車的重力總是指向地心.（?）（4）重力加速度g的大小與汽車在地球表面的位置有關.（√）（5）汽車的重心是汽車上最重的部分.（?）（6）汽車的重心一定在汽車上.（?）（7）汽車重心的位置與汽車的形狀和質量分布無關.（?）（8）力是使汽車運動的原因.（?）（9）汽車各部分都受重力作用，但可以認為各部分所受重力集中于一點.（√）1.[重力的理解]關于重力，以下說法正確的是（B）A.物體只有靜止時才受重力作用B.重力的方向就是物體自由下落的方向C.同一物體在赤道上所受重力最大D.重力的大小總等于彈簧測力計下面豎直懸掛的物體受到的彈簧測力計的拉力的大小解析物體受到重力的作用，與物體的運動狀態(tài)無關，A錯誤；重力的方向豎直向下，其方向就是物體自由下落的方向，B正確；赤道上重力加速度最小，因此地面上的同一物體在赤道上所受重力最小，C錯誤；重力的大小不總等于彈簧測力計下面豎直懸掛的物體受到的彈簧測力計的拉力的大小，只有在物體處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)時二者大小才相等，D錯誤.2.[重心位置的確定/2023江蘇海門實驗中學階段練習]在空易拉罐中注入少量的水后，將易拉罐傾斜放置在水平桌面上，結果易拉罐“傾而不倒”，如圖所示.下列說法正確的是（B）A.注水后，易拉罐的重心位置升高了B.易拉罐的重心位置在過易拉罐與桌面接觸點的豎直線上C.若將注水后的易拉罐水平放置，則其重心位置不變D.若將空易拉罐壓癟，則其重心位置不變解析注水后，易拉罐下部的質量變大，重心下移，故A錯誤；易拉罐受到的重力（方向豎直向下）與桌面對它的支持力大小相等、方向相反，因此易拉罐的重心位置在過易拉罐與桌面接觸點的豎直線上，故B正確；將注水后的易拉罐水平放置，易拉罐里的水質量分布改變，其重心位置改變，故C錯誤；將空易拉罐壓癟后，易拉罐的形狀改變，其重心位置改變，故D錯誤.3.[重心的影響因素/2022浙江1月]如圖所示，公園里有一仿制我國古代欹器的U形水桶，桶可繞水平軸轉動，水管口持續(xù)有水流出，過一段時間桶會翻轉一次，決定桶能否翻轉的主要因素是（D）A.水桶自身重力的大小B.水管每秒出水量的大小C.水流對桶撞擊力的大小D.水桶與水整體的重心高低解析當桶中水增多時，水桶和水的重心變化，當重心變化到某一位置時，水桶會翻轉，所以決定桶能否翻轉的主要因素是水桶和水整體重心的高低，與自身重力、出水量和撞擊力等無必然聯(lián)系，故D正確，A、B、C錯誤.考點2彈力的分析與計算1.形變2.彈力3.胡克定律拓展（1）彈力產生的過程（2）彈力的施力物體是發(fā)生形變的物體，受力物體是跟施力物體接觸并使施力物體發(fā)生形變的物體.如圖所示，健身拉力器是一種很簡單且容易獲得的健身器材.拉力器能夠鍛煉的部位有很多：可以練肩部，練手臂，練胸，練腿，練背等.（1）地面對健身愛好者的支持力是由于健身愛好者的腳發(fā)生了形變.（?）（2）彈簧拉伸時，健身愛好者的手與健身拉力器間一定有彈力.（√）（3）健身拉力器中的彈簧，其形變量越大，勁度系數(shù)越大.（?）（4）健身拉力器中的彈簧，其勁度系數(shù)是由彈簧自身性質決定的.（√）（5）F＝kx中“x”表示彈簧形變后的長度.（?）命題點1彈力有無的判斷4.如圖所示，下列各圖中的物體A均處于靜止狀態(tài)，關于物體A是否受到彈力作用的說法不正確的是（A）A.圖甲中地面是光滑水平的，物體A與B間存在彈力B.圖乙中兩斜面與水平地面的夾角分別為α、β，兩斜面對物體A均有力的作用C.圖丙中地面光滑且水平，物體A與豎直墻壁之間有力的作用D.圖丁中物體A受到斜面B對它的支持力的作用解析狀態(tài)法：圖甲中的物體A受重力和地面支持力的作用，二力平衡，物體A靜止，不可能再受到物體B對A的彈力的作用，故A錯誤.假設法：圖乙中若去掉左側的斜面，物體A將運動，去掉右側的斜面，物體A也將運動，所以兩斜面對物體A均有力的作用，故B正確.狀態(tài)法：圖丙中由二力平衡知外力F與豎直墻壁對物體A的作用力平衡，墻壁對物體A有力的作用，故C正確.條件法：圖丁中由彈力產生的條件可知，物體A與B接觸且擠壓，二者之間有彈力的作用，故D正確.方法點撥彈力有無的判斷方法命題點2彈力方向的判斷5.[彈力方向的判斷]建筑工地上有三根木頭堆放在水平地面上，現(xiàn)工人將另一根木頭P擱在上面，便于將木頭P鋸斷，如圖所示.關于木頭P在支撐點M、N處受到的彈力的方向，下列哪個圖是正確的（C）解析在M點，地面對木頭P的支持力垂直地面向上；在N點，木頭受彈力方向垂直接觸面斜向上.故選C.6.[受力分析圖]畫出下圖中物體A受力的示意圖（各接觸面均光滑）.（1）（2）（3）（4）答案如圖所示方法點撥彈力方向的確定命題點3彈力的大小7.[胡克定律的應用/2023山東]餐廳暖盤車的儲盤裝置示意圖如圖所示，三根完全相同的彈簧等間距豎直懸掛在水平固定圓環(huán)上，下端連接托盤.托盤上疊放若干相同的盤子，取走一個盤子，穩(wěn)定后余下的正好升高補平.已知單個盤子的質量為300g，相鄰兩盤間距1.0cm，重力加速度大小取10m/s2.彈簧始終在彈性限度內，每根彈簧的勁度系數(shù)為（B）A.10N/m B.100N/mC.200N/m D.300N/m解析取走一個盤子，穩(wěn)定后余下的正好升高補平，說明一個盤子的重力可以使彈簧發(fā)生的形變量等于相鄰的兩盤間距，則有mg＝3kx，解得k＝100N/m，B正確.方法點撥彈力大小的計算根據(jù)胡克定律求解根據(jù)力的平衡條件求解根據(jù)牛頓第二定律求解適用于彈簧（橡皮筋等）彈力的計算，注意單位的換算以及圖像法的應用適用于物體處于平衡狀態(tài)的情況，一般利用正交分解法，由平衡方程確定彈力的大小適用于物體有加速度的情況，由F合＝ma結合具體情境確定彈力的大小命題點4彈簧的串、并聯(lián)問題8.[彈簧的串聯(lián)問題]兩個勁度系數(shù)分別為k1和k2的輕質彈簧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（B）A.b彈簧的伸長量為LB.b彈簧的伸長量為kC.P端向右移動的距離為2LD.P端向右移動的距離為（1＋k2k解析兩根輕彈簧串聯(lián)，兩彈簧產生的彈力大小相等，根據(jù)胡克定律F＝kx得k1L＝k2xb，則b彈簧的伸長量xb＝k1Lk2，故A錯誤，B正確；開始時a、b兩彈簧均處于原長狀態(tài)，則P端向右移動的距離s等于兩根彈簧伸長量之和，即s＝L＋xb＝（1＋方法點撥彈簧串聯(lián)在一起使用時，每根彈簧的彈力相等，均等于外界施加的力的大小，每根彈簧的伸長量x與其勁度系數(shù)k成反比.9.[彈簧的并聯(lián)問題/多選]如圖所示是鍛煉身體用的拉力器，并列裝有四根相同的彈簧，每根彈簧的自然長度為40cm，某人用600N的力把它們拉長至1.6m，則（BC）A.人的每只手受到拉力器的拉力大小為300NB.每根彈簧產生的彈力大小為150NC.每根彈簧的勁度系數(shù)為125N/mD.每根彈簧的勁度系數(shù)為500N/m解析由題意，根據(jù)力的相互性知，人的每只手受到拉力器的拉力大小為600N，故A錯誤；由于四根彈簧并聯(lián)，每根彈簧受到的拉力相等，故每根彈簧產生的彈力大小均為150N，B正確；每根彈簧的伸長量為x＝1.6m－0.4m＝1.2m，每根彈簧產生的彈力大小F＝150N，則由胡克定律F＝kx得，每根彈簧的勁度系數(shù)k＝Fx方法點撥當彈簧并聯(lián)使用時，各彈簧的彈力大小之和等于總彈力，要仔細分析每根彈簧受到的力，再根據(jù)胡克定律計算彈簧的伸長量.輕繩、輕桿、輕彈簧模型輕繩輕桿輕彈簧圖示受外力作用時形變的種類拉伸形變拉伸形變、壓縮形變、彎曲形變拉伸形變、壓縮形變受外力作用時形變量大小微小，可忽略微小，可忽略較大，不可忽略彈力方向沿著繩，指向繩收縮的方向既能沿著桿，也可以跟桿成任意角度沿著彈簧，指向彈簧恢復原長的方向彈性繩受外力時可以拉伸，不能壓縮，彈力方向沿著繩指向繩收縮的方向.1.[繩和彈簧的彈力/多選]如圖所示，A、B兩物體的重力分別是GA＝3N，GB＝4N.A用細線懸掛在頂板上，B放在水平地面上，A、B間有一勁度系數(shù)為k＝200N/m的輕質彈簧，彈簧的形變量為1cm，則細線中的張力T及B對地面的壓力FN的可能值分別是（BC）A.7N和1N B.5N和2NC.1N和6N D.2N和5N解析此處彈簧的彈力可能是拉伸形變產生的，也可能是壓縮形變產生的.彈簧的彈力若為拉伸形變產生的，以A為研究對象，設彈簧彈力大小為F，則F＝kx＝2N，根據(jù)平衡條件有GA＋F＝T1，得T1＝5N；以B為研究對象，有GB＝F'N1＋F，F(xiàn)'N1＝FN1，得FN1＝2N，選項B正確.若彈簧的彈力為壓縮形變產生的，同理可得T2＝1N，F(xiàn)N2＝6N，選項C正確.2.[桿的彈力/多選]如圖所示為位于水平面上的小車，固定在小車上的支架的斜桿與豎直桿的夾角為θ，在斜桿下端固定有質量為m的小球.現(xiàn)使小車以加速度a向右做勻加速運動，重力加速度為g，下列說法正確的是（CD）A.桿對小球的彈力豎直向上B.桿對小球的彈力沿桿向上C.桿對小球的彈力大小可能為mgD.桿對小球的彈力大小為F＝（解析設桿對小球的彈力F在豎直方向的分力為Fy，水平方向的分力為Fx，由牛頓第二定律可知，F(xiàn)y＝mg，F(xiàn)x＝ma，F(xiàn)＝（mg）2＋（ma）2，當mamg＝tanθ1.[情境創(chuàng)新/2024四川成都開學考]如圖所示，共享單車作為一種低碳環(huán)保的交通工具，正在快速地改變著我們的生活方式，大幅提高城市運作效率.下列說法錯誤的是（D）A.共享單車所受重力的方向不一定指向地心B.水平地面對共享單車的支持力方向豎直向上C.共享單車對地面的壓力是由于輪胎發(fā)生形變產生的D.共享單車后輪所受摩擦力總是阻礙共享單車的運動解析除在地球兩極和赤道外，共享單車所受重力的方向不指向地心，選項A正確；水平地面對共享單車的支持力方向豎直向上，選項B正確；共享單車對地面的壓力是由于輪胎發(fā)生形變產生的，選項C正確；騎行者踩腳踏板的過程中，共享單車后輪所受摩擦力向前，助力共享單車的運動，選項D錯誤.此題選擇錯誤選項，因此選D.2.[傳統(tǒng)文化/多選]在仰韶文化時期有一款“虛則欹、中則正、滿則覆”的尖底瓶，它是古人對重心知識的巧妙應用.下面有關重力與重心的說法正確的是（BC）A.瓶的重心是重力的作用點，若瓶挖去重心就不受重力B.如果把瓶由西安搬到廣州，瓶所受重力會發(fā)生改變C.瓶和水整體的重心位置會隨瓶盛水的多少而發(fā)生改變D.瓶所受重力與瓶的運動狀態(tài)有關解析瓶的重心是重力的等效作用點，并不是質量集中在重心，所以無法挖去重心，瓶挖去重心就不受重力的說法是錯誤的，A錯誤；重力加速度大小與地理位置有關，根據(jù)G＝mg知，瓶所受重力會發(fā)生改變，B正確；物體的重心位置與物體的形狀和質量分布有關，所以瓶和水整體的重心位置會隨瓶盛水的多少而發(fā)生改變，C正確；瓶所受重力與瓶的運動狀態(tài)無關，D錯誤.3.如圖所示，一根彈性桿的一端固定在傾角為30°的斜面上，桿的另一端固定一個重力為2N的小球，小球處于靜止狀態(tài)，則彈性桿對小球的彈力（D）A.大小為2N，方向平行于斜面向上B.大小為1N，方向平行于斜面向上C.大小為2N，方向垂直于斜面向上D.大小為2N，方向豎直向上解析小球在重力和彈性桿的支持力（彈力）的作用下處于靜止狀態(tài)，由二力平衡可知，彈性桿對小球的彈力與小球的重力等大、反向，故D正確.4.如圖所示，小車內沿豎直方向的一根輕質彈簧和一條與豎直方向成α角度的細繩拴接一小球.當小車與小球相對靜止，一起在水平面上運動時，下列說法正確的是（D）A.細繩一定對小球有拉力的作用B.輕彈簧一定對小球有彈力的作用C.細繩不一定對小球有拉力的作用，但是輕彈簧對小球一定有彈力的作用D.細繩不一定對小球有拉力的作用，輕彈簧對小球也不一定有彈力的作用解析當小車勻速運動時，彈簧彈力大小等于小球重力大小，細繩的拉力FT＝0；當小車和小球向右做勻加速直線運動時，細繩的拉力不能為零，彈簧彈力有可能為零，故D正確.5.[多選]如圖所示，四種情境中物體A均處于靜止狀態(tài)，它與外界的接觸面（點）均光滑，其中物體A所受彈力示意圖正確的是（ABC） AB CD解析A選項中A球受到兩個支持力，這兩個支持力都與接觸面垂直，即通過球心，A正確；B選項中A球只受到水平面的彈力F1，右側的球對A沒有彈力，否則A球將向左運動，B正確；C選項中A球受到墻的彈力F1，方向垂直于墻壁向右，斜面的支持力F2，方向垂直于斜面向上，C正確；D選項中F2方向應指向球心，D錯誤.6.[2024福建廈門一中階段練習]某運動員以如圖所示的姿勢蹲在水平地面上，則該運動員（C）A.受到的支持力是由于腳掌形變產生的B.對水平地面的壓力就是重力C.受到的支持力和重力是一對平衡力D.一定受到摩擦力解析運動員受到的支持力是由于水平地面的形變產生的，選項A錯誤.運動員對水平地面的壓力是運動員對水平地面的擠壓，施力物體是人，受力物體是水平地面；運動員受到的重力是地球對運動員的作用力，施力物體是地球，受力物體是人，所以運動員對水平地面的壓力不是重力，選項B錯誤.運動員受到的支持力和重力大小相等，方向相反，是一對平衡力，選項C正確.運動員以題圖所示的姿勢蹲在水平地面上，處于平衡狀態(tài)，在水平方向沒有相對運動，也沒有相對運動的趨勢，因此不受摩擦力的作用，選項D錯誤.7.[多選]如圖甲所示，一個彈簧一端固定在傳感器上，傳感器與電腦相連.當對彈簧施加變化的作用力（拉力或壓力）時，在電腦上得到了彈簧形變量與彈簧產生的彈力的關系圖像，如圖乙所示.下列說法正確的是（BCD）A.彈簧長度為5cm時，彈力為10NB.彈簧長度變化5cm，彈力變化10NC.該彈簧勁度系數(shù)是200N/mD.該彈簧受到反向壓力時，勁度系數(shù)不變解析由題意可得，彈簧形變量變化5cm時，彈力變化10N，故A錯誤，B正確；由題意可得，勁度系數(shù)為k＝10N08.[2024廣東茂名一中階段練習]腳蹬拉力器由腳環(huán)、兩根相同的彈性繩和把手組成，可以做到手腳配合，鍛煉手臂、腿、腰部、腹部等部位，深受健身人士的喜愛.如圖所示，女子用沿平行于彈性繩的力拉動拉力器，當每只手的拉力大小均為120N時，兩根彈性繩均比原長伸長了30cm.彈性繩的彈力與伸長量成正比，且未超過彈性限度，不計把手和彈性繩的重力，下列說法正確的是（B）A.把手對彈性繩的拉力是由于彈性繩發(fā)生形變產生的B.彈性繩的勁度系數(shù)為400N/mC.彈性繩的勁度系數(shù)為800N/mD.若每只手的拉力大小改為80N，則每根彈性繩的長度均為20cm解析把手對彈性繩的拉力是由于把手發(fā)生形變產生的，A錯誤；根據(jù)胡克定律可得彈性繩的勁度系數(shù)k＝FΔx＝9.[回歸教材/2024北京一零一中學階段練習]如圖所示，北京首鋼自由式滑雪大跳臺由助滑道、起跳臺、著陸坡和停止坡組成.運動員在完成一次跳臺的過程中，下列說法正確的是（A）A.助滑時運動員兩腿盡量深蹲是為了降低重心B.起跳時跳臺對運動員的支持力是運動員形變產生的C.起跳后運動員在完成空中動作時運動員可看作質點D.停止蹬地運動員就會緩慢停下，在緩慢停下的過程中運動員與滑雪板間的摩擦力是滑動摩擦力解析為了在助滑階段末端獲得較大的初速度，助滑時運動員兩腿需要盡量深蹲，降低重心，減小與空氣的正對面積，盡量減小空氣阻力的影響，故A正確；起跳時跳臺對運動員的支持力是跳臺形變產生的，故B錯誤；研究起跳后運動員在完成空中動作時，運動員的形狀和體積對所研究問題的影響不能忽略，此時運動員不能看作質點，故C錯誤；停止蹬地運動員就會緩慢停下，在緩慢停下的過程中運動員與滑雪板間保持相對靜止，運動員與滑雪板間的摩擦力是靜摩擦力，故D錯誤.10.[斜面上的彈簧＋球模型]如圖所示為一種傾斜放置的裝取臺球的裝置.每個臺球的質量均為m，半徑為R，圓筒直徑略大于臺球的直徑，圓筒底部有一勁度系數(shù)為k的輕質彈簧.當將筒口處臺球緩慢取走后，又會冒出一個臺球，剛好到達被取走臺球的位置.忽略球與筒間的摩擦力，重力加速度為g.則圓筒與水平面之間的夾角θ應滿足（B）A.sinθ＝kRmg B.sinθ＝C.cosθ＝kRmg D.cosθ＝解析彈簧的彈力為ΔF＝kΔx，沿圓筒方向，由受力平衡有mgsinθ＝k·2R，則sinθ＝2kR11.[2024廣東深圳模擬]如圖所示，兩個彈簧的質量不計，勁度系數(shù)分別為k1、k2，它們一端固定在質量為m的物體上，另一端分別固定在Q、P上，當物體平衡時上面的彈簧處于原長狀態(tài).若把質量為m的物體換成質量為2m的物體（彈簧的長度不變，且彈簧均在彈性限度內），當物體再次平衡時，物體比第一次平衡時的位置下降了x，重力加速度為g，則x為（A）A.mgk1＋k2C.2mgk1＋k解析當物體的質量為m時，下方彈簧被壓縮的長度為x1＝mgk1，當物體的質量變?yōu)?m時，由胡克定