重力基本相互作用弹力.docx
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重力基本相互作用弹力
重力基本相互作用弹力
基础知识必备
知识点一：
力和力的图示
1、力的概念及作用效果
（1）定义：
力是物体与物体之间的相互作用.
（2）力的作用效果.
①使物体发生形变，如把物体拉伸、压缩、弯曲、扭转等
②改变物体的运动状态，如物体由静止变成运动等
（3）力是矢量，不仅有大小而且有方向.
（4）力的大小.
①力的大小用弹簧测力计测量
②力的单位：
国际单位中，力的单位是牛顿，简称牛，符号N
注意：
①力是物体间的相互作用，不存在只有施力物体而没有受力物体，或者只有受力物体而没有施力物体.
②产生力不一定要接触.
2、力的图示和力的示意图
（1）力的图示.
为了形象的表达一个力，可以用一条带箭头的线段（有向线段）来表示，力的图示反映了力的三要素。
（2）力的示意图.
画出力的作用点和方向，表示物体在这个方向上受到的力
3、力的分类
（1）按性质分：
（2）按效果分：
4、力的基本性质
①力的物质性：
力不能离开物体单独存在。
施力物体和受力物体
②力的相互性：
力的作用是相互的。
力总是成对出现的，施力物体同时也是受力物体，受力物体同时也是施力物体
③力的矢量性：
力是矢量，既有大小也有方向
力的运算遵从平行四边形定则
④力的独立性：
一个力作用于物体上产生的效果与这个物体是否同时受其它力作用无关。
知识点二：
重力
1、重力
（1）重力的产生：
地球上一切物体都受到地球的吸引，这种由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力。
（2）重力的大小：
G＝mg，其中g就是自由落体加速度。
（3）重力的方向：
重力的方向总是竖直向下的。
注意：
（1）地球附近的一切物体都受到重力的作用
（2）重力是由于地球的吸引而产生的，但是通常情况下重力不等于地球对物体的吸引力
（3）重力是非接触力
（4）重力的施力物体是地球
（5）物体所受重力与物体所处的运动状态及是否受其它力无关。
2、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到的重力作用都集中在一点，这一点叫做物体的重心。
（2）重心的确定：
①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
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，还跟物体的质量分布有关。
（常用方法：
悬挂法）
知识点三：
弹力
1、弹性形变
（1）定义：
有些物体在形变后，撤去作用力时能够恢复原状，这种形变叫做弹性形变。
（2）弹性限度：
如果形变过大，超过一定限度，撤去力后不能恢复原来的形状，这个限度叫弹性限度
2、弹力：
（1）发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力。
（2）几种弹力：
支持力、压力、拉力等
（3）弹力的方向：
①压力、支持力的方向总是垂直于接触面，若接触面是曲则垂直于过接触点的切面，指向被压或被垂直的物体。
②绳的拉力方向总是沿绳指向绳收缩的方向。
③杆一端受的弹力方向不一定沿杆的方向，可由物体平衡条件判断方向。
3、胡克定律：
F=kx
类别
轻绳
轻杆
轻弹簧
特征
轻、软、不可伸长，即绳中各处的张力大小相等
轻，不可伸长，亦不可压缩
轻，既可被拉伸，也可被压缩，弹簧中各处弹力均相等
产生力的
方向及
特点
只能产生拉力，不能产生压力，拉力的方向沿绳子收缩的方向
既能产生压力，又能产生拉力，弹力方向不一定沿杆的方向
既能产生压力，又能产生拉力，力的方向沿弹簧轴线
大小
计算
运用平衡方程或牛顿第二定律求解
运用平衡方程或牛顿第二定律求解
除运用平衡方程或牛顿第二定律外，还可应用胡克定律F＝kx求解
变化情况
弹力可以发生突变
弹力只能渐变
典型例题：
【例1】下列说法中正确的是（）
A．“风吹草动”，草受了力，但没有施力物体，说明没有施力物体的力也是存在的
B．运动员将球踢出，球在空中飞行是因为球在飞行中受到一个向前的推力
C．甲用力把乙推倒，只有甲对乙有力，而乙对甲没有力
D．两个物体发生相互作用不一定相互接触
【答案】D
【练习1】下列有关力的说法中正确的是（ ）
A．力的产生离不开施力物体，但可以没有受力物体
B．力的产生离不开受力物体，但可以没有施力物体
C．力是物体对物体的作用，如果找不到施力物体或受力物体，这个力就不存在
D．不接触的物体间也可以产生力的作用。
例如，磁铁吸引铁钉，可见力可以离开物体单独存在
答案：
C
解析：
任何力都有它的施力物体和受力物体，只有施力物体而没有受力物体，或只有受力物体，没有施力物体的力是不存在的，A、B错误。
磁铁吸引铁钉，说明不接触的物体之间也可以产生力的作用，力不能离开物体单独存在，任何力都有它的施力物体和受力物体，C对，D错。
【例2】关于重力，下列说法正确的是（）
A．重力就是地球对物体的吸引力，其方向必定指向地心
B．重力的大小可以用弹簧测力计或杆秤直接测出
C．质量大的物体所受重力可能比质量小的物体所受重力小
D．物体对悬绳的拉力或对支持面压力的大小可以不等于重力
【答案】CD
【练习2】关于重力以下说法正确的是（ ）
A．重力的方向总是垂直地面向下的
B．把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重力大小是不一定相同的
答案：
D
解析：
重力的方向是“竖直向下”，除了两极和赤道之外的其他地方都不是垂直地面的，所以A错；物体浸入水中，会受到浮力作用，但是重力不会改变，B错；挂在绳上静止的物体，它受到的重力的施力物体是地球，而拉力的施力物体是绳子，不是同一个力，C错；地球各处的g值不同，越靠近两极越大，所以由G＝mg知道D正确。
【例3】一个空心均匀球壳里面注满水，球的正下方有一个小孔，在水由小孔慢慢流出的过程中，空心球壳和水的共同重心将会（）
A．一直下降
B．一直上升
C．先升高后降低
D．先降低后升高
【答案】D
【练习3】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．马的重心位置和飞燕在一条竖直线上
答案：
D
解析：
马的重心位置在马身上而不在飞燕上，但只有马的重心位置和飞燕在一条竖直线上，才能保持平衡，故A、B、C错误，D正确。
【例4】如图所示，两辆车以相同的速度做匀速运动；根据图中所给信息和所学知识你可以得出的结论是（ ）
A．物体各部分都受重力作用，但可以认为物体各部分所受重力集中于一点
B．重力的方向总是垂直向下的
C．物体重心的位置与物体形状和质量分布有关
D．物体只有重心受重力作用，其他部分不受重力作用
答案：
AC
解析：
重力作用在物体的各部分，重心是物体的等效作用点，A正确，D错误；重力的方向总是竖直向下的，B错误；物体的形状和质量分布影响物体的重心位置，C正确。
【练习4】在下表中，分别表示了A、B、C、D四个力的图示，其中正确的是（ ）
题号
力的图示
施力物体
受力物体
A
地球
灯绳
B
地球
气球
C
铁锤
道钉
D
书本
桌面
A．重3N的电灯受到灯绳的拉力
B．静止在空中重力是2500N的气球受到的重力
C．铁锤对道钉竖直向下的大小为2.5×103N的打击力
D．重5N的书对水平桌面的压力
答案：
BC
解析：
四种情况下各力的图示长度都是正确的。
而灯绳对电灯的拉力，施力物体是绳，受力物体是电灯，且方向竖直向上，故A选项错误；B、C选项中力的图示所表示的力的方向、大小及作用点都正确；D选项中力的图示的作用点不应画在书上，应画于桌面上，故B、C选项正确，D选项错误。
【例5】下列关于弹力产生的条件的说法中正确的是（）
A．只要两个物体接触就一定产生弹力
B．只要两个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产生弹力
D．只有发生弹性形变的物体才能产生弹力
解析:
弹力是接触力，因此要有弹力产生两物体必须接触，故选项B不正确。
当物体互相接触但不发生形变，即虚接触，物体之间也无弹力，选项A错误。
当物体发生了形变，但不恢复形变，也无弹力产生，只有当物体发生弹性形变时，物体之间才会有弹力。
选项C不正确，选项D正确。
【答案】D
【例6】画出下图中物体A所受重力、弹力的示意图（各接触面均光滑）
答案：
各图中A受到的重力和弹力的示意图如下图所示。
【练习5】如图所示是以燃烧蜡烛为动力的玩具小船，船头设置一块耐高温材料制作的倾斜帆板，蜡烛燃烧产生的热气流对倾斜帆板产生作用力，使船前进，热气流对倾斜帆板产生作用力的方向是（ ）
A．水平向前 B．竖直向上
C．垂直于倾斜帆板向上D．沿倾斜帆板向下
答案：
C
解析：
热气流对倾斜帆板作用力是弹力，而弹力的方向是与接触面垂直的，所以正确的选项是C。
【练习6】（哈尔滨一中2014～2015学年高一上学期期中）在下图中，a、b均处于静止状态，则a、b间一定有弹力的是（ ）
答案：
B
解析：
a、b间一定存在弹力的是B中情形。
【例7】如图所示，一根弹簧其自由端B在未悬挂重物时指针正对刻度5，在弹性限度内当挂上80N重物时指针正对刻度45，若要指针正对刻度20，应挂重物是（ ）
A．40NB．30N
C．20ND．35.6N
答案：
B
解析：
由胡可定律可知，80N能使弹簧伸长40个刻度，伸长一个刻度对应的拉力是2N，若要指针正对刻度20，需要弹簧伸长15个刻度，此时的弹力应为30N，B正确。
【练习7】
如图所示，为一轻质弹簧的长度L和弹力F的关系图线，根据图线可以确定（ ）
A．弹簧的原长为10cm
B．弹簧的劲度系数为200N/m
C．弹簧伸长15cm时弹力大小为10N
D．弹簧伸长15cm时弹力大小30N
答案：
ABD
解析：
由图知：
当弹力F＝0时，弹簧处于原长L0＝10cm，A正确；由F－L图象知：
当弹力F＝10N且弹簧处于拉伸时，弹簧长度为L＝15cm，弹簧的伸长量x＝L－L0＝（15－10）cm＝5cm＝0.05m。
由F＝kx得k＝
＝200N/m，B正确；当x＝15cm＝0.15m时，由F＝kx得F＝200×0.15N＝30N，C错误，D正确。
【例8】如图，GA＝100N，GB＝40N，弹簧的劲度系数为500N／m。
不计绳重和摩擦，求：
物体A对支持面的压力和弹簧的伸长量。
解析:
以物体B为研究对象，它受到绳子的拉力和重力，如左下图所示。
根据二力平衡的知识，绳子的拉力等于B的重力，即F＝GB＝40N；根据作用力和反作用力得到弹簧对物体A的拉力F′＝40N；根据胡克定律得x＝
m＝0.08m＝8cm。
对物体A受力分析如右下图所示，所以受的支持力N＝（100-40）N＝60N，根据作用力和反作用力知道物体对支持面的压力大小等于60N，方向竖直向下。
答案:
60N8cm
【练习8】如图所示，四个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依次表示四个弹簧的伸长量，试比较L1，L2，L3，L4
【练习9】如图所示，两木块的质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2，上面的木块压在上面的弹簧上（但不拴接），整个系统处于平衡状态。
现缓慢向上提上面的木块，直到它刚离开上面弹簧。
在这个过程中下面的木块移动的距离为（ ）
A.
B.
C.
D.
答案：
C
解析：
未提木块之前，弹簧k2上弹力为（m1＋m2）g，弹簧k2压缩量为x2＝（m1＋m2）g/k2；当上面的木块被提离弹簧时，弹簧k2上弹力为m2g，弹簧k2的压缩量为x2′＝
，所以下面木块向上移动的距离为Δx＝x2－x2′＝
。
课后作业
1．下列两个实验中体现出的共同的物理思想方法是（ ）
A．极限法
B．放大法
C．控制变量法
D．等效替代法
答案：
B
解析：
两个实验都体现了放大的方法。
2．一只松鼠站在倾斜的树枝上，则树枝对松鼠的弹力的方向为（ ）
A．竖直向上
B．竖直向下
C．垂直树干斜向上
D．沿树干方向
答案：
C
解析：
支持力的方向总是垂直于接触面指向被支持的物体，选项C正确。
3．一人站在体重计上称体重，保持立正姿势称的体重为G，当其缓慢地把一条腿平直伸出台面，体重计指针稳定后读数为G′，则（ ）
A．G>G′B．GC．G＝G′D．无法确定
答案：
C
解析：
人平直伸出腿后，身体重心所在的竖直线必过与台面接触的脚，即重心仍在台面上方，故两次示数应相同。
4．台球以速度v0与球桌边框成θ角撞击O点，反弹后速度为v1，方向与球桌边框夹角仍为θ，如图所示．OB垂直于桌边，则下列关于桌边对小球的弹力方向的判断中正确的是（ ）
A．可能沿OA方向
B．一定沿OB方向
C．可能沿OC方向
D．可能沿OD方向
解析：
台球与球桌边框碰撞时，受到边框的弹力作用，弹力的方向应与边框垂直，即沿OB方向，故选B.
答案：
B
5．关于不倒翁不倒的原因，是它的重心设计巧妙，下列说法中正确的是（ ）
A．重心在不倒翁的几何中心上
B．不倒翁的重心很高
C．不倒翁的重心很低
D．不倒翁的重心不在物体上
答案：
C
解析：
由于物体在其他条件不变的情况下，重心越低，物体的稳定性越好，不倒翁的重心一定做得很低，C对，A，B，D均不对。
6．如图所示，a、b、c为三个物块，M、N为两个轻弹簧，R为跨过定滑轮的轻绳，系统静止，则下列说法中正确的有（）
A．弹簧N一定处于伸长状态
B．弹簧N可能处于原长状态
C．弹簧M一定处于压缩状态
D．弹簧M可能处于伸长状态
解析：
跨过定滑轮的轻绳的弹力只能表现为拉力或无弹力，故弹簧N可能处于伸长状态也可能处于原长状态；a的大小和离地的高度不确定，所以弹簧M可能处于压缩状态，也可能处于伸长状态。
答案：
BD
7．如图所示，三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相等的光滑圆球a、b、c。
支点P、Q在同一水平面上，a球的重心为Oa，位于球心，b球和c球的重心Ob、Oc分别位于球心的正上方和球心的正下方，三球均处于平衡状态。
支点P对a球的弹力为Na，对b球和c球的弹力分别为Nb、Nc，则（）
A．Na＝Nb＝Nc
B．Nb＞Na＞Nc
C．Nb＜Na＜Nc
D．Na＞Nb=Nc
解析：
本题的干扰因素是三个球的重心在竖直方向的位置发生了变化（a在球心、b在球心上方、c在球心下方），但是三个球的质量和直径都相等，重力方向均竖直向下，而且支点的支持力方向也完全相同，即垂直于过P点的球的切线而指向球心，所以它们的受力情况并未发生变化，支持力大小必然相同，故选项A正确。
支持力的方向一定与接触面垂直（本题为沿半径方向）指向被支持的物体，与重心的位置无关。
答案：
A
8．锻炼身体用的拉力器，并列装有四根相同的弹簧，每根弹簧的自然长度都是40cm，某人用600N的力把它们拉长至1.6m，则（ ）
A．人的每只手受到拉力器的拉力为300N
B．每根弹簧产生的弹力为150N
C．每根弹簧的劲度系数为125N/m
D．每根弹簧的劲度系数为500N/m
答案：
BC
解析：
每根弹簧的弹力F＝
N＝150N。
每根弹簧的劲度系数k＝
＝
N/m＝125N/m
9．如图所示，质量为2kg的物体B和质量为1kg的物体C用轻弹簧连接并竖直地静置于水平地面上。
再将一个质量为3kg的物体A轻放到B上的瞬间，弹簧的弹力大小为（取g＝10m/s2）（ ）
A．30N
B．0
C．20N
D．12N
解析：
选C 放物体A之前，物体B处于平衡状态，由平衡条件可知，弹簧的弹力F＝mBg＝20N，轻放上物体A的瞬间，弹簧的弹力来不及改变，其大小仍为20N，故C正确。
10．一个长度为L的轻弹簧，将其上端固定，下端挂一个质量为m的小球时，弹簧的总长度变为2L。
现将两个这样的弹簧按如图所示方式连接，A、B两小球的质量均为m，则两小球平衡时，B小球距悬点O的距离为（不考虑小球的大小，且弹簧都在弹性限度范围内）（ ）
A．3L
B．4L
C．5L
D．6L
解析：
选C 由题意可知，kL＝mg，当用两个相同的弹簧按题图所示悬挂时，下面弹簧弹力大小为mg，伸长量为L，而上面弹簧的弹力为2mg，由kx＝2mg可知，上面弹簧的伸长量为x＝2L，故B球到悬点O的距离为L＋L＋L＋2L＝5L，C正确。
11．两个劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧a、b串接在一起，a弹簧的一端固定在墙上，如图所示。
开始时弹簧均处于原长状态，现用水平力作用在b弹簧的P端向右拉动弹簧，已知a弹簧的伸长量为L，则（ ）
A．b弹簧的伸长量也为L
B．b弹簧的伸长量为
C．P端向右移动的距离为2L
D．P端向右移动的距离为
L
解析：
选B 根据两根弹簧中弹力相等可得b弹簧的伸长量为
，P端向右移动的距离为L＋
L，选项B正确。
12．如图所示，物块质量为M，与甲、乙两弹簧相连接，乙弹簧下端与地面连接，甲、乙两弹簧质量不计，其劲度系数分别为k1和k2，起初甲处于自由伸长状态.现用手将弹簧甲上端A缓缓上提，使乙产生的弹力的大小变为原来的1/3，则手提甲的上端A应向上移动（ ）
A．（k1＋k2）Mg/3k1k2
B．2（k1＋k2）Mg/3k1k2
C．4（k1＋k2）Mg/3k1k2
D．5（k1＋k2）Mg/3k1k2
【解析】问题中强调的是“大小”变为原来的1/3，没有强调乙是处于压缩状还是拉伸状.若乙处于压缩状，ΔF＝2F0/3；若乙处于拉伸状，ΔF′＝4F0/3，F0＝Mg.两弹簧串接，受力的变化相等，由胡克定律，ΔF＝kΔx、Δx甲＝ΔF/k1、Δx乙＝ΔF/k2、两弹簧长度总变化Δx＝Δx甲＋Δx乙.所以B、C正确.
【答案】BC
13．如图所示，质量为2m的物体A经一轻质弹簧与地面上的质量为3m的物体B相连，弹簧的劲度系数为k，一条不可伸长的轻绳绕过定滑轮，一端连物体A，另一端连一质量为m的物体C，物体A、B、C都处于静止状态．已知重力加速度为g，忽略一切摩擦．
（1）求物体B对地面的压力；
（2）把物体C的质量改为5m，这时C缓慢下降，经过一段时间系统达到新的平衡状态，这时B仍没离开地面，且C只受重力和绳的拉力作用，求此过程中物体A上升的高度．
解析：
（1）对AB整体：
mg＋FN＝5mg，所以FN＝4mg.
（2）对C：
FT＝5mg，对A：
FT＝Fk＋2mg，所以Fk＝3mg，即kx1＝3mg，x1＝
开始时，弹簧的压缩量为x2，则kx2＝mg，所以A上升的高度为：
hA＝x1＋x2＝
.
答案：
（1）4mg
（2）
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