重力作用下

高中物理必修1重力、彈力基礎知識點專題講解

重力、彈力

【學習目標】

1.明確力的概念——力是物體間的相互作用

2.知道重力及重心的概念

3.掌握力的圖示，會畫力的示意圖

4.知道形變的含義及產生彈力的原因和條件

5.知道壓力、支持力和繩的拉力都是彈力，會分析彈力的方向

6.理解胡克定律，并能利用胡克定律解決問題

【要點梳理】

要點一、對力的理解

要點詮釋：

1.力的定義

力是物體與物體之間的相互作用

2.力具有物質性、矢量性、相互性

（1）力的物質性

力不能離開物體而單獨存在.力可以發(fā)生在相互接觸的物體之間，也可以發(fā)生在不相互接觸的物體之

間.比如不接觸的電荷、不接觸的磁鐵，這些物體間也同樣有力.它們之間沒有離開物質，它們之間存在著

電場或磁場.

（2）力的矢量性

力有三要素：大小、方向和作用點.之所以稱為要素，是因為這三個要素中的任一個發(fā)生變化，都會

直接影響力的作用效果.力是矢量，因此求力時，不僅要寫出力的大小，同時還要說明力的方向.

（3）力的相互性

提到力一定涉及兩個物體.一個是施力物體，一個是受力物體.施力物體也一定是受力物體，關鍵看研

究的對象是誰.A對B有力，B對A也一定有力.

3.力的作用效果

力可以使物體發(fā)生形變，也可以改變物體的運動狀態(tài)，即改變物體運動速度的大小和方向．

(1)靜力效果——使物體的形狀發(fā)生變化（形變），如把物體拉伸、壓縮、扭轉、剪切等．

(2)動力效果——改變物體的運動狀態(tài)，如使物體從靜止開始運動，從運動變?yōu)殪o止（或使物體的運

動速度從小變大、從大變?。?；或使物體的運動方向發(fā)生變化等，

根據力的作用效果，判斷物體是否受力是受力分析的基本方法．

4.力的圖示與力的示意圖：

（1）力的圖示：

為了更形象、直觀地表達力，我們可以用一根帶箭頭的線段來表示一個力的大小、方向和作用點（即

力的三要素），這種表示力的方法，叫做力的圖示．

畫力的圖示的步驟：

①選定標度（用多長的線段表示多少牛的力）．

②從作用點沿力的方向畫一線段，根據選定的標度和力的大小按比例確定線段的長度，并在線段上加

刻度．

③在線段的一端加箭頭表示力的方向，箭頭或箭尾表示力的作用點，力的方向所沿的直線叫做力的作

用線．

(2)力的示意圖：

即只畫出力的作用點和方向，表示物體在這個方向上受到了力．

【注意】力的圖示與力的示意圖不同，力的示意圖只表示物體受哪些力的作用及力的方向如何，不需

要選定標度嚴格畫出線段的長度．

5.力的分類

力的分類有兩種，按性質和效果分：

(1)根據力的性質命名：如重力、彈力、摩擦力、分子力、電磁力等．

(2)根據力的效果命名：如拉力、壓力、動力、阻力等．

根據效果命名時，不同名稱的力，性質可能相同，如物體在上升過程，重力為阻力，物體下落時，重

力為動力，所謂動力，其效果是加快物體運動的，而阻礙物體運動的力則叫阻力，同一性質的力．效果可

能不同，如摩擦力可以是動力．也可以是阻力．

要點二、四種基本相互作用

要點詮釋：

包括引力相互作用、電磁相互作用、強相互作用和弱相互作用.

1、引力相互作用

它是自然界的一種基本相互作用，地面物體所受的重力只是引力在地球表面附近的一種表現(xiàn).眾多的

天體聚在一起形成星系，也是由于萬有引力的作用.這種作用的強度隨距離的增大而減弱.

2、電磁相互作用

電荷間的相互作用、磁體間的相互作用，本質是同一種相互作用的不同表現(xiàn)，這就是電磁相互作用或

電磁力.電磁力隨距離減小的規(guī)律與萬有引力相似.

3、強相互作用

原子核是由若干帶正電荷的質子和不帶電的中子組成，而帶正電的質子間存在斥力.能使得原子核緊

密保持在一起的力就是強相互作用.它屬于短程力.距離增大，強相互作用急劇減小，它的范圍只有約10－

15m，即原子核的大小，超過這個界限，這種相互作用實際上已經不存在了.

4、弱相互作用

有些原子核能自發(fā)地放出射線，在放射現(xiàn)象中起作用的就是弱相互作用.弱相互作用的范圍也很小，

其強度只有強相互作用的10-12.

要點三、重力

要點詮釋：

(1)重力的定義：由于地球的吸引而使物體受到的力．

①地球上的物體都受到重力作用，不論質量大小，也不論有無生命．

②重力是由于地球的吸引而產生的，但重力的大小不一定等于地球對物體的吸引力，重力一般小于地

球對物體的吸引力．

③重力是非接觸力，同一物體在空中運動與靜止時所受重力相等．

④重力的施力物體是地球．

(2)重力的大小

①重力與質量的關系：G＝mg，g是自由落體加速度，通常取g＝9.8N/kg，表示質量為1kg的物體受

到的重力是9.8N.

【說明】

a．g會隨地球上緯度的改變而改變，緯度越高，g值越大，兩極最大，赤道最小，導致同一物體在不

同緯度處所受重力不同．

b．g值會隨海拔高度改變．在同一緯度處，高度越大，g值越小，致使同一物體受到的重力隨高度增

加而減?。?/p>

②重力的測量

實驗室里，重力大小可以用彈簧測力計測出．當彈簧測力計吊起物體靜止時，物體對測力計的拉力才

等于物體受到的重力．

【注意】

a．測量時物體必須保持靜止（或勻速直線運動）狀態(tài)．

b．物體對測力計的拉力等于物體的重力，不能說物體對測力計的拉力就是物體的重力，因為這兩種

力的本質是不同的．

其他的測量工具：測體重的磅秤，測工業(yè)重物的電子吊秤，測物料和車輛的電子地秤等．

(3)重力的方向

重力的方向總是豎直向下，可利用鉛錘線確定其方向．

【注意】

①“豎直向下”，既不能說成“垂直向下”，也不能說成“指向地心”．“豎直向下”是垂直于當地的水

平面向下，而“垂直向下”可以垂直于任何支持面向下；只有在兩極或赤道時，重力的方向才指向地心，

其他位置并不指向地心．②重力的方向不受其他作用力的影響，與運動狀態(tài)也沒有關系．③下圖中是地球

表面上物體所受重力方向的示意圖．

(4)重心

①重心的概念：一個物體的各部分都受到重力的作用，從效果上看，我們可以認為各部分所受重力的

作用都集中于一點，這一點叫做物體的重心．

引入重心的概念后，研究具體的物體時，可以把整個物體各部分的重力用作用于重心的一個力來表示，

于是原來的一個物體就可以用一個有質量的點來表示．

②重心的確定

a．質量分布均勻的物體，重心位置只跟物體的形狀有關．

若物體的形狀是規(guī)則的，重心在其幾何中心上．

b．質量分布不均勻的物體，重心位置除跟物體的形狀有關外，還跟物體的質量分布情況有關，如：

起重機重心位置隨吊升貨物的多少和位置的變化而變化．

【注意】①重心不是最重的點．

各部分所受重力的效果，與只在重心處受到各部分重力的合力是等效的，因此可以認為物體各部分所

受重力集中于重心．但實際上物體的各部分都受重力，重力并不只作用于重心上，重心也不是物體上最重

的點．

②物體的重心可以不在物體上．

由于重心是一個等效作用點，它就可以不在物體上．例如：質量分布均勻的球殼，其重心在球心，并

不在殼體上．

要點四、彈性形變和彈力

要點詮釋：

(1)彈性形變

束在頭上的橡皮筋，凹陷的沙發(fā)，撥動的琴弦……與原來的形狀是不同的，我們說它們發(fā)生了形變．物

體在力的作用下而發(fā)生的形狀或體積的改變叫形變．

形變包括兩方面，即形狀的改變和體積的改變．

①形狀的改變：指受力時物體的外觀發(fā)生變化，如橡皮條拉緊時，由短變長；跳水館中的跳板本來是

水平伸直的，當運動員在上面跳時，平直的板跳變得彎曲；撐竿跳高時，運動員手中的撐竿由直變彎．

②體積的改變：指受力物體的體積發(fā)生變化．如用力捏排球，排球的體積變小；用力壓海綿，海綿的

體積變?。?/p>

③彈性形變：有些物體在形變后能夠恢復原狀，如彈簧、橡皮筋等，這樣的形變叫做彈性形變．

④彈力產生的條件：

a．兩物體間直接接觸；

b．接觸面發(fā)生彈性形變．

(2)彈力

①彈力的概念：發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復原狀而對與它接觸的物體產生力的作用，這種力叫做

彈力．

②彈性限度：若物體形變過大，超過一定限度，撤去作用力后，物體不能完全恢復原來的形狀．這個

限度叫彈性限度．

要點五、幾種常見彈力及彈力方向的判定

要點詮釋：

幾種常見彈力方向的判斷情況如表所示：

類型方向示意圖說明

接觸

方式

面與面垂直公共接觸面

支持力、壓力一定垂直于

接觸面指向被支持或被

壓的物體，關鍵在于“面”

的判斷

點與面過點垂直于面

點與點垂直于切面

輕繩沿繩收縮方向

輕繩、輕彈簧的彈力一定

沿繩或彈簧方向，但注意

彈簧可拉可支

輕質彈簧沿彈簧形變的反方向

輕桿

可沿桿

輕桿彈力不一定沿桿方

向，要依具體情形確定

可不沿桿

要點六、彈力大小和胡克定律

要點詮釋：

(1)彈力的大小

與物體的形變程度有關，形變量越大，產生彈力越大；形變量越小，產生的彈力越小，形變消失，彈

力消失輕繩、輕彈簧內部各處彈力大小相等．

(2)胡克定律

①內容：在彈性限度內，彈簧彈力F的大小與彈簧的伸長(或縮短)量x成正比．

②公式：F＝kx，式中k為彈簧的勁度系數，單位是牛頓每米，符號是N/m．

③圖象：根據胡克定律，彈力與彈簧伸長量的關系可用F-x圖象表示，如圖所示．

這是一條通過原點的傾斜直線，其斜率tan

F

k

x

???．

④利用F-x圖象，很容易得到胡克定律的另一種表達式：Fkx＝，x是彈簧長度的變化量，F(xiàn)

是彈力的變化量．

(3)說明

①F＝kx中的x是彈簧的形變量，是彈簧伸長(或縮短)的長度，而不是彈簧的總長度．

②F＝kx中的k是彈簧的勁度系數，它反映了彈簧的“軟”“硬”程度，大小由彈簧本身的性質決定，

與彈力大小無關，k大就是“硬”彈簧．

③在應用F＝kx時，要把各物理量的單位統(tǒng)一到國際單位制中．

(4)胡克定律只能計算輕彈簧的彈力，而其他的彈力與形變量間的關系比較復雜，要找其大小，只能

依物體的受力及運動狀態(tài)來確定．

【典型例題】

類型一、力

例1、下列關于力的說法正確的是（）

A．先有施力物體，后才有受力物體

B．拳擊運動員一拳打出去卻沒有擊中對方，看來力可以沒有受力物體

C．飛行的子彈能水平前進，也可以存在沒有施力物體的力

D．有施力物體就一定有受力物體

【思路點撥】力的作用是相互的，必有施力物體和受力物體。

【答案】D

【解析】力不能離開物體而單獨存在，一個物體是施力物體的同時也是受力物體。兩個物體之間的力一定

是相互的，一定是同時發(fā)生的。力一定與兩個物體相聯(lián)系。力產生的效果是改變物體的運動狀態(tài)或是使物

體發(fā)生形變。

舉一反三

【變式1】下列說法中正確的是()

A．射出槍口的子彈，能打到很遠的距離，是因為子彈離開槍口后受到一個推力作用

B．甲用力把乙推倒，說明只是甲對乙有力的作用，乙對甲沒有力的作用

C．只有有生命或有動力的物體才會施力，無生命或無動力的物體只會受到力，不會施力

D．任何一個物體，一定既是受力物體，也是施力物體

【答案】D

【解析】子彈在槍管內受到火藥爆炸所產生的強大推力，使子彈離開槍口時有很大的速度，但子彈離開槍

口以后，只受重力和空氣阻力作用，并沒有一個所謂的推力，因為不可能找到這個“推力”的施力物體，

故不存在，所以A錯；物體間力的作用總是相互的，甲推乙的同時乙也推甲，故說法B錯；不論物體是否

有生命或是否有動力，它們受到別的物體作用時，都會施力，如馬拉車時，車也拉馬；書向下壓桌子，桌

子也向上推書，故C錯；由于自然界中的物體都是相互聯(lián)系的，找不到一個孤立的、不受其他物體作用的

物體，所以每一個物體既是受力物體，又是施力物體，故D說法正確．

【變式2】關于力的下述說法，正確的是（）

A．甲用力將乙推倒，說明甲對乙有力的作用，乙對甲沒有力的作用

B．只有有生命或有動力的物體才能施力，無生命或無動力的物體只能受力，不能施力

C．兩磁鐵不相互接觸而有力的作用，說明力可離開物體而獨立存在

D．找不到施力物體的力是不存在的

【答案】D

類型二、重力

例2、關于重力，下列說法正確的是()

A．重力就是地球對物體的吸引力，其方向必定指向地心

B．重力的大小可以用彈簧測力計或桿秤直接測出

C．質量大的物體所受重力可能比質量小的物體所受重力小

D．物體對懸繩的拉力或對支承面的壓力的大小可以不等于重力

【思路點撥】理解好重力的概念是關鍵。

【答案】CD

【解析】重力產生的原因是由于地球對物體的吸引，但通常情況下重力只是地球對物體的吸引的一部分，

重力的方向豎直向下但并不一定指向地心，所以A選項錯誤；桿秤稱量的是物體的質量而非重力，B選項

也錯誤；由公式G＝mg可知，重力的大小由質量m和g值共同決定，由于在不同的地球位置g值不同，因

此質量大的物體與質量小的物體在不同的地球位置處因g值的差異有可能質量大的物體所受重力反而小，

選項C正確；用一根懸繩吊起一個物體，當物體靜止時對該豎直懸繩的拉力大小才等于物體的重力，當物

體擺起來時對該懸繩的拉力大小不等于物體的重力；把物體靜止于一水平支撐物上，物體對該水平支承物

的壓力大小才等于物體的重力，物體靜止于斜面上，物體對該支承斜面的壓力大小就不等于物體的重力．故

正確答案為CD．

【點評】透徹地理解和準確把握概念的內涵和外延，是正確解題的前提，對概念性選擇題的解答，要仔細

審題，逐項進行推理判斷，抓住一些關鍵詞語如“一定”“可能…可以”等從正面或反面作出肯定或否定

判斷是解題常用的方法．

舉一反三

【變式1】以下關于重心及重力的說法中，正確的是()

A．一個物體放于水中稱量時，彈簧測力計的示數小于物體在空氣中時彈簧測力計的示數，因此，物

體在水中時的重力小于在空氣中的重力

B．據G＝mg可知，兩個物體相比較，質量較大的物體的重力一定較大

C．物體放于水平面上時，重力方向垂直于水平面向下，當物體靜止于斜面上時，其重力垂直于斜面

向下

D．物體的形狀改變后，其重心位置往往改變

【答案】D

【解析】選項A錯，由于物體浸沒于水中時，受到向上的浮力，從而減小彈簧的拉伸形變，彈簧測力計的

示數減小，但物體的重力并不改變；選項B錯，當兩物體所處的地理位置相同時，g值相同，質量大的物

體的重力必定大．但當兩物體所處的地理位置不同時，如質量較小的物體放在地球上，質量較大的物體放

在月球上，由于月球上g值較小，從而使質量大的物體的重力不一定大；選項C錯，重力的方向是豎直向

下，而不是垂直向下；選項D正確，物體的重心位置由形狀和質量分布情況兩個方面共同決定，當物體形

狀改變時，其重心往往發(fā)生改變．綜上所述，本題正確答案為選項D．

【高清課程：重力、彈力第4頁】

【變式2】關于重力的方向，下列說法正確的是（）

A．重力的方向總是垂直向下的

B．重力的方向總是豎直向下的

C．重力的方向總是指向地心的

D．重力的方向總是和支持重物的支持面垂直

【答案】B

【高清課程：重力、彈力第5頁】

【變式3】一人站在體重計上測體重，保持立正姿勢稱得體重為G，當其緩慢地把一條腿平直伸出臺面，

體重計指針穩(wěn)定后讀數為G′，則（）

A．GG??B．GG??

C．GG??D．無法判定

【答案】C

類型三、彈簧測力計的讀數

彈簧測力計的示數顯示的也是彈力的大小，要注意它始終等于掛鉤處彈力的大?。?/p>

例3、如圖所示，彈簧測力計和細線的重力及一切摩擦不計，重物的重力G＝1N，則彈簧測力計A和B的

示數分別為()

A．1N，0B．0，1NC．0.5N，0.5ND．1N，1N

【思路點撥】彈簧對兩端物體的作用力是相同的。

【答案】D

【解析】由彈簧測力計的結構及二力平衡可知D正確，不能認為彈簧測力計的讀數等于兩邊彈力之和．彈

簧測力計的讀數應等于掛鉤處的彈力大?。?/p>

【點評】本題易錯選A或C．錯選C原因在于不理解彈簧測力計的測量、讀數原理，當人用力拉彈簧測力

計時，彈簧測力計也用同樣大小的力對人產生力的作用，這個力的大小可以通過彈簧測力計的示數讀出．拉

環(huán)上的力主要作用就是保持彈簧測力計的平衡，使得拉力與彈簧測力計示數相等．錯選A是錯誤地認為彈

簧測力計的示數等于其所受的合外力．

舉一反三

【高清課程：重力、彈力第18頁】

【變式】如圖所示，彈簧秤和細線的重力及一切摩擦不計，重物處于靜止狀態(tài)，G=1N，則彈簧秤A和B的

示數分別為（）

A．1N，0B．0，lN

C．2N，lND．1N，lN

【答案】D