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2023 届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练
专题07 重力和弹力
导练目标 导练内容
目标1 重力和重心
目标2 判定弹力有无
目标3 弹力的方向
目标4 弹力的大小
【知识导学与典例导练】
一、重力和重心
1．产生：由于地球的吸引而使物体受到的力．
2．大小：G＝mg.
3．方向：总是竖直向下．
4．重心：因为物体各部分都受重力的作用，从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，
这一点叫做物体的重心．
特别提醒：(1)重力的方向不一定指向地心．
(2)并不是只有重心处才受到重力的作用．
【例1】近日，国家重大科技基础设施——世界上容量最大超重力离心模拟与实验装置的主机室基坑，完
成开挖，就在杭州未来科技城。关于重心、重力和重力加速度，下列说法正确的是（ ）A．物体的重心一定与它的几何中心重合，重心都在物体内，不可能在物体外
B．一绳子将物体悬挂起来处于静止状态时，物体的重心在绳子的延长线上
C．地球表面的自由落体加速度随纬度的增大而增大
D．物体所受重力的施力物体是地球，方向总是垂直地面向下
【答案】BC
【详解】A．质量分布均匀、形状规则的物体，它的重心才与它的几何中心重合，所以物体的重心不一定
在物体的几何中心上，也不一定在物体上，A错误；
B．用悬挂法找物体重心时，物体所受重力与悬绳拉力是一对平衡力，它们大小相等、方向相反，因此重
心一定在悬绳的延长线上，B正确；
C．地球表面的自由落体加速度随纬度的增大而增大，C正确；
D．物体所受重力的方向总是竖直向下，D错误。故选BC。
二、判定弹力有无
1．条件法：根据弹力产生的两个条件——接触和发生弹性形变直接判断。
2．假设法：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，由平衡条件或牛顿第二定律进行判断。
【例2】下列对图中弹力的判断说法正确的是（ ）
A．图甲中，小球随车厢一起向右匀速直线运动，车厢左壁对小球有弹力B．图乙中，小球被轻绳斜拉着静止在光滑的斜面上，斜面对小球有弹力
C．图丙中，小球被a、b两轻绳悬挂着处于静止，其中a绳竖直，b绳对小球有弹力
D．图丁中，两相同球各自被长度一样的竖直轻绳拉住而静止，则两球间有弹力
【答案】B
【详解】A．假设车厢左壁对小球有弹力，则小球不能随车厢一起向右匀速直线运动，故小球受到重力和
车底板对小球的支持力，车厢左壁对小球无弹力，故A错误；
B．假设斜面对小球没有弹力，小球将在细线拉力和重力作用下处于竖直状态，故斜面对小球有弹力，故B
正确；
C．假设b绳对小球有弹力，则小球在水平方向合力不为零，小球无法处于静止，故b绳对小球无弹力，故
C错误；
D．假设两球间有弹力，则细线不可能处于竖直状态，故两球间无弹力，故D错误。故选B。
三、弹力的方向
【例3】台球沿桌面以速度v 的速度与球桌边框成 角撞击击框上的O点，反弹后速度为v，方向与球桌
0 1边框夹角仍为 ，如图所示OB垂直桌边，则桌边给球的弹力方向为（ ）
A．OA方向 B．OB方向 C．OC方向 D．OD方向
【答案】B
【详解】桌边给球的弹力方向应该与桌面垂直，即沿着OB方向。故选B。
四、弹力的大小
1.弹簧类弹力：
（1）由胡克定律知弹力F＝kx，其中x为弹簧的形变量，而不是伸长或压缩后弹簧的总长度；
（2）弹簧串联时，各弹簧的弹力大小相等，弹簧的形变量一般不同；
串联后弹簧的劲度系数类似电阻并联公式：
（3）弹簧并联时，各弹簧的形变量相等，弹力一般不同。
并联后弹簧的劲度系数类似电阻串联公式：
2.非弹簧类弹力：根据运动状态和其他受力情况，利用平衡条件或牛顿第二定律来综合确定．
【例4】如图所示为一种倾斜放置的装取台球的装置。每个台球的质量为m，半径为R，圆筒直径略大于台
球的直径，圆筒底部有一劲度系数为k的轻质弹簧。当将筒口处台球缓慢取走后，又会冒出一个台球，刚
好到达被取走台球的位置。忽略球与筒间的摩擦力，重力加速度为g。则圆筒与水平面之间的夹角 应满
足（ ）A． B．
C． D．
【答案】B
【详解】由题意可知 得到 则 故选B；
【多维度分层专练】
1．如图所示，一个教学用的直角三角板的边长分别为a、b、c，被沿两直角边的细绳A、B悬吊在天花板
上，且斜边c恰好平行天花板，过直角的竖直线为MN。设A、B两绳对三角形薄板的拉力分别为Fa和
Fb，已知Fa和Fb及薄板的重力为在同一平面的共点力，则下列判断正确的是（ ）
A．薄板的重心在MN线上B．薄板的重心不在MN线上
C．
D．
【答案】AC
【详解】AB．三角形薄板受重力和两个拉力处于平衡，三个力虽然不是作用在同一点，根据三力汇交原理，
三个力的延长线必然交于一点，由几何关系，三个力一定交于三角形下面的顶点，所以重心一定在MN线
上，选项A正确，B错误；
CD．三角形薄板受力分析如图：
根据平衡方程 ； 解得 选项C正确，D错误。故选AC。
2．如图是湖边铁链围栏，铁链两端固定在栏柱上，图中这条铁重为G，今在铁链最低点用力向下压，直至
铁链绷紧。下压过程中铁链的重心位置将（ ）
A．先升高后降低 B．逐渐降低 C．逐渐升高 D．始终不变【答案】C
【详解】根据能量守恒，铁链最低点在外力作用下下移，直至铁链绷紧的过程中，外力做正功，外部输入
的能量转化为铁链系统的机械能，忽略动能增加，则铁链的重力势能增加，所以其重心在逐渐升高，故
ABD错误，C正确。故选C。
3．将一物块分成相等的A、B两部分靠在一起，下端放置在地面上，上端用绳子拴在天花板上，绳子处于
竖直伸直状态，整个装置静止，则（ ）
A．绳子上拉力可能为零 B．地面受到的压力可能为零
C．地面与物体间可能存在摩擦力 D．AB之间一定存在摩擦力
【答案】A
【详解】A．以整体为研究对象，当重力和支持力相等时绳子上拉力为零，故A正确；
B．地面受到的压力最小时等于B的重力，故B错误；
C．以整体为研究对象，水平方向如果受摩擦力，没有其他力与之平衡，不可能静止，所以地面与物体间
没有摩擦力，故C错误；
D．以A为研究对象，根据平衡条件，如果AB间有压力则一定存在摩擦力，但AB之间挤压力可能为零，
摩擦力可能不存在，故D错误。故选A。
4．篮球比赛中的击地传球是指持球者在传球时，为闪躲防守队员防守而将球经击地后传给队友，如图所
示，下列说法正确的是（ ）A．篮球对水平地面的弹力方向斜向下
B．水平地面对篮球的弹力方向竖直向下
C．水平地面受到的压力是由于篮球发生了形变而产生的
D．篮球受到水平地面的支持力大于篮球对水平地面的压力
【答案】C
【详解】A．篮球对水平地面的弹力方向竖直向下，A错误；
B．地面给篮球的弹力方向竖直向上，B错误；
C．地面受到的压力是由于篮球发生了形变而产生的，C正确；
D．篮球受到水平地面的支持力与篮球对水平地面的压力是相互的，则篮球受到水平地面的支持力等于篮
球对水平地面的压力，D错误。故选C。
5．几根圆木堆放在水平面上，其中圆木P与地面和其余圆木的接触点分别为M、N，如图所示，下列说法
正确的是（ ）
A．圆木P在N处受到的支持力竖直向上
B．圆木P在N处受到的支持力垂直于圆木P向上C．圆木P在M处受到的静摩擦力沿MN方向
D．圆木P在M处受到的支持力竖直向上
【答案】BD
【详解】AB．圆木P在N处受到的支持力垂直于圆木斜向上。故A错误；B正确；
C．圆木P在M处受到的静摩擦力与地面平行，故C错误；
D．圆木P在M处受到的支持力垂直于地面竖直向上。故D正确。故选BD。
6．如图a所示，轻绳AD跨过固定在水平杆BC右端的光滑定滑轮（重力不计）栓接一质量为M的物体，
；如图b所示，轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上，另一端通过细绳EG拉住， ，
另一轻绳GF悬挂在轻杆的G端，也拉住一质量为M的物体，重力加速度为g。下列说法正确的是
（ ）
A．图a中BC杆对滑轮的作用力大小为Mg
B．图b中HG杆弹力大小为Mg
C．轻绳AC段张力T 与轻绳EG段张力T G大小之比为1：1
AC E
D．轻绳AC段张力T 与轻绳EG段张力T G大小之比为2：1
AC E
【答案】A【详解】A．对图a，同一条轻绳拉力相等，即 绳对滑轮的作用力如图1所示
由几何关系可知 根据平衡条件可得BC杆对滑轮作用力大小为Mg，故A正确；
B．对图b中G点受力分析如图2所示
由图2可得HG杆弹力大小为 故B错误；
CD．根据图2可得轻绳EG段张力 所以轻绳AC段张力T 与轻绳EG段张力T 大小之比
AC EG
为 故CD错误。故选A。
7．如图甲所示，轻质弹簧的左端与固定在墙上的拉力传感器连接，在右端拉力T的作用下从原长开始沿
水平方向缓慢伸长，通过刻度尺可以读出弹簧的总长l，通过拉力传感器可以读出弹簧的弹力F；如图乙所
示是 图像，弹簧与水平面不接触，下列说法正确的是（ ）A．弹簧的劲度系数为
B．由乙图所给的条件得，弹簧的原长为
C．当弹力增大，图像变弯曲，是由于测量误差偏大造成的
D．如果弹簧做加速运动，拉力T与拉力传感器对弹簧的弹力F大小相等
【答案】D
【详解】A． 图像的斜率是弹簧的劲度系数 ，A错误；
B． 图像的横轴截距 是弹簧的原长，由相似三角形可得 解得 ，B错误；
C．当弹力增大，图像变弯曲，是由于弹簧超过了最大弹性限度造成的，C错误；
D．对弹簧应用牛顿第二定律有 由于弹簧是轻质弹簧，则有 ，所以不管弹簧是加速还是缓
慢运动，都有 ，D正确。故选D。
8．如图所示，轻杆一端固定在竖直墙壁上，另一端固定一个质量为 的小球，劲度系数为 的
水平轻质弹簧夹在墙壁与小球之间，处于压缩状态，弹簧的压缩量为 ，轻杆与墙壁的夹角为 。取
重力加速度大小 ，弹簧始终在弹性限度内。轻杆对小球的作用力大小为（ ）A． B． C． D．
【答案】B
【详解】小球受重力mg、弹簧水平向右的弹力T、轻杆的作用力F而处于平衡状态，由平衡条件可得
又T=kx=3N，mg=4N得F=5N故选B。
9．某缓冲装置可抽象成如图所示的简单模型。图中 、 为原长相等，劲度系数不同的轻质弹簧。下列
说法正确的是（ ）
A．缓冲效果与弹簧的劲度系数无关
B．垫片向右移动时，两弹簧产生的弹力大小不相等
C．垫片向右移动时，两弹簧的长度保持相等
D．垫片向右移动时，两弹簧长度的改变量不相等
【答案】D
【详解】A．由胡克定律 知F相同时，k不同，x不同，可知缓冲效果与弹簧的劲度系数有关，A错
误；
B．当垫片向右移动时，两弹簧均被压缩，两弹簧串联弹力大小相等，B错误；CD．当垫片向右移动时，垫片向右移动时，两弹簧均被压缩，两弹簧串联弹力相等，由于劲度系数不同，
两弹簧形变量不同，故两弹簧长度不同，C错误，D正确。故选D。
10．如图甲所示，在探究弹簧弹力与形变量的关系实验中，某实验小组以弹簧的弹力F为纵轴，弹簧的长
度L为横轴建立直角坐标系，作出了F-L图像，然后该小组将与甲图中完全相同的两根弹簧相继以图乙、
图丙的方式连接后变成一个新弹簧重复甲图中的实验操作，最后依次作出了图丁中a、b、c三条图线，忽
略弹簧自身的质量，则下列说法正确的是（ ）
A．图丙中弹簧的等效原长是20cm
B．图乙中两根弹簧的等效劲度系数是2N/m
C．三个实验说明弹簧的劲度系数与弹簧的伸长量有关
D．在相同外力作用下，图乙的伸长量最小
【答案】AD
【详解】AB．根据图丁中的图像a可知，弹簧的劲度系数 则两个弹簧串联的等效劲度系
数为 并联的等效进度系数为 分析可得，图丁中的图像c表示的两个弹簧
串联，则图像和横坐标轴的交点既是弹簧的等效原长，为20cm，B错误A正确；
C．本次实验只是说明弹簧的弹力与弹簧的伸长量之间的关系，弹簧的进度系数与弹簧的伸长量无关，C错
误；
D．在相同外力作用下，根据胡克定律，图乙的劲度系数大，则伸长量最小，D正确。故选AD。
