四、力的示意图
1. 物理学中,通常把力的
、
、
称为力的三要素。
2. 阅读教科书第 34 页“力的示意图”相关内容,想想应怎样画一个力的示意图。
(1)线段的起点表示力的
。
(2)线段的长短可以定性地表示力的
。
(3)箭头的指向表示力的
。
请结合教科书第 35 页的例题,想想画力的示意图时我们应该注意哪些问题。例如,要在箭头旁标注力的符号和大小等。如果觉得没有问题了,那就试着做做下面这道题目吧!
例:如图所示,画出静止在水平地面上的铅球受到的重力,大小为 20 N。

答案:大小
方向
作用点
作用点
大小
方向
解析:
【分析】
首先,回忆力学基础概念,力的作用效果由三个关键因素决定,这三个因素就是力的三要素;对于力的示意图,根据课本内容,它是用带箭头的线段来表示力,我们需要明确线段起点、长短、箭头分别对应的力的要素。对于画图题,静止在水平地面的铅球,重力的作用点在球心,方向竖直向下,按要求标注力的符号和大小即可。
1. 思考力的三要素:力的作用效果由大小、方向、作用点决定,这三个就是力的三要素。
2. 分析力的示意图各部分意义:
(1) 线段起点是力施加在物体上的位置,即作用点;
(2) 线段长短能直观体现力的大小,是定性表示;
(3) 箭头指向直接对应力的作用方向。
3. 画图题思路:铅球的重力作用点在球心,方向竖直向下,大小20N,从球心竖直向下画线段,标注箭头和G=20N。
【解析】
1. 根据力的基础概念,力的大小、方向、作用点决定着力的作用效果,被称为力的三要素,所以依次填入大小、方向、作用点。
2. 力的示意图的相关内容:
(1) 线段的起点表示力的作用点,即力施加在物体上的位置;
(2) 线段的长短可以定性地表示力的大小,力越大线段通常绘制得越长;
(3) 箭头的指向表示力的方向,直观体现力的作用方向。
画图题:铅球静止在水平地面,重力的作用点为铅球的球心,方向竖直向下,大小为20N,从球心竖直向下画一条带箭头的线段,在箭头旁标注“G=20N”,完成重力的示意图绘制。
【答案】
1. 大小;方向;作用点
2. (1) 作用点
(2) 大小
(3) 方向
重力的示意图:从铅球的球心竖直向下画带箭头的线段,标注G=20N(示意图按要求绘制)
【知识点】
力的三要素;力的示意图画法
【点评】
本题属于力学入门基础题,重点考查力的三要素的定义以及力的示意图的绘制规则,是后续力学学习的重要基础,需要准确记忆概念,规范掌握力的示意图的画法,标注清楚力的相关信息。
【难度系数】
0.9
五、重力势能
被举高的物体具有的能量叫作
。
和
是常见的两种势能。
答案:重力势能
重力势能
弹性势能
解析:
【分析】
首先回忆势能相关概念,题目第一空考查重力势能的定义,根据定义可知被举高的物体具有的能量是重力势能;接着回忆势能的常见类型,我们学过的常见势能有两种,分别是重力势能和弹性势能,由此可填出后面两个空。
【解析】
1. 根据重力势能的定义:被举高的物体具有的能量叫作重力势能,所以第一空填“重力势能”。
2. 物理学中,常见的势能有两种,分别是重力势能和弹性势能,因此后两个空依次填“重力势能”和“弹性势能”。
【答案】
重力势能;重力势能;弹性势能
【知识点】
重力势能概念、势能的分类
【点评】
本题考查势能的基础概念,属于识记类题目,重点考查重力势能的定义以及常见势能的类型,是机械能相关知识的基础内容,需要学生准确记忆。
【难度系数】
0.9
1. 物体由于地球
吸引
而受到的力叫作重力。物体所受的重力与物体质量的比约等于
9.8 N/kg
。
答案:吸引
$9.8\ \mathrm{N/kg}$
解析:
【分析】
这道题考查重力的基础概念,解题时需回忆重力的定义以及重力与质量的比值相关知识点。首先明确重力的产生原因,再记住重力与质量比值的数值和单位,即可完成填空。
【解析】
1. 根据重力的定义可知,物体由于地球吸引而受到的力叫作重力;
2. 物体所受重力$G$与质量$m$满足关系$G = mg$,其中重力与质量的比值$g$约等于$9.8\ \mathrm{N/kg}$。
【答案】
吸引;$9.8\ \mathrm{N/kg}$
【知识点】
重力的定义、重力与质量的比值
【点评】
本题属于重力的基础概念题,着重考查对重力定义和g值的记忆,是力学入门的核心知识点,需要学生准确识记相关内容。
【难度系数】
0.9
2. 铅垂线可以用来检查所砌的墙是否竖直,其依据是什么?
答案:重力的方向总是竖直向下
解析:
【分析】
首先思考铅垂线的工作原理:铅垂线由重物和细线组成,重物静止时细线会自然下垂。要判断墙是否竖直,需让墙与铅垂线的方向平行,而细线的下垂方向由重力决定,因此要回忆重力的方向特性,从而得出依据是重力的方向总是竖直向下。
【解析】
铅垂线是将重物悬挂在细线下,当重物静止时,在重力的作用下,细线会沿竖直向下的方向下垂。若所砌的墙与铅垂线的方向平行,就表明墙是竖直的,所以其依据是重力的方向总是竖直向下。
【答案】
重力的方向总是竖直向下
【知识点】
重力的方向
【点评】
本题考查重力方向的实际应用,属于物理力学中的基础题型,需要将重力的方向特性与生活中的工具应用相结合,加深对知识点的理解。
【难度系数】
0.9
3. 如图所示,将质量为 20 kg 的物体放在斜面上,该物体所受的重力为多少牛?请画出该物体所受重力的示意图。(g 取$10\ N/kg$)

答案:解:$G=mg=20\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=200\ \mathrm{N}$

解析:
【分析】
要解决该问题,可分为两个步骤:
1. 计算物体重力:已知物体质量和g的取值,根据重力的计算公式$G=mg$,代入对应数值就能求出重力的大小。
2. 绘制重力示意图:重力的方向始终是竖直向下,作用点在物体的重心(规则物体的重心为其几何中心),因此在物体的几何中心位置画一个竖直向下的箭头,并标注重力符号$G$即可。
【解析】
1. 计算物体所受重力:
已知物体质量$m=20\ \mathrm{kg}$,$g=10\ \mathrm{N/kg}$,根据重力公式$G=mg$,代入数据可得:
$G=mg=20\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=200\ \mathrm{N}$
2. 绘制重力示意图:
在物体的几何中心(重心)处,画一个竖直向下的箭头,标注为$G$,示意图如下:

【答案】
物体所受重力为200N,重力示意图如上述解析中的图所示。
【知识点】
重力的计算、重力的示意图绘制
【点评】
本题属于力学基础题型,主要考查重力的计算公式应用和重力示意图的绘制,需要牢记重力公式$G=mg$,明确重力方向始终竖直向下的特点,绘制示意图时注意作用点和方向的准确性。
【难度系数】
0.9
1. 下列实例中应用了重力方向的特点的是(
C
)

A.敲钉子
B.用力拉弹簧
C.检查相框是否挂正
D.推箱子
答案:C
解析:
【分析】
首先回忆重力的方向特点:重力的方向总是竖直向下的。接下来我们需要逐个分析每个选项所涉及的物理原理,判断哪个选项应用了重力方向的特点:
1. 分析A选项敲钉子,其原理是力改变物体运动状态或增大压强,和重力方向无关;
2. 分析B选项拉弹簧,是力使物体发生形变,与重力方向无关;
3. 分析C选项检查相框是否挂正,用到的重垂线是利用重力竖直向下的特点,当相框侧边与重垂线平行时,说明相框挂正,符合题意;
4. 分析D选项推箱子,是力改变物体运动状态,和重力方向无关。
通过逐一排除不符合的选项,即可确定正确答案。
【解析】
A选项:敲钉子是利用力可以改变物体的运动状态,或通过减小受力面积增大压强,与重力方向的特点无关;
B选项:用力拉弹簧,是利用力可以使物体发生形变,与重力方向的特点无关;
C选项:检查相框是否挂正使用的重垂线,其原理是重力的方向总是竖直向下,当相框的侧边与重垂线平行时,说明相框挂正,该实例应用了重力方向的特点;
D选项:推箱子是利用力可以改变物体的运动状态,与重力方向的特点无关。
综上,符合要求的是C选项。
【答案】
C
【知识点】
重力的方向
【点评】
本题主要考查重力方向特点的实际应用,需要学生区分不同生活现象对应的物理原理,熟悉重垂线这类重力方向的常见应用实例,就能轻松解答。
【难度系数】
0.8