2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修1 第3章相互作用-力第1节重力与弹力课件

第三章相互作用——力1

重力与弹力知识点一

重力答案:地面附近的一切物体都受到地球的吸引作用,地球的吸引使苹果落向地面,使水滴也落到地面.1.如图所示,熟了的苹果会向地面下落,衣服上的水也会落到地面上.试解释产生这些现象的原因.2.你能结合生活经验,尝试说出物体所受重力的方向吗?答案:观察苹果、水滴下落的方向,重力的方向是竖直向下的.3.重力的大小:G=

.4.阅读教材第55~56页,尝试总结重心的概念以及物体的重心位置与什么因素有关.mg答案:一个物体的各部分都受到重力的作用,从效果上看,可认为各部分受到的重力作用集中于一点,这一点即物体的重心.物体重心的位置与物体的形状和质量分布有关.5.力的图示和力的示意图:力可以用

线段来表示,有向线段的长短表示力的

,箭头表示力的

,箭尾(或箭头)表示力的

.这种表示力的方法,叫作力的图示.在不需要准确标度力的

时,通常只需画出力的作用点和

,即只需画出力的示意图.大小方向作用点大小有向方向知识点二弹力1.如图所示,一铁块放在海绵上,海绵发生了明显的形变.海绵对铁块的支持力是如何产生的?方向怎样?答案:海绵对铁块的支持力是海绵发生弹性形变,对与它接触的铁块产生的力的作用,方向垂直于接触面向上.3.阅读教材第56~57页,根据弹力的定义尝试总结弹力的产生条件.答案:两物体相互接触并发生形变.4.弹力的方向:压力和支持力的方向垂直于物体的

;绳的拉力沿着绳而指向绳

的方向.2.弹力:发生

的物体,要恢复原状,对与它

的物体会产生力的作用,这种力叫作弹力.形变接触接触面收缩知识点三胡克定律1.如图所示,一轻质弹簧一端固定在墙上,另一端用手缓慢拉开,弹簧会对手产生一个拉力F.这个拉力是如何产生的?换用不同的弹簧拉伸,感受弹簧弹力的大小,尝试总结弹簧弹力的大小跟什么有关.答案:拉力是由弹簧的形变产生的.弹力的大小跟弹簧的伸长量和弹簧的“软硬”程度有关.2.胡克定律.(1)内容:在弹性限度内,弹簧发生弹性形变时,弹力F的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成

.(2)公式:F=kx,其中k叫作弹簧的

,单位是牛顿每米,符号是N/m.正比劲度系数小试身手判断下列说法的正误并和同学交流(正确的在括号内打“√”,错误的打“×”).1.重力的方向垂直接触面向下.()2.重心不一定在物体上.()3.力的图示和力的示意图是相同的,没什么区别.()4.书放在桌面上,桌面受到书的压力是因为桌面发生了形变.()5.将铅笔折断,这时铅笔发生弹性形变.()6.公式F=kx中的x是指弹簧的长度. ()×√××××探究一

重力问题情境如图甲所示,在小桌子上固定一铁架台,铁架台上用细线拴一重锤,将桌子倾斜一定的角度(如图乙所示),静止后发现细线仍竖直向下.如图丙所示,用一根细线将铅笔水平吊起,观察细线悬挂的位置.甲乙丙答案:因为重力的方向是竖直向下的,所以拴有重锤的细线静止时一定是竖直向下的.2.图丙中,悬挂点在铅笔的什么位置?结合生活经验,试总结重心的位置与什么因素有关.答案:线悬挂的位置在铅笔的重心所在的竖直线上.当铅笔在水平位置平衡时,铅笔重心在铅笔的几何中心.物体重心的位置与物体的质量分布和形状有关.1.为什么桌子无论按图甲放置还是按图乙放置,静止时细线始终沿竖直方向?3.图丙中,是不是铅笔只有在细线悬挂的位置才受到重力的作用?答案:不是,铅笔各部分都受到重力的作用,只是把实际作用于铅笔各部分的重力,用作用于悬点位置的一个力等效替代了.4.我们知道力的三要素可以通过力的图示和力的示意图表示出来.如图所示,已知物体A的重力为8N,物体B的重力为6N,两物体都静止不动.试画出A所受重力的图示,B所受重力的示意图.答案:如图所示.过程建构1.对重力的理解.(1)产生:重力是由于地球的吸引而使物体受到的力,但由于地球自转的影响,重力一般不等于地球对物体的吸引力(以后会学到).(2)大小:由于G=mg,在同一地点,重力的大小与质量成正比;在不同地点,同一物体的重力有所不同.(3)方向:重力的方向始终竖直向下.不能表述为“垂直向下”或“指向地心”.(4)测量:在实验室里,重力的大小可以用弹簧测力计测出.2.对重心的理解.(1)重心是重力的等效作用点,并非物体的全部重力都作用于重心.重心是一个等效的概念,引入重心,就把实际作用于物体各部分的重力,用作用于重心的一个力等效替代了,从而使问题简化,如图所示.(2)重心的位置可以在物体上,也可以在物体外.如下图所示,重心就在物体外.(3)重心的位置与物体的位置、放置状态及运动状态无关,但物体的形状或质量分布发生变化时,其重心的位置一般也会发生变化.(4)质量分布均匀、形状规则的物体,重心在其几何中心上;对于薄物体,可用悬挂法来确定其重心.3.力的两种表示方法.(1)力的图示.①表示方法:用一条有向线段表示力,线段的长度表示力的大小,它的指向表示力的方向,箭头(或箭尾)表示力的作用点.②作法.a.选定标度,即用多少毫米表示几牛的力.应根据力的大小合理选择标度,一般情况下线段分段应在2~5段.b.从力的作用点沿力的作用方向画一条线段,并在线段上加上刻度.c.在线段上按力的方向加上箭头.(2)力的示意图:在力的大小上不很严格,侧重于力的方向和作用点.【典例1】如图所示,两辆车正以相同的速度做匀速直线运动,根据图中所给信息和所学知识可以得出的结论是()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无关D.物体静止时受到的重力最大,沿水平面运动时变小解析:本题考查重力和重心的理解.重心是一个等效概念,物体各部分都受到重力作用,但可以认为物体各部分所受重力集中在一点,选项A正确;重力的方向总是竖直向下的,选项B错误;重心的位置与物体的形状和质量分布都有关系,选项C错误;重力的大小与物体的运动状态无关,选项D错误.答案:A【典例2】如图所示,一物体静止在水平地面上,物体的重力是10N,试画出重力的图示和示意图.解析:(1)画力的图示.①选定标度:此题用2mm长的线段表示2N的力.②从作用点沿力的方向画一条线段,线段长短根据选定的标度和力的大小画出,线段上加刻度.如图甲所示,从物体几何中心即重心竖直向下画一段五倍于标度(10mm)的线段.③在线段的末端加箭头表示力的方向.(2)画力的示意图:从重心沿竖直向下的方向画一条线段,并加上箭头,表示方向,然后标明G=10N即可,如图乙所示.答案:重力的图示如图甲所示.重力的示意图如图乙所示.甲乙探究二弹力问题情境1.如图甲所示,把一钢尺架在两摞书上,用手指向下压钢尺,钢尺向下弯曲;用手指向下压一块橡皮泥,橡皮泥形状也发生了改变,如图乙所示.二者为什么会发生形变?撤去手指的力,二者能否恢复原状?甲乙答案:钢尺和橡皮泥都发生了形变,原因是它们都受到了力的作用.撤去手指的力,钢尺能恢复原状,它的形变是弹性形变,而橡皮泥不能恢复原状,它的形变是非弹性形变.2.观察微小形变,如图所示.图甲,用力挤压玻璃瓶瓶身,细管中的水面会上升,松手后水面下降.图乙,用力压桌面,观察到墙上光点的位置会发生变化.甲乙(1)甲图细管中水面的变化说明了什么?乙图光点位置的变化说明了什么?答案:图甲细管中水面的变化说明玻璃瓶发生了形变.图乙光点位置的变化说明桌面发生了形变.(2)上面两种现象说明什么?观察微小形变所采用的物理研究方法是什么?答案:两种现象说明物体在力的作用下,都会产生形变,只是有的现象明显,有的现象不明显.采用了物理研究方法中的放大法.3.图甲中物体A、B并排静止在光滑水平面上;图乙中物体A、B叠放在光滑水平面上,也处于静止状态.甲乙(1)图甲中物体A、B之间有弹力吗?为什么?答案:没有.图甲中,如果移走物体A,物体B仍然静止,说明虽然A、B接触但相互之间没有弹力的作用.(2)图乙中物体A、B之间有弹力吗?为什么?答案:有.图乙中,如果将物体A快速撤出,物体B会立即下落,这说明A阻止了B的下落,说明A、B之间有弹力的作用.4.如图所示,将台灯灯泡和灯罩视为一个整体A,质量为m,台灯支架视为一弯曲的轻杆,重力加速度为g.台灯的支架对A的弹力大小等于多少?沿什么方向?答案:A受到两个力的作用,重力和支架的弹力,二力互为平衡力,所以大小相等,方向相反,F弹=mg.由于重力方向竖直向下,所以支架的弹力方向竖直向上.过程建构1.弹力有无的判断.2.常见模型中弹力的方向.【典例3】画出各个图中静止物体A所受的弹力的示意图,各个接触点或面均光滑.甲乙丙丁解析:甲图中台阶处弹力的确定,可采用假设法;丙图中斜壁对球无弹力,道理同甲.答案:如图所示.甲乙丙丁判断弹力方向的思路(1)确定物体之间弹力作用的类型;(2)确定产生弹力的物体;(3)确定施力物体形变的方向;(4)确定产生的弹力方向.探究三胡克定律问题情境如图所示,图甲表示弹簧处于原长状态,l0表示弹簧的原长;图乙表示在拉力F的作用下,弹簧的长度为l1;图丙表示在压力F'的作用下,弹簧的长度为l2.1.在公式F=kx中,x表示的是弹簧的长度吗?若不是,它表示什么意思?F和F'的大小分别等于多少?答案:x表示的是弹簧伸长的长度或缩短的长度,而不是弹簧的长度.图乙中弹簧伸长量为l1-l0,图丙中弹簧压缩量为l0-l2,所以F=k(l1-l0),F'=k(l0-l2).2.弹簧弹力的变化量ΔF与形变量的变化量Δx是否也成正比关系?并尝试证明你的观点.答案:成正比.由于F1=kx1,F2=kx2,故ΔF=F2-F1=kx2-kx1

=k(x2-x1)=kΔx,即弹簧弹力的变化量ΔF与形变量的变化量Δx也成正比.3.如图所示,若分别以弹力F和弹簧形变量x为纵轴和横轴建立直角坐标系,作F-x图像,图线的斜率表示什么物理意义?1、2哪根弹簧比较硬?

过程建构1.胡克定律的适用条件:弹簧在弹性限度内发生弹性形变.2.劲度系数k.(1)弹簧的劲度系数反映了弹簧的“软”“硬”程度,劲度系数大,弹簧硬;劲度系数小,弹簧软.(2)劲度系数代表弹簧的特性,由弹簧本身的材料、长度、粗细等决定,与弹簧是否受力等其他因素无关.3.轻弹簧中弹力的特点:同一根轻弹簧两端的弹力大小相等,方向相反.【典例4】如图所示,一根弹簧的自由端B在未悬挂重物时,正对刻度尺的10cm刻度线,挂上100N重物时正对着刻度30cm.当弹簧分别挂50N和150N重物时,自由端所对刻度尺读数应是多少?(弹簧形变未超出弹性限度)解析:设弹簧的劲度系数为k,挂上100N重物时正对着刻度30cm,即此时伸长量为x1=(30-10)cm=20cm,由胡克定律得F1=kx1;挂50N和150N重物时,设自由端所对刻度分别是x2、x3,同理,F2=k(x2-10cm),F3=k(x3-10cm).联立解得x2=20cm,x3=40cm.答案:

20cm

40cm课堂评价1.下列关于重力、重心、自由落体加速度g的说法,正确的是

()A.地球和物体在不接触时也会产生重力作用,可见力是可以离开物体而独立存在的B.物体的重心一定与它的几何中心重合C.用一绳子将物体悬挂起来,物体处于静止状态时,该物体的重心不一定在绳子的延长线上D.在地球上自由落体加速度g在两极最大、赤道最小答案:D2.(多选)如图所示的四个图中球和接触面间均存在弹力的是

()答案:BDA