必修第一册第三章相互作用-力第1节重力与弹力

第1节重力与弹力任务1：分析实际问题中的重力，感受重心位置．任务2：理解悬挂法确定不规则薄板重心的原理．任务3：认识形变与微小形变．任务4：分析并归纳弹力方向．任务5：探究弹簧伸长量与弹簧弹力的关系学习目标任务1：分析实际问题中的重力，感受重心位置问题情景：足球运动员踢足球，如图1所示;葡萄放在斜面上，如图2所示问题1.图1中被踢出去的质量为m的足球受到的重力是怎样的?2.如果该足球静止在地面上，它的重力又是怎样的?3.初中G=mg中的g表示什么?它与自由落体加速度(重力加速度)g是一回事吗?5.有人把重力的作用点叫做重心，重心的意义是什么?该足球的重心在哪里?6.如图3所示，一个质量为m空心长方体泡沫箱，猜想重心在哪个位置?如果在泡沫箱中放一把重锤，重心又在哪个位置?图1图3问题提示素养目标1.图1中被踢出去的质量为m的足球受到的重力是怎样的?竖直向下的理解重力概念(物理观念)2.如果该足球静止在地面上，它的重力又是怎样的?竖直向下的3.初中G=mg中的g表示什么?它与自由落体加速度(重力加速度)g是一回事吗?重力加速度，一回事4.如果你要把重力图示出来，重力的作用点会画在哪里？重心上会画重力图示和示意图;理解重心概念(物理观念)5.有人把重力的作用点叫做重心，重心的意义是什么?该足球的重心在哪里?各部分受到的作用集中于一点，为重心6.如图3所示，一个质量为m空心长方体泡沫箱，猜想重心在哪个位置?如果在泡沫箱中放一把重锤，重心又在哪个位置?不在箱子上放上重锤后，重心的位置发生变化知道形状规则、质量分布均匀物体的重心位置(物理观念)任务2：理解悬挂法确定不规则薄板重心的原理问题情景:如图为一块薄板问题1.薄板的中心在哪里？2.有人说二次悬挂法就能确定薄板的重心，为什么?3.用一个小物块支撑“地图”的重心位置，会出现什么情况?4.对不是薄板的物体，两次重垂线的交点是重心吗?为什么悬挂法的适用条件是薄板?问题提示素养目标1.薄板的中心在哪里？用悬挂法确定能解释悬挂法确定薄板重心的原理;会用重力、重心概念解释简单的实际问题(科学思维)2.有人说二次悬挂法就能确定薄板的重心，为什么?将薄板悬挂，受到重力和细绳的拉力，且这两个力平衡，所以重力与拉力等大反向，在同一直线上．重力的作用点在重心，那么薄板的重心一定在沿绳方向的线上．二次悬挂，两条线的交点即为重心．3.用一个小物块支撑薄板的重心位置，会出现什么情况?薄板可以静止在小物块上4.对不是薄板的物体，两次重垂线的交点是重心吗?为什么悬挂法的适用条件是薄板?但对于不是薄板的物体重心在物体内部，所画的线只能在物体表面，重心不在线上，两条线的交点也不是重心．小结重力和重心1影响重力大小的因素（1）由于g值随地球上纬度的改变而改变，纬度越高，g值越大，在两极g值最大，在赤道g值最小。由于g的变化导致同一物体在不同纬度处所受重力不同。（2）由于g值随海拔的变化而变化，在同一纬度处，海拔越高，g值越小，同一物体受到的重力随海拔的增大而减小。（3）在同一地点，由于g值恒定，物体受到的重力与其质量成正比。2关于重力方向的认识（1）重力的方向：物体所受重力的方向总是竖直向下。（2）关于“上、下”的理解重力的方向总是竖直向下的，但是什么是上、什么是下呢？我们都知道在地球上站立的人成辐射状，每个人从脚到头部的指向称为向上，从头部到脚的指向称为向下，由此可知，在地球上不同地点的人，他们的上和下，在宇宙空间中的方位是不一样的，如图所示。3重力和质量的关系项目质量重力区别性质物体本身的一种属性由于地球的吸引而使物体受到的力变化情况不随地理位置的改变而发生变化随着地理位置的不同而发生变化测量工具天平（杠杆原理）弹簧测力计（二力平衡原理）标矢量标量矢量联系G=mg4对重心的进一步理解（1）重心只是一个等效点。（2）引入重心的概念后，可以把整个物体各部分受到的重力用作用于重心的一个力来表示。（3）重心的位置与物体所在的位置和放置状态以及运动状态无关。（4）当物体的质量分布发生变化时，其重心位置可能发生变化。如图所示是均匀直棒弯成圆环与曲尺后重心的变化。

问题情景:装有细管的扁玻璃瓶，如图1;由桌面、激光笔、平面镜构成的微小形变，如图2任务3：认识形变与微小形变图1图2问题1.用力挤压气球、拉伸橡皮筋、拉弹簧和挤压橡皮泥、面团时发生的形变有什么不同?2.弹性形变的特点是什么?形变是力作用一定会产生的效果吗?3.手捏图1的玻璃瓶，能看到玻璃瓶的形变吗?用什么办法能够让瓶子的形变显示出来?4.看到液体在细管内上升，怎样证明不是其它因素引起的(如热胀冷缩)?5.手压桌子，看到桌子形变了吗?会不会没有发生形变?用什么办法能够让桌子的形变显示出来?6.如图2，为什么就可以显示微小形变?7.弹力与形变存在着怎样的关系?问题提示素养目标1.用力挤压气球、拉伸橡皮筋、拉弹簧和挤压橡皮泥、面团时发生的形变有什么不同?气球、橡皮筋、弹簧可以恢复原状，面团、橡皮泥不能恢复原状了解形变是力的作用效果之一;知道弹性形变的特点(物理观念)2.弹性形变的特点是什么?形变是力作用一定会产生的效果吗?撤去力后可以恢复原状的为弹性形变，是3.手捏图1的玻璃瓶，能看到玻璃瓶的形变吗?用什么办法能够让瓶子的形变显示出来?不能，可以进行放大处理能体会到对物理现象的认识并不能仅仅依靠人眼，激发学生运用方法与器材深入认识物理现象的动机和兴趣(科学探究、科学态度与责任)4.看到液体在细管内上升，怎样证明不是其它因素引起的(如热胀冷缩)?不用力，看液面是否上升，也可在恒温状态下进行试验5.手压桌子，看到桌子形变了吗?会不会没有发生形变?用什么办法能够让桌子的形变显示出来?肉眼看不到，采用放大法6.如图2，为什么就可以显示微小形变?对微小形变进行了放大7.弹力与形变存在着怎样的关系?有弹力必有形变，发生形变不一点有弹力了解弹力产生的条件;能初步建立力是对相互作用的抽象概括这一物理观念(科学思维)任务4：分析并归纳弹力方向问题情景：如图所示问题1.如图6所示，轻弹簧产生弹力的原因是什么?弹力的方向怎样?2.如图7所示，书和桌子均受到压力，产生原因是什么?这些力的方向怎么样?3.如图8所示，灯受到绳子对其的拉力，产生原因是什么?方向如何确定?4.轻绳有没有受到灯头对其的拉力?产生的原因是什么?方向如何确定?5.你能够总结上述各种弹力方向间存在的共同规律吗?问题提示素养目标1.如图6所示，轻弹簧产生弹力的原因是什么?弹力的方向怎样?发生了弹性形变向上会依据弹力条件或二力平衡分析弹力方向(科学思维)2.如图7所示，书和桌子均受到压力，产生原因是什么?这些力的方向怎么样?书受支持力，是桌子发生了形变引起的桌子受到压力，是书发生形变引起的3.如图8所示，灯受到绳子对其的拉力，产生原因是什么?方向如何确定?绳子发生了形变竖直向上能将弹力方向与形变方向联系起来;会分析弹力的方向并画出图示和示意图(科学思维)4.轻绳有没有受到灯头对其的拉力?产生的原因是什么?方向如何确定?有灯发生了形变引起的，方向向下5.你能够总结上述各种弹力方向间存在的共同规律吗?弹力的方向与发生形变的方向相反会总结弹力方向与形变方向之间的关系(科学思维)小结弹力有无的判断方法条件法方法根据物体间是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力，此方法多用来判断形变较明显的情况举例图中弹力绳与手直接接触，弹力绳发生形变，手与弹力绳之间一定存在弹力

假设法方法对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，看物体能否保持原有的状态，若状态不变，则此处不存在弹力；若状态改变，则此处一定有弹力举例图中为用细线悬挂的小球，细线竖直，斜面是光滑的，若去掉斜面体，小球的状态不变，则小球只受细线的拉力和重力，不受斜面的支持力

状态法方法根据物体的运动状态，利用力的平衡条件或牛顿第二定律（下一章将学习）判断弹力是否存在举例图中斜面体上用轻绳拴住一滑块。如果整体处于平衡状态，则滑块与斜面体之间存在弹力；如果整体向右加速运动，则滑块与斜面体之间是否存在弹力与加速度的大小有关（这一点下一章学习）

常见弹力的方向类型方向图示接触方式面与面垂直接触面指向受力物体

点与面过点垂直于接触面指向受力物体

点与点垂直于接触点的切面指向受力物体

轻绳沿绳子指向绳子收缩的方向（同一根轻绳上拉力相等）

轻杆可沿杆

可不沿杆（常根据二力平衡知识判断）（1）固定杆：弹力方向不一定沿杆（2）带有转轴（或铰链）的杆：弹力方向沿杆

轻弹簧指向弹簧恢复形变的方向

任务5：探究弹簧伸长量与弹簧弹力的关系问题情景:实验装置，如图问题1.弹簧弹力大小与哪些因素有关?2.需要测量的物理量有哪些?测量时要注意什么?3.如何设计数据记录表格?如何确定横、纵坐标对应的物理量?通过实验得到了怎样的关系?换其他弹簧做实验，会有一样的图线吗?4.图象斜率的物理意义是什么?5.轻弹簧的一端受到5N的拉力作用，弹簧伸长了10cm(在弹性限度内)，如果弹力是8N，求该弹簧的伸长量．问题提示素养目标1.弹簧弹力大小与哪些因素有关?弹簧本身的长短、粗细、材料会根据“探究弹簧弹力大小与伸长量的关系”实验目的，确定实验方法和操作步骤(科学探究)会根据测量数据描绘弹簧弹力与伸长量关系的图象，并求出劲度系数(科学探究)理解胡克定律和劲度系数(科学思维)2.需要测量的物理量有哪些?测量时要注意什么?弹力的大小和弹簧的长度3.如何设计数据记录表格?如何确定横、纵坐标对应的物理量?通过实验得到了怎样的关系?换其他弹簧做实验，会有一样的图线吗?纵坐标表示弹力，横坐标表示形变量正比关系弹簧不一样，图线不一样4.图象斜率的物理意义是什么?斜率表示弹簧的劲度系数5.轻弹簧的一端受到5N的拉力作用，弹簧伸长了10cm(在弹性限度内)，如果弹力是8N，求该弹簧的伸长量．16cm会用胡克定律进行有关计算，解决实际问题(科学思维)常考题型题组一对力的理解题1［2019·西安电子科技大学附属中学高一期中］［多选］下列说法中正确的是（）A每个力都必有施力物体和受力物体，找不到施力物体或受力物体的力是不存在的B网球运动员用力击球，网球受力后飞出，网球的施力物体是人C两个力都是5N，那么这两个力一定相同D施力物体同时也是受力物体，受力物体同时也是施力物体【解析】A、D对：力是物体间的相互作用，每个力都有施力物体和受力物体，找不到施力物体或受力物体的力是不存在的，施力物体同时也是受力物体，受力物体同时也是施力物体。B错：网球运动员用力击球，网球受力后飞出，网球受重力作用，施力物体是地球。C错：两个力都是5N，只是大小相同，方向不一定相同，故这两个力不一定相同。AD题2下列关于力的说法中，正确的是（）A力对物体的作用效果，完全由力的大小决定B作用在物体上的力，不论作用点在什么位置，产生的效果均相同C物体受到力的作用后，一定同时出现形变和运动状态的改变D力的作用效果不一定会使物体运动DB题组二对重力和重心的理解题3［2020·长春实验中学高一检测］下列关于重力和重心的说法正确的是（）A物体所受的重力就是地球对物体产生的吸引力B用细线将重物悬挂起来，静止时重物的重心一定在细线所在的直线上C重心就是物体所受重力的等效作用点，故重心一定在物体上D物体挂在弹簧秤下，弹簧秤的示数一定等于物体的重力【解析】A错：重力是由于地球的吸引而产生的，但不是地球的吸引力。B对：由平衡条件可知，细线拉力和重力平衡，重心在重力作用线上。C错：重心位置跟物体的形状、质量分布有关，是重力的等效作用点，但不一定在物体上，如球壳。D错：只有物体静止或匀速运动时，弹簧秤对物体的拉力才等于物体重力。题4关于重力，下列说法正确的是（）A物体上只有重心处才受到重力作用B球体的重心一定在球心处C物体向上抛出时受到的重力小于它静止时受到的重力D同一物体在同一地点，无论其运动状态如何，所受重力都一样大D题5［2019·山东潍坊高一期中］小王同学用水平向右的拉力F拉小车，F的大小为200N，下列关于拉力的图示正确的是（）题6关于如图所示的两个力的图示，下列说法中正确的是（）AF1=F2，因为表示两个力的线段一样长BF1>F2，因为表示F1的标准长度大CF1<F2，因为F1只有两个标准长度，而F2有三个标准长度D无法比较，因为两图标度的大小未知D题组三力的图示和力的示意图【解析】A错：图中没有标度，只是力的示意图。B错：图中没有标度。C对：图中有作用点，有大小，有方向，且确定了标度。D错：拉力的方向应该向右。CABDC题组四弹性形变和弹力的方向题7［2020·广州二中高一检测］某校的室内课间操深受广大同学的喜爱和追捧，让同学们在教室里也可以动起来。其中有一个击掌的动作非常有意思，关于击掌这一动作，下列说法正确的是（）A甲同学对乙同学的力是乙同学手掌形变产生的B乙同学对甲同学的力是乙同学手掌形变产生的C甲同学手掌形变的方向是向右的D乙同学手掌形变恢复的方向是向右的【解析】A错：甲同学对乙同学的力是甲同学手掌形变产生的。B对：乙同学对甲同学的力是乙同学手掌形变产生的。C错：甲同学手掌形变的方向是向左的，产生的弹力向右。D错：乙同学手掌形变的方向向右，形变恢复的方向是向左的。B题8［2019•昆明黄冈实验学校高一期末］书放在桌面上，会受到桌面对它的弹力作用，产生这个弹力的直接原因是（）A书所受到的重力 B桌面所受到的重力C书的形变 D桌面的形变D题9［2019·成都外国语学校高一期中］如图所示，光滑的球A放在斜面上，被竖直挡板挡住而处于静止状态，关于球A所受的弹力，正确的（）仅受一个弹力作用，弹力方向垂直斜面向上仅受一个弹力作用，弹力方向竖直向上受两个弹力作用，一个水平向左，一个垂直斜面向下受两个弹力作用，一个水平向右，一个垂直斜面向上D题10［2019•上海金山区高一期末］如图所示，水平地面上的倾斜直杆顶端固定一小球，则直杆对小球的作用力方向为（）A沿杆向上B沿杆向下C竖直向上D竖直向下C题11如图所示，有一个楔形槽BAC，槽底边AC水平，一钢球置于槽内，现给钢球施加一个水平向左的推力F。（1）分析槽壁AB、AC对钢球的弹力是否存在，如果存在，方向如何。（2）若将F去掉，再分析槽壁AB、AC对钢球的弹力。题组五弹力有无的判定【解析】（1）钢球在水平推力作用下，与AB和AC相互挤压，因而钢球与AB、AC间均有弹力产生。AB对钢球的弹力垂直AB向下，AC对钢球的弹力竖直向上。（2）去掉推力后，钢球只与AC挤压，受到AC对钢球竖直向上的弹力。假设此时把AB“拿走”，钢球仍可静止于AC上，所以AB与钢球虽接触但并未产生形变，AB与钢球间无弹力作用。题12在图中，a、b表面均光滑且静止，天花板和地面均水平。a、b间一定有弹力的是（）B

题13［2019·湖南邵东一中高一期中］［多选］如图所示为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系图像，根据图像判断，下列结论正确的是（）A弹簧的劲度系数为1N/mB弹簧的原长为6cmC弹簧压缩004m时，弹力大小为2ND弹簧伸长002m时，弹力的大小为2N题组六胡克定律【解析】B对：由题图读出，弹簧的弹力F=0时，弹簧的长度为L0=6cm，即弹簧的原长为6cm。A错：当弹力F1=2N时，弹簧的长度为L1=4cm，弹簧压缩的长度1=L0-L1=2cm=002m；由胡克定律得，弹簧的劲度系数==N/m=100N/m。C错：弹簧压缩004m时，弹力大小F