新教材2023年秋高中物理第3章相互作用-力第1节重力与弹力第1课时重力与弹力学生用书无答案新人教版必修第一册

第1节重力与弹力第1课时重力与弹力学习任务1．知道重力产生的原因、大小和方向，知道重心的概念。2．会用力的图示和示意图表示力，知道其区别。3．知道弹力的定义及产生的条件，会判断弹力的有无及方向。4．知道胡克定律的内容、表达式，会用胡克定律解决相关问题。重力1．重力(1)定义：由于____________而使物体受到的力。(2)方向：____________。(3)大小：G＝________，g是自由落体加速度。2．重心(1)重心：一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用____________，这一点叫作物体的重心。(2)决定因素：a.物体的____________；b.物体的________。g的单位既可以是N/kg，又可以是m/s2，且1N/kg＝1m/s2。如图所示，职业跳高运动员经常采用“背越式”，没有从事专业训练的运动员，往往采用的方式是“跨越式”。问题1你感觉哪种方式成绩会更好？问题2成绩会更好的原因是什么？问题3运动员跳高过程中所受重力的大小和方向是否改变？问题4运动员从起跳到落地的过程中其重心位置是否变化？1．对重力的理解(1)产生：重力是由于地球的吸引而产生的，但由于地球自转的影响，重力一般不等于地球对物体的引力。与引力相比，重力大小稍微小一些(两极除外)，方向稍微偏一些(两极和赤道除外)。(2)大小：G＝mg，同一物体的重力随所处纬度的升高而增大，随海拔高度的增大而减小。(3)方向：竖直向下，除了赤道和两极，竖直向下并不是指向地球的球心。名师点睛：2．重心的性质及确定方法(1)重心的特点：重心是重力的等效作用点，并非物体的其他部分不受重力作用。(2)重心的位置及决定因素①位置：重心的位置可以在物体上，也可以在物体外，如图甲、乙所示。②决定因素a．物体质量分布情况。b．物体的形状。(3)重心位置的确定方法①质量分布不圴匀、形状不规则的物体，重心与物体的形状、质量分布情况均有关，如图丙所示。②质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心上，如图丁所示。③形状不规则的薄形物体，可用悬挂法或支撑法来确定重心，如图戊所示。【典例1】下列关于重心和重力的说法正确的是()A．一物体放于水中称量时弹簧测力计的示数小于物体在空气中称量时弹簧测力计的示数，因此物体在水中受到的重力小于在空气中受到的重力B．据G＝mg可知，两个物体相比较，质量较大的物体受到的重力不一定大C．物体放于水平面上时，其重力方向垂直于水平面向下，当物体静止于斜面上时，其重力方向垂直于斜面向下D．物体的形状改变后，其重心位置不会改变[听课记录]对物体重心的三点注意(1)重力作用于整个物体，重心是重力的等效作用点，不是重力的真实作用点。(2)重心不是物体上最重的一点，也不一定在物体的几何中心。(3)重心在物体上的相对位置与物体的位置、放置状态及运动状态均无关。[跟进训练]1．如图所示为仰韶文化时期的一款尖底瓶，该瓶装水后“虚则欹、中则正、满则覆”。下列有关瓶(包括瓶中的水)的说法正确的是()A．瓶的重心是瓶各部分所受重力的等效作用点B．装入瓶中的水增多时，瓶的重心升高C．瓶所受重力就是地球对瓶的吸引力D．瓶所受重力方向始终垂直向下力的图示与力的示意图1．力的图示：用有向线段来表示力。(1)有向____________(严格按标度画)表示力的大小。(2)________表示力的方向。(3)____________表示力的作用点。2．力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力的大小。力的图示和力的示意图都能表示物体的受力情况，但二者在具体对物体进行分析时又有所不同。如图描述的是“三毛”拉车的情景。问题1仔细观察并思考甲、乙两图中力的表示分别采用了哪种方式？问题2力的图示和力的示意图在表示力时有什么不同？问题3平时我们在对物体受力分析时，一般采用什么方式？1．两种方式的比较项目力的图示力的示意图定义为了更形象、直观地表达力，可以用一根带箭头的线段表示力的大小、方向和作用点，这种表示力的方法叫作力的图示只画出力的方向和作用点，表示物体在这个方向受到了力，这种粗略地表示力的方法叫作力的示意图画图步骤(1)选定标度(用某一长度表示一定大小的力)(1)无须选标度(2)从作用点开始沿力的方向画一线段，根据选定的标度及力的大小按比例确定线段的长度(2)从作用点开始沿力的方向画一适当长度的线段即可(3)在线段的末端画出箭头，表示方向(3)在线段的末端画出箭头，表示方向示例2．两点说明(1)一个物体受多个力作用，作力的图示时须选用同一标度，线段长度与力的大小成正比，而力的示意图只是粗略地表示物体在某个方向受到力，表示力的线段长度与力的大小大致对应即可。(2)高中阶段分析物体受力时，如无特殊说明，作出力的示意图即可。【典例2】如图所示，静止的木块对桌面的压力为6N。(1)画出压力的图示；(2)画出木块所受重力和支持力的示意图。[听课记录][跟进训练]2．关于如图所示的两个力F1和F2，下列说法正确的是()A．F1＝F2，因为表示两个力的线段一样长B．F1＞F2，因为表示F1的标度大C．F1＜F2，因为F1只有两个标度的长度，而F2具有三个标度的长度D．无法比较，因为两个力的标度的大小未知3．重30N的木块浮在水面上，作出木块所受浮力的图示和示意图。弹力的分析与计算1．形变：物体在力的作用下________或________发生的变化。2．弹力：发生形变的物体，要________，对与它________的物体产生的力。3．弹力的方向(1)压力和支持力的方向：都跟接触面垂直，指向被压或被支持的物体。(2)绳的拉力沿着绳指向绳________的方向。4．胡克定律(1)弹性形变：物体在发生形变后，撤去作用力能够________的形变。(2)弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物体不能________原来的形状，这个限度叫作弹性限度。(3)胡克定律：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小跟________________成正比，即F＝________。(4)劲度系数：其中k为弹簧的________，单位为________，符号是N/m，劲度系数是表示弹簧“软”“硬”程度的物理量。图甲为杯子静止在桌面，图乙中是弹簧被拉长后使小车运动起来。问题1图甲中杯子放在桌面上，桌面发生形变了吗？通过什么方式可以观察？问题2图乙中小车由静止到运动，是什么因素使小车的运动状态发生了变化？问题3如何计算甲、乙两图中弹力的大小？1．弹力有无的判断方法条件法形变比较明显：根据是否同时满足①相互接触、②发生弹性形变来判断例如，图中①弹性绳与手直接接触，②弹性绳与手都发生形变，所以手与弹性绳之间一定存在弹力假设法形变不明显：例如，图中斜面是光滑的，若去掉斜面，小球和细线的状态依然不变，所以小球不受斜面的支持力，只受细线的拉力和重力3．弹力的方向(1)弹力方向的分析：弹力的方向总是与作用在物体上使物体发生形变的外力的方向相反。(2)判断弹力方向的步骤明确产生弹力的物体→找出使该物体发生4．弹力大小的计算(1)对胡克定律F＝kx的理解①公式中x是弹簧的形变量，即弹簧的伸长量或压缩量，注意不是弹簧的长度。②弹簧的劲度系数由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定。③F­x图像是一条过原点的倾斜直线(如图所示)，直线的斜率表示弹簧的劲度系数k。④弹力的变化量ΔF与形变量的变化量Δx也成正比，即ΔF＝kΔx。(2)计算弹力大小的两种方法①公式法：利用公式F＝kx计算，适用于弹簧、橡皮筋等物体的弹力的计算。②二力平衡法：若物体处于静止状态，物体所受弹力与物体所受的其他力应为平衡力，可根据其他力的大小确定弹力的大小。角度1弹力有无及方向的判断【典例3】下列图中各物体均处于静止状态。图中画出了小球A所受弹力的情况，其中正确的是()ABCD[听课记录]几种常见弹力的方向角度2弹力大小的计算【典例4】如图所示，一根轻弹簧长度由原长5.00cm伸长为6.00cm时，手受到的弹力为10.0N。那么，当这根弹簧伸长到6.20cm时(在弹性限度内)，手受到的弹力有多大？[思路点拨]根据胡克定律，已知弹簧弹力F1和相应的伸长量l1－l0，可求出该弹簧的劲度系数。由于同一弹簧的劲度系数不变，再由已知的弹簧伸长量l2－l0，就可求出手受到的弹力F2。[听课记录][母题变式]在(典例4)中，更换弹簧，探究弹簧弹力随其形变量变化的规律，如图所示。(1)求该弹簧的原长和劲度系数。(2)图像中左边图线能否延长至与纵轴相交？请说明理由。[跟进训练]3．如图所示，球A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，以下说法正确