3.1 重力与弹力 课件高一上学期物理人教版（2019）必修第一册-3

第三章相互作用——力重力与弹力自然界的物体不是孤立存在的，它们之间具有多种多样的相互作用。正是由于这些相互作用，物体在形状、运动状态以及其他肉眼不能察觉的许多方面发生变化。在物理学中，物体间的这些相互作用抽象为一个概念：力。一、力用手“推”桌子，手对桌子有了“推的作用”。受力物体是桌子，同时，桌子对手有“挤压”的感觉，受力物体是手。这两种力方向如何？施力物体和受力物体分别是什么？可以体会到这两个力方向是相反的。手和桌子互为施受力物体。力力是物体间的相互作用，力的作用是相互的。一个物体对另一个物体有力的作用，反过来另一个物体一定也对这个物体有力的作用。这两个力方向相反。再比如，用脚“跺”地面，用手“捏”乒乓球,纤夫用绳子“拉船”等等。这些具体的实例中哪个是施力物体,哪个是受力物体？力的方向是怎样的？对于一个力，一定存在施力物体和受力物体。提问：小球受到地球的吸引，地球受小球的吸引吗，为什么？回答：地球受小球的吸引，力时物体间的相互作用，力的作用是相互的力的性质①物质性②相互性③矢量性④独立性运动员踢球，球由静止变为运动守门员接住球，球由运动变为静止运动员用头顶球，球的方向改变了用手压锯条，锯条变弯用手拉橡皮条，橡皮条变长运动状态改变/速度改变（∆V≠0，a≠0）形变原因？物体间的相互作用力反过来：当物体的速度发生变化（即加速度a≠0）或者形变是否我们可以断言物体受到了力？二、力的作用效果运动的网球碰到球拍，网球的速度发生改变，球拍网线形状发生改变（变形）。是什么原因使网球速度发生改变？什么原因使球拍形状发生改变？据此你对力的效果有什么看法？bj力的作用效果力：改变物体运动状态、产生形变的原因，即物体间的相互作用力的作用效果跟那些力的哪些因素有关？力的三要素：大小、方向、作用点①单位：牛顿，符号：N②矢量（不仅仅是方向问题，加法有别于算术加法）

地面给重物2N的支持力，如何表达？思考：①甲乙两种作法，大小方向作用点表达清了吗？有优劣与正误之分吗？有必要画物体形状吗？②如果支持力2000N，怎么表达？同时还有向上1N的拉力，怎样表达？丙、丁图把2000N支持力及向上1N的拉力是否均能表达清楚？用图表达力时可以忽略什么？抓住什么？三、力的图示、示意图力的示意图①示意图只画作用点和方向②力常用字母符号：通用符号F，重力G，支持力FN、N，绳子拉力(张力)FT、T，摩擦力f、静摩擦力f0

、A对B的力FAB受力分析的突破①确定“研究对象”，研究“研究对象”受到的力②根据速度改变/加速度a或形变找力③利用相互性找力（转换对象)④力一定有施力物体⑤标注规范bj四、重力（非接触力）

重力G施力物体：地球，方向竖直向下弹簧秤读数是多少？读的是哪个力的大小？物体的重力与拉力什么关系？大小：G=mgg重力加速度方向：竖直向下地面附近一切物体都受到地球的吸引，由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力画出用弹簧秤悬挂的静止的物体所受的力的示意图，并指出施力物体。杆各部分均受重力，把每一个作用点都画出来极不方便且没有价值！能否通过找到一个等效作用点来方便的表达重力的作用点？一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，我们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思考：1.均匀球形容器装满水，重心在球心，水从底部逐渐漏掉，在漏完前重心怎样变化？2.人站在地面给地面一个压力，该压力是重力吗？该压力施力物体是谁？受力物体是谁？重心：等效作用点（通过平衡来找）①取决于于形状和质量分布②不一定在几何中心，不一定在物体上

以下，重心在哪？五、四种基本相互作用自然界中最基本的相互作用是1.引力相互作用（重力为万有引力在地球表面附近的表现）2.电磁相互作用，常见的弹力、摩擦力是由电磁力引起的3.强相互作用（原子核内质子间，范围10-15m）4.弱相互作用（与原子核放射现象有关，范围10-12m）六、认识弹力（接触力）顾名思义，发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力产生弹力的条件：①两物体直接接触②接触面发生弹性形变比如，我们用手向下压缩弹簧，弹簧要恢复原状会产生对手向上的弹力。比如，拉绳子，绳子被拉伸，绳子要恢复原状会产生对手的拉力（弹力）。比如，我们坐在海绵垫上，海绵垫凹下去了，海绵垫要恢复原状会产生对身体个向上的弹力。形变形变：物体形状和体积发生的改变形变的分类（1）按形变程度分：①明显形变②微小形变（2）按可恢复分：①弹性形变②塑性形变如果形变过大，超过一定限度，即使撤去作用力，物体也不能完全恢复原来的形状，这个限度叫弹性限度以下，是否有形变海绵压力、支持力、拉力都是弹力注意：①重力不是压力②弹力不是由重力引起的一切物体受到外力作用都要发生形变物体产生弹力（非重力引起）①作用点在接触面受力物体上②条件：形变接触③两物体分离条件：FN=0bj七、弹力方向发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力弹力方向物体受到弹力的方向是施力物体发生形变要恢复原状的方向①弹力垂直于接触面（切面）bj弹力方向②轻绳-沿绳收缩的方向③杆-沿杆或不沿杆杆可以自由转动，弹力沿杆；杆是固定的，弹力方向需进一步判断请你判断下图中，杆或绳对物体的弹力方向图中，杆对O点的弹力方向相同吗？说明什么？L0L实验：探究弹簧弹力与形变量的关系1.实验目的探究弹簧弹力与形变量的关系。2.实验原理二力平衡:钩码平衡时弹簧产生的弹力F与所挂钩码的重力大小mg相等。F=mg弹簧的形变量:可用刻度尺直接测出，伸长量可以由伸长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算.x=L-L0铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、坐标纸等。3.实验器材八、实验：探究弹簧弹力与形变量的关系4.实验步骤①.按图安装实验装置,记下弹簧自由下垂时下端所对应的刻度l0（原长）②.将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时测量弹簧的总长l，计算钩码的重力(即弹簧弹力)，并填写在记录表格里③.增加钩码的个数，重复上述实验过程，将数据填入表格，以F表示弹力，l表示弹簧的总长度，x＝l－l0表示弹簧的伸长量。5.数据处理以弹力F(所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作图。1.作图法2.函数法a线原因:当未放重物时,弹簧在自身重力的作用下,已经有伸长量。所以使用前需调零b线原因:弹簧超过弹性限度ab做出a、b线的原因，是什么？6.结论、数据分析胡克定律F=k

x(1)

k称为劲度系数，单位N/m，只与弹簧本身有关，由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定，它反映了弹簧的软硬程度，k越大，弹簧越硬。(2)既适用于弹簧拉伸，也适用于弹簧压缩，x是弹簧的形变量。弹性限度内，弹力大小与形变量成正比x:形变量bj九、弹力有无的判断是否发生形变有时无法确定？此时如何判断弹力有无九、弹力有无的判断是否发生形变有时无法确定？此时如何判断弹力有无①状态法：因为物体的受力必须与物体的运动状态（大致分为两类：平衡态、非平衡态）相吻合，所以可以依据物体的运动状态大致分为两类：平衡态、非平衡态），受力分析(如静止二力平衡等)来判断物体间的弹力有无、弹力大小。②撤去法：将与研究对象接触的物体撤去，判断研究对象的运动状态是否发生改变，若运动状态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此处一定存在弹力。③假设法：假设有弹力，判断研究对象的运动状态是否发生改变④替换法：可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换，看能不能维持原来的力学状态。如将侧壁、斜面用海绵来替换，将硬杆用轻弹簧(橡皮条)或细绳来替换。十、练习接触面光滑画出下图中小球所受弹力。(多选)如图所示的四幅图中，研究对象P所受弹力的方向正确的是()

AC(多选)如图所示，各接触面是光滑的，A、B处于静止状态，则A、B间无弹力作用的是()AC一根轻质弹簧,当它受到10N的拉力时长度为12cm,当它受到25N的拉力时长度为14cm.问弹簧不受力时的自然长度为多长?该弹簧的劲度系数为多大?L0=10cm,k=5N/cm或500N/m

3.弹簧原长为18.0cm，在其下端挂一重为0.5kg的物体时长为20.5cm，现将两个一样的弹簧都挂上0.6kg的物体后，再串联起来，竖直吊在天花板上，如图所示静止时(1)下端B弹簧形变量？(2)上端A弹簧形变量？(3)两弹簧的总长度为多少cm？

(ｇ＝10N/kg)45cm6cm3cmBA变式:若倒立过来，静止时两弹簧的总长度为多少cm27cm下列关于力的说法中，正确的是()A．用力把物体向上抛出，物体上升过程中仍受到向上的力B．一物体受到力的作用，一定有另一个物体直接接触到它并且施加了这种作用C．力是物体对物体的作用D．没有施力物体和受力物体，力照样可以独立存在C某同学从台阶向下跳到地面的软垫上。从接触软垫到停下来的过程中，该同学的受力是()A．重力B．重力、垫子的支持力、该同学对垫子的压力

C．重力、垫子的支持力D．重力、垫子的支持力、垫子对该同学的冲击力C物体从某一高处自由落下，落到直立于地面的轻弹簧上，如图所示。在A点物体开始与弹簧接触，到B点物体的速度为0，然后被弹簧