2.1重力 弹力 摩擦力 课件 -2023-2024学年高一上学期（中职）物理湖南科技版电工电子类

02 力与牛顿运动定律 导入 从建筑奇迹山西悬空寺说起 有“天下奇观”之称的山西悬空寺，建在悬崖上，挂在半空中，真有凌空欲飞之势，惊险奇特，别具一格。远望，只见琼楼仙宫，凌空危挂，仿佛是玲珑的雕刻镶嵌在万仞峭壁间。悬空寺的选址之险，建筑之奇，结构之巧，堪称世界一绝！悬空寺把力学、美学和宗教融为一体，令人叹为观止，这样奇特的建筑不仅 是中华民族灿烂文化的彰显，也是世界文化的珍贵宝藏。 悬空寺蕴含了古代工匠们丰富的想象力、高超的建筑技艺， 它能稳稳地屹立于绝壁，与物理学中的力学密切相关。到底有怎样的关联呢？我们学习了力以及力和运动的关系便能解释了。 第一节 重力 弹力 摩擦力 一、重力 我们知道，因地球的吸引而使物体受到的力称为重力。 物体所受重力的大小常简称物重。物体所受的重力 G 与其质量 m 的关系为 通常取 。 重力的方向总是竖直向下的。利用这一特点，我们可以 在绳的下端系上重锤，检查墙壁是否竖直（图 2-2）。 第一节 重力 弹力 摩擦力 一、重力 处在地球附近的物体，它的各个组成部分都受到重力的 作用，但从效果上看，可认为重力集中在一个点上，物理学 中把这个点视为重力的等效作用点，称为物体的重心。 如何确定物体重心的位置呢？质量分布均匀的物体，其 重心的位置只与物体的形状有关，重心在该物体的几何中心； 质量分布不均匀的物体，重心的位置与物体的形状和质量分 布情况都有关。有些物体的重心不一定在物体上。重心的高 低会影响物体的稳定性。观察我们的周围，你会发现不少巧 妙利用重心的事例。例如，高大的建筑物通常是上小下大； 装运货物时，总是把重的物品放在下面，轻的物品放在上面。 这么做都是为了降低重心，提高稳定性。前面所说的“不倒鹰”玩具，通过合理分配各部分质量，使得重心恰好位于鹰 嘴的下方，从而能做到那样奇妙的平衡。 第一节 重力 弹力 摩擦力 二、弹力 力可以使物体发生伸长、缩短、弯曲等形状变化，我们把物体在力的作用下形状发生的改变，称为形变。 某些发生形变的物体在撤去外力后能恢复原状，这种物体称为弹性体，对应的形变称为弹性形变。例如， 拉弯的弓（图 2-3）。弹性体的形变不能无限增大，若超过一定限度，撤去外力时物体就不能恢复原状，这个 限度称为弹性限度。而有些物体发生形变后不能自行恢复原状，这种形变称为范性形变。例如，捏扁的橡皮泥等。 第一节 重力 弹力 摩擦力 二、弹力 发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对与它接触 的物体会产生力的作用，这种力称为弹力。弹力的方向总是与物体形变的方向相反。 对于同一种弹性材料，形变程度不同，弹力大小也不同。 通常，弹力与形变的关系比较复杂，下面我们以弹簧为例， 探究弹力大小与弹簧伸长量间的关系。 第一节 重力 弹力 摩擦力 二、弹力 做中学 探究弹簧弹力大小与伸长量的关系 如图 2-4 所示，把带挂钩的弹簧悬挂于铁架台上，先用刻度尺测量弹簧原长。然后在弹簧下悬挂一个钩码，待弹簧稳 定后测量此时弹簧的长度，记录下钩码数量和弹簧长度。逐渐增加钩码数量（注意不要超出弹簧的弹性限度），并测量、记录相应的数据。 由二力平衡可知，弹簧对钩码的弹力大小等于钩码所受重力的大小。在坐标纸上作出弹簧弹力大小随伸长量变化的图像，由图像你能得出什么结论？ 第一节 重力 弹力 摩擦力 二、弹力 大量的实验表明：在弹性限度内，弹簧弹力 F 的大小与弹簧伸长（或压缩）的长度 x 成正比，即 式中的比例系数 k 称为弹簧的劲度系数。若力的 单位用牛顿（N），长度单位用米（m），则劲度系数 k 的单位为牛 / 米（N/m）。 此规律由英国物理学家胡克（1635—1703）率先发现，称为胡克定律。 劲度系数与弹性体的材料、形状等因素有关，不 同劲度系数的弹簧用途也不同（图 2-5）。生活中常说弹簧的“软”和“硬”，指的是弹簧劲度系数的不同， 劲度系数越大弹簧越“硬”。 第一节 重力 弹力 摩擦力 三、摩擦力 摩擦现象广泛存在于生产生活中。当两个相互接触、挤 压的物体没有发生相对运动，但具有相对运动的趋势时，接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力称为静摩擦力。 当两个相互接触、挤压的物体发生相对滑动时，在接触面上就会产生阻碍相对滑动的力，这种力称为滑动摩擦力。那么静摩擦力和滑动摩擦力有什么特点呢？下面，我们利用实验进行探究。 第一节 重力 弹力 摩擦力 三、摩擦力 做中学 探究摩擦力的特点 如图 2-6 所示，把木块放在水平长木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块。从零开始逐渐增大拉力 F，木块不动。此过程木 块受到的摩擦力有什么特点？继续增大