3.1 重力与弹力-2023-2024学年高一元创物理提前学+强基础（人教版2019必修第一册）

第三章 相互作用——力 1 重力与弹力 核心目标 1. 知道重力大小和方向及产生的原因、知道重心的概念，初步体会等效替代，会画力的图示和示意图。 2. 知道弹力的种类、产生条件，会分析弹力的方向，了解弹力的应用，能用胡克定律解释弹簧测力计工作原理。 【阅读+理解】----提前学知识要点 自然界的物体之间具有多种多样的相互作用。在力学中，物体间的相互作用抽象为一个概念——力。最常见的力有重力、弹力和摩擦力。 问题 力是一个物体对另一个物体的作用。 认识一个力，需要弄清以下几个问题： 1. 谁受到的力，谁施加的力？2. 怎样量度它的大小？3. 它的方向如何？作用点在哪里？ 1. 重力 由于地球的吸引而使物体受到的力叫作重力，单位是牛顿，简称牛，符号用N表示。重力的施力物体是地球，方向竖直向下。初中我们学过，物体受到的重力G与物体质量m的关系是 G＝mg。 其中g是自由落体加速度。做自由落体运动的物体只受到重力的作用。 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集中于一点， 这一点叫作物体的重心。因此，重心可以看作是物体所受重力的作用点。 质量均匀分布的物体，重心的位置 只跟物体的形状有关。 形状规则的均匀物体，它的重心比较容易确定。例如，均匀细直棒的重心在棒的中点，均匀球体的重心在球心，均匀圆柱体的重心在轴线的中点。 质量分布不均匀的物体，重心的位置除了跟物体的形状有关外，还跟物体内质量的分布有关。载重汽车的重心随着装货多少和装载位置而变化。 我们还可以应用二力平衡的知识通过实验来确定形状不规则物体的重心位置。例如，要确定图中薄板的重心位置，可以先在 A 点把物体悬挂起来，通过A 点画一条竖直线 AB，由于A点悬线的拉力跟薄板的重力平衡，薄板的重心必定在AB连线上；然后，再选另一处D点把物体悬挂起来，过D点画一条竖直线DE，薄板的重心必定在DE连线上。因此，AB和DE的交点C，就是薄板的重心。 力可以用有向线段表示。有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾（或箭头）表示力的作用点。如图，球所受的重力大小为6 N，方向竖直向下。这种表示力的方法，叫作力的图示。在不需要准确标度力的大小时，通常只需画出力的作用点和方向，即只需画出力的示意图。 2. 弹力 日常生活中的很多相互作用，无论是对物体推、拉、提、举，还是牵引列车、锻打工件、击球、弯弓射箭等，都是在物体与物体接触时发生的，这种相互作用可以称为接触力。我们通常所说的拉力、压力、支持力等都是接触力。接触力按其性质可以分为弹力和摩擦力，下面我们先研究弹力。 物体在力的作用下形状或体积会发生改变，这种变化叫作形变。有时物体的形变很小，不易被觉察。 演示：通过平面镜观察桌面的微小形变 如图，在一张大桌子上放两个平面镜M和N，让一束光依次被这两面镜子反射，最后射到墙上，形成一个光点。按压两镜之间的桌面，观察墙上光点位置的变化。这个现象说明了什么？ 被拉长的弹簧，要恢复原状，对相连接的小车产生了拉力F（如图）；被跳水运动员压弯的跳板，要恢复原状，对上面的人产生了支持力。发生形变的物体，要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫作弹力。 放在地板上的物体，它对地板的压力以及地板对它的支持力，都是弹力，其方向是跟接触面垂直的；绳子的拉力，也是弹力，其方向是沿着绳子而指向绳子收缩的方向。 3. 胡克定律 物体在发生形变后，如果撤去作用力能够恢复原状，这种形变叫作弹性形变。如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物体不能完全恢复原来的形状，这个限度叫作弹性限度。 弹簧在形变时产生的弹力与弹簧的伸长量是有关系的。那么，弹簧在弹性限度内，弹力大小与其伸长量有什么关系呢？ 实验结果表明，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成正比，即F ＝kx。 这个规律是由英国科学家胡克发现的，叫作胡克定律。式中弹力F、弹簧伸长（或缩短）的长度 x 的单位分别是牛顿（N）、米（m），k 叫作弹簧的劲度系数，单位是牛顿每米，符号是N/m。生活中说有的弹簧 “硬”，有的弹簧 “软”，指的就是它们的劲度系数不同。 【理解+记忆】----常思考笔记重点 一、重力、重心 1. 定义：由于 　而使物体受到的力． 2. 大小：G＝ 　，其中g就是自由落体加速度，一般取g＝9.8 m/s2或g＝10 m/s2. 3. 方向： 　.或者说总垂直于水平面。 注意： （1）不能说垂直向下，垂直向下一般是指垂直于某个平面向下； （2）也不能说一定指向地心，只有在地球的两极和赤道处，重心才指向地心 4. 重心 (1) 定义：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