第四节 重力 弹力 摩擦力（同步课件）-【中职专用】2024-2025学年高中物理同步精品课堂（高教版2023·电工电子类）

第4节 重力 弹力 摩擦力 主题一 SZ-LWH 1 目 录 CONTENTS 力 力的图示 重力 1 2 3 弹力 4 摩擦力 5 SZ-LWH 2 情境导入 电工借助专用工具，能轻松自如地爬上电线杆，如图所示。 从力学的角度分析，为什么电工能轻松地攀爬到高处？ 图 电工轻松爬上电线杆 SZ-LWH 01 力 SZ-LWH 4 一、力 定义：力是物体间的相互作用。 力的大小可以用测力计测量出来。 力是矢量。 单位：在国际单位制中，力的单位是N（牛）。 SZ-LWH 一、力 力使物体的运动状态发生改变。 SZ-LWH 一、力 力的作用效果： 使物体的形状或体积发生变化（形变）。使物体的运动状态发生改变。 力的三要素：大小、方向、作用点。 SZ-LWH 02 力的图示 SZ-LWH 8 二、力的图示 物理学中，使用数学上的有向线段来表示这个抽象的力。 力的图示：用有向线段表示力的方法。 线段是按一定标度画出的。 线段的长短表示力的大小。 线段的箭头指向表示力的方向。 线段的箭尾表示力的作用点。 SZ-LWH 二、力的图示 练习：画出拉力力的图示：小车受到一个大小为100 N，与水平方向的夹角为30°的拉力。 有时只需画出力的示意图，即只画出力的作用点和方向，表示物体在这个方向上受到了力（图1-4-3）。 SZ-LWH 03 重力 SZ-LWH 11 三、重力 英国物理学家牛顿发现，宇宙中所有的物体之间都具有相互吸引的力的作用，这种力称为万有引力。 抛向空中的纸飞机 跳伞运动员从空中降落 SZ-LWH 三、重力 定义：物体由于地球的吸引而受到的力称为重力。 大小： 可用弹簧测力计测量大小 重力与质量的关系： g为重力加速度，通常取 g=9.8 N/kg 地球表面的物体 SZ-LWH 三、重力 方向：竖直向下。 物体所受重力的示意图 G O SZ-LWH 三、重力 一个物体的各个部分都要受到重力的作用，从效果上看，我们可以把物体各部分受到重力看成集中作用于一点，这一点叫做物体的重心。 质量分布均匀的物体，重心在它的几何中心。 G G SZ-LWH 三、重力 【思考与讨论】 观察图1-4-5中处于不同运动状态的物体，尝试画出各物体所受重力的示意图。 图1-4-5 物体所受的重力 SZ-LWH 三、重力 【应用与拓展】重力感应器在电子设备中的应用 重力感应器，又称重力传感器，它是一种把重力转换为电信号的传感器。目前绝大多数中高端智能手机和平板电脑都内置了重力传感器，如手机的摇一摇功能、自动旋转功能等都使用了重力传感器。重力感应器还被广泛应用于汽车电子领域，主要集中在车身操控、安全系统和导航，如汽车安全气囊、ABS防抱死刹车系统等。 SZ-LWH 04 弹力 SZ-LWH 18 四、弹力 形变：物体在力的作用下，形状或体积的改变称为形变。 形状的改变：指受力物体的外观发生变化，如撑杆跳高运动员起跳时，撑杆由直变弯曲，产生形变。 体积的改变：指受力时物体的体积发生变化。如用力压海绵，海绵的体积变小。 SZ-LWH 弹力定义：发生形变后的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体产生力的作用，这种力称为弹力。 弹性形变： 物体在发生形变后，如果撤去作用力能够恢复原状，这种形变称为弹性形变。 弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后，物体不能完全恢复原来的形状，这个限度称为弹性限度。 四、弹力 SZ-LWH 弹性形变广泛应用在生产、生活中 利用弹簧的弹性可实现减振目的 利用弹簧的弹性实现设备的自动化 四、弹力 SZ-LWH 四、弹力 缩短的弹簧会对与它接触的物体产生向外的弹力。 伸长的弹簧会对与它接触的物体产生向内的弹力。 原长 被压缩 被拉伸 SZ-LWH 四、弹力 弹力的方向：总是与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反。 F2 F1 压力和支持力都是弹力，其方向垂直于物体的接触面。 SZ-LWH 四、弹力 拉力也是一种弹力。 高速铁路接触网 F 拉力F 方向沿着吊弦，指向吊弦收缩的方向。 SZ-LWH 四、弹力 研究弹力与形变量关系实验装置 【观察与体验】弹簧弹力与形变量之间的关系 SZ-LWH 四、弹力 在弹簧的下端依次挂上五只质量为m的钩码，待钩码静止后，分别读出对应的弹簧长度L，将数据填入表中。 根据所测数据，计算出弹簧的形变量ΔL。 钩码数量 F/ N L /m ΔL/m 0 0 0 1 2 3 4 5 SZ-LWH 四、弹力 根据上表中的数据，先在如图1-4-9所示的坐标中设置好纵轴的单位大小，再进行描点，最后用平滑的曲线将各点连接起来。 仔细观察，分析弹簧的弹力与形变量的关系。 SZ-LWH 四、弹力 胡克定律： 在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比，这个定律称为胡克定律。 表达式：F=kx k 称为劲度系数，单位是N/m（牛/米） 为弹簧的伸缩量 SZ-LWH 四、弹力 练习： 一根原长为0.4 m的弹簧拉长到0.8 m时，由于弹性形变产生的弹力为800 N，它的劲度系数是多少？如果再把它拉成1.0 m（仍在弹性限度内），劲度系数又是多少？它在1.2 m长度时产生多大的拉力？ 解： F=800 N的弹力所对应的形变为： x =(0.8-0.4）m=0.4 m 根据胡克定律F=kx ，可得弹簧的劲度系数为： 在弹性限度内，同一根弹簧的劲度系数是不变的，所以弹簧伸长为 1.0 m时，产生的拉力为： SZ-LWH 四、弹力 微小形变：有时物体的形变很小，不易观察，要用仪器才能显示出来。 SZ-LWH 05 摩擦力 SZ-LWH 31 五、摩擦力 摩擦力：两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，就会在它们的接触面上产生阻碍它们相对运动的力，这种力称为摩擦力，常用Ff表示。 静摩擦力：当一个物体与另一个物体保持相对静止时所受到的摩擦力，称为静摩擦力。 SZ-LWH 五、摩擦力 【观察与体验】最大静摩擦力 将滑块静止地放置在水平木板上，用测力计沿水平方向拉滑块，如图1-4-12所示，拉力由小到大逐渐增大，观察滑块运动状态变化与测力计拉力大小之间的关系。 观察发现，当测力计的拉力较小时，滑块保持 ；当测力计的拉力增加到 N时，滑块发生滑动。 SZ-LWH 五、摩擦力 最大静摩擦力：静摩擦力有一个最大限度，这个限度称为最大静摩擦力。 当外力大于最大静摩擦力时，原来相对静止的物体才会滑动。 静摩擦力的大小总是随外力的增大而增大，方向与物体相对运动趋势的方向相反。 SZ-LWH 五、摩擦力 滑动摩擦力的方向 滑动摩擦力比最大静摩擦力略小。 方向：方向总是沿着接触面，并且跟物体的相对运动方向相反。 滑动摩擦力：当一个物体在另一物体表面滑动时，总会受到另一物体对它产生的阻碍它运动的力，这种力称为滑动摩擦力。 SZ-LWH 五、摩擦力 【观察与体验】探究影响滑动摩擦力大小的因素 任务与目标 （1）体会滑动摩擦力的方向。 （2）探索影响滑动摩擦力大小的因素。 仪器与材料：弹簧测力计、带钩木块、长木板、砝码、棉布等。 探究影响摩擦力大小因素 SZ-LWH 五、摩擦力 问题与思考 （1）滑动摩擦力是否与接触面的粗糙程度有关？如何改探究？ （2）滑动摩擦力是否与压力有关？ （3）滑动摩擦力是否与运动速度有关？ 探究与论证 （1）将滑块放在水平木板上，用测力计沿水平方向拉住滑块，测力计的示数怎么变化？ （2）在滑块上增加砝码，测力计的示数是否发生变化？ （3）去掉滑块上的砝码，在木板上铺上棉布，测力计的示数又如何变化？ SZ-LWH 五、摩擦力 讨论与归纳 分析实验数据，归纳出滑动摩擦力与正压力有什么关系？与接触面和速度是否有关？ 滑动摩擦力的大小： 滑动摩擦力Ff 的大小与相对运动速度等因素无关，与接触面间的正压力FN 的大小成正比，用公式表示为 式中的μ是比例常数，称为动摩擦因数。它的数值与接触面的材料及粗糙程度等因素有关。 SZ-LWH 几种材料间的动摩擦因数 材料 动摩擦因数 材料 动摩擦因数 钢-钢 0.1～0.3 钢-冰 0.02 木-木 0.2～0.5 木-冰 0.03 木-金属 0.2 橡胶-混凝土 0.6～0.8 铸铁-橡胶 0.8 金属-橡皮 1～4 五、摩擦力 SZ-LWH 摩擦力在日常生活和工程技术中有着广泛的应用，如在高铁隧道建设中，当隧道开挖后将破坏岩体原来的受力平衡状态。为了使隧道不坍塌，需要及时对岩体进行支护和加固。锚杆支护作为一种新型的支护技术得到了广泛的应用。在开挖的隧道中安装锚杆后，如图1-4-14所示，锚杆的夹紧力就会使层面间摩擦力增大，形成“组合梁”。这种摩擦力可以阻止岩石沿层面继续滑动，从而将数个薄岩层通过锚杆锁紧成一个较厚的岩层。 【应用与拓展】锚杆支护技术 五、摩擦力 SZ-LWH 五、摩擦力 滚动摩擦力：一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力称为滚动摩擦力。 图1-4-16 滚动轴承 当压力相同时，滚动摩擦力比滑动摩擦力小很多。生产中常见的滚动轴承就是根据这一特点制成的。 SZ-LWH 五、摩擦力 摩擦力有时也能给生产、生活带来益处。 例如：生产企业利用传送带输送物料，就是利用摩擦力提高生产效率；汽车在公路上起动，依靠的就是橡胶轮胎和路面间的摩擦力；列车在铁路上开动和制动，依靠的也是钢铁车轮与钢轨间的摩擦力。用手拿物品、用筷子夹食物、戴眼镜……都需要摩擦力。可以说离开了摩擦力，人类就无法生活。 图1-4-17 用传送带输送物料 SZ-LWH 五、摩擦力 摩擦力有时也能给生产、生活带来益处。 例如：生产企业利用传送带输送物料，就是利用摩擦力提高生产效率；汽车在公路上起动，依靠的就是橡胶轮胎和路面间的摩擦力；列车在铁路上开动和制动，依靠的也是钢铁车轮与钢轨间的摩擦力。用手拿物品、用筷子夹食物、戴眼镜……都需要摩擦力。可以说离开了摩擦力，人类就无法生活。 图1-4-17 用传送带输送物料 SZ-LWH 谢谢各位的聆听！ SZ-LWH 44 星之所在 初音未来 Other 132264.0 $$