5.2 弹力 重力（教学课件）-【上好课】八年级物理上册同步高效课堂（沪科版·五四学制·2024）

第五章 运动和力 八年级上册 •沪教版 五四•学制 “春分到，蛋儿俏”。我国民间在春分有“竖蛋”的习俗。将鸡蛋竖立在一颗螺丝钉上保持不动，其背后涉及物体受力的平衡。本章我们将学习力的基本知识，从物理学视角认识物体间的相互作用。 通过本章内容的学习，你将了解力、力的作用效果和生活中常见的力；认识二力平衡的条件和牛顿第一定律； 学会力的测量方法；经历探究影响滑动摩擦力因素的过程，体会控制变量和等效替代等思想方法在科学探究中的作用；初步建立运动和相互作用的观念；感悟人类认识客观世界的方式由思辨向实证的演化。 导入新课 第2节 弹力 重力 蹦床运动有“空中芭蕾”之称。图中运动员借助蹦床高高跃起在空中做出各种高难度的动作。 为什么运动员借助蹦床能跳得很高呢？ 弹力 01 测量力的大小 02 重力 03 课堂总结 04 第2节 弹力 重力 提升训练 05 弹 力 01 第2节 弹力 重力 一、弹力的概念 按下列要求做一做，观察所发生的现象并记入表中。 ①用力拉弹簧；撤去力，观察弹簧的形状变化。 ②用力压气球；撤去力，观察气球的形状变化。 ③用力捏橡皮泥；撤去力，观察橡皮泥的形状变化。 ④用力弯折铝导线；撤去力，观察铝导线的形状变化。 ⑤用手压钢尺；撤去力，观察钢尺的形状变化。 （1）探究活动 1. 弹性与塑性 一、弹力的概念 物体受力后的形状 撤去力后的形状 用力拉弹簧，弹簧伸长了 弹簧_____恢复原状 用力压气球，气球变形 气球_____恢复原状 用力捏橡皮泥，橡皮泥变扁了 橡皮泥 恢复原状 用力弯折铝导线，铝导线变弯 铝导线 恢复原状 用手压钢尺，钢尺变弯 钢尺 恢复原状 （2）分析 相同点：这些物体受力后都发生了形变。 不同点：弹簧、气球、钢尺发生形变后，能恢复原状；橡皮泥、铝导线发生形变后，不能恢复原来的形状。 能 能 不能 不能 能 一、弹力的概念 ①弹性：物体在外力作用下发生形变，撤去外力后又能恢复到原来的形状，物体的这种性质叫做弹性。 ②塑性：物体发生形变后不能自动地恢复到原来的形状，物体的这种性质叫做塑性。 （3）探究归纳 打篮球 弯曲的弓 沙滩脚印 篮球和弯曲的弓等都具有弹性；沙滩具有塑性。 一、弹力的概念 （2）弹力产生的条件 一是两物体直接接触；二是物体间要发生弹性形变，二者缺一不可。弹力是接触力，物体间不接触不会产生弹力，但相互接触的物体间不一定产生弹力。 （1）弹力：具备弹性的物体发生形变时产生的力叫做弹力。 在水平地面上，有两个篮球刚好接触，但是两个篮球间没有发生形变，所以没有弹力。 2. 弹力 我们拉长弹簧、压缩弹簧、拉橡皮筋时，可以感受到它们对手有力的作用，这就是弹力。 一、弹力的概念 ①弹力是一种常见的力，我们平时所说的推力、拉力、压力和支持力，都属于弹力的范围。 ②对一个弹性物体来说，在弹性限度内，物体弹性形变程度越大，其产生的弹力就越大。 ③弹力是由于物体发生弹性形变而产生的，因此弹力的施力物体是发生形变的物体，受力物体是与它接触使其形变的物体。 例如，汽车对地面的压力，是汽车 发生弹性形变，汽车是施力物体， 地面是受力物体。 F压 F压 （3）对弹力的理解 一、弹力的概念 受力情况 施力物体 （4）弹力的方向 以水杯放在木板上为例，分析水杯和木板间发生的弹力情况。 F压 木板受到杯子的压力F压 杯子受到木板的支持力F支 F支 压力F压是由于杯子发生了 弹性形变而产生的弹力。 支持力F支是由于木板发生了弹性形变而产生的弹力。 以杯子为研究对象 以木板为研究对象 一、弹力的概念 结论： 物体间的弹力方向与接触面垂直，与物体发生形变的方向相反。 一、弹力的概念 （1）压力 压力的作用点在被压物体的表面，方向垂直于接触面指向被压物体。 ①如图所示，静止在水平地面的物体，对地面压力的方向与接触的地面垂直，并指向被压的地面。 ②长方体在斜面上保持静止，斜面所受的压力F方向垂直于接触面向下，作用点在接触面上。 3. 分析常见的一些弹力 一、弹力的概念 （2）绳的拉力 作用点在绳与被拉物体的接触点上，方向沿着绳子指向绳子收缩的方向。 如图，绳子对小球的拉力F的方向沿绳子向上。 F （3）支持力 作用点在支持物体与被支持物体的接触面上，方向垂直于接触面，指向被支持物体。 如图所示，物体A受到斜面的支持力，方向垂直斜面向上。 A F 一、弹力的概念 【例题1】如图所示，一根弹簧，一端固定在竖直墙上，在弹性限度内用手水平向右拉伸弹簧的另一端，下列有关“弹簧形变产生的力”的描述正确的是（　　） A．弹簧对手的拉力 B．手对弹簧的拉力 C．墙对弹簧的拉力 D．以上说法都不正确 “弹簧形变产生的力”，是指弹簧对其他物体（手或墙）施加的力（弹力），所以施力物体为弹簧，受力物体为手。故A正确。 所以选A. A 一、弹力的概念 【例题2】按要求完成下列作图；如图，画出小球所受细线拉力F1及墙壁对小球的支持力F2的示意图。 过小球的重心O分别沿垂直于墙壁水平向右的方向作出支持力F2，沿绳子向上的拉力F1，如图所示. 弹簧测力计 02 第2节 弹力 重力 二、弹簧测力计 1. 实验“探究弹簧的形变与力的关系” 你有没有发现？在生活中，用力拉一根弹簧时，用的力越大，弹簧伸的越长。弹簧伸长的长度与受到的拉力是什么关系？ 下面一起探究弹簧伸长的长度与受到的拉力的关系。 提出问题 二、弹簧测力计 本实验需要研究弹簧的伸长量与拉力的关系，拉力的改变通过在弹簧下每次增加两个钩码（每个钩码对弹簧的拉力均为0.5N）来实现；弹簧的伸长量通过利用刻度尺测量弹簧的长度得出，装置如图所示。 设计实验 轻质弹簧、几个质量相同的钩码（每个钩码施加的拉力为0.5N）、刻度尺、铁架台。 实验器材 二、弹簧测力计 ①将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0，即原长，记入表格中； ②在弹簧下挂1个钩码，通过刻度尺读出弹簧的伸长量Δl，记入表格中。 ③在弹簧下每次增加1个钩码，通过刻度尺读出每次弹簧的总伸长量，记入表格中。 ④实验完成后，将所有钩码取下，观察弹簧的形状。 实验步骤 l0 l1 Δl 伸长的长度 Δl =l1-l0 二、弹簧测力计 实验数据 实验次数 1 2 3 4 5 6 7 拉力F/N 0 1 2 3 4 5 6 弹簧伸长量 Δl/cm 0 0.40 0.80 1.70 1.60 2.00 2.40 数据处理 根据实验数据，以拉力F为横坐标，弹簧的伸长量ΔL为纵坐标，画出弹簧伸长量ΔL与弹簧受到的拉力F的关系图象。 二、弹簧测力计 分析论证 分析图像可知，在0～6N的范围内，图像是一条过原点的倾斜的直线，说明弹簧的伸长量与拉力的大小成正比。 实验结论 在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量就越长，且弹簧的伸长量与弹簧受到的拉力成正比。 这就是弹簧测力计的测力原理。 交流评估 当弹簧超过弹性限度时，弹簧的伸长量与所受拉力不再成正比关系，撤去外力，弹簧也无法恢复到原来的形状。 二、弹簧测力计 演示实验——《弹簧伸长量与所受拉力的关系 》 二、弹簧测力计 在一定范围内，弹簧所受的拉力越大，弹簧的形变程度越大。根据这个原理，人们制造了实验室中常用的测力仪器— 弹簧测力计，其结构如图所示。 使用弹簧测力计时，先将圆环固定，当挂钩受到拉力时，弹簧就会伸长，指针会随弹簧的伸长而移动。弹簧形变稳定时，指针所指的刻度值即为此刻挂钩所受的拉力大小。 2. 弹簧测力计 弹簧测力计 （1）弹簧测力计的原理与结构 二、弹簧测力计 ① 观察量程和分度值：观察量程和分度值各是多少。注意加在弹簧测力计上的力不允许超过它的最大测量值，否则会损坏弹簧测力计。 ②使用前将弹簧测力计沿待测力的方向调零。 ③测量时保持待测力的方向与弹簧伸长方向沿同一直线。 ④用手拉弹簧测力计的挂钩，使指针分别指到1N、2N、4N的位置，感受1N、2N、4N力的大小。 （2）弹簧测力计的使用方法 弹簧测力计的量程为0∽5N，分度值为0.2N，示数为3.6N. 二、弹簧测力计 ① 把文具袋悬挂在弹簧测力计的挂钩上，测量文具袋对弹簧测力计的拉力F1=______。 ② 用弹簧测力计沿水平方向缓慢拉动桌面上的文具袋，测量文具袋对弹簧测力计的拉力F2=______。 （3）使用弹簧测力计测量力 二、弹簧测力计 演示实验——《弹簧测力计的使用》 二、弹簧测力计 测量力的大小的工具叫做测力计。 生活中的测力计有多种，如图所示，它们都可以测量力的大小。如图所示，常见的有握力计等。在科学研究中，还可使用传感器测量力的大小。 3. 测力计 【例题1】如图所示为“用弹簧测力计测重力”的情景，实验前应先沿着______（选填“水平”或“竖直”）方向调零。该测力计的量程为_____牛，最小分度值为________，读数为_______牛。 测量物体重力时，由于重力是竖直向下的，应将弹簧测力计在竖直方向调零。 图中弹簧测力计的量程为0 ⁓2.5N，分度值为0.1N，读数为1.6N。 1.6 竖直 0 ⁓2.5 0.1N 二、弹簧测力计 【例题2】关于“弹力与弹簧测力计”，下列说法不正确的是（　 ） A．弹力是由物体发生弹性形变而产生的力 B．只要物体发生形变就一定会产生弹力 C．如图所示弹簧测力计的示数为3.4N D．弹簧测力计所测的力不能超过它的量程 A．弹力是指发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对接触它的物体产生的力，故A正确，不符合题意； B．只有物体发生弹性形变才能产生弹力，B错误，符合题意； C．弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为3.4N，C正确，不符题意； D．测量力时，为防止弹簧测力计损坏，弹簧测力计所测的力不能超过它的量程，故D正确，不符合题意。 B 故选B。 二、弹簧测力计 重 力 03 第2节 弹力 重力 三、重力 （1）观察现象 观看倾泻而下的瀑布，空中的跳伞，投掷出去的篮球等与重力有关的画面。 1. 重力 三、重力 （2）做一做 观察乒乓球在高处由静止下落的运动情况；观察沿水平、斜向上、斜向下、竖直方向抛出的乒乓球的运动情况。 （3）分析论证 以上各物体的运动状态都发生了变化，表明它们都受到力的作用。这些物体所受到的力不是由接触产生的，它们最后都要落向地面。与这些物体有着共同联系的物体是地球，这些物体都受到地球的吸引力，这个力叫做重力。 三、重力 （4）重力的概念 物理学中，地球表面附近的物体由于地球吸引而受到的力叫做重力，通常用字母G表示。 重力的单位为牛顿（N）。 重力的施力物体是地球，受力物体是地球附近的物体。 三、重力 视频欣赏——《重力的概念》 三、重力 【想想议议】 我们站在地面上，脚朝下，站得很稳。但地球是球形的，在我们“脚下”的阿根廷人，好像是脚朝上的。他们为什么也站得很稳呢？为什么在不同地点的人或物体的“脚”脚都“粘”在地面上呢？ 我们通常所说的“下”到底指的是什么方向呢？ 2. 重力的方向 三、重力 我们知道力是有方向的，那么重力的方向是向哪的呢？ 物体悬挂起来静止时，悬线的方向跟物体所受重力的方向一致，这个方向就是我们所说的“竖直向下”的方向。我们可以通过观察悬线的方向就知道重力的方向。 重力的方向 三、重力 铁架台、细线、重物、盛水的烧杯、三角尺。 实验器材 ①用细线将重物吊在铁架台上自由下垂，浸没在烧杯的水中。用三角尺比较细线的方向和水面的关系。 实验步骤 （1）探究重力的方向 三、重力 ②将铁架台倾斜一定的角度，观察细线静止时的方向，用三角尺比较细线的方向和水面的关系。 ③继续改变铁架台倾斜的角度，观察细线的方向是否变化。 无论铁架台怎样倾斜，细线的方向和水面始终是垂直的。 结论：重力的方向是竖直向下（垂直于水平面向下） 实验现象 水平面 三、重力 重力的方向“竖直向下” 指与水平面垂直向下，即指向地心 ，不能说成“垂直向下” 。 如图所示，放在斜面上的物体受到的重力方向哪一个正确？ 重力的方向竖直向下 理解为指向地心 G G √ × 三、重力 ①检查是否竖直 例如：建筑工人在砌墙时常利用悬挂重物的细线来确定竖直方向，这是因为悬线的方向与重力方向在同一直线上，用这种原理来检查墙壁是否竖直，或检查装饰画是否竖直，这种悬挂重物的细线叫做重垂线，如图所示。 比萨斜塔相对于竖直方向 倾斜度数为4度左右 墙壁竖直 不竖直 （2）重力方向竖直向下的应用 三、重力 简易水平仪 重垂线与桌面垂直，桌面是水平的。 重垂线与桌面不垂直，桌面是倾斜的。 T形架 铅垂线 ②检查是否水平 方法一：用如图所示自制水平仪（由倒T形平板与重垂线组成），检查时将水平仪放在物体表面上，若重垂线与水平板上的中心刻线（图中红色标记）重合，则说明物体表面是水平的，若重垂线偏向刻线的一侧，则表明物体表面不水平。如图所示，桌面左低右高。 三、重力 方法二：如图所示，将直角三角尺的一条直角边平放在物体表面上，看重垂线和直角三角尺的另一直角边是否平行（或重合）。若平行，则物体表面水平；若不平行，则物体表面不水平。 重锤线 三、重力 （1）事例探究 日常我们感觉到物体的质量越大，就越重。 例如，双手分别拿着质量不同的两瓶水时，感觉用力大小不同。这说明物体受到的重力与它的质量有关。 两位运动员进行举重比赛，所举杠铃的质量越大，用力越大，表明重力越大。 因此可作出猜想：物体所受的重力与质量存在一定的关系，物体的质量越大，它所受的重力越大。 3. 重力的大小 三、重力 （2）重力的计算 研究表明，地球表面附近的物体所受的重力大小与物体的质量成正比。 公式表示： G=mg G表示重力，单位是牛顿（N）；m表示质量，单位是千克（kg）； 在地球表面附近，g 约为9.8N/kg。表示质量为1千克的物体在地球上受到的重力大小为9.8N。 三、重力 （3）常见一些物体的重力大小 一瓶可乐的 重力约5N 一个中学生的 重力约500N 成年大象的 重力约50000N 一个篮球 重力约5N 三、重力 4. 重心 （1）重心的概念 物体的各个部分都受到重力的作用。对于整个物体而言，各部分所受到的重力可看成是作用在某一个点上，这个点叫做重心。 物体的每一部分 都受到重力作用 对于整个物体，重力的作用效果就好像作用在某一点上的一个力。 等效于 三、重力 （2）一些物体的重心 形状规则、质量分布均匀的物体，它的重心在它的几何中心上，如图所示。 方形薄板的重心在对角线的交点上 粗细均匀的棒的重心在中点 球的重心 在球心 【例题1】小球放在水平桌面上，请在图中画出桌面受到的压力大小10N的力的图示。 桌面受到小球垂直于桌面向下的压力10N，作用点在接触点上，如图所示。 三、重力 【例题2】篮球在空中运动时所受重力的大小和方向，下列判断中正确的是（　　） A．大小不变，方向在改变 B．大小和方向均在改变 C．大小在改变，方向不变 D．大小和方向均不改变 篮球在空中运动时，所受重力为G＝mg，由于物体的质量m是一种属性，不发生变化，g＝9.8N/kg不变，故重力的大小不变；物体所受重力的方向总是竖直向下的，故方向不变，故ABC错误，D正确。 D 故选D。 三、重力 【例题3】质量是40kg的小明正在打篮球，篮球的重力是5N，请你计算： （1）小明的重力是多少N？ （2）篮球的质量是多少kg？ （1）小明的重力是 G1=m1g=40kg×9.8N/kg=392N （2）篮球的质量是 三、重力 三、重力 【例题4】如图所示是同学们在老师指导下探究重力方向的实验装置。 （1）将该装置放在水平桌面上后，逐渐改变木板M与桌面的夹角α，会观察到悬线OA的方向______（填“变化”或“不变”）； （2）剪断悬线OA，观察小球下落的方向是__________ ； （3）从以上实验现象分析可得出：重力方向__________，建筑工人经常使用的_________就是该原理的应用。 不变 竖直向下 竖直向下 重垂线 三、重力 （1）因为重力的方向总是竖直向下的，所以悬线OA由于受重力的作用就保持竖直方向不变。 （2）剪断悬线OA，小球在竖直向下的重力的作用下就会竖直向下运动。 （3）通过分析得出的结论：重力的方向总是竖直向下的，建筑工人使用的铅垂线就是利用这个原理制成的。 课 堂 总 结 04 第2节 弹力 重力 课堂总结（1） 弹 力 ①弹性：物体受力时发生形变，不受力时又恢复原形状。 ②塑性：物体发生形变后不能自动恢复到原形状。 ③弹力：具备弹性的物体发生形变时产生的力。 ①原理：在一定范围内，弹簧所受的拉力越大， 弹簧的形变程度越大。 ②使用：观察量程和分度值；调零； 待测力的方向与弹簧伸长方向沿同一直线。 ①重力：地球表面附近的物体由于地球吸引而受到的力。 ②方向：重力的方向是竖直向下。 ③大小：物体所受的重力大小与物体的质量成正比。 公式表示：G=mg ④重心：形状规则、质量分布均匀的物体，重心在几何中心上。 弹力 重力 弹簧测力计 重 力 54 课堂总结（2） 55 提 升 训 练 05 第2节 弹力 重力 提升训练 1. 如图所示，用手拉弹簧或用手压弹簧时，弹簧发生_____（填“弹性”或“塑性”）形变；这时弹簧对手产生弹力，它的方向与手对弹簧作用力的方向____（填“相同”或“相反”），而且弹簧的形变越大，这个力就越_______（填“大”或“小”）。 弹性 大 弹簧受力发生形变，不受力时能恢复原状，所以弹簧的形变是弹性形变。 用手拉弹簧时，弹簧发生了弹性形变，弹簧由于要恢复原状就会对跟它接触的物体产生一个力的作用，这个力就是弹力；人手的拉力方向是向上的，而弹力的方向是向下的，弹力的方向与手的拉力方向是相反的。 在弹性限度内，弹簧的形变越大，产生的弹力就越大。 相反 提升训练 2. 一个足球放在一块长木板上，如图所示，木板和足球均发生了弹性形变，关于它们弹力的情况，以下说法错误的是（ ） A．足球受到的支持力是木板产生的弹力 B．足球产生的弹力是由于足球的形变造成的 C．木板形变是由于木板产生弹力造成的 D．足球产生的弹力就是足球对木板的压力 木板和足球均发生了弹性形变，他们之间有弹力的作用。 A．足球受到的支持力是木板产生的弹力，该选项正确。 B．足球产生的弹力是由于足球的形变造成的，该选项正确。 C．木板形变是由于足球产生弹力造成的，不是木板产生弹力造成的，该选项错误。 D．足球产生的弹力向上，就是足球对木板的压力，该选项正确。 C 故选C. 提升训练 3. 在“用弹簧测力计测量力的大小”实验中： ①弹簧测力计能够测量力的大小，利用的是______。 A. 力可以改变弹簧的形状 B. 力可以改变弹簧的运动方向 C. 力可以改变弹簧的运动快慢 ②在进行图所示的实验前，应将弹簧测力计沿_____方向放置，然后进行调零。 ③小明同学猜想：用两个不同的弹簧测力计，分别测量相同的力，示数可能不同。以下设计中，能验证该猜想的是_____。 A. 测量一根头发能承受的拉力 B. 测量同一个木块受到的重力 C. 测量让小武感受相同的拉力 D. 测量拉动同一个木块的拉力 A 水平 B 提升训练 （1）弹簧测力计测量力的大小是利用力可以改变弹簧的长度，即改变弹簧的形状，故选A。 （2）实验时，需要水平拉动木块，所以在实验前，应将弹簧测力计沿水平方向进行调零。 （3）用两个不同的弹簧测力计，分别测量相同的力，要控制力大小不变。 A. 测量一根头发能承受的拉力，头发断时，力会突变，不好读数，不能验证，故A不符合题意；B. 测量同一个木块受到的重力，木块重力不变，方向竖直向下，能验证，故B符合题意；C. 测量让小武感受相同的拉力，人的感觉不精确，不能验证，故C不符合题意；D.测量拉动同一个木块的拉力，人拉动速度不同，会导致拉力示数不同，不能验证，故D不符合题意。 故选B。 提升训练 4. 画出图中，斜向上运动的篮球受到的重力示意图。 重力的方向是竖直向下，作用点在重心上，如图所示。 提升训练 5. 由中国自行设计研制的月球车乘坐“嫦娥”三号探月卫星“亲近”月球，实施无人登月探测。已知月球车在月球上的引力是它在地球表面受到的引力的1/6，若将一个在地球上重为1200N的月球车放到月球上，它受到的重力是______N，质量是______kg。 200 122 由题意可得，月球车放到月球上，它受到的重力 G1=G/6=1200N/6=200N 月球车在地球上的质量 122kg 因质量是物体本身的一种属性，和物体的形状、状态、位置无关，所以月球车在月球上的质量仍然为122kg。 提升训练 因为重力的方向总是竖直向下的，在生活中有好多应用：检查工作台面是否水平、检查墙砌的是否竖直、检查墙上挂的画是否挂正等。为了把年画贴正，通常做法是调整年画，使年画的长边与重垂线平行，因为重力方向竖直向下，所以年画的边长也竖直向下，此时年画就挂正了，故C正确，ABD错误。故选C. 6. 过春节时贴年画是我国的传统习俗，在竖直墙壁上贴长方形年画时，可利用重垂线来检查年画是否贴正，如图所示的年画的长边与重垂线不平行为了把年画贴正，则下列操作方法中正确的是（ ） A．换用质量大的重锤 B．上下移动年画的位置 C．调整年画，使年画的长边与重垂线平行 D．调整重垂线，使重垂线与年画的长边平行 C Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $$