3.1.2 重力与弹力 课件 -2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理课件围绕“重力与弹力”展开，系统构建了形变概念、弹力产生条件、方向判断及胡克定律等核心知识体系。通过微小形变实验引入形变普遍性，再以弹力定义和产生条件为逻辑起点，层层递进至弹力方向的多种情境分析，最后用胡克定律实现定量探究，形成从定性到定量的学习支架。 其亮点在于深度融合科学思维与科学探究素养，如利用假设法判断弹力有无体现科学推理能力，通过实验数据处理训练学生模型建构与证据意识，尤其在弹力方向判断中结合图形直观呈现不同接触情形，强化物理观念中的运动与相互作用理解。教学设计注重问题驱动与实践操作，既提升学生解决实际问题的能力，又帮助教师高效落实核心素养目标。

第三章 相互作用——力 3.1 重力与弹力 一、形变 形变：物体在力作用下形状或体积的改变叫做形变 1、定义 撤去作用力后 能恢复原状 不能恢复原状 弹性形变 塑性形变 弹簧、橡皮筋 铅丝、橡皮泥 2.形变的分类 2.形变的分类 弹性限度：发生弹性形变的物体，如果形变超过一定限度，即使撤去外力，物体也不能完全恢复原来的形状，这个限度叫弹性限度。 形变普遍存在吗？ 演示 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？ 桌子发生了微小形变 放大法 一切物体在力的作用下都会发生形变。 一切物体在力的作用下都会产生形变,有的物体形变较为明显;有的物体的形变极其微小。 2.形变的分类 微小形变 放大法 提醒：有些微小形变看不见，有没有发生形变不能直接观察到，要根据物体的运动状态来综合分析。那么我们一起来认识弹力。 二、弹力 1.定义 发生形变的物体，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。 施力物体 受力物体 2.弹力产生条件： 相互接触 发生弹性形变（相互挤压） 两者需同时满足 方向： 作用点： 指向施力物体恢复原状的方向/指向受力物体 两物体的接触面上，为了使受力物体看得更直接，常常把作用点平移到物体的重心上。 3.弹力的方向： 被跳水运动员压弯的跳板，要恢复原状，对上面的人产生弹力（支持力） 人的脚发生形变，对跳板，产生弹力（压力） 弹簧发生压缩形变，要恢复原状，对手有向上的弹力。 手发生挤压形变，要恢复原状，对弹簧有向下的弹力。 描述弹力产生的过程并指出弹力的方向？ 练一练 桌面形变 FN 物体形变 F压 物体受到支持力 桌面受到压力 四、弹力的方向 4.弹力的常见类型: 支持力、压力、拉力、弹簧弹力 拉力：由于绳子（弹簧）被拉长要恢复原状，而产生的弹力。拉力的方向总是沿绳子（弹簧）收缩的方向。 轻绳 弹簧 注：两物体间的弹力是发生在相互接触面上，但可以将作用点移到重心上。 4.弹力的常见类型: 五、弹力有无的判断 方法一：条件法 若有接触且明显形变的情况，可以直接根据弹力条件进行判断. 五、弹力有无的判断 方法二：假设法（常用于微小形变） 如：光滑水平面并排放着静止的木块A、B，试分析A、B之间有无弹力？ 假设A、B间有弹力 以B为研究对象，B受力： B不可能静止，所以A、B间没有弹力 五、弹力有无的判断 分析球与斜面间有无弹力？ 假设球与斜面间有弹力,对球受力分析： G T N 斜面→球 球不可能静止，所以球与斜面间没有弹力 方法二：假设法（常用于微小形变） A B 分析球与球之间有无弹力？ 五、弹力有无的判断 矛盾，假设不成立 矛盾，假设不成立 结论 无法静止 无法静止 作出假设，根据结果与现实矛盾与否，得出假设是否成立 假设 操作 结果 弹力存在 添加弹力 弹力不存在 撤去接触面 在下图中，a、b均处于静止状态，则a、b间一定有弹力的是(　　) 假设解除a或b，观察另一个物体的运动状态是否改变 B 六、弹力方向的判断 平面与平面间弹力方向： 过接触点垂直公共面指向受力物体 六、弹力方向的判断 FN FN1 FN2 曲面与平面间弹力方向： 过接触点垂直平面指向受力物体 六、弹力方向的判断 FN1 FN2 点与平面间弹力方向： 过接触点垂直平面指向受力物体 光滑斜面 A B FN1 FN2 六、弹力方向的判断 点与曲面间弹力方向： 垂直切面(接触点处)指向受力物体 FN1 FN2 半球形的碗 A B FN1 FN2 六、弹力方向的判断 曲面与曲面间弹力方向： 与过接触点的公切面垂直并指向受力物体 A B 六、弹力方向的判断 沿绳子收缩的方向 1.只能拉不能压； 2.轻绳的拉力一定沿绳方向； 3.同一根绳子拉力处处相等。 轻绳的受力特点 轻绳： 六、弹力方向的判断 杆的弹力可能沿杆，可能不沿杆，一般要根据物体的运动状态结合平衡条件确定轻杆的弹力方向。 轻杆： 轻杆受力特点： 1.可拉可压； 2.杆所受的力不一定沿杆的方向； 六、弹力方向的判断 Ａ B 蓝色：形变方向 红色：弹力方向 轻弹簧： 弹簧两端的弹力方向：沿弹簧的中心轴线，指向弹簧恢复原状的方向/指向弹簧形变相反的方向，可为压力/拉力。 乙 画出物体P受到的弹力，其中甲、丙中物体P处于静止状态，丁中物体P(即球)在水平面上匀速滚动。乙中点1、2、3分别是球的重心可能的位置，点2是球心，1、2、3点在同一竖直线上 弹簧弹力和形变量的关系 七、胡克定律 七、胡克定律 1. 实验目的 1、探究弹簧的弹力与弹簧伸长量的定量关系。 2、学会用列表法、图像法、函数法处理实验数据。 2. 实验器材 带铁夹的铁架台、毫米刻度尺、轻弹簧、钩码(一盒)、三角板、铅笔、坐标纸等。 1．弹簧弹力F的测量：弹簧下端悬挂的钩码静止时，弹簧弹力的大小与钩码的重力大小相等，即F=mg。 2．弹簧的伸长量x的确定：弹簧的原长l0与挂上钩码之后弹簧的总长度l可用刻度尺直接测出，弹簧的伸长量 x=l-l0。 3．图像法处理实验数据：作出弹簧弹力F与弹簧伸长量x的关系图像，根据图像分析弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。 3. 实验原理 弹簧受到拉力时会伸长，平衡时弹簧的弹力和拉力大小相等，这样弹力的大小可以通过测定拉力而得出（可以用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，弹力的大小就等于钩码重力的大小）；弹簧的伸长量可用刻度尺测出，多测几组数据，用列表或作图的方法探究弹簧的弹力与弹簧伸长量的定量关系。 七、胡克定律 1．按如图所示安装实验装置，记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0。 2．在弹簧下悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的总长度和钩码的重力。 3．增加钩码的个数，重复上述实验过程，将数据填入表格，用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 1 2 3 4 5 6 7 F/N 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 l/cm 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 x/cm 0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 探究弹簧弹力与形变量的关系视频 F= k x 公式： 弹簧发生弹性形变时，弹力的大小跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比 实验结论： 弹簧型变量 弹簧劲度系数 31 七、胡克定律 1、内容：弹簧发生弹性形变时，在弹性限度内，弹力的大小F跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比。 2、公式： F ＝ k x (x为弹簧的形变量) ΔF = kΔx (Δx为弹簧的形变量的变化量) 其中：F ——弹簧的弹力 ΔF ——弹簧的弹力的变化量 k ——弹簧的劲度系数，由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定。k的单位是牛顿每米，符号N/m或者牛顿每厘米，符号N/cm. 胡克定律的适用范围：在弹簧的弹性限度内 注意事项 1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过度拉伸，超出它的弹性限度。 2．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大误差。 3．描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，连线时应让尽量多的点落在所画图线上，个别严重偏离的点应舍弃，不在所画图线上的点应大致均匀分布在曲线（包括直线）的两侧。 4．记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。 33 练习 在“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中，当悬挂10N重物时，弹簧长度为0.16m；悬挂20N重物时，弹簧长度为0.18m，则弹簧的原长L和劲度系数k分别为（　　） A．弹簧的原长L=0.15m B．弹簧的原长L=0.17m C．弹簧的劲度系数k=500N/m D．弹簧的劲度系数k=1000N/m C 练习 测得一只弹簧测力计3N和5N两刻度线之间的距离为2.5cm。求： （1）这只弹簧测力计所用弹簧的劲度系数。 （2）这只弹簧测力计3N刻度线与零刻度线之间的距离 （1）80N/m （2）3.75cm 总结 胡克定律 ① k 称为劲度系数，单位 N/m，由弹簧的材料，粗细，长度等自身 性质决定。 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（压 缩或伸长）。 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，即： F = k x 3.大小（胡克定律）：F=kx 2.方向：指向施力物体恢复原状的方向 1.产生：弹性形变 弹力 Lavf58.12.100 Lavf52.104.0 $