3.1 重力与弹力 课件-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

第三章 相互作用——力 3.1 重力与弹力 导入新课 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？ 分析空中人所受的重力。关于上述问题，你知道哪些？ 重力：由于地球的吸引而使物体受到的力。 一切物体都受重力作用，物体所受重力的施力物体是地球。 大小： G=mg 其中g是自由落体加速度，g=9.8m/s2。并在确定的位置上保持不变，而物体的质量也不会改变。 物体所受的重力与它所处的运动状态、速度大小无关。 单位是牛顿，简称牛，符号用N表示。 方向： 方向竖直向下。 G G 水平面上的物体所受的重力与水平面垂直，在斜面上的物体所受的重力不与斜面垂直。所以重力的方向不一定与接触面垂直。 重力作用点在哪？ 效 等 G 定义: 一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，我们可以认为各部分受到的重力集中作用于一点，这一点叫做物体的重心。 重心：等效看成受重力的作用点。 重心的位置： A：形状规则，质量均匀分布的物体，它的重心在其几何中心处。 B：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。 C：重心的位置是变化的。 D：悬挂法（二力平衡）确定薄板重心的位置。 A A D A D C B B E B E E：重心不一定在物体上。 力可以用有向线段表示。 ①力的图示：用一根带有箭头的线段来表示力。 ②力的示意图：只在图中画出力的作用点和方向，表示物体在这个方向上受到了力。（粗略，常用） G F 作用点：起点 =6N 大小：长度 方向：箭头 力 非接触力： 重力、万有引力、磁场力、电场力 接触力 弹力： 弹簧弹力、拉力、压力、支持力 摩擦力： 静摩擦力、动摩擦力 推 拉 提 举 日常生活中的很多相互作用 接触力：物体与物体接触时发生的力。 弹力 物体在力的作用下的形状或体积会发生改变。 形 变： 也是会发生形变的，因为有力的作用在该物体上了，满足形变的发生条件。只不过有时物体的形变很小，不易被觉察。 结论：任何物体受力时都会产生形变 我用力推墙或压桌面，墙和桌面也会发生形变吗？ 有机玻璃的形变 一块剖面为三角形的有机玻璃压在另一块有机玻璃上，发生的形变肉眼不能看出。但是形变后，当特殊的光通过有机玻璃不同部位时，产生的花纹会发生变化，利用仪器可以看到这种差异。 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？ 观察微小形变示意图 被拉长的弹簧，要恢复原状，对相连接的小车产生了拉力F；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。 弹簧拉力示意图 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。 F拉 胡克定律 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。 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。不能够回复原状的叫作塑性形变。 弹力产生的条件：①直接接触挤压，②发生弹性形变。 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呢？ 实验 探究弹簧弹力与形变量的关系 如图甲，把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，观察弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置。 然后，在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，设计实验记录表格，记录弹簧在不同拉力下伸长的长度。弹簧的弹力等于钩码对弹簧的拉力。 以弹簧受到的弹力F为纵轴、弹簧伸长的长度x为横轴建立直角坐标系。根据表格中的实验数据，在坐标纸上描点，作出F-x图像。 由F-x 图像能得到什么结论？ 注意事项： （1）标尺要竖直且靠近指针，每次改变钩码后要待系统稳定后读数。　　　　　　 （2）读指针刻度时，应估读到下一位。 （3）不能超过弹性限度。 弹簧的弹力与弹簧的伸长的关系 X1 X2 X3 0 结论： 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 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 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。 当堂练习 如果地面上一切物体受到的重力都消失了，则不可能出现的现象是（ ） A. 江河的水不会流动 B. 鸡毛和铁球都可以悬浮在空中 C. 天不会下雨 D. 一切物体的质量都为零 （类似失重状态） （物体所含物质的多少） D 一杯子装满水，杯的底部有一个小孔，在水从小孔不断流出的过程中，杯连同杯中水的共同重心将（ ） A. 一直下降 B. 一直上升 C. 先升后降 D. 先降后升 D 在下列所示的三种情况中，物块的质量均为M，不计一切摩擦和弹簧测力计的重力，则三个弹簧测力计的示数T1、T2、T3的关系是（ ） A．T1 = T2 = T3 B．T1 = T3 ＜ T2 C．T1 ＜ T2 ＜ T3 D．T1 = T2 ＜ T3 A 在一次实验课上，有两名同学各用F=30N的水平力拉轻弹簧，如图所示，若弹簧的原长为12cm，劲度系数k=103N/m，当两人静止时弹簧的长度为（ ） A．18 cm B．15 cm C．9 cm D．19 cm B 3．如图所示，两根相同的弹簧S1、S2，劲度系数皆为k＝4×102 N/m，悬挂的重物的质量分别为m1＝2kg和m2＝4 kg。若不计弹簧质量，g取10 m/s2，则平衡时弹簧S1、S2的伸长量分别为（ ） A．5 cm、10 cm B．10 cm、5 cm C．15 cm、10 cm D．10 cm、15 cm C 质量均匀的钢管，一端支在光滑的水平地面上，另一端被竖直绳悬挂着，钢管受到几个力的作用？各力的施力物体是什么？画出钢管受力的示意图。 解： ①竖直向下的了的重力mg mg ②垂直于地面的支持力F1 F1 ③绳子的拉力F2 F2 施力物体分别是地球、地面和绳子。 某同学在竖直悬挂的弹簧下加钩码，做实验研究弹力与弹簧伸长量的关系。他将实验数据记录在表格中。实验时弹力始终未超过弹性限度，g取10N/kg。 （1）根据实验数据在坐标纸上作出弹力F跟弹簧伸长量x关系的F-x图像。 （2）根据计算弹簧的劲度系数。 解：（1）在本实验中，弹簧弹力与钩码重力大小相等。根据表格，可知道弹簧的原长为6.0cm，由钩码质量和G=mg，可得相应的弹簧弹力大小。在原有的表格基础上有： 弹力 0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 钩码质量 0 30 60 90 120 150 弹簧总长度cm 6.0 7.2 8.3 9.5 10.6 11.8 弹簧伸长量m 0 0.012 0.023 0.035 0.046 0.058 根据数据绘图如下： （2）由胡克定律可知，劲度系数 完成课后相关练习 谢谢观看 谢谢观看 $