3.1 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

该高中物理课件聚焦重力与弹力核心知识点，通过苹果落地、跳板形变等生活现象导入，系统讲解重力的定义、公式G=mg、重心及重力加速度，再过渡到弹力的形变分类、产生条件、方向规律及胡克定律，构建相互作用的物理观念学习支架。 其亮点在于以科学探究为主线，设计“探究弹簧弹力与形变量关系”实验，结合对比表格（轻绳、轻杆、弹簧弹力特点）培养科学思维，通过生活实例与例题分析强化物理观念，帮助学生提升探究能力与知识应用能力，教师可高效开展概念教学与规律探究。

第三章 相互作用——力 第一节 重力与弹力 1.7.2013 大家好，欢迎来到今天的物理课堂。我们生活在一个充满力的世界里，从苹果落地到火箭升空，都离不开力的作用。今天，我们将一起走进第三章《相互作用——力》，学习其中最基础也最重要的两种力——重力与弹力。让我们一起探索力的奥秘吧！ ‹#› 力，无处不在 现象一：苹果为何落地？ 熟透的苹果奔向大地，是因为竖直向下的吸引力——重力，让万物与地球紧密相连。 现象二：跳板的“魔力” 跳板形变后恢复原状产生的力将运动员抛起，这种力被称为“弹力”。 现象三：撑杆跳的奥秘 撑杆弯曲储存弹性势能，伸直时释放势能，助运动员跃过横杆，是对弹力的极致运用。 1.7.2013 在正式学习之前，我们先来观察几个生活中的现象。大家看，牛顿和苹果的故事家喻户晓，苹果为什么会掉下来？跳水运动员为什么能借助跳板跳得很高？还有撑杆跳高运动员，他们是如何利用一根杆子飞越横杆的？这些现象的背后，都指向了我们今天要学习的两个主角——重力和弹力。 ‹#› 一、重力 1、定义：由于地球的吸引而使物体受到的力，叫做重力。 （重力不是引力） 2、大小：G=mg（g是自由落体加速度，又叫重力加速度） 3、方向：竖直向下。(不能说垂直向下，不能说指向地心） 4、重心：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， 这一点叫做物体的重心。 （1）质量分布均匀，具有规则的几何形状的物体，重心在几何中心；质量分布不均匀，形状不规则的物体，用悬挂法确定重心。 （2）重心可以在物体上，也可以在物体外。 5、重力加速度 （1）g是自由落体加速度。 （2）g的单位: N/kg，m/s2 1 N/kg＝ 1m/s2 （3）通常取 9.8 N/kg，表示1kg物体重9.8N。 说明：在粗略估算中，为了简化计算，题目有时会说明取 g = 10 N/kg。在没有特别说明时，请务必使用 9.8 N/kg 进行精确计算。 地点 纬度 重力加速度 赤道 0° 9.780 广州 23°06′ 9.788 武汉 30°33′ 9.794 上海 31°12′ 9.794 东京 35°43′ 9.798 北京 39°56′ 9.801 纽约 40°40′ 9.803 莫斯科 55°45′ 9.816 北极 90° 9.832 （4）纬度越高，g值越大。赤道处最小，两极处最大； 海拔越高，g值越小。距离地心越远，引力越弱。 【例1】关于物体的重心，以下说法中正确的是（ ） A．物体的重心不一定在物体上 B．用线悬挂的物体静止时，细线方向一定通过重心 C．一块砖平放、侧放或立放时，其重心在砖内的位置不变 D．舞蹈演员在做各种优美动作时，其重心的位置不变 ABC 【例2】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 二、弹力 弹性形变 物体受力发生形变，撤去外力后能恢复原状的形变。这类形变具有“形状记忆”，是产生弹力的前提条件。 典型案例：压缩弹簧、拉长橡皮筋。就像健身时拉伸弹力带，松开手后带子立刻回到原来的长度，不会留下永久的变形痕迹。 塑性形变 (范性形变) 物体受力发生形变，撤去外力后不能恢复原状的形变。形变一旦发生就是永久性的，物体的形状被彻底改变。 典型案例：捏橡皮泥、弯折铁丝。儿童将橡皮泥捏成小动物后，橡皮泥保持了新的形状；铁丝弯折后也无法自动变回笔直状态。 1．形变：物体在力的作用下形状或体积会发生变化。 1.7.2013 好了，重力部分我们就学到这里。接下来进入第二部分——弹力。要理解弹力，首先要理解“形变”。物体形状的改变就叫形变。形变分为两种：一种是弹性形变，比如拉橡皮筋，松手后它能恢复原状；另一种是塑性形变，比如捏橡皮泥，松手后它就保持新的形状了。任何物体的弹性都有一个限度，超过了这个限度，就无法恢复了。 ‹#› 二、弹力 弹性限度 弹性物体并非能无限拉伸。如果形变超过一定的临界值（弹性限度），即使撤去外力，物体也无法完全恢复原状。 1.7.2013 好了，重力部分我们就学到这里。接下来进入第二部分——弹力。要理解弹力，首先要理解“形变”。物体形状的改变就叫形变。形变分为两种：一种是弹性形变，比如拉橡皮筋，松手后它能恢复原状；另一种是塑性形变，比如捏橡皮泥，松手后它就保持新的形状了。任何物体的弹性都有一个限度，超过了这个限度，就无法恢复了。 ‹#› 想一想：是不是所有的物体受力后都发生形变呢？ 1.我们的课桌，在书的压力下是否发生形变？ 2.我们用手捏我们的水杯，水杯是否发生形变？ 观察微小形变的方法：放大法。 2.弹力 定义： 发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，会对与它接触的物体产生力的作用，这个力叫做弹力。 条件一：相互接触 产生弹力的两个物体必须直接接触。这是弹力产生的前提，如果两个物体没有接触，就不可能产生弹力作用。 条件二：发生弹性形变 接触的物体之间必须发生了弹性形变（即使是肉眼难以察觉的微小形变）。这是弹力产生的关键，只有形变才会有恢复原状的趋势。 判断技巧：假设法 假设移除接触物体，观察研究对象运动状态。若状态改变，则存在弹力；若不变，则不存在。 1.7.2013 那么，什么是弹力呢？定义很关键：发生弹性形变的物体，为了恢复原状，会对接触的物体产生力，这个力就是弹力。所以，产生弹力必须满足两个条件：第一，要相互接触；第二，要发生弹性形变。缺一不可。比如桌上并排的两本书，虽然接触了，但没有挤压，所以没有弹力。我们可以用“假设法”来判断弹力是否存在。 ‹#› 几种常见的弹力： （1）压力：由于被支持物体发生形变，而对支持物产生的弹力。压力的方向总是垂直于接触面，指向被压的物体。 （2）支持力：支持面发生形变，对被支持的物体产生的弹力。支持力的方向总是垂直支持面，指向被支持的物体。 FN 曲面与平面接触 N N N` 曲面与平面间弹力方向： 过接触点垂直平面指向受力物体 点与平面接触 N N` 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 NA NB 点与曲面接触 点与曲面间弹力方向： 与过接触点的切面垂直并指向受力物体 N1 N2 半球形的碗 A B NA NB （3）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。 （4）杆的弹力： 杆的弹力不一定沿杆，方向与物体的运动状态有关。 弹力的方向：指向恢复原状的方向 规律：弹力的方向总是与物体发生弹性形变的方向相反，并指向受力物体。 这是判断所有弹力方向的根本准则，无论是接触类的压力、绳子的拉力还是复杂的杆的作用力，都遵循这一原则。 压力与支持力 方向总是垂直于接触面（切面），指向被压或被支持的物体。这是最常见的接触弹力形式。 绳子/弹簧的拉力 方向沿着绳子或弹簧的轴线方向，指向其收缩的方向。因为绳子只能发生拉伸形变，只能提供拉力。 轻杆的弹力 方向具有多样性，不一定沿杆的方向。需要结合物体的受力平衡或牛顿运动定律进行具体分析。 1.7.2013 弹力的方向是学习的重点和难点。记住一个核心规律：弹力的方向总是指向物体恢复原状的方向。具体来说，压力和支持力，总是垂直于接触面。而绳子的拉力，总是沿着绳子指向绳子收缩的方向。特别要注意的是杆的弹力，它的方向不一定沿杆，需要具体问题具体分析。 ‹#› 附：几种典型物体模型的弹力特点如下表 项目 轻绳 轻杆 弹簧 形变情况 伸长忽略不计 认为长度不变 可伸长，可缩短 施力与受力 情况 只能受拉力或 施出拉力 能受拉或受压， 可施出拉力或压力 能受拉或受压， 可施出拉力或压力 力的方向 始终沿绳 不一定沿杆 沿弹簧轴向 力的变化 可发生突变 可发生突变 只能发生渐变 思考：试分析图中细杆或小球所受的弹力，并确定其方向。 水平面上靠在一起的两小球 悬挂靠在一起的两小球 【例3】体育课上一学生将足球踢向斜台，如图所示。下列关于足球与斜台作用时斜台给足球的弹力方向的说法正确的是（ ） A．沿v1的方向 B．沿v2的方向 C．先沿v1的方向后沿v2的方向 D．沿垂直于斜台斜向左上方的方向 D 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？ 提出问题 大胆猜想 设计实验 进行实验 处理数据 得出结论 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 （1）实验目的：探究弹簧弹力与形变量的关系。 （2）实验器材：弹簧、铁架台、钩码、刻度尺 （3）实验步骤: ①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，记录原长L。 ②在弹簧下端悬挂1个50g钩码平衡时在刻度尺上读出它的示数。 ③继续在弹簧下端悬挂2、3、4、5个钩码平衡时在刻度尺上读出它的示数填入表格中。 ④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。 钩码数量 L/cm ∆L/cm F/mg 0 37.00 0.00 0.00 1 35.70 1.30 1.00 2 34.38 2.62 2.00 3 32.86 4.14 3.00 4 31.50 5.50 4.00 5 30.14 6.86 5.00 （4）实验数据 由 F-x 图像能得到什么结论？ ∆L/cm F/mg 1、内容：弹簧发生弹性形变时，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 三、胡克定律 k为弹簧的劲度系数, 单位是N/m。由弹簧自身决定。 生活中说有的弹簧 “硬”，有的弹簧 “软”，指的就是劲度系数不同。 【例4】一根劲度系数为200 N/m 的弹簧, 在受到10 N 的压力作用时, 弹簧的长度为15 cm,当不受外力作用时, 弹簧的长度为（ ） A．20 cm B．15 cm C．10 cm D．5 cm A 随堂练习： 1.下列说法正确的是(　　) A．地球对物体的万有引力就是物体所受重力 B．将物体向上搬运要比向下搬运更费劲，是因为物体向上运动时所受的重力比较大 C．形状固定的物体其重心相对于自身位置不会因为物体的运动而发生变化 D．重力的方向总是与接触面相垂直 C 2.两根相同的弹簧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＝2 kg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 随堂练习： 小结： 重力 计算公式：G = mg（g为重力加速度） 关键特征：方向始终竖直向下，作用点为物体的重心。重力是由于地球的吸引而使物体受到的力。 弹力 产生条件：物体间直接接触且发生弹性形变 胡克定律：F = kx（k为劲度系数，x为形变量）。弹力的方向总是指向恢复原状的方向。 1.7.2013 好了，我们来总结一下今天学习的内容。我们主要学习了力的两种基本形式：重力和弹力。重力的核心是G=mg，方向竖直向下，作用点在重心。弹力的核心是产生条件（接触、弹性形变）和胡克定律F=kx。请大家课后认真复习，并完成作业，特别是要多观察生活中的物理现象。 ‹#› 谢谢观看！ 1.7.2013 今天的课程到此结束，感谢大家的聆听。希望通过今天的学习，大家对重力和弹力有了更深刻的理解。物理的世界充满了奇妙，希望大家能保持好奇心，不断探索。下课！ ‹#› Chart1 0 1.3 2.62 4.14 5.5 6.86 F/mg 0 1 2 3 4 5 Sheet1 钩码数量 L/cm ∆L/cm F/mg 0 37 0 0 1 35.7 1.3 1 2 34.38 2.62 2 3 32.86 4.14 3 4 31.5 5.5 4 5 30.14 6.86 5 Sheet1 F/mg $