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

该高中物理课件聚焦重力与弹力核心内容，通过苹果落地、弹簧拉伸等生活现象情境导入，系统串联力的概念、重力三要素、弹力产生条件及胡克定律，搭建从生活实例到物理规律的递进式学习支架。 其特色在于融合科学探究与科学思维，以“探究弹簧弹力与形变量关系”实验培养数据处理与误差分析能力，借助F-x图像斜率解读劲度系数体现模型建构，结合高考真题强化知识应用。学生能深化相互作用观念，教师可依托系统资源提升教学效率。

重力与弹力 人教版 · 高中物理必修第一册 · 第三章 相互作用——力 1 3.1重力与弹力 重力 力 重力 重力的等效作用点：重心 定义 方向 大小 力是物体与物体之间的相互作用。 从本质上讲，力具有以下几个关键特性：首先是矢量性，这意味着力不仅有大小，还必须具有方向；其次是物质性，力不能脱离具体的物体而凭空存在；再者是相互性，任何力的作用都连接两个物体，施力物体同时也必然是受力物体。此外，力的产生具有同时性（即作用力与反作用力同时产生、同时消失）和间接性（即力的产生不一定需要物体直接接触）。 在实际应用中，力的作用主要体现在两个方面：一是改变物体的运动状态，二是使物体发生形变。而描述一个完整的力，必须包含三个核心要素：大小、方向和作用点。 由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力。由于地球自转，重力一般不等于引力 方向:总是竖直向下(注意:不是垂直向下，也不是指向地心) 大小:G=mg，一般情况下，g取9.8m/s2。表示质量为1kg的物体受到的重力为9.8N 重心位置可在物体上，也可不在物体上，与物体所处位置及运动状态无关 弹力 形变 定义:物体在力的作用下形状和体积会发生改变，这种变化叫形变。分类:弹性形变(去掉外力后能恢复原状的形变)和非弹性形变(去掉外力后不能恢复原状的形变)。结论:任何物体受到外力作用都会发生形变。微小形变观察方法:见右图(放大法) 弹力 定义: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。产生条件:两物体相互接触且接触面间发生弹性形变，这两个条件必须同时满足才会产生弹力。弹力方向:总是与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反或与施力物体发生形变方向相反 胡克定律 弹性限度 发生形变的物体，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 胡克定律 内容:在弹性限度内弹簧发生弹性形变时，弹簧弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。公式:F=kx，适用范围:适用于弹性限度内，弹簧或类弹簧物体的拉伸或压缩形变。k为弹簧的劲度系数:它表示弹簧固有的力的性质。k的大小由弹簧的材料、长度、横截面积等因素决定，k的单位是牛顿每米，符号是N/m。胡克定律的推论:△F=k△x 2 学习目标 物理观念 ·形成相互作用的观念,能从“力是物体间的相互作用”这一本质出发，理解重力(非接触力)和弹力(接触力)的产生机制。 ·明确重力的大小、方向及重心分布规律，理解弹力产生的两个必要条件。 科学思维 ·模型构建:能将实际物体抽象为质点,将复杂的受力情况简化为重力和弹力模型。 ·科学推理:能利用胡克定律进行演绎推理，解决弹簧弹力与形变量的定量计算问题。 ·科学论证:能通过实验数据绘制F-x图像，利用图像斜率论证劲度系数的物理意义。 科学探究 ·能独立完成"探究弹簧弹力与形变量的关系”实验，规范使用刻度尺等测量工具，正确处理实验数据并分析误差来源。 科学态度与责任 ·在探究过程中培养团队协作精神,体会物理规律在工程设计(如建筑减震、体育器材)中的指导作用，增强将物理知识应用于实践的意识。。 3 教学重点与难点 教学重点 重力的大小 G=mg 及方向（竖直向下） 重心的概念及确定方法 弹力产生的两个条件（接触+弹性形变） 胡克定律 F=kx 的理解与应用 力的图示与受力分析基本方法 教学难点 重心概念的理解（等效思想） 重力与万有引力的区别与联系 弹性限度与塑性形变的区别 F-x 图像的理解（斜率=劲度系数） 受力分析时弹力的判断与方向确定 4 课程导航 01 力与重力 力的概念、重力三要素 重心与重力加速度 02 力的图示 03 04 弹力基础 力的三要素表示 力的示意图画法 05 课堂练习 真题随堂练 课后习题讲解 06 课堂小结 知识网络构建 物理学思想方法提炼 弹性形变与塑性形变 弹力产生条件 胡克定律 F=kx 的深入理解 劲度系数的含义 实验探究 5 情境导入 生活现象观察 🍎 苹果从树上落下 为何不飞向天空？ 🔄 弹簧被拉伸后 为何能恢复原状？ 蹦极时绳子 为何能拉住人？ 🌙 同一物体在月球上 为何比在地球上轻？ 核心问题 力是什么？ 力是物体间的相互作用 重力从何而来？ 地球对物体的吸引力 弹力如何产生？ 物体形变后恢复原状的力 6 力与重力 力的概念回顾 · 重力三要素 · 重心与重力加速度 01 7 力的概念回顾 力的定义 力是物体与物体之间的相互作用。力的作用是相互的——有施力物体，必有受力物体。 ① 物质性 力不能脱离物体存在 有受力物体必有施力物体 ② 相互性 施力物体同时也是受力物体（牛顿第三定律） ③ 矢量性 力既有大小又有方向 力的运算遵循平行四边形定则 力的三要素 大小 用测力计测量 单位是牛顿（N） 方向 力的指向 决定作用效果 作用点 力在物体上的 作用位置 8 重力——从地球引力到重力 重力（G）的定义由于地球的吸引而使物体受到的力。重力是万有引力的一个分力（忽略地球自转影响时可近似相等）。单位是牛顿，简称牛，符号用N表示。 大小 G = mg g 为重力加速度 g ≈ 9.8 N/kg（地球表面） g ≈ 10 N/kg（计算中常取近似值） 方向 总是竖直向下 指向地心附近≠垂直向下！ 垂直向下是相对于接触面 作用点——重心 等效作用点 物体各部分受重力的等效作用点 与质量分布和形状有关 9 重力加速度g的深度解读 g的物理含义 g=9.8N/kg(m/s2) 含义：质量为1kg的物体 受到的重力为9.8N g随位置的变化 随纬度升高：g↑赤道最小，两极最大 随海拔升高：g↓离地心越远，g越小 月球上g≈1.6 N/kg 不同地点的重力加速度 地点 赤道 北京 上海 广州 两极 g (N/kg) 9.780 9.801 9.794 9.788 9.832 10 重心——重力的等效作用点 重心是物体各部分所受重力的合力的作用点，是一个等效概念。 规则物体 质量均匀分布的规则几何体，重心在几何中心： · 球体 → 球心 · 长方体 → 对角线交点 · 圆盘 → 圆心 不规则物体 用悬挂法（两次悬挂）确定重心位置： 悬挂两次，沿悬线方向画延长线， 两线交点即为重心。 注意事项 ① 重心不一定在物体上（如均匀圆环的重心在圆心） ② 重心位置与质量分布有关（如载重卡车的重心随货物变化） ③ 物体姿态变化时重心位置不变（刚体） 11 真题随堂练 （2019·浙江高考真题）小明撑杆使船离岸，下列说法正确的是： A. 小明与船之间存在摩擦力 B. 杆的弯曲是由于受到杆对小明的力 C. 杆对岸的力大于岸对杆的力 D. 小明对杆的力和岸对杆的力是一对相互作用力 答案：A.小明与船之间存在摩擦力正确，小明双脚站在船上，小明通过撑杆获得岸施加的向后的弹力，小明有相对船向后滑动的趋势，船对小明施加向前的静摩擦力；根据牛顿第三定律，小明对船施加向后的摩擦力，正是这个摩擦力推动船离岸。二者之间存在静摩擦力。 B.杆的弯曲是由于受到杆对小明的力错误，弹力产生的形变：杆发生弯曲，受力物体是杆，使杆形变的力是岸对杆的力、小明对杆的力。“杆对小明的力”是杆施加出去的力，受力物体是小明，不会让杆自身弯曲。 C.杆对岸的力大于岸对杆的力错误，杆对岸的力、岸对杆的力是一对相互作用力，根据牛顿第三定律：大小一定相等。 D.小明对杆的力和岸对杆的力是一对相互作用力错误，相互作用力特点：两个力作用在两个物体上（A对B、B对A）。小明对杆、岸对杆，两个力都作用在杆上，是同一物体受到的两个外力，不属于相互作用力。 （2025·广西·高考真题）独竹漂在平静的湖面上，独竹漂选手手持划杆踩着楠竹，沿直线减速滑行，选手和楠竹相对静止，则： A. 选手所受合力为零 B. 楠竹受到选手作用力的方向一定竖直向下 C. 手持划杆可使选手（含划杆）的重心下移，更易保持平衡 D. 选手受到楠竹作用力的方向与选手（含划杆）的重心在同一竖直平面 解析:A. 选手所受合力为零 减速运动，有加速度，合力≠0 B. 楠竹受到选手作用力的方向一定竖直向下，选手有水平加速度，楠竹对选手合力斜向后；相互作用力：选手对楠竹合力斜向前，不是竖直向下 C. 手持划杆可使选手（含划杆）的重心下移，更易保持平衡重心越低，稳度越大，正确。 D. 选手受到楠竹作用力的方向与手（含划杆）的重心在同一竖直平面 结论：本题C、D均正确 12 02 力的图示与示意图 力的三要素表示 · 力的示意图画法 · 受力分析基础 13 力的图示与力的示意图 对比项 力的图示 力的示意图 标度 必须有标度（如1cm=10N） 无需标度 线段长度 严格按比例画 大致表示即可 作用点 必须准确标出 画在物体重心即可 用途 精确表示力的大小 分析受力情况 画力的示意图步骤 ① 确定研究对象，画出物体简图 ② 找出所有接触力（弹力、摩擦力）和非接触力（重力） ③ 按力的大小比例画带箭头的线段，标注力的符号 力:可以用有向线段表示。有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点。 如图球所受的重力大小为6N，方向竖直向下。这种表示力的方法，叫作力的图示。 在不需要准确标度力的大小时，通常只需画出力的作用点和方向，即只需画出力的示意图。 画力的图示步骤 ① ② ③ ④ 定对象，画简图，定标度； 分析受力的大小、方向、作用点； 按标度比例画线段（带刻度）； 标箭头、标力的符号和大小 14 真题随堂练 物体 A 对物体 B 的压力是 10 N，画出这个力的图示和示意图。 1.找点：明确受力物体，确定力的作用点（一般画在重心） 2.画线：沿力的方向画线段 3.箭画头：线段末端画箭头表示方向 4.标符号：箭头旁标出力的符号（G、N、f、F 等）和数值大小 15 03 弹力基础 弹性形变与塑性形变 · 弹力产生条件 · 常见弹力类型 16 接触力与形变 接触力：日常生活中的很多相互作用，无论是对物体推、拉、提、举，还是牵引列车、锻打工件、击球、弯弓射箭等，都是在物体与物体接触时发生的，这种相互作用可以称为接触力。 📖 光弹性法检测微小形变 形变：物体在力的作用下形状或体积会发生改变。 一、核心问题：微小形变"看不见" 物体在外力作用下会发生形变，但大多数情况下这种形变极其微小，肉眼无法直接观察。比如将一块剖面为三角形的有机玻璃压在另一块有机玻璃上，接触面的形变用眼睛根本看不出来。 二、解决方案：光弹性法 巧妙思路： 形变虽然"看不见"，但它会改变材料的光学性质，从而改变通过它的光的行为。 具体原理：应力双折射效应 —— 有机玻璃受挤压后，内部应力分布不均匀，导致不同部位的折射率发生变化。 偏振光干涉 —— 当特殊光线（偏振光）穿过发生形变的有机玻璃时，不同部位因折射率不同，光的相位延迟也不同，最终形成明暗相间或彩色的干涉条纹（等色线）。 条纹 → 应力 —— 条纹的形状和分布直接反映了材料内部的应力大小和方向，这种变化可以用仪器精确检测。 三、工程应用 这种方法在工程设计中有非常实用的价值： 步骤内容①建模按实际工程结构按比例缩小，用有机玻璃制作模型②加载对模型施加与实际工况相似的力③观测用偏振光照射模型，记录干涉条纹④推测根据条纹分布，反推实际工程中各部位的受力与应力集中情况 四、示意图 下图直观展示了光弹性法的实验光路：光源 → 起偏器 → 受压有机玻璃模型（产生干涉条纹）→ 检偏器 → 屏幕显示条纹图案。 17 观察桌面微小形变 当你用力按压桌面时，桌面真的变弯了吗？肉眼几乎看不到，但通过光的反射，我们可以让这"看不见的形变"现出原形。 按压桌面→桌面微弯→镜面倾斜→反射光偏转→光斑大幅移动。层层放大，微小形变清晰可见。 实验核心思路 1.光路放大 利用长距离光轴，将镜面微小角度变化转化为标尺上明显的线位移。 实验原理 2.角度放大 3.串联放大 平面镜偏转θ角，反射光线偏转2θ角，实现第一次放大。 光线经M、N两次反射，进一步叠加放大，灵敏度倍增。 4.位移公式 光斑位移 Δs≈r×2(2θ+θ')，r为镜到屏距离，即使θ极小也可观测。 实验器材：平面镜M（固定在桌面右侧，参与第一次反射，将入射光转向镜N）、平面镜N（固定在桌面右侧，参与第二次反射，将光射向远处的标尺）、激光光源（发出一束水平激光，照射到镜N后经两次反射射到墙上）、竖直标尺（贴于远处墙壁上，用于记录光斑位置变化，直观显示形变大小）。 N 入射光线 反射光线 反射面 入射角 反射角 角度放大 18 观察桌面微小形变 实验操作步骤： 1.摆放桌面：将两镜间距尽量拉远； 2.调节光路：激光经N、M两次反射到墙； 3.标记光斑：在标尺上记录初始位置； 4.施加压力：用力按压两镜之间的桌面； 5.观察变化：光斑明显偏离初始位置； 6.撤去压力：光斑回到原位，验证弹性； 关键操作点： 1.两镜间距尽可能远，增大光路总长度，提高放大倍数，效果更明显。 2.入射光方向保持不变，确保只有桌面形变引起镜面偏转，排除干扰。 3.入射光方向保持不变，确保只有桌面形变引起镜面偏转，排除干扰。 4.按压位置选在两镜中间，使两镜向相反方向倾斜，实现串联放大。 实验结论： 1.形变存在：桌面在压力作用下确实发生了形变，虽然肉眼不可见，但通过光杠杆放大后清晰可测。 2.弹性形变：撤去外力后光斑回到原处，说明桌面发生的是弹性形变，能自行恢复原状。 3.放大法：光杠杆法可将微米级形变放大为厘米级位移，是物理学中经典的"放大法"思想。 实验现象： 1.光斑移动显著：按压桌面后，墙上光斑位置发生明显偏移，说明桌面已弯曲 2.镜面偏转微小：桌面微弯带动镜面倾斜微小角度，肉眼无法直接察觉。 3.光路改变两次：经M、N两次反射后角度偏差被逐级放大。 4.是可逆恢复：撤去压力后光斑回到原位，证明形变为弹性形变。 5.百倍放大效果：光杠杆法将微米级形变放大为厘米级光斑位移。 6.核心结论成立：任何物体受力都会形变，放大法使之可见。 19 弹力——形变的恢复力 弹力的定义：物体由于发生弹性形变而产生的力。发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生力的作用。 弹力产生的条件 条件一 物体直接接触 不接触的物体间不存在弹力 条件二 发生弹性形变 形变是产生弹力的直接原因 ⚠ 两个条件缺一不可！ 常见的弹力 20 04 胡克定律 F=kx 的深入理解 · 劲度系数的含义 · F-x 图像分析 21 弹性形变与塑性形变 对比项 弹性形变 塑性形变 定义 撤去外力后能 恢复原状的形变 撤去外力后 不能恢复原状的形变 举例 弹簧拉伸、橡皮筋 撑杆跳高、弓箭 橡皮泥变形 金属弯曲、面团揉捏 有无弹力 ✓ 有弹力 ✗ 无弹力 弹性限度（重要概念） 物体受到外力作用时发生形变，当外力超过某一限度后，撤去外力物体不能完全恢复原状，这个限度称为弹性限度。 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系呢?---下面我看一起来探究弹簧弹力与形变量的关系。 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，这种形变叫作弹性形变。 22 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F与形变量x之间的关系，验证胡克定律F=kx是否成立。 明确k的物理意义 2.实验原理:弹簧弹力等于悬挂砝码的重力，即F=mg。形变量x为弹簧伸长后的长度与原长之差。 控制变量法 3.实验器材 / 弹簧一根、铁架台、刻度尺、钩码若干（已知质量）、坐标纸、铅笔、直尺。 实验步骤 1. 测量弹簧原长 L0 2. 在弹簧下端挂不同质量的钩码 3. 记录每次的总长度和弹力 4. 计算形变量 x=L-L0 5. 以F为纵轴、x为横轴作图 6. 分析图像得出F与x的关系 23 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 数据处理 · 列表记录 F和x的对应值 · 用图像法处理数据（F-x 图） · 图像为过原点直线→F∝x · 斜率即为劲度系数k 注意事项 · 弹簧下端钩码质量不宜过大 · 待弹簧静止后再读数 · 要做直线，尽量多的点落在图像上 · 多次测量取平均值减小误差 · 先竖直悬挂在测量原长 · 尽量用轻质弹簧 X/m F/N 0 0 1 2 3 4 5 F/N L/cm x/cm 24 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 实验结论与总结 1.胡克定律 在弹性限度内，弹簧弹力F与形变量x成正比，即F=kx。 2.劲度系数 k为弹簧的劲度系数，反映弹簧的"软硬"程度，单位为N/m。 3.图像特征 F-x图线为过原点的直线，斜率即为k值，线性度越好说明弹簧越理想。 2.弹性限度 超过弹性限度后，弹簧不再遵循胡克定律，会发生塑性形变。 25 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 实验注意事项补充：误差分析与改进 误差来源：弹簧自重会引起微小伸长，钩码质量标称值存在偏差，读数存在人为误差，作图时有误差。 改进方案：先竖直悬挂在测量原长，改用光电传感器自动记录伸长量，提高数据精度和实验效率。 减小误差：多次测量取平均值，用图像法处理数据可有效减小随机误差。 拓展思考：探究超过弹性限度后弹簧的行为，理解弹性限度的物理含义。 26 胡克定律——弹力的定量规律 F=kx F 弹力 牛顿（N） 弹簧对外的弹力大小 k 劲度系数 N/m 反映弹簧的「软硬」程度 k 越大，弹簧越「硬」 x 形变量 米（m） 弹簧伸长或缩短的长度 x=|L-L0| 27 易错辨析与常见误区 ✗ 重力就是地球对物体的引力 → ✓ 重力是引力的一个分力（考虑地球自转），方向竖直向下而非严格指向地心 ✗ 弹簧伸长量 = 弹簧长度 → ✓ 伸长量=现长-原长，是一个变化量，单位必须换算为米 ✗ 任何形变都能产生弹力 → ✓ 只有弹性形变才能产生弹力，塑性形变不能产生弹力 ✗ 重心一定在物体上 → ✓ 重心是等效作用点，均匀圆环的重心在圆心（不在物体上） 28 05 课堂练习 真题随堂练 · 课后练习题讲解 29 真题随堂练 1.(2023·山东卷·2)餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示，三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上，下端连接托盘。托盘上叠放若干相同的盘子，取走一个盘子，稳定后余下的正好升高补平。已知单个盘子的质量为300g，相邻两盘间距1.0cm，重力加速度大小取10m/s2。弹簧始终在弹性限度内，每根弹簧的劲度系数为( ) A. 10 N/m B. 100 N/m C. 200 N/m D. 300 N/m 考点：力的平衡 + 胡克定律。取走一个盘子，少了一个盘子的重力mg，由三根弹簧共同承担，形变量正好等于相邻盘间距x=1.0 cm。即mg=3kx→k =mg/(3x)=3/(3×0.01)=100N/m。 答案：B 2.（2024·河北·单选）弹簧测力计下端挂有一质量为0.20kg的光滑均匀球体，球体静止于带有固定挡板的斜面上，斜面倾角为30°，挡板与斜面夹角为60°。若弹簧测力计位于竖直方向，读数为1.0N，g取10m/s2，挡板对球体支持力的大小为（） A.N B.1.0N C.N D.2.0N 解析:对小球受力分析如图所示 由几何关系可得力F与力FN与竖直方向的夹角均为30°，因此将力F和FN正交分解可得：FNsin30°=Fsin30°, FNcos30°+Fcos30°+FT=mg；解得F=FN=，故选A。 30 真题随堂练 3.（2024·广东·单选）如图所示，轻质弹簧竖直放置，下端固定。木块从弹簧正上方H高度处由静止释放。以木块释放点为原点，取竖直向下为正方向。木块的位移为y，所受合外力为F，运动时间为t。忽略空气阻力，弹簧在弹性限度内。关于木块从释放到第一次回到原点的过程中，其F-y图像或y-t图像可能正确的是（） 考点：木块下落H之前只受重力，合外力F=mg 恒定；接触弹簧后，F=mg−kx，随着y增大F先减小到0再反向增大。本质是重力与弹簧弹力的合力变化，图像辨析。 答案：B（F-y图：先是一段水平线F=mg，然后向下倾斜过零后向下延伸） 4.(2024·湖北卷·6)如图所示，两拖船P、Q拉着无动力货船S一起在静水中沿图中虚线方向匀速前进，两根水平缆绳与虚线的夹角均保持为30°。假设水对三艘船在水平方向的作用力大小均为Ff，方向与船的运动方向相反，则每艘拖船发动机提供的动力大小为( ) A.Ff B.Ff C.2Ff D.3Ff 解析:根据题意对S受力分析如图甲,正交分解可知2FTcos30°=Ff，所以有F=Ff，对P受力分析如图乙，则有(FTsin30°)2+(Ff+FTcos30°)2=F2，解得F=Ff,故选B 31 真题随堂练 5.（2024·辽宁·单选）利用砚台将墨条研磨成墨汁时讲究"圆、缓、匀"，如图，在研磨过程中，砚台始终静止在水平桌面上。当墨条的速度方向水平向左时，（） A. 砚台对墨条的摩擦力方向水平向左 B. 桌面对砚台的摩擦力方向水平向左 C. 桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力 D. 桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力是一对平衡力 解析：当墨条速度方向水平向左时，墨条相对于砚台向左运动，故砚台对墨条的摩擦力方向水平向右，故A错误;根据牛顿第三定律，墨条对砚台的摩擦力方向水平向左，由于砚台始终处于静止状态，故桌面对砚台的摩擦力方向水平向右，故B错误;由于砚台始终处于静止状态，水平方向桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力，故C正确;桌面对砚台的支持大大小等于砚台的重力加上墨条对其的压力，故桌面对砚台的支持力大于墨条对砚台的压力，故D错误 6.（2025·福建·单选）山崖上有一个风动石，无风时地面对风动石的作用力是F1，当受到一个水平风力时，风动石依然静止，地面对风动石的作用力是F2，以下正确的是（） A. F2大于F1 B. F1大于F2 C. F1等于F2 D. 大小关系与风力大小有关 考点：弹力（支持力）与重力的平衡。无风时地面对风动石的作用力F1=G（竖直向上）；有水平风力时，风动石还受到风力F水平作用，地面作用力变为F2=√(G2+F2)>G。纯力的平衡。 答案：A 32 课后练习题讲解 1.举出具体的实例来说明: (1)力能够改变物体的运动状态或使物体产生形变。 (2)每一个力，都有一个施力物体和一个受力物体。 3.几何学中把三角形三条中线的交点叫作重心。物理学中也有重心的概念。均匀的三角形薄板的重心是不是与几何学上的重心位于同一点上?请你通过以下实验作出判断。 首先作图把均匀等厚三角形纸板的三条中线的交点C找出来，然后用细线悬吊三角形纸板的任意位置，看悬线的延长线是否通过C点。 4.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(图3.1-9)，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。 解答： （1）踢静止的足球，足球飞出去（从静止变运动，速度改变）；守门员接住飞来的足球（从运动变静止）；用球拍击打飞来的羽毛球，羽毛球反向飞回（运动方向改变）；用力捏橡皮泥，橡皮泥变成不同形状；拉弹簧时弹簧伸长、压弹簧时弹簧缩短；用手按海绵，海绵凹陷。 （2）苹果下落时受到的重力：施力物体是地球，受力物体是苹果； 人提水桶时，手对水桶的拉力：施力物体是人（手），受力物体是水桶； 磁铁吸引铁钉：施力物体是磁铁，受力物体是铁钉。 2.画出下面几个力的图示，并指出受力物体和施力物体。 (1)竖直向上飞行的火箭受到的重力，火箭质量为2x103kg。g取10N/kg。 (2)人对车施加的水平向右250N的推力。 (3)用一根细绳竖直悬挂一件工艺品，工艺品对细绳的拉力为0.5N。 解答：均匀等厚三角形薄板的物理重心确实和几何重心位于同一点。 G F拉 F支持力 解答：1. 重力：施力物体：地球；方向：竖直向下；因为钢管有质量，所以必然受到重力作用。 2. 地面的支持力；施力物体：水平地面；方向：竖直向上；地面光滑，所以没有摩擦力，只有垂直于地面的支持力。 3. 绳子的拉力；施力物体：竖直绳；方向：竖直向上；绳子被拉直，对钢管有沿绳向上的拉力。 33 课后练习题讲解 5.物体在力的作用下产生的形变有时不容易被觉察，教科书列举了两个观察微小形变的实例，你还能想到用什么方法来观察力作用下的微小形变?请画示意图说明你的方法。 6.某同学在竖直悬挂的弹簧下加挂钩码，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。 毛细管放大法（观察容器/固体的体应变）原理：将微小的体积变化转化为细管中液面的显著升降，属于面积放大。这是教材中"玻璃瓶装水观察形变"的改进版。 百分表机械放大法（观察固体表面的微小位移）原理：利用齿轮传动系统将微小的直线位移放大为指针的角位移，属于机械放大，工程上应用极广。 (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(图3.1-10)。 (2)根据F-x图像计算弹簧的劲度系数。 0 F/N X/m 0.012 0.023 0.035 0.046 0.058 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 k= F 0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 X 0 0.012 0.023 0.035 0.046 0.058 34 课后练习题讲解 7.小发明--设计一个自动冲水装置。 有一个排污沟，需要每隔十多分钟用水冲洗一次。为此，请你应用重心的知识设计一个自动冲水装置。设计的思路是:用一个可以转动的容器接住从水龙头细细流出的水，容器中的水装到一定体积时，由于重心位置的变化，容器失去平衡而翻倒，容器中的水被全部倒出冲洗排污沟，倒完水的容器又能自动恢复到原来的位置重新接水，如此往复。调节水龙头的流量，还可以控制两次冲水的时间间隔。请你在图3.1-11的圆圈中画出你构思的这个装置的图示。 如图所示，让容器的重心位于转轴的左方，拧开水龙头，水不断注入容器，容器中的水位逐渐上升，容器（容器和水组成的整体）的重心向右上方移动。当重心超过转轴向右一定距离后，容器就会翻倒，容器中的水倒出。倒完水后容器的重心回到转轴左方，又能自动恢复到原来位置重新接水，如此往复。调节水龙头的流量，可以控制两次冲水的时间间隔。 35 06 课堂小结 知识网络构建 · 物理学思想方法 · 物理与生活 36 课堂升华 · 知识网络 重力与弹力 力的概念 定义、三要素 物质性/相互性/矢量性 重力 G=mg、方向竖直向下 重心、g的变化 弹力 产生条件 弹性/塑性形变 胡克定律 F=kx k的物理意义 力的图示 标度、作用点 示意图画法 37 课堂小结 重力 G = mg，方向竖直向下，作用点在重心 重心 规则物体在几何中心，不规则用悬挂法确定 弹力 接触 + 弹性形变，方向垂直于接触面或沿绳方向 胡克定律 F=kx，k为劲度系数，x为形变量 力的图示 用带箭头的线段表示力的三要素 物理学是关于自然界最基本规律的学问，从力与运动出发，我们能理解整个宇宙的运转。 38 课堂升华 · 物理学思想方法 等效替代法 将物体各部分受的重力等效为作用于重心的一个力。这是物理学中简化复杂问题的核心思想。 💡 用重心代替整个物体的重力分布 控制变量法 探究弹力与形变量的关系时，保持弹簧不变，只改变外力大小，从而确定 F 与 x 的关系。 💡 研究k不变时F与x的关系 图像法 通过 F-x 图像直观呈现弹力与形变量的线性关系，用图像斜率求劲度系数，化抽象为具体。 💡 F-x图像的斜率=k 理想模型法 将实际物体简化为质点或刚体，忽略次要因素（如空气阻力），突出主要矛盾。 💡 自由落体运动中忽略空气阻力 39 感谢聆听 重力与弹力 · 相互作用——力 知力者智，懂力者达 重力让人落地，弹力让人起身。 形变是表象，恢复是本能，规律是本质。 从定性到定量，是人类认知的一大步。 愿你们既有脚踏实地的重力，也有触底反弹的弹力。 40 $