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”，系统涵盖力的概念、重力（产生、大小、方向、重心）、弹力（形变分类、产生条件、方向）及胡克定律等核心知识，通过“物体下落受力”“撑杆跳杆形变”等问题链导入，连接生活现象与物理概念，搭建从基础到应用的学习支架。 其亮点在于以科学探究为核心，设计“弹簧弹力与形变量关系”实验，含完整步骤、数据处理（列表、图像法）及误差分析，培养学生科学探究能力。通过对比弹性与塑性形变、力的图示与示意图，结合“重力平衡鸟重心判断”等实例，深化科学思维中的模型建构与推理，助力学生形成相互作用物理观念，也为教师提供结构化教学资源，提升课堂效率。

3.1重力与弹力 人教版(2019)高中物理 必修第一册 第三章 相互作用——力 1.理解力的基本概念与作用效果,掌握力的示意图、力的图示的规范画法。 2.掌握重力的产生原因、大小、方向,理解重心的物理意义与位置判断规律。 3.区分弹性形变与塑性形变,掌握弹力的产生条件,会判断常见弹力的方向。 4.通过分组实验探究弹簧弹力与形变量的关系,掌握胡克定律的内容、公式与适用条件。 以上所有现象的共同成因是什么? 物体下落、不会飘向空中,受到什么力?撑杆跳的杆、蹦床发生形变会产生什么力? 重力、弹力是生活中最普遍的两种力,它们的产生规律、作用特点是什么?坚硬的桌子按压后会不会形变?弹簧的弹力大小有什么规律? 一、重力和重心 一、重力和重心 (一)力的概念 1.力的概念 (1)定义:力是物体和物体间的相互作用。 一、重力和重心 (2)性质 物质性 相互性 矢量性 独立性 一、重力和重心 (3)力的三要素:大小、方向、作用点。 一、重力和重心 (4)力的作用效果:使物体发生形变、改变物体的运动状态。 一、重力和重心 1.根据效果命名时,不同名称的力,性质可能相同,如:物体上升时,重力为阻力,物体下降时,重力为动力。 2.同一性质的力,效果可能不同,如摩擦力可以是阻力,也可以是动力。 2.力的分类 按性质 重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力等 按效果 拉力、压力、动力、阻力等 一、重力和重心 (二)重力 1.定义:由于地球的吸引而使物体受到的力叫作重力。 一、重力和重心 理解: ①在地面附近的一切物体都受到重力作用。 ②重力是由于地球的吸引而产生的,在通常情况下,重力的大小不等于地球对物体的吸引力。 ③重力是非接触力。 ④重力的施力物体是地球。 ⑤物体所受的重力与物体所处的运动状态以及是否受其他力无关。 一、重力和重心 2.大小 重力的大小与质量的关系是G =mg。g为我们前面学过的重力加速度,通常g取9.8 N/kg,即1 kg物体受到的重力为9.8N。 g的单位既可以是N/kg,又可以是m/,而且1N/kg=1m/ 【注意】①由于g随地球上的纬度及海拔高度的变化而变化,所以同一质量的物体在不同地点重力不同。 ②在同一地点,物体受到的重力与其质量成正比。 一、重力和重心 3.重力的测量 在实验室里,重力的大小可以用测力计测量;工业上用电子吊秤和电子地秤称更重的物体。 一、重力和重心 4.重力的方向 物体所受重力的方向总是竖直向下的。 竖直向下≠垂直地面向下,始终指向地心附近,与水平面垂直。 一、重力和重心 (三)重心 1.重心的概念: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,这一点叫作物体的重心。 因此,重心可以看作是物体所受重力的作用点。 一、重力和重心 2.重心的确定 (1)质量分布均匀的物体,重心位置只跟物体的形状有关。若物体的形状是规则的,则重心在其几何中心上。 一、重力和重心 理解:质量均匀分布的物体,重心的位置可能在物体上,也可能在物体外。 例如,对于均匀圆板,它的重心在圆心处,位于圆板上;而对于均匀圆环,它的重心位于圆心处,并不在圆环上。 G G 一、重力和重心 (2)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,还跟物体的质量分布有关。如载重汽车的重心随着装货多少和装载位置而变化。 一、重力和重心 (2)质量分布不均匀的物体重心的确定方法 原理:二力平衡时,两个力等大反向。 方法一(支撑法) 轴对称的碗、碟等,它们的重心在中垂线上,可用二力平衡的方法找到,如用一个手指将碗碟挑起,移动使其静止,即可找到其重心。 一、重力和重心 方法二(悬挂法) 如图所示,在A点把物体悬挂起来,当物体静止时,由二力平衡条件可知,物体所受的重力跟悬绳的拉力在同一直线上,所以物体的重心一定在通过A点的竖直线AB上。当在D点把物体悬挂起来时,同样可以知道,物体的重心一定在通过D点的竖直线DE上。由此可知,AB和DE的交点C就是物体重心的位置。 2 . 为了驱赶吃稻谷的小鸟,小强制作了一个稻草人,用竹竿支撑着静止在稻田里,如图所示,请在图中画出稻草人受重力的示意图(点为稻草人的重心)。 G 3 . 如图所示的桌面摆件“重力平衡鸟”,由模型鸟和支撑柱两部分构成,将模型鸟的喙尖放在支撑柱的顶点处,即使晃动模型鸟,它也能保持稳定平衡而不翻倒或掉下,下列关于模型鸟重心位置的描述,可能正确的是( ) A.鸟喙尖所在点O处 B.O点正上方的P处 C.O点正下方的Q处 D.模型鸟的胸部M处 C 一、重力和重心 (四)力的图示和力的示意图 两种作图方法有什么区别?各自适用场景是什么? 力的图示需要标度、精准线段长度、完整标注,定量描述力;力的示意图只需大致表示方向与作用点,用于定性受力分析。 1 . 如图所示,用力的图示表示作用在小车上斜向上80N的拉力。 二、弹力 二、弹力 操作:按压海绵、捏橡皮泥、拉伸橡皮筋、弯折直尺。 观察撤去外力后的形态变化。 (一)形变 物体在力的作用下形状或体积会发生改变,这种变化叫作形变。 1.分类: (1)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的形变; (2)塑性形变:物体在发生形变后,如果撤去作用力不能恢复原 状的形变。 二、弹力 28 2.弹性限度 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。 二、弹力 有时物体的形变很小,不易被觉察。在图中,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。 二、弹力 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? 二、弹力 二、弹力 (二)弹力 1.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。 2.弹力产生的条件:①两物体直接接触; ②两物体发生弹性形变。 3.弹力的方向:总是与物体发生形变的方向相反,也就是与作用在物体上使物体发生形变的外力的方向相反。 二、弹力 4.几种常见弹力及弹力方向的判定 二、弹力 F 压力和支持力均为弹力,方向垂直于接触面指向受力物体。 绳的拉力是弹力,方向沿绳指向绳收缩的方向。 4 . 如图所示,在光滑半球形容器内,放置一细杆,细杆与容器的接触点分别为a、b两点。细杆在a、b两点受到的支持力分别为Fa、Fb,则下列选项正确的是( ) A.力Fa的方向指向球心,是由于细杆的形变产生的 B.力Fb的方向指向球心,是由于容器的形变产生的 C.力Fa的方向指向球心,是由于容器的形变产生的 D.力Fb的方向指向球心,是由于细杆的形变产生的 C 三、胡克定律 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? 三、胡克定律 实验:探究弹簧弹力与形变量的关系 1实验目的 (1)探究弹力与弹簧形变量之间的关系。 (2)学会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据。 2实验原理 (1)弹簧受到拉力时会伸长,伸长量越大,弹力就越大。 (2)弹簧平衡时,弹簧产生的弹力和外力相等。 三、胡克定律 3.实验器材 三、胡克定律 4。实验步骤 (1)如图所示,将铁架台放于桌面上固定好,将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上,在靠近弹簧处将刻度尺(分度值为1mm)固定于铁架台上,并用重垂线检查刻度尺是否竖直。 三、胡克定律 (2)记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度。 (3)在弹簧下端挂上1个钩码,待钩码静止后,记下弹簧下端所对应的刻度。 (4)用上面的方法,记下弹簧下端挂2个、3个、4个……钩码时,弹簧下端所对应的刻度、 、 ……并将所得数据记录在表格中。 (5)用=计算出挂1个、2个、3个钩码时弹簧的伸长量,并根据当地重力加速度g,计算出所挂钩码的重力,弹簧的弹力大小等于钩码重力的大小,并将所得数据填人表格中。 三、胡克定律 实验次数 1 2 3 4 5 6 弹簧的弹力F(N) 弹簧总长度L(cm) 弹簧伸长量x(cm) 三、胡克定律 (6)以弹簧弹力为纵坐标,弹簧的伸长量为横坐标,根据所测数据在坐标纸上描点。 (7)按照图中各点的分布,作出一条平滑的曲线(包括直线)。使所画的点大部分都在这条曲线上,并且注意使曲线两侧的点数大致相同。 三、胡克定律 (8)以弹簧的伸长量为自变量,写出曲线所代表的函数式。 (9)解释函数表达式中常数的物理意义。 三、胡克定律 5.误差分析 (1)由于弹簧本身重力的影响,直线只是近似过坐标原点。 (2)刻度尺读数不准确造成误差。 三、胡克定律 6.注意事项 (1)所挂钩码不要过重,以免弹簧的形变超出它的弹性限度。 (2)每次所挂钩码的质量差尽量大一些,从而使坐标纸上描出的点尽可能稀疏一些,这样作出的图线较为精确。 (3)测弹簧长度时,一定要在弹簧竖直悬挂且处于静止时测量,刻度尺要保持竖直并靠近弹簧,以免增大误差。 (4)描点画线时,所描的点不一定都落在这条曲线上,但应注意尽量要使其他各点均匀分布在曲线的两侧。 (5)记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位。 三、胡克定律 三、胡克定律 (一)胡克定律 1.内容: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。 2.公式: 三、胡克定律 F=kx 弹力 单位:牛顿(N) 弹簧伸长(或缩短)的长度 单位:米(m) 弹簧的劲度系数 单位:牛顿每米,符号N/m。 3.适用范围:此式适用于弹性限度内弹簧(或类弹簧物体)的拉伸或压缩形变。 4.弹簧的劲度系数k,表示弹簧固有的力的性质。大小由弹簧本身的因素决定,即由弹簧的材料、长度、横截面积等因素决定,k越大,弹簧越“硬”;k越小,弹簧越“软”。 5.x为弹簧的形变量的大小,如弹簧伸长量为x,则x=-, 为弹簧的自然长度, 为弹簧形变后的长度。 6.胡克定律的推论: F=k x。 三、胡克定律 5 . 某同学用如图甲所示装置做“探究弹簧的弹力与伸长量之间的关系”实验。 (1)在实验装置中,弹簧a悬挂,刻度尺保持竖直,为了便于直接读出弹簧a的长度,刻度尺的零刻度应与弹簧a的_(填“上端”或“下端”)对齐;不挂钩码时指针所指刻度尺的位置如图乙所示,则弹簧a的原长 =_cm。 上端 10.90 (2)悬挂钩码并改变钩码的个数,算出每次悬挂钩码的重力作为弹簧a的弹力F,根据弹簧a的长度结合原长算出每次弹簧a的伸长量x,根据记录的多组数据F及x,在直角坐标系中描点作出的F-x图像如图丙所示,根据图像求得弹簧a的劲度系数为k=_N/m(保留2位有效数字) (3)换一个弹簧b重新实验,同样作出F-x图像,发现弹簧b的图像在弹簧a的图像上方,则弹簧a的劲度系数_弹簧b的劲度系数。(选填“大于”“小于”或“等于”) 55/56/54 小于 课堂小结 3.1重力与弹力 一、力的基础 1.定义:物体间的相互作用 2.作用效果:改变运动状态、发生形变 3.描述:力的图示(定量)、力的示意图(定性) 二、重力 1.成因:地球的吸引 2.三要素:G=mg;竖直向下;重心(等效作用点) 3.重心:形状、质量分布决定;可在物体外 三、弹力 1.形变:弹性形变、塑性形变(微小形变普遍存在) 2.产生条件:接触+弹性形变 3.方向:垂直接触面、沿绳收缩、沿弹簧复原方向 四、胡克定律 1.内容:弹性限度内,F=kx 2.k:劲度系数(弹簧自身属性) 3.适用条件:弹性限度以内 本节内容结束! $