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

该高中物理学案聚焦重力与弹力核心知识点，通过“思考”环节结合现象提问导入，系统梳理重力的定义、大小计算、方向、重心及弹力的形变分类、产生条件、方向、胡克定律等内容，以对比辨析、实验方法、公式应用为学习支架构建知识脉络。 资料亮点在于强化物理观念（相互作用观念）的形成，通过科学思维（对比“竖直向下”与“垂直向下”、假设法判断弹力）和科学探究（微小形变观察、弹簧弹力实验）培养学生能力，配套例题兼顾概念辨析与计算应用，助力学生深化理解，提升科学思维与科学探究素养。

重力与弹力 一、重力 新课导入 【思考】 这些现象的背后,都隐藏着一个共同的原因。是什么力量让这些物体总是"向下"运动呢? 重力 1.定义：由于地球的吸引而使物体受到的力,叫做重力(gravity)。 施力物体：地球 受力物体：地球表面附近的一切物体 2.单位是牛顿，简称牛，符号用N表示 3.公式与大小计算 G = mg G——重力（N）：物体所受重力的大小 m——质量（kg）：物体所含物质的多少 g——重力加速度(N/kg）/自由落体加速度 4.重力加速度 1）物理意义：表示质量为1千克的物体受到的重力大小。 2）标准值：通常取g = 9.8N/kg进行精确计算。粗略计算时,可取g = 10N/kg。 3）单位：g的单位是N/kg 4）影响因素：（1）纬度越高,g值越大。在两极最大,赤道最小。（2）海拔越高,g值越小。 5.重力的方向 重力的方向：竖直向下 区分:"竖直向下"vs"垂直向下" 竖直向下：垂直于水平面,并指向地心的方向。 垂直向下：垂直于物体所在的接触面。 只有在水平面上,"竖直向下"和"垂直向下"才是同一个方向。 6.重力的应用:重垂线 原理：利用重力方向总是竖直向下的特点。 用它来检查墙壁是否砌得竖直 7.重力的作用点——重心 （1）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 （2）质量均匀分布的规则物体，重心的位置在物体的几何中心 如图为质量分布均匀的物体，C为其重心。 （3）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。 可用悬挂法确定。 1）在物体上任意找一点A悬挂,静止后沿细线画竖直线AB。 2）再找另一点C悬挂,静止后沿细线画竖直线CD 3）两条直线的交点O,就是重心 （4）重心的特点:不一定在物体上 1）一个质量均匀的圆环,其重心在圆心,而圆心并不在圆环本身这个物体上。 2）一个空心的皮球,重心也在球心。 例1：关于重力,下列说法正确的是( D ) A.重力就是地球对物体的吸引力 B.物体的重心一定在物体上 C.重力的方向总是垂直向下的 D.物体所受重力大小与质量成正比 二、弹力 【思考】 为什么弹簧和撑杆能将物体弹开,而橡皮泥不能?这种能恢复原状的形变和产生的力之间有什么关系? 通过以上几个例子,我们发现,有些物体形变后能恢复原状,有些则不能。 这种能恢复原状的形变,就是产生弹力的关键。 1.形变:弹性形变与塑性形变 （1）形变:物体在力的作用下形状或体积发生的改变。 （2）弹性形变 物体在形变后能够恢复原状的形变。 例如:弹簧的拉伸与压缩、橡皮筋的伸长。 （3）塑性形变 物体在形变后不能恢复原状的形变。 例如:橡皮泥被捏扁、铁丝被折弯。 （4）弹性限度：物体能发生弹性形变的最大范围。超过弹性限度,物体将发生塑性形变。 2.微小形变的观察 很多时候,物体的形变非常微小,肉眼难以察觉。 例如,用手按压桌面上,桌面会发生形变吗? 实验方法:放大法 用力按压桌面,会看到墙上的光斑 明显移动,说明桌面发生了 微小的形变。 3.弹力的定义与产生条件 （1）定义：发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对跟它接触的物体产生的力,叫做弹力 （2）产生条件(缺一不可) 1）直接接触：两个物体必须相互接触。 2）发生弹性形变：接触的物体之间必须发生了挤压或拉伸等弹性形变。 （3）判断方法:假设法 假设将与研究对象接触的某个物体去掉,看研究对象的运动状态是否改变。 4.弹力的方向 （1）判断原则：弹力的方向总是与施力物体发生形变的方向相反,指向受力物体。 （2）常见弹力的方向 1）压力/支持力 垂直于接触面,指向被压或被支持的物体。 2）拉力 沿着绳子(或弹簧)收缩的方向。 5.实验探究:弹簧弹力与伸长量的关系 （1）实验目的 探究弹簧弹力的大小与弹簧伸长量之间的定量关系。 （2）实验装置 铁架台、弹簧、刻度尺、钩码。 （3）实验步骤 1）测出弹簧的原长L₀ 2）挂上钩码,测出弹簧长度L,计算伸长量x=L-L₀。 3）记录多组弹力F和伸长量x的数据。 6.胡克定律 （1）定义：在弹性限度内,弹簧弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。 （2）公式：F = kx F· 弹力：物体发生弹性形变时对受力物体的作用力,单位N x· 形变量：弹簧伸长或缩短的长度,单位m k· 劲度系数：表征弹簧软硬的物理量,单位N/m （3）劲度系数k 物理意义：表示弹簧的"软硬"程度。k 值越大,弹簧越硬。 决定因素：由弹簧本身的材料、粗细、长度等决定。 7.F-x 图像解读 （1）图像绘制：以形变量x为横坐标,弹力F为纵坐标,描点并连线。 （2）图像解读 1）图像是一条过原点的直线，说明弹力F与形变量x成正比关系。 2）直线的斜率：斜率大小表示弹簧的劲度系数k。 例2：一根弹簧的原长为10cm,当受到2N的拉力时,长度变为11cm。求 1.弹簧的劲度系数k是多少? 原长L0=10cm=0.1m L1=11cm=0.11m 时F1=2N F1=k(L1-L0) k=200N/m 2.当弹簧受到5N的拉力时,弹簧的长度是多少? 设此时弹簧长度为L2，此时F2=5N F2=k(L2-L0) L2=0.125m=12.5cm 学科网（北京）股份有限公司 $ 重力与弹力 一、重力 新课导入 【思考】 这些现象的背后,都隐藏着一个共同的原因。是什么力量让这些物体总是"向下"运动呢? 重力 1.定义：由于地球的吸引而使物体受到的力,叫做重力(gravity)。 施力物体： 受力物体： 2.单位是 ，简称 ，符号用 表示 3.公式与大小计算 G = mg G——重力（N）：物体所受重力的大小 m——质量（kg）：物体所含物质的多少 g——重力加速度(N/kg）/自由落体加速度 4.重力加速度 1）物理意义：表示质量为1千克的物体受到的重力大小。 2）标准值：通常取g = N/kg进行精确计算。粗略计算时,可取g = N/kg。 3）单位：g的单位是N/kg 4）影响因素：（1）纬度越高,g值越 。在两极 ,赤道 。（2）海拔 ,g值越小。 5.重力的方向 重力的方向： 区分:"竖直向下"vs"垂直向下" 竖直向下：垂直于水平面,并指向地心的方向。 垂直向下：垂直于物体所在的接触面。 只有在水平面上,"竖直向下"和"垂直向下"才是同一个方向。 6.重力的应用:重垂线 原理：利用重力方向总是竖直向下的特点。 用它来检查墙壁是否砌得竖直 7.重力的作用点——重心 （1）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 （2）质量均匀分布的规则物体，重心的位置在物体的 如图为质量分布均匀的物体，C为其重心。 （3）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。 可用悬挂法确定。 1）在物体上任意找一点A悬挂,静止后沿细线画竖直线AB。 2）再找另一点C悬挂,静止后沿细线画竖直线CD 3）两条直线的交点O,就是重心 （4）重心的特点:不一定在物体上 1）一个质量均匀的圆环,其重心在圆心,而圆心并不在圆环本身这个物体上。 2）一个空心的皮球,重心也在球心。 例1：关于重力,下列说法正确的是( ) A.重力就是地球对物体的吸引力 B.物体的重心一定在物体上 C.重力的方向总是垂直向下的 D.物体所受重力大小与质量成正比 二、弹力 【思考】 为什么弹簧和撑杆能将物体弹开,而橡皮泥不能?这种能恢复原状的形变和产生的力之间有什么关系? 通过以上几个例子,我们发现,有些物体形变后能恢复原状,有些则不能。 这种能恢复原状的形变,就是产生弹力的关键。 1.形变:弹性形变与塑性形变 （1）形变:物体在力的作用下形状或体积发生的改变。 （2）弹性形变 物体在形变后 的形变。 例如:弹簧的拉伸与压缩、橡皮筋的伸长。 （3）塑性形变 物体在形变后 恢复原状的形变。 例如:橡皮泥被捏扁、铁丝被折弯。 （4）弹性限度：物体能发生 的最大范围。超过弹性限度,物体将发生塑性形变。 2.微小形变的观察 很多时候,物体的形变非常微小,肉眼难以察觉。 例如,用手按压桌面上,桌面会发生形变吗? 实验方法: 用力按压桌面,会看到墙上的光斑 明显移动,说明桌面发生了 微小的形变。 3.弹力的定义与产生条件 （1）定义：发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对跟它接触的物体产生的力,叫做弹力 （2）产生条件(缺一不可) 1） ：两个物体必须相互接触。 2）发生 ：接触的物体之间必须发生了挤压或拉伸等弹性形变。 （3）判断方法:假设法 假设将与研究对象接触的某个物体去掉,看研究对象的运动状态是否改变。 4.弹力的方向 （1）判断原则：弹力的方向总是与施力物体发生形变的方向相反,指向 。 （2）常见弹力的方向 1）压力/支持力 垂直于接触面,指向被压或被支持的物体。 2）拉力 沿着绳子(或弹簧)收缩的方向。 5.实验探究:弹簧弹力与伸长量的关系 （1）实验目的 探究弹簧弹力的大小与弹簧伸长量之间的定量关系。 （2）实验装置 铁架台、弹簧、刻度尺、钩码。 （3）实验步骤 1）测出弹簧的原长L₀ 2）挂上钩码,测出弹簧长度L,计算伸长量x=L-L₀。 3）记录多组弹力F和伸长量x的数据。 6.胡克定律 （1）定义：在弹性限度内,弹簧弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。 （2）公式： F· 弹力：物体发生弹性形变时对受力物体的作用力,单位N x· 形变量：弹簧伸长或缩短的长度,单位m k· 劲度系数：表征弹簧软硬的物理量,单位 （3）劲度系数k 物理意义：表示弹簧的"软硬"程度。k 值越大,弹簧越硬。 决定因素：由弹簧本身的材料、粗细、长度等决定。 7.F-x 图像解读 （1）图像绘制：以形变量x为横坐标,弹力F为纵坐标,描点并连线。 （2）图像解读 1）图像是一条过原点的直线，说明弹力F与形变量x成正比关系。 2）直线的斜率：斜率大小表示弹簧的 。 例2：一根弹簧的原长为10cm,当受到2N的拉力时,长度变为11cm。求 1.弹簧的劲度系数k是多少? 2.当弹簧受到5N的拉力时,弹簧的长度是多少? 学科网（北京）股份有限公司 $