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第三章 相互作用——力
第一节 重力与弹力
自学质疑
2.重力产生的原因是什么？大小如何计算？方向如何
1.力具有哪些性质？它的作用效果有哪些？它的三要素是什么？可以用什么方法来表示力？
3.产生弹力的条件是什么？弹力的方向如何判断？如何判断弹力的有无？
4.弹簧弹力的大小与形变量之间存在怎样的关系？
请同学们思考：足球的运动状态发生变化了吗？如何变化？足球运动状态发生变化的原因是什么？
动手捏一捏
思考一下：物体为什么会发生形变？
一、力
1.定义：物体与物体之间的相互作用。
2.力的性质
（1）物质性：力不能脱离物体单独存在，有力必定有施力物体和受力物体。
（3）同时性：发生相互作用的一对力，同时存在，同时变化，同时消失。
（2）相互性：物体间力的作用是相互的。A对B作用的同时B也对A也有作用，一个物体是受力物体的同时也是施力物体
（4）矢量性：力是矢量，既有大小，又有方向。
（5）独立性：一个物体可同时受到多个力的作用，每个力都产生独立的作用效果。
3.力的作用效果：
（1）力可以改变物体的运动状态
（2）力可以使物体发生形变
——力的三要素
力的大小、方向和作用点
4.影响力的作用效果的因素：
力的大小可用测力计(弹簧秤)测量 在国际单位制中，力的单位是牛顿，简称牛，符号是N
(产生加速度)
5.力的图示：
作图步骤：
（1）选定合适的标度；
（2）从作用点开始沿力的方向画一线段，线段的长度由力的大小和所选标度确定；
（3）画上箭头（表示力的方向）。
力的示意图：
只画出力的作用点和方向
用一条有向线段来表示力的三要素。
15N
F=30N
F=30N
线段的长度—大小
箭头的方向—方向
起点(终点)—作用点
例1：如图所示，静止的木块对桌面的压力为20N，试画出压力的图示，并说明施力物体和受力物体。
A
B
F=20N
5N
作图步骤：
（1）四定：标度；作用点；作用线；长度
（2）三标：方向，数值，符号。
6.力的分类：
（1）按照力的产生来源分：
重 力
弹 力
摩擦力
电场力
磁场力
——性质力
（2）按照力的作用效果分：
压 力
拉 力
推 力
支持力
吸引力
——效果力
排斥力
观察下面几幅图，判断其是否受力？
成熟的苹果自由下落
蹦极者向下落
向上抛的球最终还是要下落
它们受到的是什么力呢？
二、重力
地球附近的物体，由于地球吸引而使物体受到的力。
问题1：重力的施力物体是谁？受力物体又是谁？
问题2：物体受重力，需要与地球接触才能产生吗？
重力是非接触力
问题3：只有静止的物体才受重力作用，对吗？
二、重力
1.产生的原因：
由于地球的吸引而使物体受到的力。
2.大小：用弹簧秤测量
在同一地点，物体的重力与其质量成正比。
思考： 同一物体在赤道上重力最___;在两极最____。
小
大
注意：重力不等于地球的吸引力,它只是地球吸引力的一部分。
(测量时物体必须保持静止)
G = mg
g = 9.8 N/kg = 9.8 m/s2
①物体所受重力的施力物体是地球；
②是非接触力，地面附近的物体都受重力。
垂直斜面向下
竖直向下
标出重力的方向
3.重力的方向：
总是竖直向下
G
G
重力方向的应用
工人师傅通过重锤确定墙砌的是否竖直
利用水平仪是否滚动以及中间的气泡是否在正中判断桌面是否水平
G
G
G
例2：如图所示,画出均匀矩形木块在不同情况下所受重力的示意图。
4.重心
(1)定义：一个物体的各部分都要受到重力作用,从效果上看,可以把物体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。
重力的等效作用点
说明：并不是只有重心受力。
等效替代的思想
（2）重心的位置
①质量分布均匀、形状规则物体，重心在物体的几何中心。
②质量分布不均匀的物体，重心跟质量分布及物体形状都有关。
③重心可能在物体上,也可能在物体之外。
①悬挂法
o
②支撑法
（3）确定物体重心的位置
说一说：
质量一定的容器中注满水。当把底部的阀门打开，随着水的流出，容器连同容器中的水的重心位置怎样变化？
先降后升
A
B
D
A
B
C
D
例3:把一个边长为 L 的正方形薄板绕C 点缓慢转动 45°,则物体的重心位置升高了多少
C
比一比
1.定义：
物体在力的作用下形状或体积发生的改变
微小形变放大
三、形变
弹性形变：
在形变后撤去作用力时能够恢复原状的形变。
非弹性形变：
在形变后撤去作用力时不能恢复原状的形变。
2.形变的分类
（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，这个限度叫做弹性限度。）
四、弹力
发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫弹力。例：拉力、压力、支持力。
2.产生条件：（请先观看以下图片）
1.定义：
思考与总结：以上两个实例中，细木棍、撑杆有什么共同点？它们对什么样的物体产生了弹力的作用？结合弹力的定义，你能总结出弹力产生的条件吗？
四、弹力
发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫弹力。例：拉力、压力、支持力。
2.产生条件：
1.定义：
①物体相互接触
②发生弹性形变
3.方向：
如图，一本重量G =3N的书平
放到水平桌面上，请思考以下问题：
1.桌面对书的支持力是哪个物体
形变产生的？方向如何？
2.书对桌面的压力是哪个物体形
变产生的？方向如何？
3.压力、支持力的方向与施力物
体形变的方向相同还是相反？
结论1：压力和支持力均是弹力，其方向都垂直于物体的接触面，指向被压或被支持的物体。
F1
F2
思考与讨论
说一说： 请说出斜面对书的支持力的方向、书对斜面的压力的方向。
F1
F2
如图，弹簧上端固定，下端挂
一重力G =0.5N的钩码，处于静止
状态，请思考：
1.弹簧对钩码的拉力是谁形变
产生的？方向如何？
2.弹簧对钩码的拉力方向与其
形变的方向相同还是相反？
3.若用绳代替弹簧，当挂上钩
码时绳会发生什么变化？绳对钩码
的拉力的方向如何？
结论2：绳的拉力属于弹力，方向总是沿着绳指向其收缩的方向。
F
G
F
G
观察与思考
四、弹力
发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫弹力。例：拉力、压力、支持力。
2.产生条件：
1.定义：
①物体相互接触
②发生弹性形变
3.方向：
总是跟施力物体的形变方向相反。
4.大小：
形变越大，弹力越大（在弹性限度内）。
弹力的方向
1.指向物体恢复形变的方向。
2.与物体的形变方向相反。
总结：
1.关于弹力的产生，以下说法正确的是（ ）
A.相互接触的物体之间必有弹力的作用
B.不接触的物体之间一定没有弹力的作用
C.物体发生了形变，必有其他物体对它施加了力的作用
D.两个物体之间有弹力的作用，这两个物体一定都发生了形变
BCD
学以致用
2.如图所示，画出木杆AB所受到的弹力的示意图
A
B
F1
F2
注意方向的确定：压力或支持力与接触面垂直。（此题为面--面和点--面情况）
学以致用
3.画出下列图中各杆和球所受到的弹力
学以致用
如何判断物体是否产生了弹力？
4.小球静止在光滑水平面上画出小球所受力的示意图
？
本质：斜面与小球之间接触 但没有相互挤压因此没有相互作用力。
弹力有无的判断方法：1.条件法；2.假设法：（1）假设弹力存在看能否推出矛盾的结论，来判断弹力的有无（假想法）。（2）假设把与之接触的物体移除，看物体的运动状态是否改变，来判断弹力的有无（撤去支撑物法 ）。
F
学以致用
学以致用
5.小球静止在光滑水平面上画出小球所受力的示意图
1.轻绳的弹力：
A
B
总结：绳的弹力方向总是沿着绳并指向绳的收缩方向。绳的弹力处处相等。
A
FN
FN
2.轻杆的弹力：
FN
FN
方向不一定沿杆
轻绳与轻杆
图3-3
实验：探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系
请先思考实验中的几个问题：
1. 猜想：它们之间可能是什么关系？
2. 实验中弹簧弹力如何确定？伸长量怎样测量？
3. 数据记录
4. 数据处理：根据实验数据，如何找出弹力F与伸长量x之间的关系？你认为可以采用什么方法？
实验数据记录表
个数 钩码质量m（g） 弹簧弹力F（N） 弹簧原长L0（m） 弹簧总长L（m） 弹簧伸长量X（m）
0 0 0.0 0.0
1
2
3
4
5
结论：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。即
F = kx
k：弹簧的劲度系数，单位是牛顿每米（N/m）。
胡克定律
数据处理：作出F--L和F--x的图像
F/N
L/m
0
F/N
x/m
0
例4：将一个原长为10cm的弹簧挂在铁架台上静止。如果在弹簧下端挂1N的重物A，弹簧长度变为12cm。现将物体B挂在弹簧下端，弹簧长度变为16cm，则物体B所受重力的大小为
N。
3
规律总结：
① 胡克定律公式F=kx中，x是弹簧的形变量大小----伸长量或压缩量。
② 弹簧的劲度系数k与弹簧本身的材料和结构有关。同一弹簧，k值不变。
例5：一根轻弹簧，当它受到10N的拉力时长度为12cm，当它受到25N的拉力时长度为15cm，则该弹簧不受力时的自然长度为多少？该弹簧的劲度系数为多少？
推论：ΔF=kΔx
推导：F1=kx1，F2=kx2，故ΔF=F2-F1=kx2-kx1=kΔx 。
因此，弹簧弹力的变化量与形变量的变化量也成正比关系。

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