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第三章 相互作用——力
第 1 节 重力与弹力
教学目标
1.理解重力的大小和方向，知道重心的概念
2.知道弹力的定义以及弹力产生的条件
3.明确如何确定弹力的方向
4.了解胡克定律并能灵活应用
力是物体之间的相互作用，要认识一个力，需要弄清它的产生、大小、方向、作用点的规律.
对于空中人所受的重力，上述四个方面，你知道哪些？怎样直观地表达出重力呢？
情景引入
2、大小：用弹簧测力计或弹簧磅秤测定
G = mg g = 9.8m/s2
1、定义：由于地球的吸引而使物体受到的力.
N
3、方向：竖直向下（垂直水平面向下）
4、重力的施力物体是地球.
注意：不能说垂直地面向下，
也不能说指向地心.
重力作用点在哪？
重力
弹簧磅秤
弹簧测力计
各部分都要受到重力作用
等效
5、重心：一个物体的各部分都要受到重力的作用，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.
各部分受到的重力作用集中于一点
质量分布均匀，形状规则的物体的重心在几何中心.
质量均匀分布的物体，重心的位置只跟物体的形状有关.形状规则的均匀物体，它的重心比较容易确定.
例如：
均匀细直棒的重心在棒的中点，
均匀球体的重心在球心，
均匀圆柱体的重心在轴线的中点.
质量分布不均匀，形状不规则的物体的重心.
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.
载重汽车的重心随着装货多少和装载位置而变化.
物体的重心一定在物体上吗？
重心可能在物体上，也可能在物体之外
重心不是物体上最重的点
把本来长直的铁丝绕成圆圈
重心变至圆心，不在铁丝上
有的物体重心不在物体上
悬挂法确定重心
可以应用二力平衡的知识通过实验来确定形状不规则物体的重心位置。例如，要确定图中薄板的重心位置，可以先在 A 点把物体悬挂起来，通过 A 点画一条竖直线 AB，由于 A点悬线的拉力跟薄板的重力平衡，薄板的重心必定在 AB 连线上；然后，再选另一处 D 点把物体悬挂起来，
过 D点画一条竖直线 DE，薄板的重心必
定在 DE 连线上.因此，AB和 DE的交点 C，
就是薄板的重心.
如图，绳对物体竖直向上的拉力大小为100N，用力的图示法表示拉力.
50N
F
.
6、力的表示：
（1）力的图示：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.
（2）力的示意图：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.表示物体在这个方向上受到了力.
一物体静止在斜面上，受到的支持力为 20N，用力的示意图表示这个力.
F
.
例1、置于斜面上重为150 N的物体，请做出该物体所受重力的图示.
50 N
G = 150 N
典型例题
北京奥运冠军张娟娟在射箭比赛中
刺激的休闲运动——蹦极
跳水女队在3米板跳水比赛中
撑杆跳
蹦床
挑水
生
活
中
的
现
象
弹力
物体在力的作用下形状或体积发生改变叫做形变.
弹性形变：能恢复到原来形状的形变
非弹性形变：不能恢复到原来形状的形变
一块三角形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，形变使有机玻璃内不同部位的光学性质产生了差异，特殊的光通过不同部位时发生不同的变化.
演示桌面的微小形变
演示大玻璃瓶的微小形变
1.定义: 发生形变的物体，要恢复原状，对与它接触的物体发生力的作用，这种力叫做弹力.
2.产生条件： ① 直接接触 ② 发生弹性形变
施力物体：
发生形变的物体
受力物体：
与施力物体接触，使它发生形变，并阻碍其恢复原状的物体
绳子对物体的拉力属于弹力，它总是沿着绳子而指向绳子收缩的方向
A
A
a
b
F1
F2
F3
（1）绳子对物体的拉力
3.几种常见弹力
B
A
F1
桌面对物体的支持力属于弹力方向垂直于物体的接触面指向被支持的物体
（2）桌面对物体的支持力
B
A
B
A
F2
物体对桌面的压力属于弹力，方向垂直于物体的接触面指向被压物体
压力的方向总是垂直于接触面，指向被压的物体.
支持力的方向总是垂直支持面，指向被支持的物体.
FN
拉力的方向总是沿绳子（弹簧）收缩的方向.
.
假设没有这面墙
球动了么？
能否保持原状？
只有支持力 F
假设没有下面的墙呢
.
F
4. 弹力有无的判断（假设法）
例如：图中的圆球分别靠着左边和右边的墙，它们之间是否发生了挤压形变？
例2、一本书放在水平桌面上处于静止状态( )
A.书对桌面的压力就是书的重力
B.书对桌面的压力，是由于桌面发生了形变而产生的
C.书对桌面的压力在数值上等于它所受的重力
D.桌面对书的支持力和书对桌面的压力大小相等，所以书才处于平衡状态
C
解析：压力和重力的性质不同，施力物体和受力物体不同，不是同一个力，A错；书对桌面的压力，是由于书发生了形变要恢复原状而对桌面产生的，B错；
书本静止，说明它受到的二个力平衡，即FN = G，而FN和FN 是一对相互作用力， FN = FN ，故FN = G，C对，D错。
FN
G
FN
FN
典型例题
胡克定律
1、弹性形变：物体发生形变后，如果撤去作用力能够恢复原状的形变叫弹性形变.
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，这个限度叫做弹性限度.
弹簧在形变时产生的弹力与弹簧的伸长量有关系，弹簧在弹性限度内，弹力的大小与伸长量有什么关系呢？
如图甲，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.然后，在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，设计实验记录表格，记录弹簧在不同拉力下伸长的长度.弹簧的弹力等于钩码对弹簧的拉力.
钩码个数 弹力F（N） 刻度尺读数（cm） 形变量x（cm）
0
1
2
x0
x1
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.
注意事项：
（１）标尺要竖直且靠近指针，每次改变钩码后要待系统稳定后读数．　　　　　　
（２）读指针刻度时，应估读到下一位.
（３）不能超过弹性限度.
弹簧的弹力与弹簧的伸长的关系
x1
x2
x3
O
结论：
弹簧的弹力F和形变量x成正比
x1
x2
O
3、胡克定律
（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
(弹性限度内)
弹簧的劲度系数
单位：牛每米，
符号：N/m
弹簧弹簧伸长
（或缩短）的长度
例3.一轻弹簧原长为10 cm，在它的下端挂一个重为4 N的物体时，弹簧的长度为12 cm.若在它的下端挂一个重为8 N的物体时，弹簧的长度为多少？
典型例题
解析：设F1=4N，F2=8N，l1=12cm，l0=10cm，由题意可知
F1=k（l1-l0）
F1=k（l2-l0）
联立解得：l2=14cm
一、重力 1、产生 2、大小 3、方向 4、重心
二、弹力 1、定义 2、产生条件：① 直接接触 ② 发生弹性形变
3、方向
①压力和支持力：
方向都垂直于接触面指向被压或被支持的物体（受力物体）。
②轻绳的弹力（又叫拉力或张力）：
绳的拉力沿着绳指向绳收缩的方向（即指向施力物体）
总结：施力物体对受力物体的弹力方向总是与施力物体形变方向相反
课堂总结
1.关于物体的重心，下列说法中正确的是( 　　)
A.任何有规则形状的物体，它的重心一定与它的几何中心重合
B.用一根绳子将物体悬挂而处于静止状态，该物体的重心一定在悬绳的延长线上
C.任何物体的重心都必须在物体上
D.有固定形状的物体的重心相对于物体的位置，不因物体升高、降低或倾斜而发 生变化
跟踪练习
BD
2.关于物体所受的重力，以下说法中正确的（　）
A.物体只有在地面静止时才受到重力作用
B.物体在自由下落时所受的重力小于物体在静止时所受到的重力
C.物体在向上抛出时受到的重力大于物体在静止时所受到的重力
D.同一物体在同一地点，不论其运动状态如何，它所受到的重力都一样大
D
3.关于物体的重心，以下说法中正确的（ ）
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
4.一杯子装满水，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
5.有一根弹簧的长度是15 cm，在下面挂上0.3 kg的重物后长度变成了18 cm，求弹簧的劲度系数
L0
x=3 cm
mg
F=kx
kx=mg
根据胡克定律：F=kx
谢谢
大家

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