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3.1重力与弹力
【教材分析】
物体相互作用的初步知识、重力的大小和方向、力的示意图等知识初中物理皆已学习，但对重心概念理解不深，本节引入重心作为知识载体，体现了等效思想。以重力为例，呈现如何利用力的图示和力的示意图表示力的三要素。在弹力部分按照一般弹力到特殊弹力的思路，通过微小形变激发学生的学习兴趣，从宏观形变揭示弹力产生的条件，并根据形变说明弹力产生的原因和弹力的方向。通过实验探究弹簧弹力大小与形变量的关系具体讨论弹力的大小，体现先定性再定量的研究思路。
本节重点是探究弹簧弹力和形变量的关系。因为学生可以体验探究方法，如何设计实验、记录数据、处理数据等，可以为以后继续探究活动提供参考；并且培养学生建立模型、推理论证的能力，注重生活联系实际。
【教学目标】
知道重力的大小和方向。会用公式（）计算重力。
知道用悬绳挂着的静止物体、放在水平面静止的物体，竖直悬绳的拉力或放在水平面静止的物体的压力，大小等于物体受到的重力。
通过观察和实验掌握胡克定律，培养一定的观察能力和初步的分析能力。
【教学重难点】
重点
1．重心的概念以及质量分布均匀的物体重心的位置。
2．弹力的产生条件和方向。
3．胡克定律的应用。
难点
1．重心概念的理解。
2．弹力的产生条件和方向和掌握胡克定律的应用。
【新课导入】
师：展示雪压弯树枝、手拉长橡皮筋、弹簧压缩的图片。
问：以上的物体都是发生了什么变化？
生：形状发生了改变。
问：为什么形状改变了？
生：因为受到了力。
师：展示踢足球、接足球、头顶球的图片，总结分析四个情境。
问：他们的共同点是什么？
生：都是一个物体作用另一个物体，使他们的形变或运动状态改变。
【新课讲解】
一.重力
1． 重力的概念：地球上的一切物体都受到地球的吸引，由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力。
2． 重力的表示：用特定的字母“G”表示，如图3-1-10所示。
3． 重力的方向：重力的方向总是竖直向下的，不是垂直向下。无论物体是向上运动还是向下运动，加速还是减速，无论什么状态，重力的方向总是竖直向下的。但物体在不同纬度的重力方向不同，如图3-1-11所示，物体重力的方向不一定指向地心，物体只有在赤道和两极时，所受到的重力方向才指向地心，但无论物体在任何地方，重力的方向一定与该处的水平面垂直。（该知识以后学习）
4． 重力的施力物体：由于物体受到的重力是由于地球的吸引而产生的，所以重力的施力物体是地球。由于物体间力的作用是相互的，所以物体也吸引地球。
5． “重力”与“地球对物体的吸引力”的关系：如图3-1-12所示，地球对物体的吸引力是指向地心的，吸引力有两个作用，一是提供重力，把物体拉向地面；二是提供使物体随地球旋转的向心力。所以重力是“由于地球的吸引而使物体受到的力”而不是“重力就是地球对物体的吸引力”（该知识在以后学习）。
6． 重力的测量：
（1）实验室用弹簧测力计测重力，当物体的重力较大时，用电子吊秤或电子地秤测物体的重力。
（2）物体静止时，测量原理是拉力或压力等于物体的重力。
例题5对于重力，下列说法正确的是（ ）
A．重力就是地球对物体的吸引力
B．重力一定指向地心
C．由于物体在任何地方的重力的方向都是竖直向下的，所以物体在任何地方的重力的方向都相同
D．物体所受重力的反作用力是物体对地球的吸引力
解析：重力是物体“由于地球的吸引而受到的力”，不是地球对物体的吸引力，故A错误；重力的方向不一定指向地心，故B错误；由于地球是圆形的，在地球上不同位置重力的方向不同，在较小的范围内，可认为重力的方向是相同的，故C错误；地球吸引物体，根据力的作用是相互的可知，物体也吸引地球，故D正确。答案：D
二.重力与质量的关系
1． 重力与质量的关系：物体受到的重力与它质量成正比，比值是9.8N/kg。
2． 重力与质量的关系公式：，其中，G表示重力，单位是N，m表示质量，单位必须是kg，。
3． 对“g”的理解：
（1）物理意义：质量是1kg的物体受到的重力是9.8N。
（2）中的“”与自由落体加速度中的“”相同，虽然看起来二者的单位好像不同，但实际上单位也是相同的，我们以后的学习中可以推导出来。
（3）不同地方的g值不一定相同：不同纬度的g值不同，赤道上的最小，两极最大。所以，同一个物体由赤道到两极，质量不变，但重力会变大。
（4）g值随高度的增加而减小。
（5）有时为了计算方便，有些题目给出，但如果不特别指出，按计算。
三.重心
1． 概念：重力在物体上的作用点叫做物体的重心，用字母“O”表示。如图3-1-13所示，实际上，物体的每一部分都受到重力的作用，为了研究问题的方便，可以把问题简化为重力只作用在物体上的一点，这个点就叫做重心，这种研究方法叫做“等效法”。
2． 形状规则、质量分布均匀的物体的重心在物体的中心：形状规则、质量分布均匀的物体的重心在物体的中心。如图3-1-14所示，质量分布均匀的长方体、正方体的重心在对角线的交点（中心）；圆球的重心在球心等。
3． 形状规则但质量不均匀的物体的重心不一定在中心：形状规则但质量不均匀的物体的重心不一定在中心。比如由如图3-1-15所示的铁和木材组成的长方体的重心就不在中心。
4． 物体的重心不一定在物体上：有些物体的重心在物体上，比如实心的砖，而有些物体的重心不在物体上，比如篮球、铁丝圈等，篮球的重心在球心而不在篮球上，铁丝圈的重心在圆的中心而不在铁丝上，如图3-1-16所示。所以物体的重心不一定在物体上。
5． 形状不规则薄物体重心的找法（悬吊法）：如图3-1-17所示，用一条线把物体悬吊起来，当物体静止时，沿竖直线AB在物体上画出该直线作出标记。再把物体换一个位置悬吊起来，当物体静止时，沿竖直线CD在物体上画出该直线作出标记。两条直线的交点O就是该物体的重心（此方法用到后面二力平衡的知识）。
例题6对于物体的重心，下列说法正确的是（ ）
A．物体上只有重心的位置才受到重力的作用
B．物体在重心一定在物体上
C．物体在重心一定在物体的几何中心
D．用一根细线吊着一个物体静止时，细线一定过物体的重心
解析：物体上任何一个位置都受重力的作用，重心只是一种等效，相当于重力只作用在重心的位置，故A错误；物体的重心不一定在物体上，可能在物体外，故B错误；物体的重心位置还与物体的质量分布有关，故C错误；根据二力平衡知识可知，细线的拉力与重力平衡，两个相互平衡的力一定在同一直线上，所以细线一定过物体的重心，故D正确。答案：D
四.弹力
师：观察图片，日常观察到的相互作用，无论是推、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才发生的，这种相互作用可称为接触力。我们通常所说的拉力、压力、支持力等都是接触力。接触力按其性质可归纳为弹力和摩擦力。
师：撤去外力后，物体能够恢复原状的形变叫作弹性形变，例如弹簧，橡皮条等.
让学生举例生活中的其他的弹性形变和非弹性形变，然后进行鼓励性评价。
师总结：
（1）弹性形变:在形变后,撤去外力能够恢复原状,这种形变叫弹性形变.
（2）弹性限度:如果形变过大，超过一定的限度,撤去外力后,物体就不能完全恢复原来的形状,这个限度叫做弹性限度
（3）非弹性形变:在形变后,撤去外力不能恢复原状,这种形变叫非弹性形变.
[注意]：弹性是有一定限度的，以后重点研究弹性形变，不加说明形变就是指弹性限度内的弹性形变。
师：我们已经学习了弹力的定义及其方向，弹力的大小该如何确定呢？
师：我们已经学习了弹力的定义及其方向，弹力的大小该如何确定呢？
1、弹力
探究弹力产生的条件
师：弹簧与小车相连，将弹簧拉长。弹簧对小车有力的作用吗？
生：有。弹簧被拉长后，想要恢复原长，对小车施加了力。
教师总结：发生弹性形变的物体要恢复原状而对与之接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力.
教师活动：用多媒体课件演示放在桌面上的物体压力和支持力的产生.
师：物体受到弹力作用吗？桌面受到弹力作用吗？分别是哪些物体发生形变产生的？
生：桌面发生弹性形变，要恢复形变，对物体施加竖直向上的弹力作用；物体发生形变，对桌面施加向下的弹力作用.
总结：
（1）定义:发生弹性形变的物体由于要恢复原来的形状，对与它接触的物体发生力的作用，这种力叫做弹力
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
（2）产生条件：
①直接接触
②发生弹性形变
弹力的方向
压力与支持力都是弹力，其方向与接触面垂直，指向受力物体。绳子弹力沿着绳并指向绳收缩的方向。
五.胡克定律
师：弹簧在生活中具有重要应用，弹簧形变量越大，弹力越大。弹簧的形变量与弹力之间有什么样的关系？设计实验，探究弹簧弹力与形变量间的关系。
测量实验数据，绘制弹力F与形变量x的图像.
形变量x/cm 0 5.32 10.35 15.52 20.52 25.47
弹力F/N 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
师：其他组同学绘制的图像如何？
生：图像类似，数据点近似分布在一条直线上.
师：请同学们分析图像，弹簧弹力与其形变量有何关系？
生：数据点近似在一条直线上，从图像看出，如果没有误差，图像过原点，弹簧弹力与形变量成正比.
教师总结：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＝kx，其中k为弹簧的劲度系数，单位为牛顿每米，符号N/m，它的大小反映了弹簧的软硬程度。
3、适用条件：在弹簧的弹性限度内。
【板书】
3.1 重力与弹力
一、重力
1、产生：由于地球的吸引而使物体受到的力。
2、大小
（1）在实验室中可以用弹簧测力计测量重力的大小。
（2）重力的计算公式是G＝mg，公式中G是物体的重力，m是物体的质量，g是自由落体加速度。
3、方向：总是竖直向下。
4、重心
（1）定义：重力的等效作用点。
（2）重心位置决定因素：物体的形状和质量分布。
二、弹力
1、定义：发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的力。
2、方向
（1）压力和支持力的方向垂直于物体的接触面。
（2）绳的拉力沿着绳而指向绳收缩的方向 。
三、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＝kx，其中k为弹簧的劲度系数，单位为牛顿每米，符号N/m，它的大小反映了弹簧的软硬程度。
3、适用条件：在弹簧的弹性限度内。

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