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3.1 重力与弹力
第三章 相互作用——力
人教版（2019）
01
02
03
弹力
胡克定律
重力
目录
思考与讨论
跳水运动员和蹦极运动员为什么总是向地面方向下落，而没有向上飞到空中？
思考与讨论
力是一个物体对另一个物体的作用。结合你初中所学，你认为应从哪几个方面来认识重力呢？
1.谁受到的力，谁施加的力？
2.怎样量度它的大小？
3.它的方向如何？作用点在哪里？
第一部分 重力
一、重力产生
1.重力：由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力。
2.产生原因：由于地球的吸引。
3.注意：
(1)重力的施力物体是地球。
(2)物体所受的重力与它所处的运动状态无关。
(3)不能说重力就是地球对物体的吸引力（必修二解释）。
二、重力大小
1.物体所受重力G与物体的质量m的关系式：G = mg
2.单位：牛顿，简称牛，符号用N表示。
3.g值：自由落体加速度。g = 9.8 N/kg，粗略计算取10N/Kg。
g的单位可以是N/Kg，也可以是m/s2，而且1N/Kg=1m/s2
思考与讨论
(1)用何种仪器测量物体的重力呢？是用天平还是测力计？
(2)如何用测力计测量物体的重力？
(3)我们可以说测力计对物体的拉力大小等于物体的重力，能说成测力计对物体的拉力就是物体的重力吗？为什么？
观察与思考
自由下落的物体下落的方向和静止悬挂物体绳子的方向有什么共同特点？
三、重力的方向
1.方向：竖直向下
2.注意：
(1)竖直向下不能说垂直向下；
(2)竖直向下不能说指向地心，只有两极和赤道处指向地心。(必修二解释)
观察与思考
你认为用什么物理知识可以解释这一现象呢？
四、重心
1.定义: 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。
2.重心的位置：
(1)形状规则、质量分布的物体的重心的位置在其几何中心；
四、重心
2.重心的位置：
（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，还跟物体内质量分布有关；
四、重心
重心的位置与物体质量分布有关
四、重心
2.重心的位置：
（3）重心的位置可以在物体上，也可以在物体外。
思考与讨论
(1)如果物体的形状不规则，你是否可以找出物体的重心？
(2)你找形状不规则物体重心方法的物理知识依据是什么？
(3)如何操作找出形状不规则物体的重心？
四、重心
3.悬挂法确定重心：
思考与讨论
你是否可以用刚才所学到的知识解释“锥体上滚”这一现象？
总结与思考
(1)通过以上学习，你认为要描述物体所受的重力需要那几个重要要素？
(2)根据初中所学知识，在物理的学习中我们通过什么方式体现出这三个要素呢？
五、力的图示
1.用一条有向线段来表示力的三要素
(1)线段的长度—大小
(2)箭头的方向—方向
(3)起点(终点)—作用点
2.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）
第二部分 弹力
一、形变
物体在力的作用下的形状或体积会发生改变，这种变化叫做形变。
思考：是否任何物体受到力，都会发生形变呢？
一、形变
通过平面镜观察桌面的微小形变
一、形变
体验微小形变实验
思路与讨论
(1)发生形变的物体，会对使它发生形变的物体产生什么作用效果呢？
(2)它产生这样效果的原因是什么？
二、弹力
1.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，这种力叫做弹力。
2.弹力的产生条件：
(2)发生弹性形变
(1)相互接触（互相挤压拉伸或扭曲）
二、弹力
3.弹力的施力物体
F
F
思考：手受到弹簧的作用力中，谁是施力物体？
弹簧的形变使得弹簧对手有弹力的作用。弹力都是由施力物体发生形变而产生的。
二、弹力
3.弹力的施力物体
(1)左图小车受到的弹力，谁是施力物体，谁发生了形变？
(2)右图桌子受到的力F1受到的弹力，谁是施力物体，谁发生了形变？
(3)右图书受到的力F2受到的弹力，谁是施力物体，谁发生了形变？
二、弹力
4.弹力的方向
F
F
思考：手受到弹簧的弹力作用，弹力的方向与施力物体弹簧恢复形变的方向和形变的方向有什么关系？
恢复形变方向
弹簧形变方向
恢复形变方向
弹簧形变方向
指向施力物体恢复形变的方向
与施力物体的形变方向相反
二、弹力
4.弹力的方向（绳的拉力）
未受到拉力时
绳子形变方向
拉力
由于绳被拉长而对所拉物体产生的弹力，通常称为拉力．拉力的方向总是沿绳而指向绳收缩的方向．
二、弹力
4.弹力的方向（杆的弹力）
杆弹力方向：不一定沿杆，要根据受力情况确定。
思考：杆给物体的弹力方向一定沿着杆的方向吗？
F
F
mg
二、弹力
4.弹力的方向（各类接触面）
书
板
N1
N2
A
B
平面与平面间弹力方向：弹力垂直于平面
曲面与平面间弹力方向：过接触点垂直平面指向受力物体
点与平面间弹力方向：过接触点垂直平面指向受力物体
二、弹力
5.弹力有无的判断
（1）根据弹力的产生条件直接判断法
二、弹力
5.弹力有无的判断
（2）假设法（常用于微小形变）
例如：斜面光滑，使分析左右两图中的小球与斜面之间是否存在弹力？
第三部分 胡克定律
思路与讨论
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？
一、探究弹簧弹力与形变量的关系
1.实验思路：
(1)弹簧弹力F如何测量？
(2)弹簧的伸长量x如何测量？
弹簧下端悬挂的钩码静止时，弹簧弹力的大小与钩码的重力大小相等，即F=mg。
弹簧的原长l0与挂上钩码之后弹簧的总长度l可用刻度尺直接测出，弹簧的伸长量x=l-l0。
一、探究弹簧弹力与形变量的关系
1.实验思路：
(3)如何能直观找出弹簧弹力与形变量的关系？
以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的形变量x，在坐标系中描出实验所测得的各组数据(F，x)对应的点，用平滑的曲线将这些点连接起来，根据实验所得的图线，即可探究弹簧弹力与形变量间的关系。
一、探究弹簧弹力与形变量的关系
2.进行实验：
(1)按如图所示安装实验装置，记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0。
(2)在弹簧下端悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的总长度和钩码所受的重力。
(3)增加钩码的个数，重复上述实验过程，将数据填入表格，以F表示弹力，l表示弹簧的总长度，x＝l－l0表示弹簧的形变量。
一、探究弹簧弹力与形变量的关系
2.进行实验：
(4)记录收集数据
1 2 3 4 5 6 7
F/N 0
l/cm
x/cm 0
一、探究弹簧弹力与形变量的关系
3.数据处理：
(1)以弹力F(大小等于所挂钩码受到的重力)为纵坐标，以弹簧的形变量x为横坐标，用描点法作图。连接各点，得出弹力F随弹簧形变量x变化的图像。由实际作出的F x图像可知，图像为过原点的直线。
(2)以弹簧形变量为自变量，写出弹力和弹簧形变量之间的函数关系，函数表达式中常数即为弹簧的劲度系数，这个常数也可根据F x图像的斜率求解，k＝ΔF/Δx。
一、探究弹簧弹力与形变量的关系
3.数据处理：
(3)实验结论：实验结果表明，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。
一、探究弹簧弹力与形变量的关系
4.注意事项：
(1)所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出其弹性限度。
(2)每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点尽可能稀一些，这样作出的图像更精确。
(3)测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于稳定状态时测量，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大读数误差。
一、探究弹簧弹力与形变量的关系
4.注意事项：
(4)描点画线时，所描的点不一定都落在一条直线上，但应注意一定要使各点均匀分布在直线的两侧。
(5)记录数据时要注意弹力及弹簧形变量的对应关系及单位。
一、探究弹簧弹力与形变量的关系
实验演示
二、胡克定律
1.内容：在弹性限度内，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
3.k为弹簧的劲度系数， 单位是N/m，只与弹簧本身有关，由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定，它反映了弹簧的软硬程度，k越大，弹簧越硬，其长度越难改变．
课堂小结
重力与弹力
大小
重力
方向
弹力
胡克定律
公式：F=kx
G=mg
竖直向下
重心
与物体的质量和形状有关
条件
方向
1.接触；2.发生弹性形变
与施力物体的形变方向相反
课堂练习
1．用弹簧测力计悬挂静止的小球，下列说法正确的是（　　）
A．弹簧测力计对小球的拉力就是小球所受的重力
B．弹簧测力计对小球的拉力的大小等于小球所受重力的大小
C．小球所受拉力的施力物体是地球
D．小球所受重力的施力物体是弹簧测力计
B
课堂练习
2．在空易拉罐中注入少许水后，将易拉罐倾斜放置在水平桌面上，结果易拉罐“倾而不倒”，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．注水后，易拉罐的重心位置降低了
B．注水后，易拉罐的重心仍在易拉罐的几何中心上
C．若将注水后的易拉罐水平放置，则其重心位置不变
D．若将空易拉罐压瘪，则其重心位置不变
A
课堂练习
3．玩具汽车停在模型桥面上，如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．桥面受向下的弹力，是因为桥梁发生了弹性形变
B．汽车没有发生形变，所以汽车不受弹力
C．汽车受向上的弹力，是因为桥梁发生了弹性形变
D．汽车受向上的弹力，是因为汽车发生了形变
C
课堂练习
4．某同学在探究“弹力和弹簧伸长的关系”实验中，通过实验画出弹簧弹力F（N）与弹簧总长度x（m）的关系图线如图所示，则正确的是（　　）
A．由图像可知，弹簧的原长x0是0.1m
B．由图像可知，弹簧的劲度系数是300N/m
C．由图像可知，在弹性限度内弹簧弹力与形变量不成正比
D．当弹簧的弹力大小是15N时，此时弹簧总长度一定是15cm
AB
THANKS
THANKS
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