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3.1重力与弹力
THESIS DEFENSE POWERPOINT TEMPLATE
温故知新
1.力的定义：力是物体与物体之间的相互作用。
2.符号：F ；单位：牛顿（N）
3.性质：
力不能离开物体而单独存在。
物质性：
相互性：
矢量性：
有大小，有方向
力总是联系着两个物体，施力物体同时也是受力物体。
力的作用是相互的
4.作用效果：
改变物体的运动状态；使物体产生形变。
5.三要素：大小、方向、作用点
6. 力的图示
用一根带箭头的线段表示力，线段的长度是按一定比例（标度）画出的，它的长度表示力的大小，箭头表示力的方向，箭头或箭尾表示力的作用点。
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
.
F
.
精确表示
7.力的示意图
只画出力的作用点和方向，表示物体在这个方向上受到了力
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。
F
.
F
.
力的示意图只要从力的作用点沿力的方向画一线段标上箭头即可。
粗略表示
性质：重力、弹力、摩擦力、电磁力、分子力
效果：压力、支持力、拉力、浮力。
力的分类
小球为什么会下落
那么重力是怎样产生的呢？
1.概念：
由于地球吸引而使物体受到的力。
重力由万有引力产生，但是由于地球自转，一般重力不等于地球对物体的吸引力。
施力物体：
地球
受力物体：
物体
2.大小：


3.方向：
总是竖直向下
注意：竖直向下不是垂直向下，也不是指向地心
竖直向下
一、重力
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。
G1
G2
G3
Gi
Gi+1
Gn
G
效
等
重心—重力等效的作用点：
G
等效替代
形状规则、质量分布均匀的物体的重心的位置在其几何中心。
重心不一定在物体上
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。
物体
质量
均匀
分布
分布不
均匀
形状决定
重心
位置
重心
位置
形状和质量分布决定
怎么办
规则
不规则
重心
位置
几何
中心
A
A
B
A
B
C
此方法的原理是什么？
二力平衡　
悬挂法或支撑法
——只适用于薄板状的物体
【例1】关于重心，下列说法正确的（ ）
A重心就是物体最重的一点。
B重心就是物体的几何中心
C直铁丝弯曲后，重心便不在中心，但一定在铁丝上
D重心是物体个部分所受重力的合力的作用点
【例2】如图所示，以饮料杯装满水，杯的底部有一小孔，在水从小孔不断流出的过程中，杯连同杯中的水的重心将（ ）
A一直下降 B一直上升
C先升后降 D先降后升
D
D
推
拉
提
举
接触力：物体与物体接触时发生的力。
接触力
非接触力：
力
重力、万有引力、磁场力、电场力
弹力：
摩擦力：
弹簧弹力、拉力、压力、支持力
静摩擦力、动摩擦力
接触力
1、形变：
物体在力的作用下形状或体积发生改变，叫做形变。
3、非弹性形变：
2、弹性形变：
物体所受外力撤去后，能够恢复原来的形状。
物体所受外力撤去后，不会恢复原状而保留下来的永久形变。
是否一切物体在外力作用下都会发生形变？
4、弹性限度：
形变超过一定限度，即使撤去作用力，物体也不能完全恢复原来的形状，这个限度叫弹性限度。
形变
显示微小形变的观察
微小形变
放大的思想
结论：任何物体受到外力作用会发生形变
弹力
1.定义：
2.产生的条件：
发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力称为弹力。
相互接触
发生弹性形变（相互挤压）
两者需同时满足
3.弹力的方向：
垂直接触面，指向受力物体。 与恢复形变的方向相同。
施力物体
受力物体
4.几种常见的弹力：
1.压力：由于被支持物体发生形变，而对支持物产生的弹力。压力的方向总是垂直于接触面，指向被压的物体。
2.支持力：支持面发生形变，对被支持的物体产生的弹力。支持力的方向总是垂直支持面，指向被支持的物体。
FN
3.拉力：由于绳子（弹簧）被拉长要恢复原状，而产生的弹力。拉力的方向总是沿绳子（弹簧）收缩的方向。
轻绳
弹簧
4.杆的弹力
注：两物体间的弹力是发生在相互接触面上，但可以将作用点移到重心上。
杆的弹力不一定沿杆
5.各种接触面压力方向判断
F2
F1
（1）面与面
F1
F2
（2）点与平面
点与平面间弹力方向：
过接触点，垂直平面指向受力物体
平面与平面间弹力方向：
垂直公共接触面指向受力物体
FN1
FN2
（3）点与曲面
（4）曲面与曲面

与过接触点的公切面垂直并指向受力物体
曲面弹力方向：


（5）平面与曲面
例3. 如图所示，一根弹性杆的一端固定在倾角为 30°的斜面上，杆的另一端固定一个重为 2 N的小球，小球处于静止状态时，弹性杆对小球的弹力 (　　)
A. 大于 2 N，方向沿杆末端的切线方向
B. 大小为 1 N，方向平行于斜面向上
C. 大小为 2 N，方向垂直于斜面向上
D. 大小为 2 N，方向竖直向上
D
思考：试分析图中细杆或小球所受的弹力，并确定其方向。
水平面上靠在一起的两小球
悬挂靠在一起的两小球
6.弹力有无的判断
1、明显形变的情况，可以直接进行判断.
①假设无弹力：
②假设有弹力：
如图，接触面光滑，判断A处是否有弹力？
3、拿去法（拿去怀疑的物体，看研究的物体是否保持原来的运动状态）
2、对于形变不明显的情况，可利用假设法进行判断.
B
例4. 如图所示，在室内，某球用 A、B 两根轻绳悬挂起来，若 A 绳竖直、B 绳倾斜，A、B 两绳的延长线都通过球心，则球受到的作用力的个数为 (　　)
A. 1 　　 B. 2　 　 C. 3　 　D. 无法确定
（1）实验目的：探究弹簧弹力与形变量的关系。
（2）实验器材：弹簧、铁架台、钩码、刻度尺。
探究弹簧弹力与形变量的关系
（3）实验原理：
①弹簧受力会发生形变，形变的大小与受到的外力有关，沿着弹簧的方向拉伸弹簧，当形变稳定时，弹簧的弹力与使它发生形变的拉力在数值上相等；如图所示，在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码受到的重力大小相等。因此我们可以通过对弹簧悬挂不同重物并求出对应的形变量即可探究弹簧弹力与形变量的关系。
②弹簧的长度可用刻度尺直接测出；形变量可由弹簧伸长后的长度减去弹簧的原长求得。
③建立直角坐标系，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(x，F )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。
（3）实验原理：
（4）实验步骤：
①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。
1 2 3 4 5 6 7
F/N 0
l/cm
x/cm 0
（5）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。
减少方法
产生原因
选择轻质弹簧
弹簧自重
系统误差
(1)多组测量
(2)所挂钩码的质量差适当大些
读数、作图误差
偶然误差
（6）误差分析：
（7）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。
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。
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。
（8）实验结论：
（9）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
③k为弹簧的劲度系数， 单位是N/m. 取决于弹簧的长短、粗细及材料，弹簧越长、越细，劲度系数就越小 x为弹簧伸长（或缩短）的长度。
　1．在下列所示的三种情况中，物块的质量均为M，不计一切摩擦和弹簧测力计的重力，则三个弹簧测力计的示数T1、T2、T3的关系是（ ）
A．T1 = T2 = T3 B．T1 = T3 ＜ T2
C．T1 ＜ T2 ＜ T3 D．T1 = T2 ＜ T3
A
课堂练习
2．在一次实验课上，有两名同学各用F=30N的水平力拉轻弹簧,如图所示,若弹簧的原长为12cm,劲度系数k=103N/m,当两人静止时弹簧的长度为（ ）
A．18 cm B．15 cm C．9 cm D．19 cm
B
3.一根弹簧原长为 10 cm，当受到 10.5 N 的拉力时弹簧的长度为 12 cm。求：
（1）弹簧的劲度系数；
（2）当受到 1.25 N的拉力时弹簧的长度；
（3）当受到 26.25 N 的压力时弹簧的长度。
答案:(1) 525 N/m (2) 10. 2 cm (3) 15 cm

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