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第三章 相互作用——力
1、在力学中，物体间的相互作用抽象为一个概念——力
2、力的作用效果：
①使物体发生形变
②改变物体的运动状态
3、力的分类：
①按力的性质:重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力等
②按力的作用效果：拉力、压力、支持力、动力、阻力等
。。。
初高中知识衔接
力的图示：用一根带有箭头的线段来表示力
4、力的三要素：大小、方向、作用点
大小
方向
作用点
→长度
→箭头
→箭尾或箭头
力的示意图：只在图中画出力的作用点和方向，表示物体在这个方向上受到了力
一个物体既是施力物体，也一定是受力物体
物质性：
力
力不仅有大小，还有方向
相互性：
力是矢量
矢量性：
力不能离开物体(施力物体和受力物体)而单独存在
独立性：一个物体可能同时受多个力的作用，每个力都产生独立的作用效果
5、对力的理解：
3.1 重力与弹力
1、定义：
由于地球的吸引而使物体受到的力叫作重力
2、力的单位：牛顿，简称牛 符号 ：N
3、重力的施力物体是地球，方向竖直向下
一、重力（G）
地球引力≠重力
竖直向下≠垂直向下≠指向地心
5、重心：一个物体各部分都受到重力的作用，从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫重心。
物体的重心与什么因素有关？
物体的形状
物体的质量分布
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
规则
不规则
重心
位置
几何
中心
怎么办
重心位置
薄板状物体的重心确定（悬挂法）
1、关于物体所受的重力，以下说法中正确的是（ ）
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，它所受到的重力都是一样大
D
课堂练习
2、一质量为60kg的人，在地球表面受重力为588N,月球表面的重力加速度为地球表面的1/6，此人在月球表面上（ ）
A、质量为60kg，所受重力大小为588N.
B、质量为60kg，所受重力大小为98N.
C、质量为10kg，所受重力大小为588N.
D、质量为10kg，所受重力大小为98N.
B
3、关于物体的重心，以下说法中正确的是（ ）
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
运动员手上的箭弦
小孩手中的橡皮泥
小孩手中的树枝
撑杆跳的杆
物体在力的作用下形状或体积会发生改变，这种变化叫做形变。
.
问题1：坚硬的物体在力的作用下也可以发生形变吗？
任何物体在力的作用下都可以发生形变
塑性形变：
在形变后撤去作用力时不能
恢复原状的形变叫塑性形变。
问题2：在外力撤消之后，发生形变的物体一定能够恢复原状吗？
弹性形变：
在形变后撤去作用力时能够
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。
1. 形变
分类
2.弹性限度：
恢复原状的形变叫做弹性形变。
问题3：发生形变的物体，对使它发生形变的物体有什么作用效果呢？
它为什么会产生这样的效果呢？
因为它要力图恢复原状
产生力
二、弹力：
1. 定义：
2. 弹力产生条件：
① 直接接触
② 发生弹性形变
发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它
接触的物体产生的力 —— 这个力叫做弹力。
交流讨论1：初中学过的压力、支持力是怎么产生的？
结论: 通常所说的压力和支持力都是弹力.
形变方向
形变恢复方向
书
桌面
书
桌面
FN1
FN2
形变方向
形变恢复方向
结论: 通常所说的拉力也是弹力.绳子的拉力又叫张力.
交流讨论2：绳子的拉力是怎么产生的？
形变恢复方向
T1
T2
形变恢复方向
形变方向
形变方向
压力的方向垂直于接触面而指向被压的物体。
支持力的方向垂直于接触面而指向被支持的物体。
绳子（对物体）的拉力总是沿着绳子而指向绳子收缩的方向。
三、弹力的方向
与施力物体形变方向相反（施力物体恢复形变的方向相同）。
交流讨论3：如何确定弹力的方向？
弹力有无的判断——明显形变
1. 根据弹力产生的条件直接判断：
（1）相互接触
（2）有弹性形变
两个条件必须同时满足才有弹力产生
思考：接触的物体间一定产生弹力吗？
2.假设法—— 先假设接触处存在弹力，看物体所处状态和条件是否矛盾，如果矛盾，则说明此处弹力不存在
A
B
光滑水平面并排放着静止的木块A、B
A对B有无弹力？
假设A、B间有弹力
以B为研究对象，B受力：
G
N地
NA→B
B不可能静止，所以A、B间没有弹力
弹力有无的判断——微小形变
光滑球静止在水平地面
绝缘物体对球有无弹力？
假设球与木块间有弹力
以球为研究对象，球受力：
G
N
N木块→球
球不可能静止，所以球与木块间没有弹力
弹力有无的判断——微小形变
球与斜面间有无弹力？？？
假设球与斜面间有弹力
以球为研究对象，球受力：
G
T
N斜面→球
球不可能静止，所以球与斜面间没有弹力
弹力有无的判断——微小形变
3.消除法
将与研究对象接触的物体消除，看研究对象能否保持原态，若能，则说明此处弹力不存在；若不能，则说明弹力存在
A
B
水平面并排放着静止的木块A、B
球静止在水平地面
弹力有无的判断——微小形变
判断球与斜面间有无弹力
先找接触点（面）——再判断弹力有无
思考：如下左图，轻杆的弹力沿杆子的方向么？右图中的呢？
静止状态
静止状态
轻杆受力特点：
1. 可拉可压；
2. 杆所受的力不一定沿杆的方向；
轻绳与轻杆受力特点
轻绳——
不计质量的柔软的绳子
轻绳的受力特点：
1. 只能拉不能压；
2. 轻绳的拉力一定沿绳收缩方向；
3. 同一根绳子张力处处相等。
轻杆——
不计质量的杆
轻杆受力特点：
1. 可拉可压；
2. 杆所受的力不一定沿杆的方向。
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
①点与平面接触
N
N`
点与平面间弹力方向：
过接触点垂直平面指向受力物体
光滑斜面
A
B
NA
NB
②曲面与平面接触
N
N
N`
曲面与平面间弹力方向：
过接触点垂直平面指向受力物体
③曲面与曲面接触
曲面与曲面间弹力方向：
与过接触点的公切面垂直并指向受力物体
半球形的碗
N
不同接触面间的弹力方向判断
常见的弹力及方向——实例解析
例. 画出图中静止物体A所受弹力的示意图.
平面和球面接触弹力方向：垂直平面反向延长线过球心。
A
常见的弹力及方向——实例解析
例. 画出图中静止物体A所受弹力的示意图.
点和球面接触弹力方向：过点垂直球面切线，且延长线过球心。
A
A
例题解析
1.杂技演员有高超的技术，能轻松地顶住从高处落下的坛子.如图所示，关于他顶坛时头顶受到的压力，产生的直接原因是(　　)
A．坛的形变 B．头的形变
C．坛子受到的重力 D．人受到的重力
2.如图所示，一小球用两根轻绳挂于天花板上，球静止，
绳1倾斜，绳2恰好竖直，则小球所受的作用力有(　　)
A．1个 B．2个
C．3个 D．4个
A
B
例：画出下列蓝色物体所受到的所有弹力。
O
（1）
（2）
（3）
（4）
例：三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相等的光滑圆球a，b，c，支点P、Q在同一水平面上，a球的重心O，位于球心，b球和c球的重心Ob和Oc分别位于球心的正上方和球心的正下方，如图所示，三球均处于平衡状态，支点P对a球的弹力为Na，对b球和c球的弹力分别为Nb和Nc则下列说法正确的是（ ）
A.弹力Na、Nb、Nc的方向均由P 点指向球心
B.弹力Na、Nb、Nc的方向均由P 点指向重心
C.弹力Na、Nb、Nc的方向都竖直向上
A
b

Oa




Ob
Oc
P
P
P
Q
Q
Q
a
c
弹力的大小跟形变的大小有关系
形变越大，弹力也越大，形变消失，弹力随着消失。
弹力的大小？？？？
1.实验目的：
2.实验原理：
（1）弹簧弹力F的确定
（2）弹簧伸长量x的确定
（3）图像法处理实验数据
3.实验器材：轻质弹簧、铁架台、钩码、刻度尺、弹簧测力计
实验
探究弹簧弹力与形变量的关系
①将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0，即原长.
②如图所示，在弹簧下端挂质量为m1的钩码，测出此时弹簧的长度l1，记录m1和l1.
4. 实验步骤
③改变所挂钩码的质量，测出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5…和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5….
④计算出每次弹簧的伸长量x(x＝l－l0)和弹簧受到的拉力F(F＝mg)，并将数据填入表格.
（待弹簧稳定后测量）
5.实验注意事项
1、实验时逐一增加钩码，弹簧下端挂的钩码不要太多，以免弹簧被过度拉伸，超出弹簧的弹性限度；
2、先竖直悬挂，后测量弹簧原长；
3、读数：弹簧与钩码处于平衡（稳定）状态
毫米刻度尺估读一位
4、整个实验中用同一个轻弹簧，尽量多测几组数据；
5、注意弹力、弹簧的原长、总长与弹簧伸长量的对应关系及单位。
6.数据处理
1 2 3 4 5 6 7
F/N 0
l/cm
x/cm 0
F-x图像
x/m
F/N
0
结论：在弹性限度内，弹簧的弹力大小与弹簧的形变量成正比。
四、胡克定律：
F = kx
1、内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小
F 跟弹簧伸长 的长度 x 成正比。
2、公式：
其中：k —— 弹簧的劲度系数
单位：牛每米， 符号 N/m
x —— 弹簧形变量
即伸长（或缩短）的长度
单位：米， 符号 m
（或缩短）
弹簧的劲度系数
1.定义式：
2.单位：牛每米， 符号 N/m
4.影响因素：表示弹簧的一种属性，它的数值与弹簧的材料，弹簧丝的粗细，弹簧圈的直径，单位长度的匝数及弹簧的原长有关。
3.物理意义：劲度系数在数值上等于弹簧
伸长（或缩短）单位长度时的弹力。
胡克定律
3、另一种表达形式：△F =k·△X
△F—弹簧所受力的变化量
△X—弹簧长度的变化量
例题解析
3．如图所示，弹簧秤和细线的重力不计，一切摩擦不计，重物的重力G＝10N，则弹簧秤A和B的读数分别为(　　)
A．10 N,20 N B．10 N,10 N
C．10 N,0 N D．0 N,0 N
4. 如图，弹簧的劲度系数为k，小球重力为G，平衡时小球在A
位置．今用力F将小球向下拉长x至B位置，则此时弹簧的弹力为（ ）
A．kx B．kx＋G
C．G－kx D．以上都不对
B
B
例题　在“探究弹力与弹簧伸长量的关系，并测定弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图所示.所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力.实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐次增加，挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度.
图5
(1)有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在图6坐标系中，请作出F—L图线.
图6
(2)由此图线可得出该弹簧的原长L0＝________ cm，劲度系数k＝________ N/m.
(3)试根据该同学以上的实验情况，帮助他设计一个记录实验数据的表格(不必填写其实验测得的具体数据).
(4)该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较：
优点在于：
缺点在于：
次数 1 2 3 4 5 6
弹力F/N
弹簧的长度L/(×10－2 m)
5
20
避免弹簧自身重力对实验的影响
弹簧与桌面及绳子与滑轮存在摩擦会造成实验误差
两根长均为L=20cm的弹簧，劲度系数分别为 ＝200N/m， ＝100N/m，弹簧 固定在A上，弹簧 固定在A、B上，B放在水平地面上，弹簧竖直，如图所示。已知A、B所受的重力都是G=4N，今在 的端点P施加一个竖直向上的力，缓慢地向上拉，当P点向上升距离为多少 时，B和地面恰好接触而没有作用力。弹簧自重不计。
多弹簧问题的计算
0.12m
课后作业
《同步导练》课时作业
预习 3.2《摩擦力》

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