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第三章　相互作用——力
1
重力与弹力(一)
行星绕太阳运动
电子绕原子核运动
神州十三号航天员
王亚平安全顺利出舱
情景导入
1.定义：力是物体间的相互作用。
物体A
物体B
施力物体
受力物体
受力物体
施力物体
相互作用
力
2.力的作用效果：改变物体的运动状态或使物体发生形变
形状或体积改变
速度
大小 方向
3.力的三要素：大小、方向和作用点
温故知新
2
理解重心的概念和影响因素，掌握确定重心的方法.
3
理解弹力产生的原因，知道观察微小形变的方法，会判断弹力的方向与形变方向的关系.
1
知道重力产生的原因、大小、方向及作用点.
4
能区分力的图示和力的示意图，会利用力的图示和力的示意图来表示力.
重点
重难点
重难点
重点
重力　重心
树叶落地
1.干枯的树叶能够飘落到地面；掷出的铅球落向地面；无论你以多大的速度跳起，最终总会落到地面上.你能对这些自然现象和现实情况作出合理的解释吗？
地面附近的一切物体都受到地球的吸引作用，正是由于地球的吸引才使物体落向地面.
铅球落地
桌面是否水平
墙面是否竖直
相框是否挂正
2.如图所示，如果让你将相框挂到墙上，你能用所学的知识，将相框挂正吗？用的什么物理知识？你还能想到生活中有哪些类似的应用吗？
桌面是否水平
墙面是否竖直
相框是否挂正
重力的方向竖直向下，所以悬挂重锤的悬线方向一定在竖直方向上，如果相框左右两边框与悬线平行，则说明相框已经挂正.举例：砌墙时使用重锤线检查墙面是否竖直，借助重锤线和直角三角板，可检查桌面是否水平等.
1.重力的概念、大小和方向
(1)定义：由于地球的吸引而使物体受到的力.
施力物体
受力物体
(2)方向：竖直向下.
(3)大小：G＝mg，g是自由落体加速度.g的单位既可以是N/kg，又可以是m/s2.
1N/kg=1 m/s2
1.重力的方向竖直向下，在这里竖直向下和垂直向下或指向地心三者相同吗？
竖直向下
水平面
垂直向下
支撑面
竖直向下是指与水平面垂直向下，但是并不等同于垂直于支持面向下，也不等同于指向地心
纬度越高，重力加速度越大
不同纬度地区的重力加速度
2.如果把一个物体从赤道移到两极附近，质量会不会变？重力呢？
思考与讨论
质量不变，但从赤道到两极自由落体加速度逐渐增大，重力也会变大.
1.关于重力，以下说法正确的是
A.重力的方向总是垂直于接触面向下的
B.把处在空气中的物体浸入水中，物体所受重力变小
C.挂在绳上静止的物体，它受到的重力就是绳对它的拉力
D.同一物体在地球各处所受重力大小不一定相等
√
重力的方向总是竖直向下的，但不一定是垂直于接触面向下的，比如在斜面上的物体所受的重力方向并不是垂直于斜面向下的，A错误；
重力G＝mg，其大小只与物体质量、自由落体加速度g有关，与其他因素无关，B错误；
绳子拉力的施力物体是绳子，重力的施力物体是地球，两者的施力物体不同，不是同一个力，C错误；
由于自由落体加速度随着纬度、高度的变化而变化，所以同一物体在地球各处所受重力大小不一定相等，D正确.
用手指尖把质量分布均匀的矩形薄板顶起来，指尖放在哪个位置才能成功呢？
要想将矩形薄板顶起来，需要在其中心处施加支持力.
等效
(1)定义：一个物体的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，这一点叫作物体的重心。
2.重力的作用点——重心
质量均匀分布，形状规则的物体的重心，在几何中心上
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
(2)决定因素：与物体的形状和质量分布有关.
1.重心是物体上最重的一点吗？是不是只有重心才受重力呢？物体的重心一定在物体上吗？请举例说明.
重心是物体各部分所受重力的等效作用点，并非物体上最重的点，也不是只有重心才受重力作用，重心的位置与物体的形状和质量分布有关，不一定在物体上.
C
2.如何确定形状不规则薄板的重心位置呢？
支撑法
悬挂法
对于薄板状物体的重心，可以应用二力平衡的知识通过支撑法或悬挂法确定.
2.关于物体的重心，下列说法正确的是
A.任何物体的重心一定在这个物体上
B.在物体上只有重心受到重力的作用
C.一个球体的重心一定在球心处
D.一辆空载的货车装上货物后，重心会变化
√
重心是物体各部分所受重力的等效作用点，所以重心可以在物体上，也可以在物体外(比如均匀圆环的重心在环心)，故A、B错误.
重心除了与几何形状有关外，还与质量分布有关，因此一个球体的重心不一定在球心处，故C错误.
一辆空载的货车装上货物后，货车上方的质量增加，重心会变化，故D正确.
3.关于重心及重力，下列说法中正确的是
A.一个物体放于水中称量时弹簧测力计的示数小于物体在空气中称量时弹
簧测力计的示数，因此物体在水中受到的重力小于在空气中受到的重力
B.据G＝mg 可知，两个物体相比较，质量较大的物体的重力不一定较大
C.物体放于水平面上时，重力方向垂直于水平面向下，当物体静止于斜面
上时，其重力方向垂直于斜面向下
D.物体的形状改变后，其重心位置不会改变
√
由于物体浸没于水中时，受到向上的浮力从而使弹簧测力计的拉力减小了，但物体的重力并不改变，选项A错误；
当两物体所处的地理位置相同时，g值相同，质量大的物体的重力必定大，但当两物体所处的地理位置不同时，如质量较小的物体放在地球上，质量较大的物体放在月球上，由于月球上g值较小，而使质量较大的物体的重力不一定较大，选项B正确；
重力的方向是竖直向下的，而不是垂直接触面向下的，选项C错误；
物体的重心位置由物体的形状和质量分布情况共同决定，当物体的形状改变时，其重心可能发生改变，故选项D错误.
弹力的产生及方向
推 拉 提 举
接触
弹力
摩擦力
弹力是怎么产生的？
力
1.如图所示，人在推车，拉弓，提杯子，举重时，各力作用的物体间有什么特点？
存在这些力的物体间都相互接触，是一种接触力
2.如图所示，用力捏橡皮泥和用手压弹簧，你发现物体有什么变化？
这两种变化有什么不同点？如果用力作用在较硬的有机玻璃、大玻璃瓶和结实的桌面上，会有这种变化吗？如果有，如何观察这种变化呢？
玻璃瓶
桌面
有机玻璃
玻璃瓶
桌面
有机玻璃
在外力的作用下，橡皮泥和弹簧的形状发生了明显的变化，橡皮泥形状变化后无法自己恢复原状，但弹簧可以自己恢复原状；如果用力作用在有机玻璃、玻璃瓶、桌面上，它们的形状也会发生微小变化，可以将这种微小形变进行放大来观察.
放大法
观察物体的微小形变
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.
观察桌面的微小形变
(1)定义：物体在力的作用下形状或体积会发生改变，这种变化叫作形变.
(2)弹性形变：物体在发生形变后，如果撤去作用力能够恢复原状，这种形变叫作弹性形变.
(3)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，这个限度叫作弹性限度.
1.形变
如图所示，将一个装满水的气球挂在弹簧的下端，请分析下弹簧、气球的形变方向及气球对弹簧、弹簧对气球的弹力方向。
弹簧的形变方向________;
气球的形变方向________；
气球对弹簧的弹力方向_______；
弹簧对气球的弹力方向_______.
向下
向上
向下
向上
相反
相反
为什么物体产生的弹力方向总是与自身的形变方向相反呢？
F气球→弹簧
F弹簧→气球
(1)定义：发生形变的物体，要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫作弹力。
方向相同
原长
(2)产生的条件：
产生
条件1：接触
条件2 ：弹性形变
(3)作用点：两个物体的接触面上
(4)方向：与施力物体恢复原状的方向相同.
2.对弹力的理解
1.弹力的产生是由于受力物体发生了形变吗？弹力的产生与形变有什么关系？
弹力产生的过程
A对B施加力
B发生弹性形变
B要恢复原状
B对A产生了弹力
不是，是由于施力物体发生了形变；形变是产生弹力的必要条件，一个物体受到弹力的原因是与它接触的另一个物体发生了形变，另一个物体要恢复原状，会产生弹力.
物块
桌面
小球
2.许多接触的物体并没有发生明显的弹性形变，如物块置于桌面上，小球用细绳悬挂在天花板上等，它们之间有弹力吗？如果有，请画出它们(桌面、物块和小球)所受弹力的示意图，并说说这些弹力的方向有什么特点.
绳子对物体拉力的方向总是沿着绳子而指向绳子收缩的方向
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
FT
FT1
FT2
F压
物块
桌面
小球
4.关于弹力，下列说法正确的是
A.两物体间有弹力作用时，也可以不相互接触
B.放在桌面上的书本对桌面的压力是由于桌面发生形变而产生的
C.放在桌面上的书本受到桌面的支持力是由于桌面发生形变而产生的
D.灯绳对电灯的拉力方向与灯绳发生形变的方向相同
√
弹力是一种接触力，只有相互接触的物体间才能存在弹力，A错误；
书本对桌面的压力是由于书本发生弹性形变而产生的，B错误；
桌面发生弹性形变后要恢复原状而对书本产生支持力，C正确；
灯绳对电灯的拉力方向与灯绳发生形变的方向相反，D错误.
5.在如图所示的各图中画出物体P受到的各接触点或接触面对它的弹力的示意图，各图中物体P均处于静止状态.
答案　见解析图
题图甲中P受到的弹力有球面与球面之间的弹力，弹力应垂直于两球接触点沿球面的切线向左；绳的拉力沿绳斜向上；
题图乙中P与斜面的接触面为平面，P受到的支持力垂直于斜面向上；
题图丙中A、B两点都是球面与平面相接触，P受到的弹力应垂直于平面，且必过球心，所以A点处弹力F1方向水平向右，B点处弹力F2方向垂直于斜面指向左上方；
题图丁中A点属于点与球面相接触，在A点P受到的弹力应垂直于球面的切面斜向上，且必过球心O；B点属于点与面相接触，在B点P受到的弹力应垂直于杆向上.
它们所受弹力的示意图如图所示.
力的图示和力的示意图
图甲为火箭所受重力的示意图，它能精确表示出力的三要素吗？如果火箭的质量为2×104 kg，有什么方法可以精确表示出其重力的三要素呢？请在图乙中画出.g取10 N/kg.
图甲
图乙
题图甲无法精确表示出重力的大小，G＝mg＝2×105 N，
如图，可用力的图示来精确表示出力的三要素.
力的示意图(定性)：准确表示力的方向、作用点，粗略表示力的大小.
F=30N
力的图示(定量)：准确表示力的方向、作用点和大小.
F=30N
15N
力的图示和力的示意图
力的图示作图步骤：
(1)选定合适的标度；
(2)从作用点开始沿力的方向画一条线段，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)，用箭头(或箭尾)表示力的作用点.
6.画出下面(1)、(2)中的力的图示及(3)中电灯所受力的示意图，并指出受力物体和施力物体.
(1)人对车施加的水平向右300 N的推力.
(2)用与水平方向成30°角的细绳对物块施加的拉力为30 N.
(3)用一根悬线将电灯吊在天花板上.
(1)中施力物体是人，受力物体是车
(2)中施力物体是细绳，受力物体是物块
(3)中拉力施力物体是悬线，重力施力物体是地球，受力物体均为电灯.
重力与弹力(一)
目标一：重力 重心
目标二：弹力
目标三：力的图示和力的示意图
形变
对弹力的理解
弹性形变
微小形变
放大法
力的示意图
力的图示
概念
方向
作用点
大小
重心
竖直向下
等效作用点
定义
作用点
方向
产生的条件
接触、弹性形变
与施力物体恢复原状方向相同

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