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第三章相互作用——力
重力与弹力
自然界的物体不是孤立存在的，它们之间具有多种多样的相互作用。正是由于这些相互作用，物体在形状、运动状态以及其他肉眼不能察觉的许多方面发生变化。
在物理学中，物体间的这些相互作用抽象为一个概念：力。
一、力
用手“推”桌子，手对桌子有了“推的作用”。受力物体是桌子，同时，桌子对手有“挤压”的感觉，受力物体是手。
这两种力方向如何？施力物体和受力物体分别是什么？
可以体会到这两个力方向是相反的。手和桌子互为施受力物体。
力
力是物体间的相互作用，力的作用是相互的。
一个物体对另一个物体有力的作用，反过来另一个物体一定也对这个物体有力的作用。这两个力方向相反。
再比如，用脚“跺”地面，用手“捏”乒乓球,纤夫用绳子“拉船”等等。这些具体的实例中哪个是施力物体,哪个是受力物体？力的方向是怎样的？
对于一个力，一定存在施力物体和受力物体。
提问：小球受到地球的吸引，地球受小球的吸引吗，为什么？
回答：地球受小球的吸引，力时物体间的相互作用，力的作用是相互的
力的性质
①物质性 ②相互性
③矢量性 ④独立性
运动员踢球，球由静止变为运动
守门员接住球，球由运动变为静止
运动员用头顶球，球的方向改变了
用手压锯条，锯条变弯
用手拉橡皮条，橡皮条变长
运动状态改变/速度改变
（ V≠0，a≠0）
形变
原因？
物体间的相互作用
力
反过来：当物体的速度发生变化（即加速度a≠0）或者形变 是否我们可以断言物体受到了力？
二、力的作用效果
运动的网球碰到球拍，网球的速度发生改变，球拍网线形状发生改变（变形）。是什么原因使网球速度发生改变？什么原因使球拍形状发生改变？据此你对力的效果有什么看法？
bj
力的作用效果
力：改变物体运动状态、产生形变的原因，即物体间的相互作用
力的作用效果跟那些力的哪些因素有关？
力的三要素：大小、方向、作用点
①单位：牛顿，符号：N
②矢量（不仅仅是方向问题，加法有别于算术加法）
地面给重物2N的支持力，如何表达？
思考：
①甲乙两种作法，大小方向作用点表达清了吗？有优劣与正误之分吗？有必要画物体形状吗？
②如果支持力2000N，怎么表达？同时还有向上1N的拉力，怎样表达？
丙、丁图把2000N支持力及向上1N的拉力是否均能表达清楚？ 用图表达力时可以忽略什么？抓住什么？
三、力的图示、示意图
力的示意图
①示意图只画作用点和方向
②力常用字母符号：通用符号F，重力G，支持力FN、N，绳子
拉力(张力)FT、T，摩擦力f、静摩擦力f0 、A对B的力FAB
受力分析的突破
①确定“研究对象”，研究“研究对象”受到的力
②根据速度改变/加速度a或形变找力
③利用相互性找力（转换对象)
④力一定有施力物体
⑤标注规范
bj
四、重力（非接触力）
重力G 施力物体：地球，方向竖直向下
弹簧秤读数是多少？
读的是哪个力的大小？
物体的重力与拉力什么关系？
大小：G=mg g重力加速度
方向：竖直向下
地面附近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
画出用弹簧秤悬挂的静止的物体所受的力的示意图，并指出施力物体。
杆各部分均受重力，把每一个作用点都画出来极不方便且没有价值！能否通过找到一个等效作用点来方便的表达重力的作用点？
一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，
我们可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这
一点叫做物体的重心
思考：
1.均匀球形容器装满水，重心在球心，水从底部逐渐漏掉，在漏完前重心怎样变化？
2.人站在地面给地面一个压力，该压力是重力吗？该压力施力物体是谁？受力物体是谁？
重心：等效作用点（通过平衡来找）
①取决于于形状和质量分布
②不一定在几何中心，不一定在物体上
以下，重心在哪？
五、四种基本相互作用
自然界中最基本的相互作用是
1.引力相互作用（重力为万有引力在地球表面附近的表现）
2.电磁相互作用，常见的弹力、摩擦力是由电磁力引起的
3.强相互作用（原子核内质子间，范围10-15m）
4.弱相互作用（与原子核放射现象有关，范围10-12m）
六、认识弹力（接触力）
顾名思义，发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力
产生弹力的条件：
①两物体直接接触
②接触面发生弹性形变
比如，我们用手向下压缩弹簧，弹簧要恢复原状会产生对手向上的弹力。
比如，拉绳子，绳子被拉伸，绳子要恢复原状会产生对手的拉力（弹力）。
比如，我们坐在海绵垫上，海绵垫凹下去了，海绵垫要恢复原状会产生对身体个向上的弹力。
形变
形变：物体形状和体积发生的改变
形变的分类
（1）按形变程度分：①明显形变 ②微小形变
（2）按可恢复分：①弹性形变 ②塑性形变
如果形变过大，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
以下，是否有形变
海绵
压力、支持力、拉力都是弹力
注意：
①重力不是压力
②弹力不是由重力引起的
一切物体受到外力作用都要发生形变
物体产生弹力（非重力引起）
①作用点在接触面受力物体上
②条件：形变 接触
③两物体分离条件：FN=0
bj
七、弹力方向
发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力
弹力方向
物体受到弹力的方向是施力物体发生形变要恢复原状的方向
①弹力垂直于接触面（切面）
bj
弹力方向
②轻绳 -沿绳收缩的方向
③杆 -沿杆或不沿杆
杆可以自由转动，弹力沿杆；杆是固定的，弹力方向需进一步判断
请你判断下图中，杆或绳对物体的弹力方向
图中，杆对O点的弹力方向相同吗？说明什么？
L0
L
实验：探究弹簧弹力与形变量的关系
1.实验目的
探究弹簧弹力与形变量的关系。
2.实验原理
二力平衡:钩码平衡时弹簧产生的弹力F与所挂钩码的重力大小mg相等。F=mg
弹簧的形变量:可用刻度尺直接测出，伸长量可以由伸长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算.x=L-L0
铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、坐标纸等。
3.实验器材
八、实验：探究弹簧弹力与形变量的关系
4.实验步骤
①.按图安装实验装置,记下弹簧自由下垂时下端所对应的刻度l0（原长）
②.将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时测量弹簧的总长l，计算钩码的重力(即弹簧弹力)，并填写在记录表格里
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表示弹簧的伸长量。
5.数据处理
以弹力F(所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作图。
1.作图法
2.函数法
a线原因:当未放重物时,弹簧在自身重力的作用下,已经有伸长量。所以使用前需调零
b线原因:弹簧超过弹性限度
a
b
做出a、b线的原因，是什么？
6.结论、数据分析
胡克定律
F = k x
(1) k 称为劲度系数，单位 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。
(2) 既适用于弹簧拉伸，也适用于弹簧压缩， x 是弹簧的形变量。
弹性限度内，弹力大小与形变量成正比
x:形变量
bj
九、弹力有无的判断
是否发生形变有时无法确定？此时如何判断弹力有无
九、弹力有无的判断
是否发生形变有时无法确定？此时如何判断弹力有无
①状态法：因为物体的受力必须与物体的运动状态（大致分为两类：平衡态、非平衡态）相吻合，所以可以依据物体的运动状态大致分为两类：平衡态、非平衡态），受力分析(如静止二力平衡等)来判断物体间的弹力有无、弹力大小。
②撤去法：将与研究对象接触的物体撤去，判断研究对象的运动状态是否发生改变，若运动状态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此处一定存在弹力。
③假设法：假设有弹力，判断研究对象的运动状态是否发生改变
④替换法：可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换，看能不能维持原来的力学状态。如将侧壁、斜面用海绵来替换，将硬杆用轻弹簧(橡皮条)或细绳来替换。
十、练习
接触面光滑
画出下图中小球所受弹力。
(多选)如图所示的四幅图中，研究对象P所受弹力的方向正确的是(　)
　AC
(多选)如图所示，各接触面是光滑的，A、B处于静止状态，则A、B间无弹力作用的是(　　)
AC
一根轻质弹簧,当它受到10 N的拉力时长度为12 cm,当它受到25 N的拉力时长度为14 cm.问弹簧不受力时的自然长度为多长 该弹簧的劲度系数为多大
L0=10cm,k=5N/cm或500N/m
F=kx
3.弹簧原长为18.0 cm，在其下端挂一重为0.5 kg的物体时长为20.5 cm，现将两个一样的弹簧都挂上0.6 kg的物体后，再串联起来，竖直吊在天花板上，如图所示静止时
(1)下端B弹簧形变量？
(2)上端A弹簧形变量？
(3)两弹簧的总长度为多少cm？
(ｇ＝10N/kg )
45cm
6cm
3cm
B
A
变式:若倒立过来，静止时两弹簧的总长度为多少cm
27cm
下列关于力的说法中，正确的是( )
A．用力把物体向上抛出，物体上升过程中仍受到向上的力
B．一物体受到力的作用，一定有另一个物体直接接触到它并且施加了这种作用
C．力是物体对物体的作用
D．没有施力物体和受力物体，力照样可以独立存在
C
某同学从台阶向下跳到地面的软垫上。从接触软垫到停下来的过程中，该同学的受力是( )
A．重力
B．重力、垫子的支持力、该同学对垫子的压力
C．重力、垫子的支持力
D．重力、垫子的支持力、垫子对该同学的冲击力
C
物体从某一高处自由落下，落到直立于地面的轻弹簧上，如图所示。在A点物体开始与弹簧接触，到B点物体的速度为0，然后被弹簧弹回。下列说法中正确的是( )
A．物体从A下落到B的过程中，受到弹簧的弹力不断减小
B．物体从A下落到B的过程中，受到弹簧的弹力不断增大
C．物体从B上升到A的过程中，受到弹簧的弹力不断减小
D．物体从B上升到A的过程中，受到弹簧的弹力不断增大
BC
解析：弹簧的弹力由形变决定，与运动状态无关。从A到B，形变不断加大，弹力变大，B正确。从B到A，形变不断减小，弹力变小，C正确。

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