资源简介

(共62张PPT)
第三章 相互作用——力
高中物理必修第一册人教版
第2节 时间 位移
知识点1 力
(1)力的三要素：力的大小、方向和____________．
(2)表示方法：可以用有向线段表示力．有向线段的________表示力的大小，________表示力的方向，______________表示力的作用点．
作用点　
长短　
箭头　
箭尾(或箭头)
例1-1 下列关于力的说法错误的是( )
D
A.力是物体之间的相互作用
B.性质不同的力，作用效果可能相同
C.画物体受力示意图时，力可以用带箭头的线段表示
D.向上抛出的物体，在空中向上运动的过程中，肯定受到了向上的作用力
基础过关
【解析】力是物体与物体之间的相互作用，A正确；当力的三要素相同时，力的作
用效果相同，由此可知性质不同的力也可能产生相同的效果，B正确；力有大小也有
方向，画受力示意图时可以用一条带箭头的线段来表示力，线段的长度表示力的大
小，箭头所指方向为力的方向，C正确；向上抛出的物体，在空中向上运动的过程中，
受到向下的空气阻力和向下的重力，不受向上的力，D错误。
例1-2 (2024·福建莆田检测)一个人用斜向下方的力推载物的小车前进，力的大小为
，方向与水平面成 夹角。一位学生画出了推力 的力的图示，其中画法
正确的是( )
D
A. B. C. D.
【解析】图A中所画为力的示意图，且力的方向应与水平面成 夹角，故A错误；
图B中带箭头的线段没有标刻度，故B错误；图C中力的方向错误，且没有标度，故C
错误；力的图示应准确表示力的大小、方向和作用点，故D正确。
知识点2 重力和重心
1．基本性质
(1)定义：由于______________而使物体受到的力，叫做重力．
(2)大小：G＝_________．
(3)方向：总是____________．
(4)g的含义：重力加速度，通常取9.8 m/s2．
地球的吸引　
mg　
竖直向下　
2．重心
(1)定义：物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，可认为各部分受到的重力作用______________，这一点就是物体的重心．
(2)决定物体重心位置的因素
①物体的__________．
②物体的________________．
(3)确定不规则物体重心位置：__________法．
集中于一点　
形状　
质量分布　
悬挂　
1．重力的产生、方向、大小和重心
产生 由于地球的吸引而使物体受到的力，一般不等于地球吸引力 方向 竖直向下或垂直于水平面向下 大小 G＝mg (1)在同一地点，重力的大小与质量成正比
(2)在不同地点，同一物体的重力随纬度的增加而增大，随海拔高度的增加而减小
(3)重力的大小与物体的运动状态无关，与物体是否受其他力作用无关
作用点 (重心) 定义 等效作用点
决定因素 物体的形状、质量分布情况
位置 质量分布均匀、形状规则的物体的重心为其几何中心
质量分布不均匀、形状不规则的薄物体，采用悬挂法确定重心
2．重心与物体形状、质量分布情况的关系
3．对重力认识的四个常见错误
(1)误认为重力与地球对物体的引力相同[由于地球自转的影响，重力一般不等于地球对物体的引力．与引力相比，重力大小稍微小一些(两极除外)，方向稍微偏一些(两极和赤道除外)]．
(2)误认为重力的方向垂直于支撑面，并指向地球的球心．
(3)误认为物体的重心必在物体上．
(4)误认为重力的大小与物体运动状态有关．
素养点评：此探究通过重力和重心的理解培养物理观念素养．
例2-3 关于重力，以下说法正确的是( )
B
A.重力是由于地球对物体的吸引而产生的，其方向一定指向地心
B.重力的方向就是物体自由下落的方向
C.重力的大小可以用弹簧测力计或天平直接测出
D.在不同的地点，质量大的物体一定比质量小的物体的重力大
【解析】重力是由于地球对物体的吸引而产生的，重力的方向并不总是指向地心，
只有在地球两极和赤道处，重力的方向才指向地心，A错误；重力的方向竖直向下，
其方向就是物体自由下落的方向，B正确；重力的大小可以用弹簧测力计直接测出，
天平是测量质量的工具，C错误；在不同地点，不一定相同，由 可知在不
同的地点，质量大的物体不一定比质量小的物体的重力大，D错误。
基础过关
例2-4 关于重力和重心，下列说法正确的是( )
D
A.重力就是地球对物体的吸引力
B.同一物体在赤道和北极受到的重力大小相等
C.重力方向竖直向下，所以地球上一切物体所受的重力方向都一样
D.物体的重心不一定在物体的几何中心
【解析】
选项 分析 结论
A 重力是由于地球对物体的吸引而使物体受到的力，不是地球对 物体的吸引力。
B 高纬度地区的重力加速度比低纬度地区的重力加速度大，同一 物体在赤道受到的重力小于在北极受到的重力。
C 重力的方向总是竖直向下，物体在地球上不同的地方所受的重 力方向不一定相同。
D 物体的重心不一定在物体的几何中心，比如质量不均匀分布的 球体。 √
图3-1-7
例2-5 如图3-1-7所示，一根质量均匀分布的直铁丝的重心位置在其
中点，把它弯成一个圆环,其重心位置在圆心 。下列说法正确的
是( )
A
A.铁丝变成圆环,重心位置发生变化，说明重心与物体的形状有关
B.直铁丝的重心在其中点 ，说明重心一定在物体上
C.除了 点,直铁丝其他部分不受重力
D.圆环所受的重力方向总是垂直于地面向下 ②质量分布不均匀或形
状不规则的物体，其重心可以利用二力平衡的方法确定。
【解析】铁丝变成圆环,重心位置发生变化，说明重心与物体的形状有关，故A正确；
把一根质量均匀分布的直铁丝弯成一个圆环,其重心位置在圆心 ，说明重心可以不
在物体上，故B错误；重心是重力的等效作用点，除了 点，直铁丝其他部分仍受重
力作用，故C错误；圆环所受的重力的方向总是竖直向下的，不一定垂直于地面向下，
故D错误。
【学会了吗│变式题】
图3-1-8
1.把一个月牙状的薄板悬挂起来，静止时如图3-1-8所示。则薄板的重
心可能是图中的( )
D
A.点 B.点 C.点 D. 点
【解析】根据悬挂法测量重心位置的原理（【点拨】二力平衡，重心
一定在 连线上。）可得，重心可能是题图中的D点，选项D正确。
. .
知识点3 弹力
1．形变：物体在力的作用下________或________会发生改变，这种变化叫做形变．
2．定义：发生________的物体，由于要____________，对与它接触的物体会产生力的作用．
3．分类：压力、__________和________．
形状　
体积　
形变　
恢复原状　
支持力　
拉力　
4．方向
(1)压力和支持力：垂直于__________，指向被压或被支持的物体．
(2)绳的拉力：沿着绳子指向绳子________________．
接触面　
收缩的方向　
图3-1-10
例3-6 ［链接教材第59页“演示”］（多选）如图3-1-10所示，在一
张大桌子上放两平面镜和 ，让一束光被两面镜子反射，最后射
到墙上，形成一个光点。用力 压桌面，观察墙上光点位置的变化，
下列说法正确的是( )
CD
A.增大，上移 B.减小， 下移
C.增大，下移 D.减小， 上移
【解析】用力压桌面，、 将向中间倾斜，光束的入射角减小，则墙上光点的位
置下移，力越大，入射角越小，光点 下移得越明显，故A错误，C正确；同理，若
力 减小，则光束的入射角增大，光点会上移，B错误，D正确。
基础过关
图3-1-11
例3-7 (2024·浙江杭州期中)如图3-1-11为某款手机支架，我们
研究它的构造时可以将它简化为斜面和挡板。当将手机静止
放置在手机支架上时，下列说法正确的是( )
D
A.手机受到斜面对手机竖直向上的支持力
B.挡板对手机有支持力是因为手机发生了形变
C.手机对斜面的压力就是手机的重力
D.手机对挡板有压力是因为手机发生了形变
【解析】斜面对手机的支持力垂直于斜面向上，故A错误；挡板对手机有支持力是
因为挡板发生了形变，故B错误；手机的重力是由地球的吸引而产生的，手机对斜面
的压力是由手机发生形变产生的，不是同一个力，故C错误；弹力的产生是由于施力
物体发生了弹性形变，所以手机对挡板有压力是因为手机发生了形变，故D正确。
1．弹力产生的条件：(1)接触且发生相互作用；(2)有弹性形变．
2．判断弹力有无的常见方法
3．几种常见弹力的方向
知识点4 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系
知识点5 胡克定律
1．弹性形变：撤去作用力后能够____________的形变．
2．弹性限度：当形变超过一定的限度时，撤去作用力后，物体不能__________原来形状的限度．
3．胡克定律：弹簧发生__________时，弹力的大小F跟弹簧_____________的长度x成正比，即F＝kx．
4．劲度系数：公式F＝kx中的k称为____________，单位是____________，单位的符号是______．
恢复原状　
完全恢复　
弹性形变　
伸长(或缩短) 　
劲度系数　
牛顿每米　
N/m　
图3-1-14
例5-8 一根轻弹簧，其弹力的大小与长度 （【注意】本题中
的 为弹簧长度，而不是形变量！）的关系如图3-1-14中的线段
和 所示。则：
（1）弹簧原长为多少
【答案】
【解析】弹力为0时，对应弹簧的长度为原长，由图知弹簧原长为 。
. .
基础过关
（2）弹簧的劲度系数为多大？
【答案】
【解析】对线段 ，根据胡克定律可知，劲度系数
。
（3）弹簧长度为 （未超过弹性限度）时，弹力大小为多少？
【答案】
【解析】当弹簧长度为 时，根据胡克定律可知，弹簧弹力大小为
。
一、实验目的
1．探究弹簧弹力与形变量的关系．
2．学会利用图像研究两个物理量之间关系的方法．
实验：探究弹簧弹力与形变量的关系
二、实验原理
1．弹簧的弹力F的测量：弹簧下端悬挂的钩码静止时，弹力大小与所挂钩码的重力大小相等，即F＝mg．
2．弹簧的伸长量x的确定：弹簧的原长l0与挂上钩码后弹簧的长度l可以用刻度尺测出，弹簧的伸长量x＝l－l0．
3．作出弹簧弹力F与弹簧伸长量x的关系图像，根据图像可以分析弹簧弹力和弹簧伸长量的关系．
三、实验器材
轻质弹簧(一根)，钩码(一盒)，刻度尺，铁架台，坐标纸．
四、实验步骤
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．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．
3．改变所挂钩码的质量，重复步骤2，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)，并将数据填入表格中.
次数 1 2 3 4 5 6 7
F/N 0
l/cm
x/cm 0
六、误差分析
1．偶然误差：由于读数和作图不准产生的误差，为了减小偶然误差，要尽量多测几组数据．
2．系统误差：弹簧竖直悬挂时未考虑弹簧重力的影响产生的误差，为减小系统误差，应使用较轻的弹簧．
七、注意事项
1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度．
2．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大误差．
3．描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧．
4．记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位．
1．对胡克定律的理解
(4)一个常用的推论：ΔF＝kΔx．
推导：F1＝kx1，F2＝kx2，故ΔF＝F2－F1＝kx2－kx1＝kΔx.因此，弹簧弹力的变化量ΔF与形变量的变化量Δx也成正比关系．
素养点评：此探究通过弹力的计算，培养物理观念、科学思维素养．
知识点6 压力和重力的区别
例6-9 如图3-1-15（a）（b）所示，把一个杯子分别静置在水平桌面和斜面上，下列
说法正确的是( )
A
图3-1-15
A. 图中杯子对桌面的压力大小等于它的重力
B. 图中杯子的重力就是对斜面的压力
C. 图中杯子的重力就是对水平桌面的压力
D. 图中杯子对斜面的压力大小一定等于它的重力
【解析】重力和压力是完全不同的两个力，杯子对水平桌面的压力大小等于其重力
大小，静置在斜面上时，杯子对斜面的压力大小小于其重力大小，故选项A正确。
例10 ［易错题］如图3-1-16所示，用细绳悬挂的小球与光滑斜面相接触，并保持静
止，图甲中细绳倾斜，图乙中细绳呈竖直状态。判断图甲、乙中小球是否受到斜面
的弹力作用。
图3-1-16
【答案】甲图中的小球受到斜面的弹力作用，乙图中的小球不受斜面的弹力作用。
题型1 弹力有无的判断
【解析】导图解析·清晰理思路
【学会了吗│变式题】
2.下列各图中接触面均光滑，、均静止，则、 物体间无弹力的是( )
A
A. B. C. D.
【解析】假设A选项中A、B间有弹力，则B物体受到向右的弹力作用，此时B不可能
静止，与假设矛盾，故A选项中A、B物体间没有弹力；B选项中A、B相互挤压，A、
B间必定存在弹力；C选项中B对A有向上的支持力（弹力）；D选项中假设A、B间
没有弹力，则A将向左摆动，故D选项中A、B物体间有弹力。本题选A。
图3-1-17
例11 请在图3-1-17中画出杆或球所受的弹力。
将杆靠在墙上；
将杆放在半球形的槽中, 为球心；
用细线将球悬挂在竖直墙上, 为球心；
点1、2、3都可能是球的重心位置，其中
点2与球心 重合，点1、2、3在同一竖直线上。
题型2 弹力方向的判断
【解析】杆在重力作用下对、两处都产生挤压作用，故、 两处对杆都有弹
力，弹力方向与接触点处的平面垂直。如图3-1-18甲所示。
杆对、两处都有挤压作用，因处为曲面，处为支撑点，所以 处弹力方向
垂直于槽的切面指向球心， 处弹力方向垂直于杆斜向上，如图乙所示。
球挤压墙壁且拉紧细线，所以墙对球的弹力方向与墙面垂直；细线对球的弹力方
向沿细线斜向上。如图丙所示。
图3-1-18
无论重心在不在球心，球所受弹力方向都
是垂直于过接触点的切面，即弹力作用线通
过球心 ，如图丁所示。
【学会了吗│变式题】
图3-1-19
3.图3-1-19是我国的极地考察破冰船——“雪龙号”。为满足破冰航行
的要求，其船体结构经过特殊设计，船体下部与竖直方向成特殊角
度。则船体对冰块的弹力示意图正确的是( )
D
A. B. C. D.
【解析】船体对冰块的弹力垂直于船下部表面指向冰块（【明类型】本题属于点与
平面接触类型。），故选项D正确。
. .
图3-1-20
例12 ［易错题］(2024·吉林长春第二实验中学期中，多选)如图3-1-
20所示，、两物体的重力分别是，。 用细线
悬挂在顶板上，放在水平地面上，、 间有一劲度系数为
的轻质弹簧，弹簧的形变量为 ，系统处于静止状
态，则细线中的拉力及地面对的支持力 的可能值分别是
( )
BC
A.和 B.和 C.和 D.和
题型3 计算弹力大小的方法
【解析】导图解析·清晰理思路
【学会了吗│变式题】
4.如图3-1-21所示，一根弹性杆的一端固定在倾角为 的斜面上，杆的另一端固定
一个重力为 的小球，小球处于静止状态，则弹性杆对小球的弹力( )
D
图3-1-21
A.大小为 ，方向平行于斜面向上
B.大小为 ，方向平行于斜面向上
C.大小为 ，方向垂直于斜面向上
D.大小为 ，方向竖直向上
【解析】小球在重力和杆的支持力（弹力）的作用下处于静止状态，由二力平衡可
知，杆对小球的弹力与重力等大、反向，故杆对小球的弹力大小为 ,方向竖直向
上，D正确。
例13 某兴趣小组做“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验。
题型4 探究弹簧弹力与形变量的关系实验
（1）下列实验步骤是准备要完成的，请按正确操作的顺序，将各步骤的序号写在横
线上_________。
A.以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组数据 对应的点，并用
平滑的曲线连接起来；
B.将铁架台固定在桌子上，并将弹簧的一端系于横杆上，在弹簧附近竖直固定一把
刻度尺；
C.记下弹簧不挂钩码时，其下端在刻度尺上的刻度 ；
D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个、…、 个钩码，分别记下钩码静止时弹
簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码；
E.以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式；
F.解释函数表达式中常数的物理意义。
【解析】由该实验的原理可知，正确的操作顺序为 。
图3-1-22
（2）若实验过程中，先把弹簧平放在桌面上使其自
然伸长，用直尺测出弹簧的原长 ，再把弹簧竖直
悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度 ，把
作为弹簧的伸长量 ，那么由于弹簧自身重力
的影响，最后画出的 图线可能是图3-1-22中的
____。
【解析】弹簧竖直悬挂时，由于自身重力的影响，
相对于平放时其长度会伸长，应有 ，即
,则 图像可能如图（c）所示。
（3）图3-1-23是按正确步骤完成实验并画出的弹簧弹力和弹簧形变量的关系图线。
写出该图线的函数表达式：______________。以为单位
图3-1-23
【解析】图线的斜率为 ，该图线的函数表达式为
。
【学会了吗│变式题】
图3-1-25
5.物理兴趣小组通过实验探究弹簧弹力与弹簧长
度的关系。他们将弹簧和刻度尺固定在铁架台的
横杆上，并使弹簧上端与刻度尺的零刻度线对齐。
（1）某次加挂钩码稳定后，弹簧下端的指针位
置如图3-1-25甲所示（图中箭头所指的位置），
此时弹簧的长度为_____ 。
3.20
【解析】刻度尺的分度值为 ，则其读数为
。
（2）小明同学根据实验测得的数据，在坐标纸上作出弹力与弹簧长度 的关系图像,
如图乙所示，由图像可知弹簧的劲度系数为____ 。
75
【解析】设弹簧原长为,则,对照题图乙可知， 图线的斜率表示弹
簧的劲度系数，则 。
（3）小君同学使用两条不同的轻质弹簧、,得到弹力与弹簧长度 的关系图线如
图丙所示，下列说法正确的是___（填字母）。
D
A.的原长比的长 B.的劲度系数比 的小
C.弹簧弹力相同时，的长度比的长 D.弹簧长度相同时，的弹力比 的大
【解析】由知，当时，弹簧处于原长，即 图线的横截距表示
弹簧原长，由题图丙可知的原长比的短，故A错误； 图线的斜率表示弹簧的
劲度系数，由题图丙可知，的劲度系数比的大，弹簧弹力相同时，的长度比 的
短，弹簧长度相同时，的弹力比 的大，故B、C错误，D正确。
类型1 弹簧的串联
例14 两个劲度系数分别为和的轻质弹簧（不计质量）、 串接（弹力大小相等）
在一起， 弹簧的一端固定在墙上，如图3-1-26所示。开始时弹簧均处于原长状态，
现用水平力作用在弹簧的端向右拉动弹簧，已知弹簧的伸长量为 ，则( )
B
图3-1-26
A.弹簧的伸长量为
B.弹簧的伸长量为
C.端向右移动的距离为
D.端向右移动的距离为
. .
. .
微专题 弹簧的串、并联问题
【解析】两根轻弹簧串联，两弹簧产生的弹力大小相等，根据胡克定律 得
，则弹簧的伸长量，故A错误，B正确；开始时、 两弹簧均处
于原长状态，则端向右移动的距离 等于两根弹簧伸长量之和，即
，故C、D错误。
【学会了吗│变式题】
图3-1-27
6.有两根相同的、原长为 的轻弹簧，在每根弹簧上分别挂上重
为的重物后，弹簧伸长量都是 。现将两根弹簧按如图3-1-27
所示方式连接在一起，在下侧弹簧的下端仍挂上重为 的重物，则
两根弹簧的总长是( )
B
A. B. C. D.
【解析】设每根弹簧的劲度系数均为，每根弹簧挂上重为的重物时有 ，
两根弹簧串联后再次挂上重为的重物时，每根弹簧所受的拉力均等于 ，所以将两
根弹簧串联后挂重物时，两根弹簧伸长量之和为 ，所以两根弹簧的
总长度 ，B正确。
图3-1-28
例15 在探究弹簧弹力和弹簧伸长量的关系实验中，因单根弹簧的
弹性限度有限，某同学将两根同样的轻质弹簧并联起来，如图
3-1-28所示，测得两根弹簧并联后整体的劲度系数为 ，则单根弹簧
的劲度系数为( )
C
A. B. C. D.
【解析】设两根弹簧并联后，下端悬挂的物体的重力为时，单根弹簧的伸长量为 。
根据胡克定律，得。设单根弹簧的劲度系数为 ，对于单根弹簧，有
,解得 。
类型2 弹簧的并联
【学会了吗│变式题】
7.(2024·辽宁省部分学校期中)如图3-1-29所示是锻炼身体用的拉力器，并列装有三根
相同的弹簧，每根弹簧的自然长度为，某人用的力把它们拉长至 ，
则( )
图3-1-29
C
A.人的每只手受到拉力器的拉力大小为
B.每根弹簧产生的弹力大小为
C.每根弹簧的劲度系数为
D.每根弹簧的劲度系数为
【解析】由题意，根据力的相互性知，人的每只手受到拉力器的拉力大小为 ，
故A错误；由于三根弹簧并联，每根弹簧受到的拉力相等，故每根弹簧产生的弹力
均为，故B错误；每根弹簧的伸长量为 ，每根弹簧产
生的弹力，则由胡克定律 得，每根弹簧的劲度系数
，故C正确，D错误。
谢谢大家

展开更多......

收起↑