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第三章 相互作用——力
第1节 课时1 重力与弹力
1.了解重力产生的原因,会确定重力的大小和方向。
2.知道重心的概念及均匀物体重心的位置。
3.会作力的图示及力的示意图。
4.了解弹力的产生条件及弹力的方向。
跳水运动员和蹦极运动员为什么总是向地面方向下落，而没有向上飞到空中。什么原因？
1.重力：由于地球对物体的吸引而使物体受到的力
谁受到力？
谁施加力？
如何度量大小？
方向向哪里？
作用在哪里？
地球表面附近的物体
地球
知识点一：重力
2.重力的方向
重力的施力物体是地球，方向竖直向下。
重力的方向总是竖直向下的，不能说垂直向下。
G
G
重力的方向的应用：砌墙的铅锤
3.重力的作用点：重心
（1）定义: 物体各部分所受重力的集中作用点。
（2）重心的位置：
A：形状规则,质量分布均匀的物体，它的重心在其几何中心处。
G
物体各部分都要受到重力的作用，从效果上看，我们可以认为等效集中于一点，这一点叫做物体的重心。
B：质量分布不均匀的物体，重心跟物体的形状和质量分布都有关。
C：重心的位置是可以变化的，重心也不一定在物体上。
不规则物体的重心该怎么找？
悬挂法找重心
可以应用二力平衡的知识通过实验来确定形状不规则物体的重心位置。例如，要确定图中薄板的重心位置，可以先在 A 点把物体悬挂起来，通过 A 点画一条竖直线 AB，由于 A点悬线的拉力跟薄板的重力平衡，薄板的重心必定在 AB 连线上；然后，
再选另一处 D 点把物体悬挂起来，
过 D点画一条竖直线 DE，薄板的
重心必定在 DE 连线上。因此，
AB和 DE的交点 C，就是薄板的重心。
知识点二：力的表示：
力的作用点
用一根带箭头的线段（有向线段）来表示力。
力的大小
力的方向
长短（粗略）
箭尾（头）点
箭头方向
力的三要素
F=30N
1.力的示意图：
作图步骤：
1.选定合适的标度；
2.从作用点开始沿力的方向按力的大小和所选标度画一线段。
3.端点内画上箭头（表示力的方向）
用一条有向线段来精确表示力的三要素。
15N
F=30N
大小—线段的长度
方向—箭头的方向
作用点—起点(终点)
三要素
2.力的图示：
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。
一辆小车受到重力为400N，分别画出重力的示意图和图示；
100N
力的图示
F=400N
力的示意图
F
蹦极时，人由于自身所受的重力而下落，被拉伸的蹦极绳会对人产生向上的弹力，把人拉上去，如此上下振荡。
在这个过程中，蹦极绳的弹力与形变发挥了重要作用。
1.生活中的形变无处不在
压扁的面包
伸长的橡皮筋
拨动的琴弦
凹陷的沙发
压扁
弯曲
伸长
凹陷
……
都是形状上发生了变化
知识点三：弹力
2.形变：我们把物体发生的伸长、缩短、 弯曲等形状的变化称为形变。
一辆汽车行驶在大桥上，桥面会产生形变了吗？用手压墙，桥面产生形变了吗？
有些物体的形变明显，容易观察；有些物体的形变却很难直接观察到。对于这些不易直接观察到的微小形变，可借助某些装置来验证其存在
对物体的微小形变，我们可以想办法用某种装置进行放大来验证其存在。
3.弹力：
(1)定义：发生弹性形变的物体由于要恢复原状而对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫作弹力。
外力作用
相互挤压或拉伸
发生弹性形变且要恢复原状
弹力产生过程：
产生弹力
施力物体：
发生形变的物体
受力物体：
与施力物体接触，使它发生形变，并阻碍其恢复原状的物体
(2)产生条件
直接接触
物体发生弹性形变
接触力
与施力物体发生形变的方向相反
或与施力物体恢复原状的方向相同
(3)弹力方向
一句话，弹力的产生，接触是前提，形变是根本。
4.几种弹力及其方向
（1）两物体接触面上的弹力，包括压力和支持力。
①平面与平面接触，弹力垂直平面。( “面面”接触)
②点与平面接触，弹力通过接触点而垂直平面。(“点面”接触)
③曲面和曲面接触，弹力通过接触点垂直于切面而指向圆心。
(“点点”接触)
（2）轻绳的拉力:细绳的拉力沿绳子,指向绳子收缩的方向。
T
（3）轻弹簧：沿弹簧形变的反方向
（4）轻杆可受拉力也可受压力作用，可沿杆也可不沿杆，弹力的方向应视题意而定，常利用平衡条件或动力学规律来判断。
弹力的方向总是与物体形变的方向相反
5.弹力有无的判断
①假设“无”，可将所接触物移走，若物体运动状态能够保持不变，可见不受所移走物体产生的弹力。
②假设“有”，那么画上该力，若物体不能再保持原有的运动状态，可见不受该弹力。
（1）条件法：
由弹力产生条件——接触和形变直接判断
（2）假设法：
(1)只有相互接触的物体间才可能有弹力。(　　)
(2)发生形变后的物体撤去外力后都能恢复原状。(　　)
(3)静止在水平地面上的物体受到向上的弹力是因为地面发生了形变。 (　　)
(4)海绵受挤压会发生形变，桌面受挤压不会发生形变。(　　)
√
×
√
×
(多选)在下列图中，a、b表面均光滑，且a、b均处于静止状态，天花板和地面均水平，A、D选项中细绳均竖直。a、b间一定有弹力的是（ ）
BC
关于四种与足球有关的情境，下列说法正确的是（ ）
A.图甲，静止在草地上的足球对地面的压力就是它的重力
B.图乙，静止在水平地面上的两个足球间一定有弹力
C.图丙，踩在脚下且静止在地面上的足球一定只受一个弹力的作用
D.图丁，打到球网上的足球受到弹力是因为球网发生了形变
D
画出右面各物体所受弹力的示意图。
(1)图(a)中杆AB斜靠在半球体上静止，作出AB杆所受弹力的示意图。
(2)图(b)中用绳子将球挂在墙壁上，作出球所受弹力的示意图。
(3)图(c)中竖直悬挂在细绳上的光滑小球与斜面刚好接触而保持静止，作出小球所受弹力的示意图。
N1
N
N2
N1
N2
1.重力：由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力。
2.重力大小与物体质量m的关系：
3.方向：竖直向下
G ＝ mg
g ＝9.8m/s2
4.作用点——重心（重心位置的确定）
5.力的图示与力的示意图
6.弹力的产生条件及弹力的方向
第三章 相互作用——力
第1节 课时2 探究弹簧弹力与形变量的关系
1.能通过实验探究弹力的大小与形变量的关系。
2.理解胡克定律，并能用胡克定律解决相关问题。
用手拉弹簧，弹簧会伸长，用力越大，弹簧伸长也越大；
手放开弹簧，弹簧立即恢复原状。
弹簧中弹力的大小与哪些因素有关？
如图所示是一种弹簧测力计,它的下端和一个钩子连在一起,钩子又与弹簧的下端相连,弹簧的上端固定在壳顶的环上。
(1)当所挂物体的重力越大时,弹簧拉伸越长,弹簧测力计的示数越大,这一现象说明了什么
(2)弹簧测力计的刻度是均匀的,说明弹簧的弹力和弹簧形变量之间有怎样的定量关系
(1)这一现象说明弹簧的弹力大小与弹簧的形变量有关,而且形变量越大,弹力越大;
(2)弹簧测力计的刻度是均匀的,说明弹簧的弹力和弹簧形变量成比例关系。
知识点一：实验：探究弹簧弹力与形变量的关系
【提出问题】
（1）采用什么方法给弹簧施力？弹力的大小如何确定？
（2）什么是弹簧的伸长量？如何测量？
（3）需要测量那些数据？如何记录数据？
（4）弹簧能否被过分拉伸？
利用实验室提供的实验器材完成实验时，思考下列问题：
探究弹簧弹力与形变量的关系
1.测弹力大小的方法：
用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力；
根据二力平衡条件，当钩码平衡时，弹簧产生的弹力和钩码的重力大小相等。
mg
F
2.测弹簧伸长量：
用直尺测量弹簧未挂钩码时的长度l0
与挂钩码时的长度l；
计算两者之差，就是弹簧的伸长量，
x＝l－l0。
l0
l
3.实验需要测量的数据及记录方法：
弹簧的原长 l0和每次所挂钩码对应的弹簧的长度 l。
数据可用表格记录，也可用“有序实数对”记录。
4.注意：
加在弹簧上的拉力不能太大，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度。
【制订方案，设计实验】
设计实验时，思考以下问题：
1.根据实验室提供的仪器，采用什么实验方法？如何安装仪器？
2.主要的实验步骤有哪些？
3.在测量和数据处理中可能产生哪些误差？
　 如何减小或者避免这些误差？
1.实验方法：
将弹簧上端固定在铁架台的支架上；
下端挂上钩码静止时，弹力大小等于重
物受的重力，以此测量弹力的大小F；
从固定于竖直支架上的刻度尺上测出悬挂重物时弹簧的伸长量 x（或总长度）。
按图安装实验装置，记下弹簧下端不挂钩码时
所对应的刻度尺刻度l0；
在弹簧下端悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的
总长度 l 并记下钩码的重力；
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。
数据处理，得出结论。
2.实验步骤
3.误差分析：
由于弹簧原长及伸长量的测量都不便于操作，存在较大的测量误差。
由于弹簧自身的重力的影响，当未放重物时，
弹簧在自身重力的作用下，已经有一个伸长
量，也会有一定的影响。
思考：实验操作过程中有哪些注意事项？
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。
每次所挂钩码的质量差尽量大一些。
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。
【分组实验，采集数据】
将所测得的数据记录下来：
1 2 3 4 5 6 7
F/N 0
l/cm
x/cm 0
【分析论证、得出结论】
图像法：
以弹力为纵坐标，弹簧的伸长量为
横坐标，建立平面直角坐标系；
根据所测数据，在坐标纸上描点；
按照图中各点的分布，作出一条平滑的曲线，
所画点不一定正好在这条曲线上，但要使曲线两侧的点数大致相同。
实验结论：在弹性限度内，弹簧弹力的大小与弹簧的形变量成正比，即F=kx；
k 称为弹簧的劲度系数，单位是N/m，不同的弹簧劲度系数是不同的。
最早由英国科学家胡克发现 —— 胡克定律
知识点二：胡克定律
1.胡克定律：在弹性限度内，弹簧弹力F的大小跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比
2.公式：
3.适用条件：
F=kx
弹簧发生弹性形变且在弹性限度内
k 叫作弹簧的劲度系数，单位是牛顿每米，符号是N/m; k 是表示弹簧特性的物理量，由弹簧自身决定。
1．“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中，某同学先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，测出弹簧的原长L0，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L，把L﹣L0作为弹簧的伸长量x，由于弹簧自身重力的影响，最后画出F﹣x图线可能是（　 ）
B
2.某同学探究弹簧弹力与形变量的关系。弹簧自然悬挂，待弹簧静止时，长度记为l0；在弹簧下端每次增加10g 砝码，弹簧长度依次记为l1至l6，数据如表：
代表符号 l0 l1 l2 l3 l4 l5 l6
数值（cm） 27.35 29.35 31.30 33.4 35.35 37.40 39.30
(1)表中有一个数值记录不规范，代表符号为　 　。
(2)如图是该同学根据表中数据作的图，纵轴是弹簧的弹力F，横轴是弹簧的形变量x。由图可知弹簧的劲度系数为　 　N/m（结果保留两位有效数字，重力加速度取10 m/s2）．
l3
5.0
3.某同学做“探究弹簧弹力和形变量的关系”的实验。
(1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的刻度,其示数为7.73cm;图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的刻度,此时弹簧的伸长量△L为 cm;
(2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力,关于此操作,下列选项中规范的做法是( )
A.逐一增挂钩码,记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重
B.随意增减钩码,记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重
(3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量△L与弹力F的
关系图线,图线的AB段明显偏离直线OA,造成这种
现象的主要原因是 。
6.93
A
超过弹簧的弹性限度
4.如图所示为一轻质弹簧的长度L和弹力F大小的关系,试由图线确定:
(1)弹簧的原长。
(2)弹簧的劲度系数。
(3)弹簧长为0.20 m时弹力的大小。
参考答案：
（1）原长为10 cm
（2）k=200 N/m
（3）F=20 N

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