第三章 相互作用——力 1. 第1课时 重力与弹力(课件+学案)高中物理 人教版(2019) 必修 第一册

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第三章 相互作用——力 1. 第1课时 重力与弹力(课件+学案)高中物理 人教版(2019) 必修 第一册

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物理 必修 第一册 RJ
1.重力与弹力
第1课时 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,理解重心的概念及影响因素,会用二力平衡知识确定重心。2.会作力的图示和力的示意图。3.理解弹力产生的原因,会判断常见弹力的有无及方向。
任务1 重力
1.重力的定义:由于地球的吸引而使物体受到的力叫作重力。重力的施力物体为地球。
2.重力的大小:物体受到的重力G与物体质量m的关系是G=mg,其中g是自由落体加速度。重力的单位是牛顿,简称牛,符号是N。
注:g的单位既可以是N/kg,又可以是m/s2,而且1 N/kg=1 m/s2(学过第四章第3节后,就可以证明这两个单位是相同的)。
3.重力的方向:竖直向下。
4.重力的作用点——重心
(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)重心的位置
质量均匀分布的物体,重心的位置只跟物体的形状有关。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。
判一判
(1)地球上所有物体所受的重力的施力物体都是地球。(  )
(2)重力的方向总是垂直于地面。(  )
(3)重心是物体重力的作用点,重心一定在物体上。(  )
提示:(1)√ (2)× (3)×
1.在地球表面附近的任何物体都受重力。
2.重力的方向
重力的方向总是竖直向下,竖直向下不是垂直于支撑面向下,也不是指向地心。
3.重力的大小
(1)同一地点,不同物体的重力大小与其质量成正比。
(2)纬度越高,g值越大,同一物体所受重力越大;海拔越高,g值越小,同一物体所受重力越小。
(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无关。
(4)重力并不是地球的吸引力,两者大小一般不相等。
4.重力的作用点——重心
(1)重心是重力的等效作用点,并非物体的全部重力都作用于重心。
(2)重心位置的决定因素:①物体的形状;②物体内质量的分布。
(3)重心位置的确定方法:①形状规则、质量分布均匀的物体,重心在其几何中心上,如图所示。
②对形状不规则的物体,可以应用二力平衡的知识通过实验确定其重心位置,如可用悬挂法确定薄板的重心。
(4)重心的位置可以在物体上,也可以在物体外。例如一个圆形平板的重心在板上,而一个铜环的重心不在环上。
例1 关于物体的重力和重心,下列说法正确的是(  )
A.重力就是地球对物体的吸引力
B.在同一个地方,物体的重力与质量成正比
C.重力的作用点叫重心,重心就是重力的实际作用点
D.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
[解析] 重力是由于地球对物体的吸引而产生的,但不能说重力就是地球对物体的吸引力,故A错误;在同一个地方,自由落体加速度g为一定值,由G=mg可知,物体的重力与质量成正比,故B正确;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,所以重心并不是重力的实际作用点,故C错误;重力的方向总是竖直向下,但地球是一个球体,所以物体在地球不同的位置所受的重力方向一般不同,故D错误。
[答案] B
[跟进训练] 关于物体的重心,下列说法正确的是(  )
A.重心是物体上最重的那个点
B.任何有规则形状的物体,它的重心一定与它的几何中心重合
C.物体的重心可能在物体内,也可能在物体外
D.用一根绳子将物体悬挂起来,物体静止时,该物体的重心不一定在绳子的延长线上
答案:C
解析:根据重心的概念可知,重心是重力的等效作用点,不是物体上最重的点,故A错误;形状规则且质量分布均匀的物体的重心与它的几何中心重合,形状规则但质量分布不均匀的物体的重心与它的几何中心不一定重合,故B错误;物体的重心可能在物体内,也可能在物体外,故C正确;用一根绳子将物体悬挂起来,物体受重力和绳子的拉力作用,根据二力平衡的知识可知,重力的作用线与拉力的作用线重合,则该物体的重心一定在绳子的延长线上,故D错误。
任务2 力的图示与示意图
力的两种表示方法
(1)力的图示:力可以用有向线段表示。有向线段的长短表示力的大小,箭头表示力的方向,箭尾(或箭头)表示力的作用点。这种表示力的方法,叫作力的图示。
(2)力的示意图:表示力时,不需要准确标度力的大小,只需画出力的作用点和方向,这种表示力的方法,叫作力的示意图。
例2 静止物体A的重力G=5 N,请在图中画出物体A所受重力的图示。
[解析] 先画出标度,然后过物体的重心画出物体所受重力的大小和方向,如答图所示。
[答案] 如图所示。
力的图示的作图步骤 (1)确定标度:选定一定长度的线段表示一定大小的力。 (2)确定作用点:确定受力物体,在该物体的受力点上用圆点表示出力的作用点。 (3)画线段:从作用点开始沿力的方向画出一条线段,根据确定的标度和该力的大小确定线段的长度。 (4)标方向:在线段末端画出箭头,表示力的方向。 注:此处用箭尾表示力的作用点,有时也可以用箭头表示力的作用点,具体步骤类似。
[跟进训练] 小华用20 N的力拉着重为30 N的行李箱行走,拉力的方向与水平面成30°角(如图a所示)。请在图b中画出行李箱所受重力G和拉力F的示意图,拉力F的作用点已给出。
答案:如图所示。
解析:通过行李箱的重心画出其所受重力G的方向并标识大小,通过拉力的作用点画出拉力F的方向并标识大小,如答图所示。
任务3 弹力
被拉长的弹簧,要恢复原状,对相连接的小车产生了拉力F(如图甲);被跳水运动员压弯的跳板,要恢复原状,对上面的人产生了支持力FN(如图乙)。这两个力有什么相同点?这两个力的方向有什么特点?
提示:施力物体的形状都发生了变化。力的方向均与施力物体形状变化的方向相反。
1.接触力:物体与物体接触时发生的相互作用。我们通常所说的拉力、压力、支持力等都是接触力。接触力按其性质可以分为弹力和摩擦力。
2.形变:物体在力的作用下形状或体积发生的改变。
微点拨:任何物体受力时都会发生形变,只是有的情形下物体的形变比较明显,可以直接观察到;有的情形下物体的形变很小,不易被觉察。
3.弹力
(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。
(2)方向
①压力和支持力的方向跟接触面垂直。
②绳子的拉力沿着绳子而指向绳子收缩的方向。
判一判
(1)两个接触的物体间一定存在弹力。(  )
(2)两个物体之间存在弹力,说明这两个物体一定都发生了形变。(  )
提示:(1)× (2)√
1.弹力产生的过程
2.弹力的产生条件
(1)物体间相互接触。
(2)接触面相互作用发生形变,且要恢复原状。
以上两个条件是产生弹力的必要条件,缺一不可。
3.弹力的方向
弹力的方向由施力物体形变的方向决定,总与施力物体形变的方向相反。
例3 关于弹力,下列说法正确的是(  )
A.只要物体相互接触,就一定有弹力产生
B.桌子对皮球的支持力是因为皮球的形变而产生的
C.微小的力不能使坚硬的物体发生形变,所以坚硬的物体不会产生弹力
D.弹力的方向一定与两个接触面都垂直
[解析] 弹力产生的条件是两个物体相互接触,发生形变且要恢复原状,故A错误;桌子对皮球的支持力是因为作为施力物体的桌子的形变而产生的,故B错误;微小的力也能使坚硬的物体发生形变,从而使坚硬的物体产生弹力,故C错误;两个接触面间的弹力方向一定与两个接触面都垂直,故D正确。
[答案] D
例4 如图所示,书静止在水平桌面上,关于书和桌面所受的弹力,下列说法正确的是(  )
A.桌面没有发生形变,所以桌面对书不产生弹力
B.桌面发生了微小形变,为了恢复原状,对书产生向下的弹力
C.书发生了形变,为了恢复原状,给书向上的支持力
D.书发生了形变,为了恢复原状,给桌面向下的压力
[解析] 桌面发生了形变,为了恢复原状,给书向上的支持力,故A、B错误;书发生了形变,为了恢复原状,给桌面向下的压力,故C错误,D正确。
[答案] D
形变不明显的物体的弹力 分析技巧——弹性夸大法 较硬的物体在外力作用下只能产生微小形变,不易观察,因此无法直接根据弹力产生的条件判断是否产生弹力,这时,可以采用弹性夸大的方法。设想物体很软,具有很强的弹性(如图所示,设想水平面像海绵一样有弹性,受到铁块挤压会发生形变),根据受力情况判断物体是否产生明显的可恢复原状的形变:若发生形变,则根据弹力产生的条件可判断物体产生弹力,并且可以判断出弹力的方向;若不发生形变,则不产生弹力。
课后课时作业
知识点一 重力
1.(多选)帝企鹅是南极常见的一种动物,如图所示,一只质量为30 kg的帝企鹅站在南极极点的倾斜冰面上,下列有关说法正确的是(g取10 m/s2)(  )
A.帝企鹅受到的重力大小为300 N
B.帝企鹅受到的重力的施力物体是地球
C.帝企鹅受到的重力的方向垂直冰面向下
D.只有帝企鹅的重心才受到重力
答案:AB
解析:帝企鹅受到的重力大小为G=mg=300 N,故A正确;重力是由于地球对物体的吸引而产生的,可知帝企鹅受到的重力的施力物体是地球,故B正确;帝企鹅受到的重力的方向竖直向下,因为冰面是倾斜的,故方向不是垂直冰面向下,C错误;帝企鹅的各部分都受重力,只是重力的等效作用点是重心,故D错误。
2.关于重力和重心,下列说法中正确的是(  )
A.同一物体在地球各处所受重力大小不一定相等
B.只有与地球接触的物体才受重力
C.重心的位置只与物体的形状有关
D.将质地均匀的木球的中心挖去后,木球的重心就消失了
答案:A
解析:由于地球各处重力加速度的大小不一定相等,所以同一物体在地球各处所受重力大小不一定相等,故A正确;重力不是接触力,即使物体不与地球接触也能受到重力,故B错误;重心的位置与物体的形状、物体内质量的分布有关,故C错误;任何受到重力的物体都存在重心,木球的重心不会因为挖去中心而消失,故D错误。
3.关于重力及重心,下列说法中正确的是(  )
A.一个物体放在水中称量时弹簧测力计的示数小于物体放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.根据G=mg可知,两个物体相比较,质量较大的物体受到的重力不一定较大
C.物体放于水平面上时,重力的方向垂直于水平面向下,物体静止于斜面上时,重力的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
答案:B
解析:由于物体放在水中时,受到向上的浮力,故弹簧测力计的拉力比放在空气中称量时小,但物体的重力并不改变,A错误;当两物体所处的地理位置相同时,g值相同,质量较大的物体受到的重力必定较大,但当两物体所处的地理位置不同时,g值可能不同,故质量较大的物体受到的重力不一定较大,B正确;重力的方向总是竖直向下的,C错误;物体重心的位置由物体的形状和质量分布情况共同决定,物体的形状改变后,其重心的位置可能发生改变,D错误。
4.一质量为m的中国结用细绳悬挂于O点处于静止状态,如图所示,重力加速度为g,下列说法正确的是(  )
A.细绳OA一定竖直
B.中国结的重心一定在它的几何中心
C.中国结的重心可能不在OA直线上
D.中国结对细绳OA的拉力就是中国结的重力
答案:A
解析:中国结受重力和细绳OA的拉力作用,由二力平衡可知,拉力与重力等大、反向、共线,由于重力的方向一定竖直向下,且细绳的拉力一定沿绳指向绳收缩的方向,故细绳OA一定竖直,且中国结的重心一定在OA直线上,故A正确,C错误;质量分布均匀、形状规则的物体重心在其几何中心上,中国结质量分布不均匀,形状不规则,则它的重心不一定在它的几何中心,故B错误;拉力和重力是两种不同性质的力,且中国结对细绳OA的拉力和中国结的重力这两个力作用在不同的物体上,不能说拉力就是重力,故D错误。
知识点二 力的图示与示意图
5.重力为30 N的木块浮在水面上,作出木块所受浮力的图示和示意图,并指出施力物体和受力物体。
答案:力的图示如图甲所示,力的示意图如图乙所示。浮力的施力物体是水,受力物体是木块。
解析:用单位长度的线段表示10 N的力,从木块的作用点竖直向上画一条三倍于标度的线段,在线段上标出方向表示浮力的方向,答图甲为木块所受浮力的图示;从力的作用点沿浮力的方向画有向线段,并标明浮力F,答图乙为木块所受浮力的示意图。浮力的施力物体是水,受力物体是木块。
6.在图甲中木箱的P点,用与水平方向成30°角斜向右上方的150 N的力拉木箱;在图乙中木块的Q点,用与竖直方向成60°角斜向左上方的20 N的力推木块使木块静止在墙壁上。作出甲、乙两图中所给力的图示。
答案:如图所示。
解析:作力的图示时要注意选定标度,如答图所示。
知识点三 弹力
7.下列各力中,不属于弹力的是(  )
A.绳子的拉力
B.桌面对茶杯的支持力
C.电荷之间的相互作用力
D.书对桌面的压力
答案:C
解析:绳子的拉力、桌面对茶杯的支持力、书对桌面的压力均属于弹力;电荷之间的相互作用力不是接触力,即不属于弹力。故选C。
8.(多选)关于弹力的方向,下列说法正确的是(  )
A.放在水平地面上的物体受到地面的弹力的方向总是竖直向下
B.压力的方向总是垂直于接触面并指向被压的物体
C.细绳对物体的拉力的方向总是沿着绳并指向绳收缩的方向
D.弹力的方向总是与施力物体形变的方向一致
答案:BC
解析:弹力的方向总是垂直于接触面指向受力物体,故放在水平地面上的物体受到地面的弹力的方向竖直向上,A错误;压力属于弹力,压力的方向总是垂直于接触面并指向被压的物体,故B正确;弹力是发生形变的物体要恢复原状而产生的,所以细绳对物体的拉力的方向总是沿着绳并指向绳收缩的方向,故C正确;弹力的方向总是与施力物体形变的方向相反,故D错误。
9.中国队员在比赛中的一个瞬间如图所示。下列说法正确的是(  )
A.跳板发生形变,运动员的脚没有发生形变
B.跳板和运动员的脚都发生了形变
C.运动员受到的支持力是运动员的脚发生形变而产生的
D.跳板受到的压力是跳板发生形变而产生的
答案:B
解析:跳板和运动员的脚都发生形变,产生弹力作用,A错误,B正确;运动员受到的支持力是跳板发生形变而产生的,C错误;跳板受到的压力是运动员的脚发生形变而产生的,D错误。
10.下列四幅示意图中,正确标明了斜面对物块的支持力的是(  )
答案:C
解析:斜面对物块的支持力,即斜面对物块的弹力,应垂直于斜面向上,故选C。
11.如图所示为仰韶文化时期的一款尖底瓶,该瓶装水后“虚则欹,中则正,满则覆”(瓶未装水时倾斜、装适量水时直立,装太满时又倾倒)。下面有关该瓶(包括瓶中的水)的说法正确的是(  )
A.瓶的重心一定在两条绳子连线的交点上
B.往空瓶里不断加水时,瓶的重心一直降低
C.往空瓶里不断加水时,瓶的重心先降低后升高
D.装入瓶中的水的多少不会影响瓶的重心位置
答案:C
解析:重心的位置与物体的形状和质量分布有关,往瓶中加水时,瓶和水总的质量分布变化,重心位置会发生变化,故瓶的重心不一定在两条绳子连线的交点上,A错误;瓶未加水时,其重心较高,往空瓶里不断加水时,瓶(包括瓶中的水)的重心先突然降低,然后逐渐升高,B错误,C正确;往瓶中加不同量的水,瓶和水总的质量分布不同,重心的位置不同,D错误。
12.如图所示,为了观察桌面的微小形变,在一张大桌子上放两个平面镜M和N,让一束光依次被这两面镜子反射,最后射到墙上,形成一个光点。当用力F压桌面时,光点的位置会发生明显变化,通过光点位置的变化反映桌面的形变。这个实验中主要用到的思想方法是(  )
A.控制变量法和转换法
B.理想化模型法和类比法
C.等效替代法和转换法
D.微小量放大法和转换法
答案:D
解析:由题意知,本实验将桌子的不易觉察的微小形变转换为光点的明显的移动,则在这个实验中主要用到的思想方法是微小量放大法和转换法,故选D。
13.如图所示,将一个篮球放在体育馆的墙角处,墙壁和水平地面都是光滑的,则下列说法中正确的是(  )
A.地面若很坚硬将不发生形变,仍对篮球有弹力作用
B.地面对篮球有竖直向上的弹力,是因为地面发生形变
C.墙壁对篮球有向右的弹力,因为接触一定有力的作用
D.地面受到篮球的弹力就是篮球的重力
答案:B
解析:对篮球进行受力分析,篮球受到重力与地面支持力的作用,即地面对篮球有竖直向上的弹力作用,该弹力是由地面的形变产生的,故A错误,B正确;假设墙壁对篮球有向右的弹力,则篮球不可能处于静止状态,因此墙壁对篮球没有弹力的作用,故C错误;地面受到篮球的弹力是因为篮球受到地面挤压要恢复原状而产生的,篮球的重力是因为篮球受到地球吸引而产生的,二者不是一个力,故D错误。
14.(多选)如图所示,底端置于粗糙水平地面上的直杆,其顶端通过一根水平细线用手拉住,杆处于静止状态。下列说法正确的是(  )
A.细线对杆的弹力方向水平向右
B.细线对杆的弹力是由细线的形变产生的
C.杆受到地面的弹力是由地面的形变产生的
D.地面对杆的弹力方向沿杆向左下方
答案:BC
解析:细线的弹力方向沿着细线收缩的方向,即细线对杆的弹力方向水平向左,故A错误;细线对杆的弹力的施力物体是细线,是由细线的形变产生的,故B正确;杆受到地面的弹力的施力物体是地面,是由地面的形变产生的,方向垂直于地面向上,故C正确,D错误。
14(共50张PPT)
第三章 相互作用——力
1.重力与弹力
第1课时 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,理解重心的概念及影响因素,会用二力平衡知识确定重心。2.会作力的图示和力的示意图。3.理解弹力产生的原因,会判断常见弹力的有无及方向。
目录
1
课后课时作业
任务
2
任务
任务1 重力
1.重力的定义:由于_____________而使物体受到的力叫作重力。重力的施力物体为_________。
2.重力的大小:物体受到的重力G与物体质量m的关系是___________,其中g是自由落体加速度。重力的单位是牛顿,简称牛,符号是N。
注:g的单位既可以是N/kg,又可以是m/s2,而且1 N/kg=1 m/s2(学过第四章第3节后,就可以证明这两个单位是相同的)。
地球的吸引
地球
G=mg
3.重力的方向:____________。
4.重力的作用点——重心
(1)定义:一个物体的各部分都受到重力的作用,从_______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______。
(2)重心的位置
质量均匀分布的物体,重心的位置只跟物体的_______有关。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。
竖直向下
效果
重心
形状
判一判
(1)地球上所有物体所受的重力的施力物体都是地球。(  )
(2)重力的方向总是垂直于地面。(  )
(3)重心是物体重力的作用点,重心一定在物体上。(  )
提示:(1)√ (2)×  (3)×
1.在地球表面附近的任何物体都受重力。
2.重力的方向
重力的方向总是竖直向下,竖直向下不是垂直于支撑面向下,也不是指向地心。
3.重力的大小
(1)同一地点,不同物体的重力大小与其质量成正比。
(2)纬度越高,g值越大,同一物体所受重力越大;海拔越高,g值越小,同一物体所受重力越小。
(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无关。
(4)重力并不是地球的吸引力,两者大小一般不相等。
4.重力的作用点——重心
(1)重心是重力的等效作用点,并非物体的全部重力都作用于重心。
(2)重心位置的决定因素:①物体的形状;②物体内质量的分布。
(3)重心位置的确定方法:①形状规则、质量分布均匀的物体,重心在其几何中心上,如图所示。
②对形状不规则的物体,可以应用二力平衡的知识通过实验确定其重心位置,如可用悬挂法确定薄板的重心。
(4)重心的位置可以在物体上,也可以在物体外。例如一个圆形平板的重心在板上,而一个铜环的重心不在环上。
例1 关于物体的重力和重心,下列说法正确的是(  )
A.重力就是地球对物体的吸引力
B.在同一个地方,物体的重力与质量成正比
C.重力的作用点叫重心,重心就是重力的实际作用点
D.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
解析 重力是由于地球对物体的吸引而产生的,但不能说重力就是地球对物体的吸引力,故A错误;在同一个地方,自由落体加速度g为一定值,由G=mg可知,物体的重力与质量成正比,故B正确;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,所以重心并不是重力的实际作用点,故C错误;重力的方向总是竖直向下,但地球是一个球体,所以物体在地球不同的位置所受的重力方向一般不同,故D错误。
[跟进训练] 关于物体的重心,下列说法正确的是(  )
A.重心是物体上最重的那个点
B.任何有规则形状的物体,它的重心一定与它的几何中心重合
C.物体的重心可能在物体内,也可能在物体外
D.用一根绳子将物体悬挂起来,物体静止时,该物体的重心不一定在绳子的延长线上
解析:根据重心的概念可知,重心是重力的等效作用点,不是物体上最重的点,故A错误;形状规则且质量分布均匀的物体的重心与它的几何中心重合,形状规则但质量分布不均匀的物体的重心与它的几何中心不一定重合,故B错误;物体的重心可能在物体内,也可能在物体外,故C正确;用一根绳子将物体悬挂起来,物体受重力和绳子的拉力作用,根据二力平衡的知识可知,重力的作用线与拉力的作用线重合,则该物体的重心一定在绳子的延长线上,故D错误。
任务2 力的图示与示意图
力的两种表示方法
(1)力的图示:力可以用___________表示。有向线段的长短表示_________,箭头表示____________,箭尾(或箭头)表示力的_________。这种表示力的方法,叫作力的图示。
(2)力的示意图:表示力时,不需要准确标度力的大小,只需画出力的_________和_______,这种表示力的方法,叫作力的示意图。
有向线段
力的大小
力的方向
作用点
作用点
方向
例2 静止物体A的重力G=5 N,请在图中画出物体A所受重力的图示。
答案 如图所示。
解析 先画出标度,然后过物体的重心画出物体所受重力的大小和方向,如答图所示。
力的图示的作图步骤
(1)确定标度:选定一定长度的线段表示一定大小的力。
(2)确定作用点:确定受力物体,在该物体的受力点上用圆点表示出力的作用点。
(3)画线段:从作用点开始沿力的方向画出一条线段,根据确定的标度和该力的大小确定线段的长度。
(4)标方向:在线段末端画出箭头,表示力的方向。
注:此处用箭尾表示力的作用点,有时也可以用箭头表示力的作用点,具体步骤类似。
[跟进训练] 小华用20 N的力拉着重为30 N的行李箱行走,拉力的方向与水平面成30°角(如图a所示)。请在图b中画出行李箱所受重力G和拉力F的示意图,拉力F的作用点已给出。
答案:如图所示。
解析 通过行李箱的重心画出其所受重力G的方向并标识大小,通过拉力的作用点画出拉力F的方向并标识大小,如答图所示。
被拉长的弹簧,要恢复原状,对相连接的小车产生了拉力F(如图甲);被跳水运动员压弯的跳板,要恢复原状,对上面的人产生了支持力FN(如图乙)。这两个力有什么相同点?这两个力的方向有什么特点?
提示:施力物体的形状都发生了变化。力的方向均与施力物体形状变化的方向相反。
任务3 弹力
1.接触力:物体与物体接触时发生的相互作用。我们通常所说的拉力、压力、支持力等都是接触力。接触力按其性质可以分为_________和_________ 。
2.形变:物体在力的作用下_________或_________发生的改变。
微点拨:任何物体受力时都会发生形变,只是有的情形下物体的形变比较明显,可以直接观察到;有的情形下物体的形变很小,不易被觉察。
弹力
摩擦力
形状
体积
3.弹力
(1)定义:发生_________的物体,要___________,对与它_________的物体会产生力的作用,这种力叫作弹力。
(2)方向
①压力和支持力的方向跟接触面_________ 。
②绳子的拉力沿着绳子而指向绳子_________的方向。
形变
恢复原状
接触
垂直
收缩
判一判
(1)两个接触的物体间一定存在弹力。(  )
(2)两个物体之间存在弹力,说明这两个物体一定都发生了形变。(  )
提示:(1)× (2)√
1.弹力产生的过程
2.弹力的产生条件
(1)物体间相互接触。
(2)接触面相互作用发生形变,且要恢复原状。
以上两个条件是产生弹力的必要条件,缺一不可。
3.弹力的方向
弹力的方向由施力物体形变的方向决定,总与施力物体形变的方向相反。
例3 关于弹力,下列说法正确的是(  )
A.只要物体相互接触,就一定有弹力产生
B.桌子对皮球的支持力是因为皮球的形变而产生的
C.微小的力不能使坚硬的物体发生形变,所以坚硬的物体不会产生弹力
D.弹力的方向一定与两个接触面都垂直
解析 弹力产生的条件是两个物体相互接触,发生形变且要恢复原状,故A错误;桌子对皮球的支持力是因为作为施力物体的桌子的形变而产生的,故B错误;微小的力也能使坚硬的物体发生形变,从而使坚硬的物体产生弹力,故C错误;两个接触面间的弹力方向一定与两个接触面都垂直,故D正确。
例4 如图所示,书静止在水平桌面上,关于书和桌面所受的弹力,下列说法正确的是(  )
A.桌面没有发生形变,所以桌面对书不产生弹力
B.桌面发生了微小形变,为了恢复原状,对书产生向下的弹力
C.书发生了形变,为了恢复原状,给书向上的支持力
D.书发生了形变,为了恢复原状,给桌面向下的压力
解析 桌面发生了形变,为了恢复原状,给书向上的支持力,故A、B错误;书发生了形变,为了恢复原状,给桌面向下的压力,故C错误,D正确。
形变不明显的物体的弹力
分析技巧——弹性夸大法
较硬的物体在外力作用下只能产生微小形变,不易
观察,因此无法直接根据弹力产生的条件判断是否产生
弹力,这时,可以采用弹性夸大的方法。设想物体很软,
具有很强的弹性(如图所示,设想水平面像海绵一样有弹性,受到铁块挤压会发生形变),根据受力情况判断物体是否产生明显的可恢复原状的形变:若发生形变,则根据弹力产生的条件可判断物体产生弹力,并且可以判断出弹力的方向;若不发生形变,则不产生弹力。
课后课时作业
知识点一 重力
1.(多选)帝企鹅是南极常见的一种动物,如图所示,一只质量为30 kg的帝企鹅站在南极极点的倾斜冰面上,下列有关说法正确的是(g取10 m/s2)(  )
A.帝企鹅受到的重力大小为300 N
B.帝企鹅受到的重力的施力物体是地球
C.帝企鹅受到的重力的方向垂直冰面向下
D.只有帝企鹅的重心才受到重力
解析:帝企鹅受到的重力大小为G=mg=300 N,故A正确;重力是由于地球对物体的吸引而产生的,可知帝企鹅受到的重力的施力物体是地球,故B正确;帝企鹅受到的重力的方向竖直向下,因为冰面是倾斜的,故方向不是垂直冰面向下,C错误;帝企鹅的各部分都受重力,只是重力的等效作用点是重心,故D错误。  
2.关于重力和重心,下列说法中正确的是(  )
A.同一物体在地球各处所受重力大小不一定相等
B.只有与地球接触的物体才受重力
C.重心的位置只与物体的形状有关
D.将质地均匀的木球的中心挖去后,木球的重心就消失了
解析:由于地球各处重力加速度的大小不一定相等,所以同一物体在地球各处所受重力大小不一定相等,故A正确;重力不是接触力,即使物体不与地球接触也能受到重力,故B错误;重心的位置与物体的形状、物体内质量的分布有关,故C错误;任何受到重力的物体都存在重心,木球的重心不会因为挖去中心而消失,故D错误。  
3.关于重力及重心,下列说法中正确的是(  )
A.一个物体放在水中称量时弹簧测力计的示数小于物体放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.根据G=mg可知,两个物体相比较,质量较大的物体受到的重力不一定较大
C.物体放于水平面上时,重力的方向垂直于水平面向下,物体静止于斜面上时,重力的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
解析:由于物体放在水中时,受到向上的浮力,故弹簧测力计的拉力比放在空气中称量时小,但物体的重力并不改变,A错误;当两物体所处的地理位置相同时,g值相同,质量较大的物体受到的重力必定较大,但当两物体所处的地理位置不同时,g值可能不同,故质量较大的物体受到的重力不一定较大,B正确;重力的方向总是竖直向下的,C错误;物体重心的位置由物体的形状和质量分布情况共同决定,物体的形状改变后,其重心的位置可能发生改变,D错误。 
4.一质量为m的中国结用细绳悬挂于O点处于静止状态,如图所示,重力加速度为g,下列说法正确的是(  )
A.细绳OA一定竖直
B.中国结的重心一定在它的几何中心
C.中国结的重心可能不在OA直线上
D.中国结对细绳OA的拉力就是中国结的重力
解析:中国结受重力和细绳OA的拉力作用,由二力平衡可知,拉力与重力等大、反向、共线,由于重力的方向一定竖直向下,且细绳的拉力一定沿绳指向绳收缩的方向,故细绳OA一定竖直,且中国结的重心一定在OA直线上,故A正确,C错误;质量分布均匀、形状规则的物体重心在其几何中心上,中国结质量分布不均匀,形状不规则,则它的重心不一定在它的几何中心,故B错误;拉力和重力是两种不同性质的力,且中国结对细绳OA的拉力和中国结的重力这两个力作用在不同的物体上,不能说拉力就是重力,故D错误。
知识点二 力的图示与示意图
5.重力为30 N的木块浮在水面上,作出木块所受浮力的图示和示意图,并指出施力物体和受力物体。
答案:力的图示如图甲所示,力的示意图如图乙所示。浮力的施力物体是水,受力物体是木块。 
解析:用单位长度的线段表示10 N的力,从木块的作用点竖直向上画一条三倍于标度的线段,在线段上标出方向表示浮力的方向,答图甲为木块所受浮力的图示;从力的作用点沿浮力的方向画有向线段,并标明浮力F,答图乙为木块所受浮力的示意图。浮力的施力物体是水,受力物体是木块。 
6.在图甲中木箱的P点,用与水平方向成30°角斜向右上方的150 N的力拉木箱;在图乙中木块的Q点,用与竖直方向成60°角斜向左上方的20 N的力推木块使木块静止在墙壁上。作出甲、乙两图中所给力的图示。
解析:作力的图示时要注意选定标度,如答图所示。 
答案:如图所示。  
知识点三 弹力
7.下列各力中,不属于弹力的是(  )
A.绳子的拉力
B.桌面对茶杯的支持力
C.电荷之间的相互作用力
D.书对桌面的压力
解析:绳子的拉力、桌面对茶杯的支持力、书对桌面的压力均属于弹力;电荷之间的相互作用力不是接触力,即不属于弹力。故选C。 
8.(多选)关于弹力的方向,下列说法正确的是(  )
A.放在水平地面上的物体受到地面的弹力的方向总是竖直向下
B.压力的方向总是垂直于接触面并指向被压的物体
C.细绳对物体的拉力的方向总是沿着绳并指向绳收缩的方向
D.弹力的方向总是与施力物体形变的方向一致
解析:弹力的方向总是垂直于接触面指向受力物体,故放在水平地面上的物体受到地面的弹力的方向竖直向上,A错误;压力属于弹力,压力的方向总是垂直于接触面并指向被压的物体,故B正确;弹力是发生形变的物体要恢复原状而产生的,所以细绳对物体的拉力的方向总是沿着绳并指向绳收缩的方向,故C正确;弹力的方向总是与施力物体形变的方向相反,故D错误。  
9.中国队员在比赛中的一个瞬间如图所示。下列说法正确的是(  )
A.跳板发生形变,运动员的脚没有发生形变
B.跳板和运动员的脚都发生了形变
C.运动员受到的支持力是运动员的脚发生形变而产生的
D.跳板受到的压力是跳板发生形变而产生的
解析:跳板和运动员的脚都发生形变,产生弹力作用,A错误,B正确;运动员受到的支持力是跳板发生形变而产生的,C错误;跳板受到的压力是运动员的脚发生形变而产生的,D错误。 
10.下列四幅示意图中,正确标明了斜面对物块的支持力的是(  )
解析:斜面对物块的支持力,即斜面对物块的弹力,应垂直于斜面向上,故选C。 
11.如图所示为仰韶文化时期的一款尖底瓶,该瓶装水后“虚则欹,中则正,满则覆”(瓶未装水时倾斜、装适量水时直立,装太满时又倾倒)。下面有关该瓶(包括瓶中的水)的说法正确的是(  )
A.瓶的重心一定在两条绳子连线的交点上
B.往空瓶里不断加水时,瓶的重心一直降低
C.往空瓶里不断加水时,瓶的重心先降低后升高
D.装入瓶中的水的多少不会影响瓶的重心位置
解析:重心的位置与物体的形状和质量分布有关,往瓶中加水时,瓶和水总的质量分布变化,重心位置会发生变化,故瓶的重心不一定在两条绳子连线的交点上,A错误;瓶未加水时,其重心较高,往空瓶里不断加水时,瓶(包括瓶中的水)的重心先突然降低,然后逐渐升高,B错误,C正确;往瓶中加不同量的水,瓶和水总的质量分布不同,重心的位置不同,D错误。
12.如图所示,为了观察桌面的微小形变,在一张大桌子上放两个平面镜M和N,让一束光依次被这两面镜子反射,最后射到墙上,形成一个光点。当用力F压桌面时,光点的位置会发生明显变化,通过光点位置的变化反映桌面的形变。这个实验中主要用到的思想方法是(  )
A.控制变量法和转换法
B.理想化模型法和类比法
C.等效替代法和转换法
D.微小量放大法和转换法
解析:由题意知,本实验将桌子的不易觉察的微小形变转换为光点的明显的移动,则在这个实验中主要用到的思想方法是微小量放大法和转换法,故选D。
13.如图所示,将一个篮球放在体育馆的墙角处,墙壁和水平地面都是光滑的,则下列说法中正确的是(  )
A.地面若很坚硬将不发生形变,仍对篮球有弹力作用
B.地面对篮球有竖直向上的弹力,是因为地面发生形变
C.墙壁对篮球有向右的弹力,因为接触一定有力的作用
D.地面受到篮球的弹力就是篮球的重力
解析:对篮球进行受力分析,篮球受到重力与地面支持力的作用,即地面对篮球有竖直向上的弹力作用,该弹力是由地面的形变产生的,故A错误,B正确;假设墙壁对篮球有向右的弹力,则篮球不可能处于静止状态,因此墙壁对篮球没有弹力的作用,故C错误;地面受到篮球的弹力是因为篮球受到地面挤压要恢复原状而产生的,篮球的重力是因为篮球受到地球吸引而产生的,二者不是一个力,故D错误。 
14.(多选)如图所示,底端置于粗糙水平地面上的直杆,其顶端通过一根水平细线用手拉住,杆处于静止状态。下列说法正确的是(  )
A.细线对杆的弹力方向水平向右
B.细线对杆的弹力是由细线的形变产生的
C.杆受到地面的弹力是由地面的形变产生的
D.地面对杆的弹力方向沿杆向左下方
解析:细线的弹力方向沿着细线收缩的方向,即细线对杆的弹力方向水平向左,故A错误;细线对杆的弹力的施力物体是细线,是由细线的形变产生的,故B正确;杆受到地面的弹力的施力物体是地面,是由地面的形变产生的,方向垂直于地面向上,故C正确,D错误。

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