新教材高中物理3.1重力與彈力教案新人教版必修第一冊

1、新教材高中物理3.1重力與彈力教案新人教版必修第一冊1.重力與彈力知識綱要導引,核心素養(yǎng)目標,物理觀念重力、重心、形變、彈力科學思維等效法、放大法、公式法科學探究懸掛法尋找重心、探究彈力與形變量的關系科學態(tài)度 與責任重力、彈力在生產(chǎn)生活中的應用基礎導學一、重力(自學教材第59、60頁“重力”部分)1 .定義：由于地球的吸出而使物體受到的力.2 .大?。簯敉鈅其中g就是自由落體加速度，一般計算中m/s二或且=也in/sl3 .方向：豎直向卜.4 .重心：重心可以看作是物體所受重力的作用點.(1)定義：一個物體的各部分都受到重力的作用，從效果上看，可以認為各部分受到的重 力作用集中于一點，這一點叫

2、做物體的重心(center of gravity).(2)決定物體重心位置的因素.物體的形狀.質(zhì)量均勻分布的物體，重心的位置只跟物體的還有關.物體胰量的分的.質(zhì)量分布不均勻的物體，重心的位置除了跟物體的還有關外，還跟物體內(nèi)質(zhì)量的以1 有關.(3)不規(guī)則薄板重心的確定應用二力平衡的知識通過實驗來確定形狀不規(guī)則物體的重心位置.5 .力的表示方法(1)力的圖示力可以用有向線段表示.有向線段的長短表示力的大小，箭頭表示力的方向,箭尾(或箭 頭)表示力的作用點.這種表示力的方法，叫作力的圖示.(2)力的示意圖在不需要準確標度力的叢時，通常只需畫出力的作用點和方向,這種表示力的方法， 叫作力的示意圖.二、

3、彈力(自學教材第60、61頁“彈力”部分)1 .接觸力：物體與物體接觸時發(fā)生的相互作用稱為接觸力.接觸力按其性質(zhì)可以分為彈力和摩擦力2 .形變：物體在力的作用下形狀或體積會發(fā)生改變，這種變化叫作形變（deformation）.3 .彈力：發(fā)生形變的物體，要恢復原狀，對與它接觸的物體會產(chǎn)生力的作用，這種力叫 作彈力（elastic force）.4 .彈力的方向壓力支持力垂直于物體的接觸面，指向被壓縮或被支持的物體繩的拉力沿著繩子指向繩子我纏的方向三、胡克定律（自學教材第61頁“胡克定律”部分）1 .彈性形變：物體在發(fā)生形變后，如果撤去作用力能夠恢復原狀，這種形變叫作彈性形 變（elastic

4、deformation）.2 .彈性限度：如果形變過大，超過一定的限度，撤去作用力后物體不能完全恢復原來的 形狀，這個限度叫作彈性限度性lastic limit）.3 .胡克定律：（1）實驗表明，彈簧發(fā)生彈性形變時，彈力的大小跟彈簧伸長（或縮短）的長度*成正比， 即 F=kx.Fi為彈簧的勁度系數(shù),單位是牛頓每米，符號用N/m表示.（3）比較而言，A越大，彈簧越“硬二A越小，彈簧越“軟”.【思考】發(fā)生形變的物體一定產(chǎn)生彈力.（）若兩物體間存在彈力，則它們一定接觸.（） 彈簧的長度越長，彈力越大.（）（4）彈力的方向總與相應的形變的方向相反.（） （5）只有在一定條件下，胡克定律才成立.（） 答

5、案：X J X J J【教材解疑】（第61頁）演示通過平面鏡觀察桌面的微小形變?nèi)鐖D，在一張大桌子上放兩個平面鏡M和N,讓一束光依次被這兩面鏡子反射，最后射到 墻上，形成一個光點.按壓兩鏡之間的桌面，觀察墻上光點位置的變化.這個現(xiàn)象說明了什 么？觀察微小形變示意圖問題解答：用力壓桌而，塔上光點位置向下移.這說明桌面在力的作用下發(fā)生了形變, 中間下凹，致使平面鏡向里傾斜，光點位置下移.課堂探究主題一重力【問題探究】探究點1如圖所示，為什么樹上的蘋果總要落向地面？提示：蘋果落向地面是因為受到地球的吸引而產(chǎn)生的重力作用.探究點2如圖所示，為什么使用重垂線可以檢測墻壁是否豎直?甲乙提示：重垂線能檢測墻壁

6、是否豎直的原理是重力的方向是豎直向下的.重錘靜止時，懸 掛重錘的細線方向一定是豎直方向的，如果墻壁與細線平行，就說明墻壁是豎直的，沒有傾 斜.“ 探究點3用一根細線將鉛筆水平吊起時，細線懸掛鉛筆的位置有幾個？是不是只有鉛筆 的這個位置才受到重力的作用？提示：細線懸掛的位置在鉛筆的中心，且只有細線系在該處時鉛筆才能處于水平，系在 其他的任何位置時，鉛筆都不能水平.當鉛筆在水平位置平衡時，細線所在的位置就是鉛筆 重心的位置.【探究總結】1 .重力的產(chǎn)生：(1)地面附近一切物體都受到地球的吸引，由于地球的吸引而使物體受到的力叫作重力.(2)在同一地點，重力的大小與質(zhì)量成正比，即6=儂.2 .重力的方

7、向：(1)重力的方向總是豎直向下，可利用鉛垂線確定其方向.(2)只有在兩極或赤道時，重力的方向才指向地心，其他位置并不指向地心.3 .重心：(1)重心只是一個等效點，除重心位置外，物體其他各部分均受重力作用.(2)重心的確定：重心的位置要根據(jù)物體質(zhì)量的分布情況而定，影響重心位置的因素有兩 個：質(zhì)量分布和幾何形狀.質(zhì)貴分布均勻、形狀規(guī)則的 物體，重心在其幾何中心質(zhì)fit分布不均勻、形狀不規(guī)則的物體,重 心與物體的形狀、質(zhì)址分布情況均有關重力的有無和大小與物體的運動狀態(tài)無關.重力的方向是豎直向下，不是指向地心.G重心的位置與物體所在的位置和放置狀態(tài)以及運動狀態(tài)無關.（1）測量重力的工具：彈簧 測力

8、計（2）測量原理：二力平衡【典例示范】例1 （多選）關于重力，下列說法正確的是（）A.重力就是地球?qū)ξ矬w的吸引力，其方向必定指向地心B.重力的大小可以用桿秤直接測出C.質(zhì)量大的物體所受重力可能比質(zhì)量小的物體所受重力小D.物體對懸繩的拉力或?qū)χ蚊娴膲毫Φ拇笮】赡懿坏扔谥亓馕觯褐亓Ξa(chǎn)生的原因是地球?qū)ξ矬w的吸引，但通常情況下重力只是地球?qū)ξ矬w的吸引 力的一部分，重力的方向豎直向下但并不一定指向地心，所以A錯誤：桿秤衡量的是物體的 質(zhì)量而非重力，B錯誤：由公式Xmg可知，重力大小由質(zhì)量m和g值共同決定，由于在不同 的地理位置§值不同，因此質(zhì)量大的物體與質(zhì)量小的物體在不同的地理位置處因&#

9、167;值的差異 有可能質(zhì)量大的物體所受重力反而小，C正確：用一根懸繩吊起一個物體，當物體靜止時對該 豎直懸繩的拉力大小才等于物體的重力，當物體擺起來時對該懸繩的拉力大小不等于物體的 重力：把物體靜置于一水平支撐物上，物體對該水平支撐物的壓力大小才等于物體的重力， 物體靜止于斜而上，物體對該支撐斜面的壓力大小就不等于物體的重力，D正確.答案：CD例2把一個薄板狀物體懸掛起來，靜止時如圖所示，則對于此薄板狀物體所受重力的理 解，下列說法正確的是（）A.重力就是地球?qū)ξ矬w的引力B.重力大小和物體運動狀態(tài)有關C.重力的方向總是指向地心D.薄板的重心一定在直線月5上解析：重力是由于地球的吸引而使物體受

10、到的力，不是地球?qū)ξ矬w的引力，故A錯誤； 重力的大小與物體的運動狀態(tài)無關，故B錯誤；重力的方向豎直向下，故C錯誤；因為繩對 板的拉力與板受的重力為一對平衡力，必在一條直線上，所以重心一定在細線的延長線上， 即薄板的重心一定在直線相上，故D正確.答案：D訓練1 2019 廣州高一檢測下列關于重力的說法正確的是()A.同一物體所受的重力在地球各處都相等B.物體靜止時，對支持物的壓力大小與重力相等C.用細線將物體懸掛起來，靜止時物體的重心一定在懸線所在的直線上D.重心就是物體所受重力的等效作用點，故重心一定在物體上解析：由于重力加速度隨著緯度的增大而增大，隨著高度的增大而減小，所以同一個物 體的重力

11、6=儂在地球各處不一定相等，A錯誤；物體放在斜而上，對斜而的壓力小于重力， B錯誤；用細線將物體懸掛起來，物體受重力和拉力，靜止時物體的重心一定在懸線所在的直 線上，C正確：重心是重力對物體的等效作用點，可以在物體上，也可以不在物體上，如質(zhì)量 分布均勻的手鐲，其重心在圓心，不在手鐲上，D錯誤.答案：C主題二彈力【問題探究】探究點1彈性形變甲乙丙在圖甲中，用力可以將彈簧拉長，松手后會怎么樣？在圖乙中，用力將彈簧壓縮，松手后會怎樣？在圖丙中，用力可以將橡皮泥壓扁，松手后會怎么樣？彈簧和橡皮泥的形狀變化有什么特點？力的作用效果使物體發(fā)生形變.使物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變.提示：(1)松手后彈簧會恢復原狀

12、.(2)松手后彈簧會恢復原狀.(3)松手后橡皮泥不會恢復原狀.(4)彈簧形變的特點是：形變后撤去外力就能恢復原狀，屬于彈性形變.橡皮泥形變 的特點是：形變后撤去外力不能恢復原狀，屬于非彈性形變.探究點2彈力的產(chǎn)生(橡皮泥)甲乙丙丁(1)如圖甲所示：物體45并排靜止在光滑水平而上，乩6之間有彈力嗎？(2)如圖乙所示：光滑物體G。疊放在光滑水平面上，處于靜止狀態(tài)，A, 5之間有彈力 嗎？(3)如圖丙所示，在光滑水平面上，用力推動小車向左壓彈簧，彈簧對小車有彈力作用嗎？(4)如圖丁所示，用力推動小車向左壓橡皮泥，松手后橡皮泥對小車還有彈力作用嗎？(5)從上述問題中，我們可以得出彈力產(chǎn)生的條件是什么？

13、提示：(D在圖甲中，若移走物體4物體S仍然靜止，或者移走物體6,物體月仍然靜 止，說明雖然乩5接觸，但相互之間沒有彈力的作用.(2)在圖乙中，如果將物體，快速撤出，物體。會立即下落，這說明。阻止了。的下落， 說明C、，之間有彈力的作用.(3)松手后，壓縮彈簧的小車被彈出，這說明彈簧對小車有彈力作用.(4)壓縮橡皮泥的小車不被彈出，這說明橡皮泥對小車沒有彈力作用.(5)物體間直接接觸接觸處發(fā)生彈性形變【探究總結】1 .彈力產(chǎn)生的條件：二者必須同時滿足.(1)兩物體要相互接觸.(2)接觸而要發(fā)生彈性形變.2 .產(chǎn)生原因：由施力物體發(fā)生彈性形變引起的.3 .彈力的特點：(1)發(fā)生彈力作用的一對物體都

14、存在形變，形變是成對出現(xiàn)的.(2)兩物體之間，若存在彈力，彼此對對方都產(chǎn)生彈力，彈力也是成對出現(xiàn)的.4 .彈力的方向(1)壓力、支持力的方向垂直接觸面，指被壓或被支持的物體.(2)沿繩子指向繩子收縮的方向(同一根輕繩上拉力相等)_3變忘【典例示范】例3 2019 山西檢測在下圖中a、6表而均光滑，天花板和地面均水平，則a、6間一 定有彈力的是()ABCD解析：A、C錯：假設a、6間有彈力，則a、6會分開：B對：假設a、6間沒有彈力，則 懸線豎直：D錯：假設斜而a撤去，6依然處于靜止狀態(tài)，故a、6間無彈力.答案：B判斷彈力有無的兩種常見方法(1)直接判斷：對于形變較明顯的情況，可根據(jù)彈力產(chǎn)生條件

15、直接判斷.“假設法”判斷：對于形變不明顯的情況，告用“假設法”進行判斷，如圖所示判斷a、b兩接觸面對球有無彈力.接觸的物體間不一定存在彈力，但兩物體間若有彈力，則它們一定接觸.彈力的方向總是跟引起物體形變的外力方向相反，跟該物體的形變方向相反.判斷彈力方向的一般步驟：(1)判定物體之間彈力作用的類型.判定產(chǎn)生彈力的物體.判定物體形變的方向.判定物體產(chǎn)生的彈力方向.例4按下列要求畫出圖中所示物體所受的彈力的示意圖.(2)圖乙中用細繩懸掛靠在光滑豎直墻上的小球受到的彈力：(3)圖丙中大半球而對小球的支持力：(4)圖丁中光滑但質(zhì)量分布不均的小球的球心在。點，重心在尸點，靜止在豎直墻和桌邊 之間，試畫

16、出小球所受彈力；(5)圖戊中質(zhì)量分布均勻的桿被細繩拉住而靜止，畫出桿所受的彈力.解析：解答本題時要明確以下三點：當點與而(或曲面)接觸時，彈力方向與面之間的 關系.繩上彈力方向的特點.接觸而為球而時，彈力方向的延長線或反向延長線的特點.各物體所受彈力如圖所示：訓練2在如圖所示圖中畫出物體產(chǎn)受到的各接觸點或面對它的彈力的示意圖，其中甲、 乙中物體尸處于靜止狀態(tài)，丙中物體尸(即球)在水平而上勻速滾動.解析：甲屬于繩的拉力，應沿繩指向繩收縮的方向，因此彈力方向沿繩向上：乙中小B 兩點都是球面與平面相接觸，彈力應垂直于平而，且必過球心，所以4處彈力方向水平向右， 6處彈力垂直于斜面向左上方，且都過球心

17、：丙中小球尸不管運動與否，都是屬于平面與球而 相接觸，彈力應垂直于平而，且過球心，即向上.它們所受彈力的示意圖如圖所示.甲乙丙答案：見解析,主題三胡克定律【問題探窕】1 .探究過程(1)測上 按圖安裝實驗裝置，記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應的刻度上(2)測總長和彈力.在彈簧下端懸掛一個鉤碼，平衡時記下彈簧的總長度并記下鉤碼的重 力.(3)重復.增加鉤碼的個數(shù)，重復上述實驗過程，將數(shù)據(jù)填入表格，以尸表示彈力，1表 示彈簧的總長度，*=1一4表示彈簧的伸長量.1234567RN02/cmxzcm02 .數(shù)據(jù)處理(1)以彈力尸(大小等于所掛鉤碼的重力)為縱坐標，以彈簧的伸長量x為橫坐標，描點按 照各點

18、的分布和走向，嘗試作一條平滑的曲線(包括直線)，得出彈力尸隨彈簧伸長量x變化 的圖線，如圖所示.(2)以彈簧伸長量為自變量，寫出彈力和彈簧伸長量之間的函數(shù)關系，函數(shù)表達式中常數(shù)即為彈簧的勁度系數(shù)，這個常數(shù)也可根據(jù)尸牙圖線的斜率求解，八x【探究總結】1 .胡克定律實驗結果表明，彈簧發(fā)生彈性形變時，彈力尸的大小跟彈簧伸長(或縮短)的長度X成正 比，即尸=4.2 .定律的適用條件：彈簧發(fā)生彈性形變且必須在彈性限度內(nèi).3 .表達式中的x的意義：彈簧的形變量，即彈簧伸長或縮短的長度，而不是彈簧的原長, 也不是彈簧形變后的實際長度，同一彈簧伸長或壓縮相同長度時，彈力大小相等，但方向不 同.4 .表達式中的

19、k的意義：彈簧的勁度系數(shù)，它反映了彈簧的“軟” “硬”程度，是由彈 簧本身的性質(zhì)(材料、長度、粗細等)決定的.在國際單位制中A的單位為【典例示范】例5如圖所示，一根輕彈簧長度由原來的5.00 cm伸長為6.00 cm時，手受到的彈力為10. 0 N.那么，當這根彈簧伸長到這20 cm時，手受到的彈力有多大(在彈簧的彈性限度內(nèi))?不同拉力作用下的彈簧解析：已知彈簧原長2。=5.00 cm=5.00X10,m圖(a).在拉力A=10知N的作用下, 伸長到1=6 00 cm=6. 00X10-3 m|U(b).根據(jù)胡克定律 £=4乂=4。-4)可得衣=77= 一 八八.二 N/m=l. 0

20、0X105 N/m.L h (6. 00. 00) X 10當拉力為三時，彈簧伸長到上=6.20 cm=6.20Xl(T m圖(c),根據(jù)胡克定律得 x,=kk-l =1. 00X103X (6. 20-5. 00) X10"s=12. 0 N,彈簧受到的拉力為 12.0 N.答案：12. 0 N拓展在例3中，如果彈簧被壓縮到4. 30 cm,那么彈簧受到的壓力有多大？(在彈 簧的彈性限度內(nèi))解析：已知彈簧的原長4=5.00 cm=5. 00X10'2 m,在拉力E=10.0 N的作用下，伸長至lj 2i = 6. 00 cm=6. 00X 10-2 m,根據(jù)胡克定律凡= 4

21、m=A(A-&),可得k=-J -=展 w 1八¥ 9 的 丫 i八二N/m=l. 00O. UU 入 1 vO. UU X 1 vXio5 N/m當壓力為力時,彈簧的長度B=4.30 cm=4. 30X10"3 m.根據(jù)胡克定律定=4生=(4- A) =L00Xl()3X(5. 00X10.3-4. 3oxi()y)N=7.0 N.因此，彈簧受到的壓力為7.0 N.答案：7.0 N(1)實驗中彈簧下端掛的鉤碼不要太多，以免彈簧被過度拉伸，超過彈簧的彈性限度.(2)要使用輕質(zhì)彈簧，且要盡量多測幾組數(shù)據(jù).(3)本實驗是探究性實驗，實驗前并不知道其規(guī)律，所以描點以后所作

22、的曲線是試探性的, 只是在分析了點的分布和走向以后才決定用直線來連接這些點.誤差分析鉤碼標值不準確、彈簧長度測量不準確會帶來誤差.(2)畫圖時描點及連線不準確也會帶來誤差.胡克定律只能計算彈簧的彈力大小，x是彈簧的形變量，不是彈簧形變后的實際長度.無論是應用胡克定律計算彈簧彈力大小還是判斷彈簧彈力方向，都要注意彈簧是被拉伸, 還是被壓縮.訓練3有一彈簧，當掛上2 N的鉤碼時，長為11 cm：當掛上4 N的鉤碼時，彈簧再伸 長2 cm.求彈簧的勁度系數(shù).解析：方法一設彈簧原長為乙，則凡=(乙一乙)其=(乙一)將E=2 N,乙=11 cm,其=4 N,乙=乙+*=13 cm代入式解得4=100 N

23、/m. F F。F， 4 N2 N方法二 根據(jù)4才可得=b=L=7T%汽=l°0 N/m.A x A x 0. 02 m答案：100 N/m主題四力的圖示和力的示意圖力的圖示和力的示意圖的區(qū)別與聯(lián)系力的圖示力的示意圖區(qū)別用來準確地表示力用來粗略地分析物體受到了某個力需要畫出力的大小、方向和作用點三 要素只畫出力的方向和作用點聯(lián)系都是用有向線段來表示)J,使抽象的力具體化、直觀化力的圖示五步操作：選標度一定起點一畫線段一定刻度一加箭頭.(2)力的示意圖的三步操作：定起點一畫線段一加箭頭.【典例示范】例6如圖所示，靜止的木塊對桌面的壓力為6 N,試畫出壓力的圖示，說明施力物體和受力物 體

24、；并畫出木塊所受重力和支持力的示意圖.解析：力的圖示如圖所示，壓力的施力物體是木塊，受力物體是桌而.F=6N重力和支持力的示意圖，如圖所示.答案：見解析方法技巧力的圖示的“四定三標”四定：做力的圖示要定作用點、作用線、比例標度、線的長度.三標：做力的圖示要標力的方向、力的數(shù)值、力的符號.訓練4一質(zhì)量為0.6 kg的物體放在傾角為30°的斜而上，用與斜面平行的、大小為8 N的力尸 拉著它沿斜面向上運動，如圖所示，畫出拉力和重力的圖示.（g取10 N/kg）解析：畫力的圖示，應嚴格按以下步驟進行：選定標度，選固定長的線段表示2 N的力：力的作用點應在物體的幾何中心，從作用點沿力的方向畫一

25、條線段，線段長短按選定 的標度和力的大小來確定，在線段上標刻度；在線段上加箭頭表示力的方向.故拉力、重力的圖示如下圖所示.答案：見解析課堂達標1 .關于地面上物體的重力，下列說法正確的是（）A.只有靜止時，物體才受重力B.物體對地面的壓力就是物體的重力C.彈簧測力計和桿秤都能稱量物體的重力大小D.同一地點，物體的重力與其質(zhì)量成正比解析：A項錯誤，物體是否受重力與其運動狀態(tài)無關.B項錯誤，物體對地面的壓力與物 體的重力的施力物體和受力物體都不同，故不是一個力.C項錯誤，桿秤的原理是杠桿，只能 稱量質(zhì)量不能稱量重力.D項正確，在同一地點g為常數(shù)，由6=儂可知，重力與質(zhì)量成正比.答案：D2 .關于不倒翁不倒的原因，是它的重心設計巧妙，下列說法中正確的是（）A.重心在不倒翁的幾何中心上8 .不倒翁的重心很高C.不倒翁的重心很低D.不倒翁的重心不在物體上解析：由于物體在其他條件不變的情況下，重心越低，物體的穩(wěn)定性越好，不倒翁的重 心一定做得很低，C對，A、B均錯誤."不倒翁"的重心在它的底部接近