2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修1 第3章相互作用-力第1節(jié)重力與彈力課件

第三章相互作用——力1

重力與彈力知識(shí)點(diǎn)一

重力答案:地面附近的一切物體都受到地球的吸引作用,地球的吸引使蘋果落向地面,使水滴也落到地面.1.如圖所示,熟了的蘋果會(huì)向地面下落,衣服上的水也會(huì)落到地面上.試解釋產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因.2.你能結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn),嘗試說(shuō)出物體所受重力的方向嗎?答案:觀察蘋果、水滴下落的方向,重力的方向是豎直向下的.3.重力的大小:G=

.4.閱讀教材第55~56頁(yè),嘗試總結(jié)重心的概念以及物體的重心位置與什么因素有關(guān).mg答案:一個(gè)物體的各部分都受到重力的作用,從效果上看,可認(rèn)為各部分受到的重力作用集中于一點(diǎn),這一點(diǎn)即物體的重心.物體重心的位置與物體的形狀和質(zhì)量分布有關(guān).5.力的圖示和力的示意圖:力可以用

線段來(lái)表示,有向線段的長(zhǎng)短表示力的

,箭頭表示力的

,箭尾(或箭頭)表示力的

.這種表示力的方法,叫作力的圖示.在不需要準(zhǔn)確標(biāo)度力的

時(shí),通常只需畫出力的作用點(diǎn)和

,即只需畫出力的示意圖.大小方向作用點(diǎn)大小有向方向知識(shí)點(diǎn)二彈力1.如圖所示,一鐵塊放在海綿上,海綿發(fā)生了明顯的形變.海綿對(duì)鐵塊的支持力是如何產(chǎn)生的?方向怎樣?答案:海綿對(duì)鐵塊的支持力是海綿發(fā)生彈性形變,對(duì)與它接觸的鐵塊產(chǎn)生的力的作用,方向垂直于接觸面向上.3.閱讀教材第56~57頁(yè),根據(jù)彈力的定義嘗試總結(jié)彈力的產(chǎn)生條件.答案:兩物體相互接觸并發(fā)生形變.4.彈力的方向:壓力和支持力的方向垂直于物體的

;繩的拉力沿著繩而指向繩

的方向.2.彈力:發(fā)生

的物體,要恢復(fù)原狀,對(duì)與它

的物體會(huì)產(chǎn)生力的作用,這種力叫作彈力.形變接觸接觸面收縮知識(shí)點(diǎn)三胡克定律1.如圖所示,一輕質(zhì)彈簧一端固定在墻上,另一端用手緩慢拉開,彈簧會(huì)對(duì)手產(chǎn)生一個(gè)拉力F.這個(gè)拉力是如何產(chǎn)生的?換用不同的彈簧拉伸,感受彈簧彈力的大小,嘗試總結(jié)彈簧彈力的大小跟什么有關(guān).答案:拉力是由彈簧的形變產(chǎn)生的.彈力的大小跟彈簧的伸長(zhǎng)量和彈簧的“軟硬”程度有關(guān).2.胡克定律.(1)內(nèi)容:在彈性限度內(nèi),彈簧發(fā)生彈性形變時(shí),彈力F的大小跟彈簧伸長(zhǎng)(或縮短)的長(zhǎng)度x成

.(2)公式:F=kx,其中k叫作彈簧的

,單位是牛頓每米,符號(hào)是N/m.正比勁度系數(shù)小試身手判斷下列說(shuō)法的正誤并和同學(xué)交流(正確的在括號(hào)內(nèi)打“√”,錯(cuò)誤的打“×”).1.重力的方向垂直接觸面向下.()2.重心不一定在物體上.()3.力的圖示和力的示意圖是相同的,沒什么區(qū)別.()4.書放在桌面上,桌面受到書的壓力是因?yàn)樽烂姘l(fā)生了形變.()5.將鉛筆折斷,這時(shí)鉛筆發(fā)生彈性形變.()6.公式F=kx中的x是指彈簧的長(zhǎng)度. ()×√××××探究一

重力問題情境如圖甲所示,在小桌子上固定一鐵架臺(tái),鐵架臺(tái)上用細(xì)線拴一重錘,將桌子傾斜一定的角度(如圖乙所示),靜止后發(fā)現(xiàn)細(xì)線仍豎直向下.如圖丙所示,用一根細(xì)線將鉛筆水平吊起,觀察細(xì)線懸掛的位置.甲乙丙答案:因?yàn)橹亓Φ姆较蚴秦Q直向下的,所以拴有重錘的細(xì)線靜止時(shí)一定是豎直向下的.2.圖丙中,懸掛點(diǎn)在鉛筆的什么位置?結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn),試總結(jié)重心的位置與什么因素有關(guān).答案:線懸掛的位置在鉛筆的重心所在的豎直線上.當(dāng)鉛筆在水平位置平衡時(shí),鉛筆重心在鉛筆的幾何中心.物體重心的位置與物體的質(zhì)量分布和形狀有關(guān).1.為什么桌子無(wú)論按圖甲放置還是按圖乙放置,靜止時(shí)細(xì)線始終沿豎直方向?3.圖丙中,是不是鉛筆只有在細(xì)線懸掛的位置才受到重力的作用?答案:不是,鉛筆各部分都受到重力的作用,只是把實(shí)際作用于鉛筆各部分的重力,用作用于懸點(diǎn)位置的一個(gè)力等效替代了.4.我們知道力的三要素可以通過(guò)力的圖示和力的示意圖表示出來(lái).如圖所示,已知物體A的重力為8N,物體B的重力為6N,兩物體都靜止不動(dòng).試畫出A所受重力的圖示,B所受重力的示意圖.答案:如圖所示.過(guò)程建構(gòu)1.對(duì)重力的理解.(1)產(chǎn)生:重力是由于地球的吸引而使物體受到的力,但由于地球自轉(zhuǎn)的影響,重力一般不等于地球?qū)ξ矬w的吸引力(以后會(huì)學(xué)到).(2)大小:由于G=mg,在同一地點(diǎn),重力的大小與質(zhì)量成正比;在不同地點(diǎn),同一物體的重力有所不同.(3)方向:重力的方向始終豎直向下.不能表述為“垂直向下”或“指向地心”.(4)測(cè)量:在實(shí)驗(yàn)室里,重力的大小可以用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出.2.對(duì)重心的理解.(1)重心是重力的等效作用點(diǎn),并非物體的全部重力都作用于重心.重心是一個(gè)等效的概念,引入重心,就把實(shí)際作用于物體各部分的重力,用作用于重心的一個(gè)力等效替代了,從而使問題簡(jiǎn)化,如圖所示.(2)重心的位置可以在物體上,也可以在物體外.如下圖所示,重心就在物體外.(3)重心的位置與物體的位置、放置狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān),但物體的形狀或質(zhì)量分布發(fā)生變化時(shí),其重心的位置一般也會(huì)發(fā)生變化.(4)質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體,重心在其幾何中心上;對(duì)于薄物體,可用懸掛法來(lái)確定其重心.3.力的兩種表示方法.(1)力的圖示.①表示方法:用一條有向線段表示力,線段的長(zhǎng)度表示力的大小,它的指向表示力的方向,箭頭(或箭尾)表示力的作用點(diǎn).②作法.a.選定標(biāo)度,即用多少毫米表示幾牛的力.應(yīng)根據(jù)力的大小合理選擇標(biāo)度,一般情況下線段分段應(yīng)在2~5段.b.從力的作用點(diǎn)沿力的作用方向畫一條線段,并在線段上加上刻度.c.在線段上按力的方向加上箭頭.(2)力的示意圖:在力的大小上不很嚴(yán)格,側(cè)重于力的方向和作用點(diǎn).【典例1】如圖所示,兩輛車正以相同的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)圖中所給信息和所學(xué)知識(shí)可以得出的結(jié)論是()A.物體各部分都受重力作用,但可以認(rèn)為物體各部分所受重力集中于一點(diǎn)B.重力的方向總是垂直向下的C.物體重心的位置與物體形狀和質(zhì)量分布無(wú)關(guān)D.物體靜止時(shí)受到的重力最大,沿水平面運(yùn)動(dòng)時(shí)變小解析:本題考查重力和重心的理解.重心是一個(gè)等效概念,物體各部分都受到重力作用,但可以認(rèn)為物體各部分所受重力集中在一點(diǎn),選項(xiàng)A正確;重力的方向總是豎直向下的,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;重心的位置與物體的形狀和質(zhì)量分布都有關(guān)系,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;重力的大小與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān),選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:A【典例2】如圖所示,一物體靜止在水平地面上,物體的重力是10N,試畫出重力的圖示和示意圖.解析:(1)畫力的圖示.①選定標(biāo)度:此題用2mm長(zhǎng)的線段表示2N的力.②從作用點(diǎn)沿力的方向畫一條線段,線段長(zhǎng)短根據(jù)選定的標(biāo)度和力的大小畫出,線段上加刻度.如圖甲所示,從物體幾何中心即重心豎直向下畫一段五倍于標(biāo)度(10mm)的線段.③在線段的末端加箭頭表示力的方向.(2)畫力的示意圖:從重心沿豎直向下的方向畫一條線段,并加上箭頭,表示方向,然后標(biāo)明G=10N即可,如圖乙所示.答案:重力的圖示如圖甲所示.重力的示意圖如圖乙所示.甲乙探究二彈力問題情境1.如圖甲所示,把一鋼尺架在兩摞書上,用手指向下壓鋼尺,鋼尺向下彎曲;用手指向下壓一塊橡皮泥,橡皮泥形狀也發(fā)生了改變,如圖乙所示.二者為什么會(huì)發(fā)生形變?撤去手指的力,二者能否恢復(fù)原狀?甲乙答案:鋼尺和橡皮泥都發(fā)生了形變,原因是它們都受到了力的作用.撤去手指的力,鋼尺能恢復(fù)原狀,它的形變是彈性形變,而橡皮泥不能恢復(fù)原狀,它的形變是非彈性形變.2.觀察微小形變,如圖所示.圖甲,用力擠壓玻璃瓶瓶身,細(xì)管中的水面會(huì)上升,松手后水面下降.圖乙,用力壓桌面,觀察到墻上光點(diǎn)的位置會(huì)發(fā)生變化.甲乙(1)甲圖細(xì)管中水面的變化說(shuō)明了什么?乙圖光點(diǎn)位置的變化說(shuō)明了什么?答案:圖甲細(xì)管中水面的變化說(shuō)明玻璃瓶發(fā)生了形變.圖乙光點(diǎn)位置的變化說(shuō)明桌面發(fā)生了形變.(2)上面兩種現(xiàn)象說(shuō)明什么?觀察微小形變所采用的物理研究方法是什么?答案:兩種現(xiàn)象說(shuō)明物體在力的作用下,都會(huì)產(chǎn)生形變,只是有的現(xiàn)象明顯,有的現(xiàn)象不明顯.采用了物理研究方法中的放大法.3.圖甲中物體A、B并排靜止在光滑水平面上;圖乙中物體A、B疊放在光滑水平面上,也處于靜止?fàn)顟B(tài).甲乙(1)圖甲中物體A、B之間有彈力嗎?為什么?答案:沒有.圖甲中,如果移走物體A,物體B仍然靜止,說(shuō)明雖然A、B接觸但相互之間沒有彈力的作用.(2)圖乙中物體A、B之間有彈力嗎?為什么?答案:有.圖乙中,如果將物體A快速撤出,物體B會(huì)立即下落,這說(shuō)明A阻止了B的下落,說(shuō)明A、B之間有彈力的作用.4.如圖所示,將臺(tái)燈燈泡和燈罩視為一個(gè)整體A,質(zhì)量為m,臺(tái)燈支架視為一彎曲的輕桿,重力加速度為g.臺(tái)燈的支架對(duì)A的彈力大小等于多少?沿什么方向?答案:A受到兩個(gè)力的作用,重力和支架的彈力,二力互為平衡力,所以大小相等,方向相反,F彈=mg.由于重力方向豎直向下,所以支架的彈力方向豎直向上.過(guò)程建構(gòu)1.彈力有無(wú)的判斷.2.常見模型中彈力的方向.【典例3】畫出各個(gè)圖中靜止物體A所受的彈力的示意圖,各個(gè)接觸點(diǎn)或面均光滑.甲乙丙丁解析:甲圖中臺(tái)階處彈力的確定,可采用假設(shè)法;丙圖中斜壁對(duì)球無(wú)彈力,道理同甲.答案:如圖所示.甲乙丙丁判斷彈力方向的思路(1)確定物體之間彈力作用的類型;(2)確定產(chǎn)生彈力的物體;(3)確定施力物體形變的方向;(4)確定產(chǎn)生的彈力方向.探究三胡克定律問題情境如圖所示,圖甲表示彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài),l0表示彈簧的原長(zhǎng);圖乙表示在拉力F的作用下,彈簧的長(zhǎng)度為l1;圖丙表示在壓力F'的作用下,彈簧的長(zhǎng)度為l2.1.在公式F=kx中,x表示的是彈簧的長(zhǎng)度嗎?若不是,它表示什么意思?F和F'的大小分別等于多少?答案:x表示的是彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度或縮短的長(zhǎng)度,而不是彈簧的長(zhǎng)度.圖乙中彈簧伸長(zhǎng)量為l1-l0,圖丙中彈簧壓縮量為l0-l2,所以F=k(l1-l0),F'=k(l0-l2).2.彈簧彈力的變化量ΔF與形變量的變化量Δx是否也成正比關(guān)系?并嘗試證明你的觀點(diǎn).答案:成正比.由于F1=kx1,F2=kx2,故ΔF=F2-F1=kx2-kx1

=k(x2-x1)=kΔx,即彈簧彈力的變化量ΔF與形變量的變化量Δx也成正比.3.如圖所示,若分別以彈力F和彈簧形變量x為縱軸和橫軸建立直角坐標(biāo)系,作F-x圖像,圖線的斜率表示什么物理意義?1、2哪根彈簧比較硬?

過(guò)程建構(gòu)1.胡克定律的適用條件:彈簧在彈性限度內(nèi)發(fā)生彈性形變.2.勁度系數(shù)k.(1)彈簧的勁度系數(shù)反映了彈簧的“軟”“硬”程度,勁度系數(shù)大,彈簧硬;勁度系數(shù)小,彈簧軟.(2)勁度系數(shù)代表彈簧的特性,由彈簧本身的材料、長(zhǎng)度、粗細(xì)等決定,與彈簧是否受力等其他因素?zé)o關(guān).3.輕彈簧中彈力的特點(diǎn):同一根輕彈簧兩端的彈力大小相等,方向相反.【典例4】如圖所示,一根彈簧的自由端B在未懸掛重物時(shí),正對(duì)刻度尺的10cm刻度線,掛上100N重物時(shí)正對(duì)著刻度30cm.當(dāng)彈簧分別掛50N和150N重物時(shí),自由端所對(duì)刻度尺讀數(shù)應(yīng)是多少?(彈簧形變未超出彈性限度)解析:設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k,掛上100N重物時(shí)正對(duì)著刻度30cm,即此時(shí)伸長(zhǎng)量為x1=(30-10)cm=20cm,由胡克定律得F1=kx1;掛50N和150N重物時(shí),設(shè)自由端所對(duì)刻度分別是x2、x3,同理,F2=k(x2-10cm),F3=k(x3-10cm).聯(lián)立解得x2=20cm,x3=40cm.答案:

20cm

40cm課堂評(píng)價(jià)1.下列關(guān)于重力、重心、自由落體加速度g的說(shuō)法,正確的是

()A.地球和物體在不接觸時(shí)也會(huì)產(chǎn)生重力作用,可見力是可以離開物體而獨(dú)立存在的B.物體的重心一定與它的幾何中心重合C.用一繩子將物體懸掛起來(lái),物體處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),該物體的重心不一定在繩子的延長(zhǎng)線上D.在地球上自由落體加速度g在兩極最大、赤道最小答案:D2.(多選)如圖所示的四個(gè)圖中球和接觸面間均存在彈力的是

()答案:BDA