新人教版高中物理必修第二冊：3.1　重力與彈力

1重力與彈力第三章相互作用——力學科素養(yǎng)與目標要求1.了解重力產(chǎn)生的原因，會確定重力的大小和方向，理解重心的概念.2.知道彈性形變、彈力的定義及產(chǎn)生的條件.3.掌握胡克定律的內(nèi)容及表達式.物理觀念：1.會作力的圖示和力的示意圖.2.理解重心的位置與物體形狀、質(zhì)量分布有關.3.會判斷彈力的方向.4.能夠應用胡克定律解決有關問題.科學思維：梳理教材夯實基礎探究重點提升素養(yǎng)隨堂演練逐點落實內(nèi)容索引NEIRONGSUOYIN梳理教材夯實基礎011.定義：由于

而使物體受到的力.2.方向：

.3.大?。篏＝

，g是自由落體加速度.4.作用點——重心(1)重心：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

，這一點叫作物體的重心.(2)決定因素：①物體的

；②物體的

.(3)對形狀不規(guī)則的物體，可以應用二力平衡的知識通過實驗來確定其重心位置.如薄板狀物體的重心位置可以通過

法來確定.重力一豎直向下mg地球的吸引集中于一點形狀質(zhì)量分布懸掛1.力的圖示：用有向線段來表示力.(1)有向

(嚴格按標度畫)表示力的大小；(2)

表示力的方向.(3)

表示力的作用點.2.力的示意圖：只用帶箭頭的有向線段來表示力的方向和作用點，不需要準確標度力的大小.力的圖示和示意圖二箭頭線段的長短箭尾(或箭頭)1.形變：物體在力的作用下

或

發(fā)生的變化.2.彈力：發(fā)生形變的物體，要

，對與它

的物體產(chǎn)生的力.3.彈力的方向(1)壓力和支持力的方向：都跟接觸面垂直.(2)繩子的拉力的方向：沿著繩子而指向繩子收縮的方向.彈力三體積形狀恢復原狀接觸1.彈性形變：物體在發(fā)生形變后，如果撤去作用力能夠

的形變.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

(填“能”或“不能”)完全恢復原來的形狀，這個限度叫作彈性限度.3.內(nèi)容：彈簧發(fā)生彈性形變時，彈力F的大小跟

成正比，即F＝

.4.勁度系數(shù)：式中k叫作彈簧的

，單位是

，符號是

.是表示彈簧“軟”“硬”程度的物理量.胡克定律四不能恢復原狀彈簧伸長(或縮短)的長度xkx勁度系數(shù)牛頓每米N/m1.判斷下列說法的正誤.(1)重力的方向總是垂直于地面.(

)(2)重心是物體重力的作用點，重心一定在物體上.(

)(3)發(fā)生形變后的物體撤去外力后都能恢復原狀.(

)(4)靜止在水平地面上的物體受到向上的彈力是因為地面發(fā)生了形變.(

)(5)由F＝kx可知，在彈性限度內(nèi)彈力F的大小與彈簧的長度成正比.(

)2.彈簧的原長為10cm，它下面掛一個重為4N的物體時，彈簧長度變?yōu)?2cm，則該彈簧的勁度系數(shù)為_______N/m.若在它下面掛一個重為6N的物體，則彈簧的伸長量為_____cm(彈簧始終在彈性限度內(nèi)).即學即用××√××200302探究重點提升素養(yǎng)力的圖示與力的示意圖的畫法力的圖示和力的示意圖一作圖步驟力的圖示力的示意圖選標度選定標度(用某一長度的線段表示一定大小的力)

畫線段從作用點開始沿力的方向畫一線段，根據(jù)選定的標度和力的大小按比例確定線段長度從作用點開始沿力的方向畫一適當長度線段標方向在線段的末端標出箭頭，表示方向在線段的末端標出箭頭，表示方向例1在圖1甲中木箱的P點，用與水平方向成30°角斜向右上方的150N的力拉木箱；在圖乙中木塊的Q點，用與豎直方向成60°角斜向左上方的20N的力將木塊抵在墻壁上，試作出甲、乙兩圖中所給力的圖示，并作出圖丙中電燈所受重力和拉力的示意圖.圖1答案

如圖所示重力與重心二1.建筑工地上常用重錘來檢測墻壁是否豎直，為什么使用重錘就能夠檢測墻壁是否豎直？導學探究答案

重力的方向豎直向下，所以懸掛重錘的細線方向一定在豎直方向上，如果墻壁與懸線平行，則說明墻壁豎直.2.重心是物體上最重的一點嗎？重心位置與什么有關？物體的重心一定在物體上嗎？請舉例說明.答案

不是，重心是物體各部分所受重力的等效作用點.重心位置與物體內(nèi)的質(zhì)量分布及物體的形狀有關.重心可以不在物體上，如木匠用的拐尺、圓環(huán)的重心都不在物體上.1.重力的大小(1)重力的大小G＝mg，只與質(zhì)量m和重力加速度g有關，與物體的運動狀態(tài)無關.(2)重力加速度g與物體所處的緯度和高度有關，在赤道處，g最小，在兩極處，g最大(同一高度)；海拔越高，g越小，海拔越低，g越大.2.重力的方向：豎直向下.豎直向下是指與水平面垂直向下，但是并不等同于垂直于支持面向下，也不等同于指向地心.3.重力的作用點——重心(1)重心是物體各部分所受重力的等效作用點，并不是只有物體的重心才受到重力作用.重心的位置除跟物體的形狀有關外，還跟物體的質(zhì)量分布有關.質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體的重心在其幾何中心.重心的位置可以在物體上，也可以在物體外.(2)重心位置的確定方法：對于薄板狀物體的重心，可以應用二力平衡的知識通過懸掛法確定.知識深化例2關于重力，以下說法正確的是A.重力的方向總是垂直于接觸面向下的B.把處在空氣中的物體浸入水中，物體所受重力變小C.掛在繩上靜止的物體，它受到的重力就是繩對它的拉力D.同一物體在地球各處所受重力大小不一定相等解析

重力的方向總是豎直向下的，但不一定是垂直于接觸面向下，比如在斜面上的物體所受的重力方向并不垂直于斜面向下，A錯誤；重力G＝mg，其大小只和質(zhì)量、自由落體加速度g有關，與其他因素無關，B錯誤；繩子拉力的施力物體是繩子，重力的施力物體是地球，兩者的施力物體不同，不是同一個力，C錯誤；由于重力加速度隨著緯度、高度的變化而變化，所以同一物體在地球各處所受重力大小不一定相等，D正確.√例3關于重心，下列說法正確的是A.重心就是物體內(nèi)最重的一點B.物體發(fā)生形變時，其重心位置一定不變C.物體升高時，其重心在空間的位置一定不變D.采用背越式跳高的運動員在越過橫桿時，其重心位置可能在橫桿之下解析

重心是物體各部分所受重力的等效作用點，故A項錯；質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體，重心在其幾何中心，把一根質(zhì)量分布均勻的直鐵棒彎成圓環(huán)后重心由在物體上變到在圓心處，故B項錯誤；物體升高時，重心在空間的位置變化與否看具體情形，如某人從一樓上升到五樓，其重心升高，故C項錯誤；重心的位置和物體的質(zhì)量分布及形狀都有關，故D項正確.√彈力三1.如圖2所示，取一個扁玻璃瓶，里面盛滿水，用穿有透明細管的橡皮塞封口，使水面位于細管中，用手捏玻璃瓶，會看到什么現(xiàn)象？說明什么？導學探究答案用手捏玻璃瓶，細管中水面會上升(或下降).說明受到壓力時玻璃瓶發(fā)生形變，體積變小(或變大)了.2.用手壓橡皮泥，橡皮泥發(fā)生形變；腳踩在松軟的泥土上，留下了深深的腳印(形變)，這兩種形變與玻璃瓶的形變有什么不同？答案

橡皮泥、泥土受力后發(fā)生的形變，在撤去外力后不能恢復原狀(非彈性形變)，玻璃瓶的形變在撤去外力后能恢復原狀(彈性形變).圖21.彈力的產(chǎn)生必須同時具備兩個條件(1)兩物體直接接觸；(2)兩物體接觸處發(fā)生彈性形變.2.彈力的方向(1)支持力和壓力的方向：總是垂直于接觸面，并指向被支持或被壓的物體上.(2)繩子的拉力方向：總是沿著繩子而指向繩子收縮的方向.知識深化例4

在如圖3所示的各圖中畫出物體P受到的各接觸點或接觸面對它的彈力的示意圖，各圖中物體P均處于靜止狀態(tài).答案

見解析圖圖3解析

題圖甲中P受到的彈力屬于繩的拉力，應沿著繩子而指向繩收縮的方向，因此彈力方向沿繩向上；題圖乙中P與斜面的接觸面為平面，P受到的支持力垂直于斜面向上；題圖丙中A、B兩點都是球面與平面相接觸，彈力應垂直于平面，且必過球心，所以A點彈力F1方向水平向右，B點彈力F2方向垂直于斜面指向左上方；題圖丁中A點屬于點與球面相接觸，彈力應垂直于球面的切面斜向上，且必過球心O，B點屬于點與面相接觸，彈力應垂直于桿向上.它們所受彈力的示意圖如圖所示.3.彈力有無的判斷(1)對于明顯形變的情況，可以根據(jù)彈力產(chǎn)生的條件直接進行判斷.(2)對于形變不明顯的情況，可利用假設法進行判斷.①假設無彈力：假設撤去接觸面，看物體還能否在原位置保持原來的狀態(tài)，若能保持原來的狀態(tài)，則說明物體間無彈力作用；否則，有彈力作用.②假設有彈力：假設接觸物體間有彈力，畫出假設狀態(tài)下的受力分析圖，判斷受力情況與所處狀態(tài)是否矛盾，若矛盾，則不存在彈力；若不矛盾，則存在彈力.如圖4，接觸面光滑，若A處有彈力，則無法使球處于靜止狀態(tài)，故A處無彈力.圖4例5

(多選)如圖5所示，圖中的物體A均處于靜止狀態(tài)，下列說法正確的是A.圖甲中地面是光滑水平的，A與B間存在彈力B.圖乙中兩斜面與水平地面的夾角分別為α、β，兩斜面對A均有支持的作用C.圖丙中A受到斜面B對它的彈力的作用D.圖丁中A受到光滑斜面B對它的彈力的作用√√圖5解析

題圖甲中對A進行受力分析，A受重力和地面的彈力的作用，二力平衡，A靜止，不可能再受到B對A的彈力作用；B選項中，若去掉左側(cè)的斜面，A將運動，若去掉右側(cè)的斜面，A也將運動，所以兩斜面對A均有支持力作用；C選項中，假設斜面B不存在，則A無法在原位置保持靜止，故丙圖中A受到斜面B的彈力的作用；D選項中，假設斜面B對A有彈力作用，則A不能在豎直方向保持靜止，所以丁圖中A不受斜面B彈力的作用.胡克定律四1.胡克定律F＝kx的理解(1)x是彈簧的形變量，而不是彈簧形變后的長度.(2)k為彈簧的勁度系數(shù)，反映彈簧本身的屬性，由彈簧自身的長度、粗細、材料等因素決定，與彈力F的大小和伸長量x無關.2.F－x圖像是一條過原點的傾斜直線(如圖6所示)，直線的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)k.3.胡克定律的推論：ΔF＝kΔx.彈簧彈力的變化量ΔF跟彈簧形變量的變化量Δx成正比.4.胡克定律的適用條件：彈簧在彈性限度內(nèi)發(fā)生形變.圖6例6

一根輕質(zhì)彈簧在10.0N的拉力作用下，其長度由原來的5.00cm伸長為6.00cm.求：(彈簧始終在彈性限度內(nèi))(1)當這根彈簧長度為4.20cm時，彈簧受到的壓力多大？答案

8.0N

解析

彈簧原長L0＝5.00cm＝5.00×10－2m在拉力F1＝10.0N的作用下伸長到L1＝6.00cm＝6.00×10－2m根據(jù)胡克定律得F1＝kx1＝k(L1－L0)設當壓力為F2時，彈簧被壓縮到L2＝4.20cm＝4.20×10－2m根據(jù)胡克定律得，壓力F2＝kx2＝k(L0－L2)＝1.00×103N/m×(5.00－4.20)×10－2m＝8.0N.(2)當彈簧受到15N的拉力時，彈簧的長度是多少？答案

6.50cm解析

設彈簧的彈力F＝15N時彈簧的伸長量為x.此時彈簧的長度為L＝L0＋x＝6.50cm.03隨堂演練逐點落實1231.(對重力與重心的理解)(多選)關于重力的大小及重心的位置，以下說法正確的是A.重力是由于地球?qū)ξ矬w的吸引而產(chǎn)生的，重力的施力物體是地球B.質(zhì)量均勻分布的、形狀規(guī)則的物體的重心在其幾何中心C.一完整的磚塊平放、側(cè)放或立放時，其重心在磚內(nèi)的位置不變D.舞蹈演員做各種優(yōu)美動作時，其重心的位置不變4√√√2.(對彈力的理解)(多選)在日常生活及各項體育運動中，有彈力出現(xiàn)的情況比較普遍，如圖7所示的跳水運動就是一個實例.下列說法正確的是A.跳板發(fā)生形變，運動員的腳沒有發(fā)生形變B.跳板和運動員的腳都發(fā)生了形變C.運動員受到的支持力，是跳板發(fā)生