3 相互作用——力
3.1 重力与弹力
一 重力
1、重力的基本概念
1、定义:由于地球的吸引而使物体受到的力。
2、施力物体:地球。在地球附近的一切物体,都会受到重力的作用,与物体所处的运动状态无关与物体是否受到其他力完全无关。
3、地球对物体的吸引力不等于物体所受到的重力。重力是地球引力的一个分力,方向和地心有一个很小的偏角,略小于引力
2、重力的大小
1、弹簧测力计测重力:
1重物静止挂在弹簧测力计上,因此重物所受的重力与弹簧对重物的拉力是.对平衡力,等大反向共线。
②同时,由于重物对弹簧的拉力和弹簧对重物的拉力是一对作用力与反作用力因此大小是相等的。
可得,弹簧测力计的示数就是重物的重力大小。
2、公式:G=mg。其中g=9.8m/s2=9.8N/kg。
地球的不同地方,g的大小不同,重力的大小不同。
注意:重力和质量的区别
(1)质量是物体的固有属性。质量不会随着位置的改变而改变。但是重力会随着位置的改变而改变,同一物体在不同星球或者同一星球的不同地方重力一般不同。
(2)质量是标量,重力是矢量。
(3)质量用天平测量,重力是用测力计测量。
二、重力的大小和方向
1.重力的大小:G=mg
g=9.8N/kg (高中阶段一般取g=10N/kg
2.重力的方向:竖直向下
(1))重力的方向不是垂直向下。垂直向下,是针对某一个平面来说的。
比如,物体对斜面的压力垂直于斜面向下,重力的方向也可以说是垂直于水平面。
(2) )重力的方向不一定指向地心,重力是地球引力的一个分力,方向和地心有一个很小的偏角。在两极时直向地心。
3、重力方向的确定方法
1.先确定水平面
所谓的水平面,是指水完全静止时所形成的平面。确定了水平面后,
垂直于水平面向下的方向,就是竖直向下的方向,也就是重力的方向。
2.重锤线(铅垂线)
在一根细软绳下挂一重物,就可做成一个重锤线。当将细软绳挂在某
处悬空静止时,沿绳向下的方向就是竖直向下的方向,也就是重力的方向这种方法常用于建筑准直。
三 重心
1重心的概念
1、定义:重心就是各部分重力的等效作用点,或各部分所受重力的合力的作用点。
2、重心概念的提出:将物体全部质量集中到一点,不影响研究结果,这其实就是一种等效替代的思想。
2、重心的位置
1、质量分布均匀,形状规则的物体,其重心就在几何中心上。
厚度均匀的球壳
例如_上图所示,即便是球壳,只要厚度均匀形状规则,重心仍然在几何中心上。
2、质量分布均匀,形状不规则的物体,其重心位置可以用几何方法判断。
例如:两把质量分布均匀、宽度相等的尺子如图连接在-起,如何确定它的重心呢
四 形变与弹性形变
1、形变
1.定义:物体在力的作用下,形状或体积会发生改变,这种变化叫做形变在力的作用下,物体可以发生形变,也可以发生运动状态的改变,也可以是两者同时发生变化。
2.形变的种类:拉伸形变、压缩形变、弯曲形变、扭曲形变。二、微小形变的观察有时物体的形变很小,不易观察,需要借助于仪器或其他辅助物才能观测,这里介绍两种。
1..观察桌面受压时的微小形变可在桌面上放两个平面镜,用小型激光源发射激光照射平面镜M,用力压桌面,让一束光依次被两面镜子反射,通过反光镜的放大原理可以使也回上的光点移动很大的距离。
2.观察玻璃瓶被挤压时的微小形变
可把一圆玻璃瓶装满水,瓶口用中间插有细管(透明)的瓶塞塞住,如右图所示,用手挤压玻璃瓶,细管中的水就会上升,松开手,水面又降回原处。
2 想一想:如果换成扁玻璃瓶,按压“凸”面、“扁”面效果一样吗
以上两组实验使用了放大法、转换法的实验方法。
3、弹性形变
本节主要讨论拉伸(或压缩)形变。
1.弹性形变:
物体在外力作用下发生形变,如果撤去外力后,能恢复原状,这种形变叫弹性形变。
2.弹性限度:
如果外力使物体的形变过大,超过一定限度,在撤去外力后,形变不能完全恢复,这个限度就叫弹性限度。
3. 范性形变:物体在外力作用下发生形变,如果撤去外力后,不能恢复原状这种形变叫范性形变,如普通的橡皮泥被捏后变形。
五 几种常见的弹力
1弹力的基本概念
1、定义:发生形变的物体由于要恢复原状,对跟它接触的使它形变的物体产生的力。
2、条件:相互接触;产生弹性形变。
例如压缩的弹簧对外界产生的力。
2、几种常见的弹力
1、压力和支持力
如上图,一本书放在桌子上,其实桌子是有微小形变的,桌子想要恢复到原来形状,因此会对书产生-一个支持力F1,这个支持力就是-种弹力。同时书也有微小的形变,书也想要恢复到原来的形状,因此书会对桌面产生一个压力F2,这个力也是- -种弹力。
(1)支持力和压力都是弹力。
(2)压力的方向是总是垂直于支持面而指向被压的物体,支持力的方向总是垂直于支持面而指向被支持的物体。
2、绳的拉力
如图是绳子下端系一个重物,我们来分析一下,首先绳子是有形变的,所以会产生一个向上收缩的力,即绳子的拉力,所以绳子的拉力也是一种弹力,它的方向沿着绳子并指向绳收缩的方向。
同时重物也有形变,所以重物对绳子会产生一个向下的力,这个力也是弹力。
三、弹力方向的总结
弹力的方向总是与作用在物体上使物体发生形变的外力,方向相反,或者说与施力物体形变的方向相反。
课堂检测
1一只茶杯放在水平桌面上静止,以下说法中正确的是( )
A桌面受到杯子的压力就是杯子的重力
B杯子受到的重力和桌面对杯子的弹力是一对平衡力
C杯子受到的重力的反作用力作用在桌面上
D杯子受到的重力和桌面对杯子的弹力是一对作用力和反作用力
2物体放在水平桌面上静止不动,下列说法中正确的是( )
A桌面对物体支持力的大小等于物体的重力,它们是一对平衡力
B物体所受的重力和桌面对它的支持力是一对作用力与反作用力
C物体对桌面的压力就是物体的重力,这两个力是同种性质的力
D物体对桌面的压力与桌面对物体的支持力是一对平衡力
3下列叙述的三物体中所受重力的方向是竖直向下的是( ) ①运动员推出后在空气中飞行的铅球; ②乘电梯下楼的小孩; ③放飞在空中的风筝.
A只有①
B只有②
C只有①②
D ①②③都是
4下列说法中,正确的是( )
①力是不能离开施力物体和受力物体而独立存在的
②重力就是地球对物体的吸引力
③受力物体同时也是施力物体,施力物体同时也是受力物体
④有规则形状的物体,其重心在物体的几何中心.
A ①③
B ①④
C ②③
D ②④
5 质量均匀且形状规则的物体的重力( )只作用在该物体的几何中心。
A不一定
B一定
C一定不
6 以下是我们生活中常见的现象:
①用力揉面团,面团形状发生变化;
②篮球撞击在篮板上被弹回;
③用力握小皮球,球变瘪了;
④一阵风把地面上的灰尘吹的漫天飞舞.
在这些现象中,物体因为受力而发生形变的是( )
A ①②
B ①③
C ①④
D ②④
7一小球用一细绳悬挂于天花板上,以下四种说法正确的是( )
A小球所受的重力和细绳对它的拉力是一对作用力和反作用力
B小球对细绳的拉力就是小球所受的重力
C小球所受重力的反作用力作用在地球上
D小球所受重力的反作用力作用在细绳上
8 物体静止在水平桌上,物体对桌面的压力( )
A就是物体的重力
B是万有引力
C是由于物体的形变而产生的
D是由于桌面的形变而产生的
参考答案
1解:A、杯子对桌面的压力是由于杯子的重力而产生的,但这两个力性质不同,作用对象不同,不能说桌面受到杯子的压力就是杯子的重力,故A错误;
B、杯子受到的重力和桌面对杯子的弹力大小相等,方向相反,作用在杯子上,是一对平衡力.故B正确;
C、杯子受到的重力的反作用力作用在地球上,故C错误;
D、杯子受到的重力和桌面对杯子的弹力是一对平衡力,杯子对桌面的压力与桌面对杯子的弹力是一对作用力和反作用力.故D错误;
故选:B.
2解:A、物体的重力是作用在物体上的力,支持力也是作用在这个物体上的力,这两个力大小相等、方向相反且作用在同一直线上,所以这两个力是一对平衡力,故A正确,B错误;
C、物体对桌面的压力不是重力,它们的施力物体、受力物体、作用点都不相同,这两力性质也不同,故C错误;
D、物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对作用力和反作用力,故D错误;
故选:A.
3解:①运动员推出后在空气中飞行的铅球的重力方向是竖直向下的; ②乘电梯下楼的小孩的重力方向是竖直向下的; ③放飞在空中的风筝的重力方向竖直向下的. 故选D
4 解:①、力不能脱离物体而独立存在,并且同时有施力物体和受力物体,故①正确;
②、重力是由于地球的吸引而产生的,但是重力不等于地球的吸引力,故②错误;
③、力的作用是相互的,受力物体同时必是施力物体,施力物体也必是受力物体,故③正确;
④、物体的重心与质量分布以及物体的形状有关,即使有规则形状的物体,若质量分布不均匀,其重心也不一定在其几何中心,故④错误.
故选:A
5重力作用在这个物体的每个部位,故而不能说重力只作用在某个点,而是等效作用在重心上,故选C。
6解:①用力揉面团,面团改变了形状,力改变了物体的形状;
②篮球撞击在篮板上被弹回,篮球的运动速度大小和方向都发生了改变,力改变了篮球的运动状态;
③用力握小球,球被压瘪,力改变了球的形状;
④一阵风把地面上的尘土吹得漫天飞舞,风力改变了尘土的运动速度大小和方向,力改变了尘土的运动状态.
故选B.
7解:A、小球受到的重力与绳子对它的拉力是一对平衡力,故A错误. B、小球受到的重力是地球给的,小球对绳子的拉力是小球对绳子的作用力,两者大小相等,但不能说拉力是重力,故B错误. C、小球对地球的作用力与地球对小球的作用力是一对相互作用力,故C正确,D错误. 故选:C
8解:A、物体静止在水平桌面上,物体对水平桌面的压力大小等于物体的重力,由于压力与重力的性质、施力物体和受力物体都不同,不能说压力就是重力.故A错误, B、物体受到的重力是地球的吸引而产生的,重力与压力无关,万有引力也与压力无关,故B错误. C、物体对水平桌面的压力是由于物体发生向上的微波形变,要恢复原状,而桌面产生向下的弹力,即是压力.故C正确. D、物体对水平桌面的压力是由于物体发生向上的微波形变,要恢复原状,而桌面产生向下的弹力,即是压力.故D错误; 故选:C