课堂笔记
力
1. 力是物体对物体的作用,前者是施力物体,后者是受力物体。一个物体不存在力的作用。
2. 物理学中用F表示力,力是单位是牛顿,简称为牛,符号为N。
3. 力的作用效果:力可以使物体发生形变,也可以改变物体的运动状态。
4. 力的三要素:指力的大小、方向和作用点。
5. 力的示意图:物理学中通常用一根带箭头的线段表示力,线段的起点或终点表示力的作用点,线段的长度表示力的大小,箭头方向表示力的方向。
6. 物体间力的作用是相互的。
弹力
1. 弹性形变:物体受力后发生形变,撤去力的作用后物体恢复原状,这种形变就是弹性形变。
2. 弹力:物体由于发生弹性形变而产生的力叫弹力。
3. 弹簧测力计是用来测量力的大小的仪器。其原理是:在弹性限度内,弹簧的伸长与所受的拉力成正比。
4.弹簧测力计在使用时应注意以下几个事项:
(1)首先看清它的量程,加在弹簧测力计上的力不允许超过它的量程。
(2)其次要认清它的分度值,认清它的每小格表示多少牛,以便读数时快速准确。
(3)检查指针是否指在零刻度,若没有,需要调零。
(4)使用前,最好轻轻拉动几次它的挂钩,可以避免弹簧被壳子卡住。
(5)使用时,拉力的方向应与弹簧轴线方向一致,确保测量准确。
小明的学习体会:这两节的学习,挺有收获。上学期学习质量和密度时,老师就强调说它们是力学里面的一个重要内容。可是我心里一直嘀咕,没发现力的影子呀。直到学习了今天的内容,才发现我们已经真正跨进了力学的大门。
我了解了“力”其实就是物体间的某种作用,所以判断一个力是否存在时,需要看看能否找到施力物体和受力物体,如果找不到,这个力就不存在。我也知道了力作用到物体上会产生两种效果:一种是使物体发生形变,一种是使物体运动状态发生改变,所以我也试着用“看效果”的方法来判断力是否存在。
力是个比较抽象的物理量,通过学习,我已经学会了用力的示意图把一个力形象地表示出来。
“力的作用是相互的”,这句话不光要记住,还需要理解其内涵。第七章 力
考点一、如何认识力
力的性质、力的三要素、力的作用效果是本考点考查的重点。学习本考点要联系生活中的实例,通过实验探究,领悟力的存在。
例1如图1所示,一位同学坐在小船上用力推另一只小船,把另一只小船推开的同时自己坐的小船则向相反的方向运动,说明力可以改变物体的______,也可以说明__________________。
解析 (1)把另一只小船推开时,船由静止变为运动;体现了力改变物体的运动状态。
(2)把另一只小船推开的同时自己坐的小船则向相反的方向运动,说明物体间力的作用是相互的。
答案:运动状态;力的作用是相互的
例2(2013 江苏连云港)2013年5月,足球运动员贝克汉姆宣布退役。人们将他的弧线球称为“贝氏弧度”,这主要是由于踢球时所用力的______和______(选填“大小”、“方向”或“作用点”)不同,从而产生了与直线球不同的作用效果。
解析 “弧线球”是球运动的路线改变,如果是力的大小改变了,改变的可能只是运动的距离,所以这主要是方向和作用点不同造成的。
答案:方向;作用点
考点二、如何使用弹簧测力计
本考点主要考查弹簧测力计的原理和使用方法,有单独考查,但更多地是结合实验探究综合考查。
例3小帆在练习使用弹簧测力计(以下简称测力计)测物体重力时,她先将测力计竖直放置,反复几次轻拉挂钩后,测力计的指针位置如图2所示。
(1)此测力计的量程是O~_____N。若此时她将一个3N重的物体悬挂于挂钩上,静止后,测力计的示数应_____3N(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
(2)在老师的指导下,小帆调整好了测力计。他将某物体悬挂好,物体静止后,指针指在如图3所示的位置,则此物体的重力G=_____N。
解析(1)由图2所示可知,弹簧测力计的测量范围是0~5N。由图示可知,弹簧测力计指针没有指在零刻度处,指针没有调零,用该弹簧测力计测3N重的物体时,弹簧测力计所示大于3N。
(2)由图3所示弹簧测力计可知,其分度值为0.2N,示数为2.6N。
答案:(1)5;大于 (2)2.6
考点三、 如何利用重力的方向解释生活现象
本考点主要考查利用重力的方向总是竖直向下的,解释物体下落问题、弹簧测力计的倒置问题、重垂线的使用等。
例4小明游览我市古迹文笔塔时,利用一根细棉线和一个小铁球,对一根立柱是否竖直展开实验探究,现象如图4(甲)、(乙)所示。相对于立柱底端而言,该立柱顶端( )
A.略向东南方向倾斜 B.略向西南方向倾斜
C.略向西北方向倾斜 D.略向东北方向倾斜
解析 如图5,长方体的物体竖直放置时,重锤线挂在顶端,重锤线和物体边缘平行;长方体物体倾斜放置时,重锤线下面的小球偏向倾斜的一侧。由题干甲图知,物体向西倾斜,由乙图知,物体向南倾斜,所以立柱像西南倾斜。故选B。
答案:B
考点四、 如何作力的示意图
本考点重点考查力的示意图的作法。力的示意图是用一根带有箭头的线段表示力的方法,它能清楚直观地表示出力的方向和作用点,如果需要也能直观地反映力的大小,可以同时把力的三要素都表示出来,是表示力的基本方法,我们必须掌握。
例5如图6所示,有一根粗细均匀的长木棒,斜放在墙角,画出木棒所受重力G、木棒对墙面的压力FA和地面对木棒的支持力FB的示意图。
解析 过木棒重心做竖直向下的重力,过木棒与墙壁的接触点做垂直于墙面的压力。过木棒下端与地面的接触点做垂直于地面的支持力。如图7所示。
答案:如图7所示。
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1认识力和弹力
知识引入
如图1甲,小明用力踢足球,足球飞出去了,同时小明也明显感觉到脚受到了球的某种作用,甚至还觉得有点疼。如图1乙,大熊猫想吃竹叶,于是把竹枝拉了过来。吃完后放开,竹枝又恢复了原来的样子。
概念分析
一、力
1、力的含义
(1)力是物体对物体的作用。这里的作用是指我们平时说的“推、拉、挤压、吸引、排斥、支持等”。施加这种作用的物体我们称之为施力物体,承受这种作用的物体我们称之为受力物体。物体间发生力的作用时,施力物体和受力物体同时存在。
(2)物体之间不接触,也可能产生力的作用,如磁铁靠近(未接触)小铁球时,小铁球会受到力的作用。
2、力的作用效果
力作用在物体上,会产生两种效果。一种是能改变物体的形状,使它发生形变,如用力拉弹簧,弹簧会伸长。另一种效果是改变物体的运动状态,如推一下课桌上的小球,小球会运动起来。
用力的示意图可以表示力
(1)力的概念有些抽象,但我们可以记住力有三个要素:力的大小、方向和作用点。
(2)知道了力的三个要素,我们就可以通过示意图的形式把这个抽象的概念表示出来了:用一条带箭头的线段表示力的方向,在受力物体上沿着力的方向画一条线段,在线段末端画上箭头表示力的方向,线段的起点(有时也可以是终点)表示力的作用点。最后可以在线段旁边用数值和单位标出力的大小。
力的作用是相互的
甲物体对乙物体施力时,甲物体是施力物体,乙物体是受力物体。这个过程中,乙物体也在对甲物体施力,也可以说乙是施力物体,甲物体是受力物体。同时也会受到对方的作用。可见,施力物体同时也是受力物体。
二、弹力
1.弹性和塑性
物体受力时会发生形变,不受力时又自动恢复到原来形状的性质,叫做弹性。
物体受力发生形变,力撤去后不能自动恢复到原来的形状,物体的这种性质叫做塑性。
2.弹力
(1)物体由于发生弹性形变而产生的力,叫做弹力。
(2)弹力大小与形变有关,形变越大,弹力越大。但如果力超过了一定的限度,当撤去力后,物体已不能自动恢复到原来形状。
(3)弹力产生在直接接触的物体之间,物体发生弹性形变,就一定会产生弹力。弹力的方向与物体的弹性形变方向相反,并且与接触面垂直。
3.弹簧测力计
(1)测力计:测量力的大小的工具。
(2)弹簧测力计的原理:在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量就越长。
(3)弹簧测力计的正确使用:认清量程,被测拉力不能超量程;认清零点,用前指针调零;认清分度值;检查拉力是否在弹簧轴线方向;读数时,视线要与刻度盘的表面垂直。
注:用弹簧测力计测量力时,拉力可以朝不同方向。保证所测力的方向与弹簧轴线方向一致即可。
方法总结
1、控制变量法:这个方法我们常用,我们在研究“力的作用效果与哪些因素有关”时也用到了这种方法。
2、作图法:画力的示意图即是该法的展示,用图形可以把物理量的信息表达出来。
3、观察比较法:观察是比较的前提,比较是观察的提高,事物与事物之间通过观察比较才能得出它们之间的区别与联系。在学习相互作用力和比较弹性与塑性时,我们都用到了这种方法。
甲 图1 乙玩转“弹簧测力计”
晓东学习小组准备制作弹簧测力计,他们按照老师开出的清单,购买了需要的材料:弹簧、硬纸板、挂钩、指针,并到实验室借出铁架台、弹簧测力计、刻度尺等器材。
他们首先将弹簧悬挂起来,让弹簧自由下垂,在下端安好指针,在指针所指的位置标出0刻线。然后在弹簧的挂钩上悬挂钩码,在指针所指的位置标出相应的刻度值。这样就制作了一个简易的弹簧测力计。
下表是他们在制作过程中所记录的数据:
受到的拉力/N O 1 2 3 4 5 6 7 8
甲弹簧的长度/cm 6.O 9.O 12.0 15.O 18.O 21.O 24.O 24.O 24.O
乙弹簧的长度/cm 6.0 7.5 9.O 1O.5 12.0 13.5 15.O 16.5 16.5
他们就表格中的数据进行了两个方面的讨论:
(1)在一定条件下,弹簧的 ① 与它所受的拉力成正比。
(2)他们分别用甲、乙两弹簧制作A、B两个测力计(如图1),它们的外观、刻度线分布情况相同,则量程较大的是 ② 测力计,精度较高的是 ③ 测力计(此两空选填“A”或“B”)。
他们的分析是:从数据上看,无论哪根弹簧,受到的拉力越大,弹簧的长度就越长,能不能说弹簧受到的拉力越大,弹簧的长度就越长呢?晓东认为不能,比如一根5cm长的弹簧受力后长度可以变为10cm,而一个原长10cm的弹簧不受力就有10cm,不能说弹簧受到的拉力越大,弹簧的长度就越长。
仔细分析后大家发现:当弹簧受力时,弹簧的长度增加,用伸长后的长度减去原长,得出弹簧伸长的长度,甲弹簧每受1N的拉力弹簧伸长3cm,乙弹簧每受1N的拉力弹簧伸长1.5cm,即拉力与弹簧的伸长量比值是一定的,即拉力增大几倍,弹簧的伸长量也增加几倍。当受到相同拉力时,甲弹簧伸长的长度要大一些。反之可得,当弹簧伸长相同长度时,甲弹簧受到的拉力小于乙弹簧受到的拉力,所以甲弹簧做成的A测力计量程要小一些。因为在相同拉力时甲弹簧伸长的长度大于乙弹簧伸长的长度,则A测力计两示数的间距较大,刻度可以分得更小,精度更高。
问题解决后,小明用弹簧测力计测量一物体产生的拉力,错将物体挂在拉环上,当物体静止时,弹簧测力计的示数为3N。那么物体对弹簧测力计产生的实际拉力为多大呢?晓东说等于3N,李铭说小于3N,章丽说大于3N,杨柳说都有可能。大家众说纷纭,于是又开始讨论:
将弹簧测力计倒置使用时,因为弹簧测力计本身有重力,挂钩显示的示数等于测力计自身的重力和物体重力之和,此时物体对弹簧测力计的拉力要小于测力计示数。他们在测力计上正确挂上该物体,得出的实际拉力是 ④ 。
杨柳同学在弹簧测力计的两侧沿水平方向拉弹簧,并使其保持静止,此时弹簧测力计的示数为4N(如图2),那么杨柳左右手用的力是多大呢?
他们接着进行分析:正常使用弹簧测力计时,一般将外壳的挂环端固定,现在不将外壳固定而是在挂环上加力,作用在挂环上的力不会使弹簧伸长,作用在挂环上的力对弹簧起固定作用,作用在挂钩上的力才能使弹簧伸长,弹簧测力计的示数是拉伸弹簧时使弹簧发生伸长的力的大小,也就是杨柳的拉力。这两个力互相平衡,故杨柳两个手用的力是 ⑤ 。
晓东将两个弹簧测力计的挂钩钩在一起,然后用手水平地左右拉弹簧测力计的圆环使其处于静止状态(如图3),当甲弹簧测力计的读数为6N时,乙弹簧测力计乙的读数是多少呢?假如甲测力计的示数减小为4N,两测力计仍处于静止状态,那么乙测力计的读数呢?
他们的分析是:测力计甲的读数为6N,说明测力计甲受到的拉力为6N,即左手对测力计甲的拉力为6N,而弹簧测力计整体处于平衡状态,因为力的作用是相互的,它们始终相等,所以乙测力计的读数是 ⑥ 。
实验完毕后,他们整理并归还了借来的器材,他们的讨论正确吗?请你也来发表一下自己的看法。
另外,他们忘记了把讨论的结果填写在实验记录上,请你帮助他们把实验记录填写完整。
参考答案:①伸长的长度 ②B ③A ④小于3N ⑤都是4N ⑥6N;甲测力计的示数减小为4N后,乙测力计的示数也应为4N按要素 学重力
知识点1. 重力及其大小
(1)地面附近的物体由于受到地球的吸引而受到的力,叫做重力,其符号是G。重力的施力物体是地球。
(2)物体所受重力的大小叫物重。它的大小可以通过弹簧测力计来测量。物体受到的重力跟它的质量成正比,即G=mg。实验测得g=9.8N/kg,它表示质量为1kg的物体所受到的重力为9.8N。
例1 某同学用弹簧测力计和钩码研究物重与质量的关系。下表是该同学实验时测得的数据,请你根据表中数据计算物重跟质量的比值,再回答下列问题。
研究对象 钩码只数 质量m/kg 物重G/N 物重跟质量的比g/(N kg-1)
钩码 1 0.05 0.49
2 0.10 0.98
3 0.15 1.47
(1)把表格中空项填上,计算表明:物体受到的重力的大小跟它的质量成_____关系,物重跟质量的比等于______N/㎏。
(2)若用符号G表示物重,m表示质量,g表示物重跟质量之比,则G=_______。
解析 (1)从表格中提供的实验数据可以看出,当物体的质量从0.05kg增大到0.10kg、0.15kg时,物体所受的重力从0.49N增大到0.98N、1.47N,故物体受到的重力跟它的质量成正比关系,且物重与质量的比为9.8N/kg。
(2)根据物重与物体质量的比值是一个定值,即g=G/m, 可得出重力的计算公式是G=mg。
答案 (1)正比;9.8(2)mg
知识点2. 重力的方向及应用
重力的方向总是竖直向下的,即指向地球的中心。建筑工地上工人在砌砖时,常用悬挂重物的细线来确定墙壁是否竖直。
例2 图示情景中,物体所受重力的示意图正确的是( )
A B C D
解析 重力的方向总是竖直向下的,竖直方向是和水平方向垂直的。一些同学常把垂直和竖直混淆,错误地认为重力的方向始终和接触面垂直,从而易误选C。
答案:B
知识点3. 重力的作用点——重心
(1)重力在物体上的作用点叫重心,形状规则、质地均匀的物体重心在物体的几何中心上。
(2)在受力物体上画力的示意图时,常常把力的作用点画在重心上。
例3 下列关于重心的说法中,正确的是( )
A. 重心就是物体上最重的一点
B. 重心就是物体的几何中心
C. 直铁丝被弯曲后,重心便不在中点,但一定还在铁丝上
D. 重心是物体的各部分所受重力的等效作用点
解析:重心是重力的等效作用点,并不是只有重心才受重力,故选项D正确,选项A错误。质量均匀分布的、有规则形状的物体的重心才在其几何中心,故选项B错误。物体的重心不一定在物体上,如粗细均匀的铁丝被弯曲成圆圈时,其重心在圆心处,而不在铁丝上,故选项C错误。
重心是物体所受重力的等效作用点,应用等效的思想方法去理解它。重心不是物体上最重的一点,重心可以不在物体上。
答案:D例析力和弹力
知识点1、力的概念、力的相互作用
1.力是一个物体对另一个物体的作用。
2.谈论到力会涉及两个物体,即施力物体和受力物体。
3.物体间力的作用是相互的,施力物体同时也是受力物体。
例1 关于力的认识,下列说法错误的是( )
A.力是物体对物体的作用
B.力不能离开物体单独存在
C.物体间力的作用是相互的
D.只有相互接触的物体才会产生力的作用
解析:解答此题的关键是理解好力的概念,物体间力的作用是相互的。单独一个物体不能产生力的作用,力也不能离开物体单独存在。相互接触的物体不一定产生力,没有接触的物体却可能产生力。
答案:D
知识点2、力的作用效果
1.物体受到力的作用时,可能产生以下两种效果:(1)力改变了物体的运动状态;(2)力改变了物体的形状。
2.物体由静到动、由动到静以及速度大小或方向的改变,都是运动状态的改变。
例2 如图1(a)(b)所示,“跳橡筋”和“打陀螺”现仍是一些地方孩子常玩的游戏,其中图______主要表示了力可以使物体发生形变,图______主要表示了力可以使物体的运动状态发生改变。
图1
解析:图1(a)中脚用力使橡皮筋伸长,它表示力可以改变物体的形状。图1(b)中鞭子击打陀螺可以使陀螺一直转下去,而不是慢慢变慢直至停下来,鞭子的击打不仅改变了陀螺的运动方向,也改变了陀螺的运转速度,总的来说是改变了陀螺的运动状态。
答案:(a);(b)
知识点3、力的三要素与示意图
1.影响力的作用效果的因素有三个:力的大小、力的方向和力的作用点。
2.在受力物体上沿力的方向画一条带箭头的线段,表示物体在这个方向上所受到的力,同时可以用数值和单位标出力的大小。
例3 在图2中画出茶杯对桌面的压力和桌面对茶杯的支持力的示意图。
图2
解析:分析发现,茶杯对桌面施加压力的同时,桌面也对茶杯施加了支持力。这两个力大小相等、方向相反,在同一条直线上,但是作用在两个不同的物体上,压力作用在桌面上,支持力作用在杯子上。
答案:如图3所示。
图3
知识点4、弹力与弹簧测力计
1.物体因发生弹性形变而产生的力叫弹力。形变越大,弹力越大。
2.弹簧测力计是一种常见的测量力的大小的工具。在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量就越长。
3.弹簧测力计的使用方法:(1)观察量程和分度值;(2)调节指针的位置,使其指零;(3)测量力时,要使弹簧测力计内的弹簧伸长的方向跟所测力的方向在一条直线上。
例4 如图4所示,弹簧测力计的示数为_____N。
图4
解析 由图知,弹簧测力计上1N之间有5个小格,所以一个小格代表0.2N,即此弹簧测力计的分度值为0.2N。此时指针指在“2”下面的两格处,所以弹簧测力计的示数为2.6N。
答案 2.6N
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