高中物理 教科版必修1 第二章第1节《力》教学案

2.1 力
[目标定位]　1.知道力的概念及矢量性，会作力的图示.2.知道力的作用效果，知道力的名称可按力的性质和力的作用效果来命名．
一、力的概念
1．定义：力是物体与物体之间的相互作用．
2．作用效果：力能使物体的运动状态或体积和形状发生改变．
3．三要素：力的大小、方向和作用点称为力的三要素．只要有一个要素不同，力的作用效果就不同．
二、力的单位与图示
1．力的大小可以用测力计来测量，在国际单位制中，力的单位是牛顿，简称牛，符号为N.
2．力的矢量性：力是矢量，既有大小又有方向．
3．力的图示：用一带箭头的有向线段表示力 ( http: / / www.21cnjy.com )，线段是按一定的比例(标度)画出的，它的长短表示力的大小，它的指向表示力的方向，箭头(箭尾)表示力的作用点．
4．力的示意图：用一带箭头的有向线段表示力，只需要表示力的方向和作用点．
　想一想：
在同一个图中要表示多个力，不同的力能不能用不同的标度？
答案　不能　力的图示中线段的长短可以表示力的大小，在同一个图示中只能采用相同的标度才能直观的区别各个力的大小．
三、力的分类
1．按接触情况分类：非接触力，如重力；接触力：如弹力，摩擦力．
2．根据力的作用效果分类：常见的有拉力、压力、支持力、动力、阻力等等.
一、对力的概念的理解
1．力的三性
(1)物质性：力是物体对物体的作用，没有脱离物体而独立存在的力．一个力同时具有受力物体和施力物体．
(2)相互性：物体之间力的作用是相互的．力总是成对出现的，施力物体同时又是受力物体，受力物体同时又是施力物体．
(3)矢量性：力不仅有大小，而且有方向，是矢量．力的大小常用弹簧测力计测出．
2．力的作用效果
(1)改变物体的运动状态，即使物体速度发生变化．
(2)使物体发生形变，即改变物体的形状或体积．
3．影响作用效果的三要素：力的大小、方向和作用点．
注意：(1)物体之间发生相互作用时并不一定相互接触．
(2)力直接产生于施力物体和受力物体之间，不需要靠第三个物体传递．
例1　下列说法正确的是(　　)
A．每个力都必有施力物体和受力物体
B．网球运动员用球拍击球，对网球施力的物体是运动员
C．两个力的大小都是5 N，则这两个力一定相同
D．施力物体同时也是受力物体，受力物体同时也是施力物体
解析　力是物体对物体的相互作用，具有物质性 ( http: / / www.21cnjy.com )，一个力既有施力物体也有受力物体，A正确；网球运动员用球拍击球，施力物体是球拍，受力物体是网球，B错误；力是矢量，比较两个力是否相同，除了要比较其大小之外，还要比较其方向，C错误；力具有相互性，一个物体在受力的同时也对另一个物体施加了力的作用，所以同时也是施力物体，D正确．
答案　AD
针对训练　关于力的说法，正确的是(　　)
A．只有在物体相互接触时才存在力
B．甲打了乙一拳，说明只是甲对乙有力的作用，乙对甲没有力的作用
C．任何一个物体，一定既是受力物体也是施力物体
D．用手抛出的石块在向前飞行的过程中，始终受到向前的力来维持它向前运动
解析　相互作用的物体可以直接接触，也可以不 ( http: / / www.21cnjy.com )接触．如同名磁极之间相距一定距离时，也是相互排斥的，即不接触的物体之间同样存在力的作用，故A错；物体之间的作用总是相互的，甲推乙的同时乙也推甲，故B错；由于自然界中的物体都是相互联系的，找不到一个孤立的、不受其他物体力的作用的物体，故每一个物体一定既是受力物体，又是施力物体，C正确；抛出的石块受到重力和空气阻力，并没有受到向前的动力来维持它运动，它只是由于惯性继续向前运动，故D错．
答案　C
二、力的表示方法
1．力的图示：用一条带箭头的线段(有向线段)来表示力的三要素．
(1)线段的长短(严格按标度画)表示力的大小；
(2)箭头指向表示力的方向；
(3)箭尾(或箭头)常画在力的作用点上(在有些问题中为了方便，常把一个物体用一个点表示)．
注意：(1)标度的选取应根据力的大小合理设计．一般情况下，线段应取2～5个整数段标度的长度；
(2)画同一物体受到的不同力时要用同一标度．
2．力的示意图：用一条带箭头的线段来表示力方向和作用点．
(1)从作用点开始沿力的方向画一适当长度的线段；
(2)在线段的末端标出箭头，表示力的方向．
注意：对于几何形状规则的物体，在画力的图示和示意图的时候，有向线段的起点可画在几何中心．为简化，也可以把物体用质点代替．
例2　一个铁球在空中飞行，所受重力为120 N，方向竖直向下，试画出重力的图示和示意图，并说明施力物体和受力物体．
解析　(1)选定标度：选1 cm长的线段表示30 N的力．
(2)用一矩形表示物体，从 ( http: / / www.21cnjy.com )作用点沿力的方向画一线段，线段的长度按选定的标度和力的大小画，线段上加上刻度，如下图甲所示，从O点竖直向下画一条4倍于标度(4 cm)的线段．
(3)在线段上加上箭头表示力的方向．
也可以按照如图乙所示那样，不画物体，而用O点表示物体，画出力F的图示．
力的示意图：如图丙所示，用一矩形表示物体，从物体上向力的方向画一线段，并加上箭头，表示方向．然后标明F＝120 N即可．
重力的施力物体是地球，受力物体是铁球．
答案　见解析
借题发挥　(1)画力的图示时一定要先选定合适的标度，并且同一个图中只能选定一个标度，力的图示一定要把力的三要素充分体现出来．
(2)力的示意图只是粗略地分析物体受到 ( http: / / www.21cnjy.com )的某个力或几个力．只注重力的方向和作用点，对力的大小表示没有严格要求，在以后对物体进行受力分析时，只画力的示意图就可以了．注意要把各力的作用点画在物体上．
针对训练　图211中表示的是小车所受外力F的图示，所选标度都相同，则对于小车的运动，作用效果相同的是(　　)
图211
A．F1和F2 B．F1和F4
C．F1和F3、F4 D．都不相同
解析　判断作用效果是否相同，应从力 ( http: / / www.21cnjy.com )的三要素，即大小、方向和作用点去考虑，三要素相同则作用效果相同，而力沿其作用线平移时作用效果不变，B正确.
答案　B
对力的概念的理解
1．(2013四川成都期中)关于力的认识，下列说法正确的是(　　)
A．只有直接接触的物体间才有力的作用
B．力可以离开施力物体而单独存在
C．力是物体对物体的作用
D．力的大小可以用天平测量
解析　没有相互接触的物体间也可能有 ( http: / / www.21cnjy.com )力的作用，比如磁场力，重力，故A错误；力是物体对物体的作用，没有脱离物体而独立存在的力．一个力同时具有受力物体和施力物体，故B错，C正确；力是用测力计(或弹簧秤)测量，天平测的是质量，故D错误．
答案　C
2．关于施力物体和受力物体的说法中正确的是(　　)
A．桌面对书的支持力，施力物体是桌面，受力物体是书
B．书对桌面的压力，施力物体是桌面，受力物体是书
C．桌面对书的支持力，施力物体是书，受力物体是桌面
D．书对桌面的压力，施力物体是书，受力物体是桌面
解析　施加作用力的物体为施力物体，受到力的物体为受力物体，由施力物体和受力物体的定义易知A、D两项正确．
答案　AD
力的表示方法
3．如图212所示，压缩弹簧对拇指的弹力15 N，作出拇指受力的图示．
图212
解析　当拇指按压弹簧时，拇指会受到弹簧的弹力，
由题意知其大小为 F＝15 N，方向水平向右 ( http: / / www.21cnjy.com )；那么力的作用点可画在拇指和弹簧的接触处，过力的作用点向右画一条线段，截取和标度相等的三段；在线段的末端标出箭头和力的大小．如图：
答案　见解析
4．如图213所示，小球悬挂在细线下来回摆动．请作出小球在图示位置时，所受沿绳子方向的拉力F和重力G的示意图．
图213
解析　绳子的拉力作用在小球上，方向沿绳子向上．过球心作竖直向下的重力和沿绳子斜向上的拉力．如图所示：
答案　见解析
5．如图214所示为两个力的图示，则以下说法中正确的是(　　)
图214
A．F1＝F2，是因为表示两个力的线段一样长
B．F1＞F2，是因为表示F1的标度大
C．F1＜F2，是因为F1具有两个标度长，而F2有三个标度长
D．无法比较，是因为两图示没有标明一个标准长度代表的力的大小
解析　力的图示中，只有标度标出力的大小，表示力的线段的长度才能有意义．本题中的标度未标出力的大小，所以无法比较F1与F2的大小，D正确．
答案　D