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八年级物理下册 苏科版
宇宙中的天体,地球上的空气、水以及动物和人,
乃至物质内部的微粒,它们的运动变化都离不开物体间的相互作用——力。可以说,力无所不在.
第八章 力
力是什么
力的测量
一、力 弹力
形变和弹力
1
导入新课
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第1节 力 弹力
“力”这个词在生活中广泛使用着,在物理学中力的含义是什么呢?
北京时间2022年10月21日晚,在柏林跳水世界杯女子双人10米台决赛中,中国组合全红婵/陈芋汐以349.80分轻松夺冠,为中国跳水队拿到本届世界杯首枚金牌;全红婵以15岁的年龄实现世界三大赛大满贯纪录。
跳水运动员向上跳,为什么要向下压跳板?跳板有什么特点?它们是怎样对运动员产生力的作用呢?
2
学习新课
运动员举杠铃
人推车
肌肉会收缩
我们在用力推或举高物体时,肌肉会发生什么变化?
肌肉会收缩
①观察与讨论
一、力是什么
1. 力的概念
1. 力的概念
狗拉雪橇
物体对物体也可以产生类似的压、举、拉等作用.
压路机“压”路面
起重机提集装箱
一、力是什么
②分析与归纳
狗对雪橇有 拉 的作用
人施加了力,车受到了力
人对车有 推 的作用
运动员对杠铃有 举 的作用
手施加了力,杠铃受到了力
压路机对路面有 压 的作用
压路机施加了力,路面受到了力
狗施加了力,雪橇受到了力
分析以上事例可知:一个物体在对另一个物体施力时,有“推”、“拉”、“举”、“压” …… 等作用。
一、力是什么
1. 力的概念
物 体
人、压路机、
起重机、狗
作 用
推、举、拉、吸……
物 体
车、杠铃、
雪橇、路面
一、力是什么
1. 力的概念
把物体对物体的作用称为力,用符号F 表示.
③力的概念
脚——施力物体
球——受力物体
人——施力物体
车——受力物体
F
F
F
F
人推车时
踢足球时
(a)施力物体与受力物体
一、力是什么
1. 力的概念
手施加了力,杠铃 受到了力
人施加了力,车 受到了力
人 对车有推的作用
压路机 对路面有压的作用
压路机施加了力,路面 受到了力
人、运动员、压路机、狗等
施力物体
受力物体
车、杠铃、路面、雪橇等
狗 对雪橇有拉的作用
狗施加了力,雪橇 受到了力
施力物体与受力物体同时存在
发生力时,一定有施力物体与受力物体
运动员 对杠铃有举的作用
一、力是什么
1. 力的概念
相互接触的物体可以有力的作用,不接触的物体有力的作用吗?
上面现象中,物体之间没有接触,也发生了力的作用
地球吸引月球
磁铁吸引硬币
苹果落地
(b)不接触的物体也可以有力的作用
想一想
一、力是什么
1. 力的概念
注意:①两个条件缺一不可;
②力的作用与物体是否接触无关。
相互接触的两个物体间一定有力的作用吗?
因为两个篮球之间没有相互作用,所以两个球之间没有力的作用。
(c)产生力的条件
至少要有两个物体,物体间要有相互作用.
想一想
一、力是什么
1. 力的概念
在水平面上,两个篮球刚好接触,它们之间有没有力的作用呢?
国际单位制中,力的单位是牛顿,简称牛,用符号N表示。
④力的单位
拿起一个iPhone13 Pro手机用力接近2牛
一些力的大小
拿起500ml瓶装矿泉水用力约5N
托起两个鸡蛋用力约1N
一、力是什么
1. 力的概念
实验过程
①用力捏橡皮泥
②用力拉弹簧
实验现象
力改变了橡皮泥的形状
力改变了弹簧的形状
实验结论
力可以使物体发生形变
2. 力的作用效果
做一做
一、力是什么
①力可以使物体发生形变
因杯子对桌面有压力的作用,所以桌面会发生微小的形变,只是我们用肉眼看不见。
把杯子放在桌面上,桌面会发生形变吗?
想一想
一、力是什么
2. 力的作用效果
用手握紧玻璃瓶时,怎么显示握力的作用效果?
通过装满水的瓶子上的细管中的液柱变化,反应玻璃瓶的微小形变——放大法。
形变包括形状和体积的改变,可以是很明显的,也可以是非常微小的,有时我们用肉眼看不见的,但是我们可以放大观看。
视频欣赏—
《慢镜头下的形变》
一、力是什么
2. 力的作用效果
力使物体发生形变的实例
撑杆跳高时,竿子发生了弯曲
手按气球
拉弓射箭
一、力是什么
2. 力的作用效果
实验器材 实验过程
①让小铁球从斜面上滚下,沿着它的运动方向(正前方)放一个磁铁,观察小球运动速度的变化情况。
②再次让小铁球从斜面上滚下,在它运动路径的侧旁放一个磁铁,观察小铁球运动速度的变化情况。
磁铁、铁球、斜面、水平桌面等.
当运动的小铁球靠近磁铁时,会出现什么现象?
小铁球
磁铁
演示实验
一、力是什么
2. 力的作用效果
实验现象
小球运动的速度变大
小球运动的方向发生改变
小铁球靠近磁铁时,会受到磁铁的吸引力
力可以改变
物体的运动速度
力可以改变
物体的运动方向
实验分析
实验结论
一、力是什么
2. 力的作用效果
在物理学中,物体由静止到运动或由运动变为静止、物体运动的快慢或方向发生改变,这几种情况都叫做“物体的运动状态”发生了变化。
实验表明:
力可以改变物体的运动状态
若物体的形状或运动状态发生了变化,
则物体一定受到了力的作用。
物体运动速度大小和运动方向只要有一个
发生变化,我们就说物体运动状态发生了变化。
一、力是什么
2. 力的作用效果
②力可以改变物体的运动状态
(a)把静止的球踢出去
(c)香蕉球
运动方向
发生了改变
(b)守门员扑住球
静止
运动
运动
静止
力改变物体运动状态的实例
运动快慢
发生了改变
运动状态发生改变
一、力是什么
2. 力的作用效果
③小结:力的作用效果表现为两个方面:
①力可以改变物体的形状;
②力可以改变物体的运动状态。
力的
作用效果
一、力是什么
2. 力的作用效果
【例题1】关于力,下列说法错误的是( )
A. 有力的作用时,一定既有施力物体,又有受力物体
B. 单独一个物体不会产生力的作用
C. 人踢球时,对球施力的物体是脚
D. 只有相互接触的物体之间才会产生力的作用
D
选项A. B. C都正确。
D.不相互接触的物体间也可能有力的作用,如磁铁吸引铁屑。所以该选项错误,符合题意。故选D。
例 题
一、力是什么
【例题2】下列运动场景中,对力的作用效果的描述与其他选项不同的是( )
A.踢出去的足球在空中划出美丽的弧线
B.跳水运动员压弯跳板
C.篮球碰到篮板改变运动方向
D.百米短跑运动员加速冲过终点
B
踢出去的足球在空中划出美丽的弧线、篮球碰到篮板改变运动方向、百米短跑运动员加速冲过终点,运动速度或方向发生变化,说明力可以改变物体的运动状态;
跳水运动员压弯跳板,说明力可以改变物体的形状;B符合题意。
故选B。
例 题
一、力是什么
【例题3】第24届北京冬奥会于2022年2月4日开幕。冰壶运动是在冰上进行的一种投掷性竞赛项目,很有观赏性。学校在实践活动中安排了旱地冰壶体验项目。旱地冰壶突破场地限制,在平滑地面即可进行。如图所示运动员将冰壶甲掷出去,其在水平面上做减速直线运动,经过一段时间,冰壶甲与赛道上的冰壶乙相撞,最终均停在地面上、不计空气阻力。冰壶甲在水平面上做减速直线运动的过程中( )
A.运动状态保持不变 B.运动方向发生了改变
C.运动快慢发生了改变 D.运动的方向和快慢都发生了改变
C
冰壶甲在水平冰面上做减速直线运动的过程中,快慢发生了改变,运动状态发生了变化,运动方向不变,故C符合题意。
例 题
一、力是什么
手压气球、压弹簧、拉橡皮筋,观察它们的形状会改变吗 松手后,物体能否恢复原状?
①物体形状的改变,叫作形变。
气球、弹簧、橡
皮筋都能恢复原状.
②如果形变的物体在撤去外力后能恢复原状,该物体所发生的这种形变称弹性形变。
二、形变和弹力
做一做
1. 形变与弹性形变
压塑料尺的力越大,塑料尺的弯曲程度越_____(大/小).
拉弹簧用的力越大,弹簧伸长得越_______(长/短).
8.1 探究弹性形变与外力的关系
活 动
做一做
使塑料尺弯曲 使弹簧伸长
大
长
使物体发生弹性形变的外力越大,物体的形变就越大.
结 论
2. 弹力
二、形变和弹力
在上述活动中,你会感到,弯曲的塑料尺、被拉伸的弹簧会对使它们发生形变的手指产生力的作用.
事实说明,物体发生弹性形变后,力图恢复其原来的形状,而对另一个物体产生力,这个力叫作弹力.
物体发生弹性形变后,力图恢复其原来的形状,而对另一个物体产生力,这个力叫作弹力(elastic force).
2. 弹力
2. 弹力
二、形变和弹力
【例题2】如图所示,用手水平向右拉伸固定在竖直墙上的弹簧,下列说法错误的是( )
A.手是施力物体,弹簧是受力物体
B.弹簧发生形变是因为手对弹簧有向右的拉力
C.手受到的弹力是由于弹簧力图恢复原状产生的
D.手受到向右的弹力,施力物体是墙
D
A.手是施力物体,弹簧是受力物体,故A正确;
B.弹簧发生形变是因为手对弹簧有向右的拉力 ,故B正确;
CD.弹力是物体发生弹性形变要恢复原状而产生的力,由于弹簧力图恢复原状,所以对手有向左的一个弹力;故C正确,D错误。
所以选D
2. 弹力
二、形变和弹力
你有没有发现?在生活中,用力拉同一根弹簧时,用的力越大,弹簧伸的越长。
弹簧伸长的长度与受到的拉力有什么关系?
下面一起探究弹簧伸长的长度与受到的拉力的关系。
Δx=L1-L0
L0
L1
△x
弹簧伸长的长度Δx是指弹簧受力后的长度减去原来的长度。
伸长的长度△x
探究弹簧伸长量与所受拉力大小的关系
3. 弹簧伸长量与外力的关系
二、形变和弹力
轻质弹簧、几个质量相同的钩码(每个钩码
施加的拉力为0.5 N)、刻度尺、铁架台。
①将弹簧的一端挂在铁架台上,让其自然下垂,用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度L0,即原长。
L0
L1
②将钩码挂在弹簧的下端,在静止时测量弹簧的总长度L1,填写在记录表格里。
实验器材
实验步骤
3. 弹簧伸长量与外力的关系
二、形变和弹力
③改变所挂钩码的数量,重复前面的过程。
弹簧原长 L0(cm) 拉力F (N) 弹簧长度 L(cm) 弹簧的伸长量
△L= L- L0(cm)
12.56 0.5 12.96 0.5
1.0 13.36 1.0
1.5 13.76 1.5
2.0 14.16 2.0
2.5 14.56 2.5
3.0 14.96 3.0
每个钩码对弹簧
的拉力均为0.5N
实验数据
3. 弹簧伸长量与外力的关系
二、形变和弹力
根据实验数据,以拉力为横坐标,弹簧的伸长量为纵坐标,画出弹簧伸长量ΔL与弹簧受到的拉力F的关系图象。
分析表中数据和图像可知:
实验结论
数据处理
在一定限度(弹性限度)内,弹簧的伸长量与拉力的大小成正比。
3. 弹簧伸长量与外力的关系
二、形变和弹力
三、力的测量
8.2 练习使用弹簧测力计
活 动
弹簧测力计主要由_______、_______、________和刻度盘组成。如图所示的弹簧测力计的量程是_____N。分度值是______N.
根据弹性形变与外力的关系,人们制成了测力计,它可用来测量力的大小。弹簧测力计就是其中的一种.
观察弹簧测力计的构造
弹簧
秤钩
指针
0~5
0.2
秤钩
刻度盘
弹簧
指针
1. 弹簧测力计
8.2 练习使用弹簧测力计
活 动
在如图所示的用弹簧测力计测量力的操作中,哪一个是正确的?其余的错在哪里?
议一议
图甲是正确的测量方法;
图乙中拉力的方向没有沿着弹簧测力计的轴线方向;
图丙没有进行“0”点校正就用弹簧测力计测量拉力的大小。
甲 乙 丙
三、力的测量
1. 弹簧测力计
圆桶式测力计
平板式测力计
形状各异的弹簧测力计
握力计
三、力的测量
1. 弹簧测力计
使用弹簧测力计,应注意以下几点.
1. 先了解弹簧测力计的量程和分度值,所测力的大小应在它的量程内.
2. 测量前,应检查指针是否指在“0”刻度线上。若不在,应校正“0”点.
3. 要使弹簧测力计中弹簧的轴线方向与受力方向一致.
4. 读数时,视线应与刻度盘垂直.
信息快递
三、力的测量
1. 弹簧测力计
1. 将弹簧测力计竖直放置,观察并校正“0”点.
2. 用手向下拉弹簧测力计的秤钩,体验并比较弹簧测力计的示数为1N和5N时,手的用力情况.
3. 将一个钩码挂在弹簧测力计的秤钩上,读出弹簧测力计的示数。
做一做
三、力的测量
1. 弹簧测力计
【例题3】使用弹簧测力计之前,要先观察弹簧测力计的量程和分度值,观察指针是否指在____________。如图所示,弹簧测力计的分度值是_____N,示数是_____N。弹簧测力计显示的示数是________________(选填
“手的重力”或“手对秤钩的拉力”)。
零刻度线
使用弹簧测力计之前,应先观察弹簧测力计的指针是否指在零刻度线处,如果不是,则应对弹簧测力计进行调零。
由图中可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数是1.6N。
弹簧测力计显示的是挂钩处所受拉力的大小,故弹簧测力计显示的示数是手对秤钩的水平拉力。
0.2
手对秤钩的拉力
1.6
三、力的测量
例 题
运动的物体具有能量,发生弹性形变的物体也具有能量吗?
四、弹性势能
1. 形变的物体具有能量
人被形变的撑竿弹起来
生活 物理 社会
人被弯曲的跳板弹起来
生活中还有许多事实说明,发生弹性形变的物体具有能量,这种能量叫作弹性势能。
箭被拉开的弓射出去 人被形变的蹦床弹起来
2. 弹性势能
四、弹性势能
生活 物理 社会
3
课堂总结
课堂总结
力 弹力
力
弹簧测力计的使用
弹 力
①把物体对物体的作用称为力,用符号F 表示.
②发生力时,一定有施力物体与受力物体.
①弹性形变:若形变的物体在撤去外力后能恢复原状,
该物体所发生的这种形变称弹性形变.
②弹力:物体发生弹性形变后,力图恢复其原来的形状,
而对另一个物体产生力,这个力叫作弹力.
发生弹性形变的物体具有的能量叫作弹性势能.
①观察量程和分度值,所测力的大小应在它的量程内.
②测量前,应检查指针是否指在“0”刻度线上.
③要使弹簧测力计中弹簧的轴线方向与受力方向一致.
④读数时,视线应与刻度盘垂直.
弹性势能
③力的作用效果:可以改变物体的形状或运动状态.
4
WHAT WHY WOW
课外实践与练习——WWW
1. 用橡皮筋、回形针、棉线、小瓶盖、牙膏盒、铁丝和刻度尺等,做一个如图所示的橡皮筋测力计。想一想,怎样较准确地标注它的刻度
题中已经列出所需的材料,教学中应要求每个学生自制一个,并通过评比调动学生的学习积极性。评比可从两个方面进行:其一是刻度的准确性,其二是外形的美观程度。
刻度方法由学生自行动脑筋解决,可用标准砝码,也可用质量相等的螺母,后者每一刻度线代表一个螺母的重力。
课外实践与练习——WWW
2. 设计方案,测量一根头发所能承受的最大拉力。说明实验步骤并动手测一测。
设计方案有多种,现提供两种参考方案:
方案一:将头发的一端系在弹簧测力计的挂钩上,用两只手分别向两侧拉弹簧测力计的提环和头发的另一端,头发被拉断时弹簧测力计的示数即为头发所能承受的最大拉力.
方案二:用手提住头发的一端,在另一端系上挂钩,不断向挂钩上增加重物(钩码),直至将头发拉断为止。用弹簧测力计测出重物(钩码)的总重力,即为头发能承受的最大拉力.
两个方案,前者简单,但可能出现弹簧测力计已达到最大测量值而头发仍不能被拉断的现象;后者测量步骤多,但可避免前者的缺点.
课外实践与练习——WWW
3. 观察生活中的物品,其中哪些是利用弹力来工作的
在生活中利用弹力工作的玩具和生活用品很多,可采用课前预习的方法,请学生在课前准备实物,再带到课堂上观察这些实物是如何工作的,并进行现场表演。
现介绍一例供参考。
器材:大头针或钉子、8cm 见方
的厚硬纸板或薄木板、胶带、橡皮筋.
按图制成划桨小船,将它置于水面上
可自行前进.
5
课堂练习
1. 关于力,下列说法中错误的是( )
A.物体发生弹性形变时一定会产生弹力
B.只有人和动物才能产生力
C.狗拉雪橇的力属于弹力
D.力是物体对物体的作用
课堂练习
B
A.物体发生弹性形变而产生的力叫做弹力,所以物体发生弹性形变时一定产生弹力,故A正确,不符合题意;
B.发生弹性形变的物体都可以产生弹力,不是只有人和动物才能产生力,故B错误,符合题意;
C.狗拉雪橇的力是弹力,故C正确,不符合题意;
D.力是物体对物体的作用,单独一个物体不能产生力的作用,故D正确.
所以选B
2. 如图所示,一根弹簧,一端固定在竖直墙上,小明用手水平向左压弹簧的另一端使之发生弹性形变,长度缩短。此时弹簧因恢复原来的形状而产生的力是( )
①手对弹簧施加的力 ②弹簧对手施加的力
③墙对弹簧施加的力 ④弹簧对墙施加的力
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
课堂练习
D
弹簧形变产生的力,即弹簧的弹力,施力物体为弹簧;因为手和墙都压缩弹簧,所以弹簧发生弹性形变,会对手和墙产生力的作用力。可见②④是弹簧力图恢复原来的形状而产生的力,故D符合题意,ABC不符合题意。
所以选D
3.用橡皮筋、回形针、棉线、小瓶盖、牙膏盒、铁丝、钩码和刻度尺等,做一个如图所示的橡皮筋测力计。
下列说法中错误的是( )
A.刻度可以标在牙膏盒上
B.可以把回形针上端当作指针
C.用钩码拉伸橡皮筋标注零刻度和最大刻度,其余刻度线按比例均分
D.用不同的橡皮筋做成的测力计,它们的量程和分度值可能都不同
课堂练习
C
解析见下页
课堂练习
如图所示的橡皮筋测力计,根据所用器材可知,牙膏盒平整可以在上面标注刻度;回形针在橡皮筋的下部,可以把回形针上端当作测力计的指针;钩码上标有质量的数值,且每个钩码的质量相同,故可以用钩码拉伸皮筋标注刻度。在弹性限度内,可以用钩拉伸橡皮筋标注零刻度和最大刻度,其余刻度线按比例均分,超过了弹性限度,则测力计无法准确测量拉力;橡皮筋的材料、粗细都影响着测力计的量程,所以不同橡皮筋做的测力计量程不相同,故ABD正确,C错误。
所以选C
4. 一个足球放在一块长木板上,如图所示,木板和足球均发生了弹性形变,关于它们弹力的情况,以下说法错误的是( )
A.足球受到的支持力是木板产生的弹力
B.足球产生的弹力是由于足球的形变造成的
C.木板形变是由于木板产生弹力造成的
D.足球产生的弹力就是足球对木板的压力
课堂练习
C
解析见下页
课堂练习
A.对足球受力分析可知,足球受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力,该支持力是木板由于发生弹性形变产生的弹力,故A正确,A不符合题意;
B.足球发生弹性形变,有恢复原状的趋势,所以产生弹力,即对木板的压力,故B正确,B不符合题意;
C.木板形变是由于受到足球对它的作用力,不是因为木板要产生弹力造成的,故C错误,符合题意;
D.足球产生的弹力受力物体是木板,这个弹力就是足球对木板的压力,故D正确,D不符合题意。
所以选C
5. 如图a是使用弹簧测力计测力时的情景,请指出图中存在的操作错误:________________________________。纠正错误后在弹簧测力计下挂一物体(如图b所示),当物体静止时,弹簧测力计的示数为____N。若将此弹簧测力计、物体如图c所示进行测量,静止时测力计的示数与b相比将______(变大/不变/变小)。
课堂练习
拉力方向没有与弹簧的轴线方向一致
2
变大
存在的操作错误:拉力方向没有与弹簧的轴线方向一致。
弹簧测力计分度值为0.2N,示数为2N。
将弹簧测力计倒置,弹簧承受的拉力为物体与弹簧测力计外壳的总重力,所以静止时测力计的示数与b相比将变大。
6. 如图所示,取一根钢尺,一端用左手手指按压在桌面上,右手的手指将露出桌面的一端下压至a、b两位置,手指感觉用力较大的是把钢尺压弯至_____(选填“a”或“b”)位置。这一实验现象可以说明物体的___________越大,产生的弹力就越大。手指对尺的弹力是由______发生形变而产生的。
课堂练习
b
物体由于发生弹性形变而产生的力叫弹力;弹性物体在一定范围内弹性形变越大,产生的弹力就越大,b处的弹性形变大,故b处用力较大。
弹力是指发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对接触它的物体产生的力,手指对尺的弹力是由手指发生形变而产生的。
弹性形变
手指
7. 小明用如图所示的弹簧测力计设计测量一根头发所能承受的最大拉力:他应将弹簧测力计竖直放置,拨动______(指针/刻度盘),使指针与0刻度线对齐;将头发一端系在测力计的钩子上,另一端打一个圈,手抓住弹簧测力计的______(刻度盘/拉环),不断向头发上挂钩码,直至头发断裂;为了使测量结果更精确,应该选用______(大钩码/小钩码)。
课堂练习
指针
弹簧测力计在测量前要把指针调到零刻度线,应将弹簧测力计竖直放置,拨动指针,使指针指在零刻度线上。
在测量的过程中,手抓住弹簧测力计的拉环。钩码的重力越小,在测量的过程中,测量结果更准确,所以应该选用小钩码。
拉环
小钩码
8. 如图甲所示,该弹簧测力计的分度值为_______N,弹簧测力计在使用前应_______,该图中存在的操作错误是_________________________________;图乙中弹簧测力计的示数为_______N,使弹簧伸长的力是___________________(填“表的重力”“弹簧拉表的力”或“表对弹簧的拉力”)。
课堂练习
表对弹簧的拉力
0.2
校零
拉力方向与弹簧的轴线方向不一致
2.6
解析见下页
课堂练习
由图知,该弹簧测力计上1N平均分成5等份,所以一份是0.2N,即该弹簧测力计的分度值是0.2N。
使用弹簧测力计测量力的大小之前,首先要观察指针是否在0刻线处,必要时进行调零。
使用弹簧测力计测量力的大小时,拉力方向必须与弹簧轴线方向一致;由图知,该图中存在的操作错误是被测力的方向与弹簧的轴线方向不一致。
由图乙可知,该弹簧测力计上1N平均分成5等份,所以一份是0.2N,即该弹簧测力计的分度值是0.2N;弹簧测力计的示数为2.6N。
使弹簧伸长的力是作用在挂钩上的力,即表拉弹簧的力。