3.1重力与弹力（教学课件）-人教版（2019）必修一(共44张PPT)

(共44张PPT)
3.1 重力与弹力
第三章 相互作用——力
人教版（2019）
力
自然界的物体不是孤立存在的，它们之间具有多种多样的相互作用。正是由于这些相互作用，物体在形状、运动状态等许多方面会发生变化。如何来研究这些相互作用呢？
在力学中，物体间的相互作用抽象为一个概念——力。
在研究物体做机械运动时，最常见的力有重力、弹力和摩擦力，本章研究这几种常见力的特点和规律。
物体间的相互作用——力
导
物体间的相互作用——力
1.定义：力是物体间的相互作用。
注意：对于任意一个力，必定有施力物体和受力物体，而且不能为同一物体。
2.力的三要素：大小、方向、作用点。
3.单位：牛顿，简称牛，符号是N。
4.力的作用效果：使物体发生形变，改变物体的运动状态。
学
5.力的性质：
物质性：力不能脱离物体而存在。一个物体受到力的作用，必定有另一个物体对它施加这种作用。
矢量性：力是矢量，既有大小又有方向。
相互性：任何两个物体间的作用是相互的，施力物体同时也是受力物体。
独立性：一个力的作用并不影响另一个力的作用。
物体间的相互作用——力
学
物体间的相互作用——力
6.力的分类
按性质(产生本质)分类：重力、弹力、摩擦力
按作用效果分类：拉力、压力、支持力、阻力
根据施力物体和受力物体是否需要接触：接触力和非接触力
根据研究对象分类：内力、外力
学
思考与讨论
跳水运动员和蹦极运动员为什么总是向地面方向下落，而没有向上飞到空中？
导
思考与讨论
力是一个物体对另一个物体的作用。结合你初中所学，你认为应从哪几个方面来认识重力呢？
1.谁受到的力，谁施加的力？
2.怎样量度它的大小？
3.它的方向如何？作用点在哪里？
导
重力
一、重力产生
1.重力：由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力。
2.产生原因：由于地球的吸引。
3.注意：
(1)重力的施力物体是地球。
(2)物体所受的重力与它所处的运动状态无关。
(3)不能说重力就是地球对物体的吸引力（必修二解释）。
学
二、重力大小
1.物体所受重力G与物体的质量m的关系式：G = mg
2.单位：牛顿，简称牛，用N表示。
3.g值：自由落体加速度。g = 9.8 N/kg，粗略计算取10N/Kg。
g的单位可以是N/Kg，也可以是m/s2，而且1N/Kg=1m/s2
学
观察与思考
自由下落的物体下落的方向和静止悬挂物体绳子的方向有什么共同特点？
学
三、重力的方向
1.方向：竖直向下
2.注意：
(1)竖直向下不能说垂直向下；
(2)竖直向下不能说指向地心，只有两极和赤道处指向地心。(必修二解释)
学
四、重力的作用点——重心
1.定义: 一个物体的各部分都要受到重力的作用，从效果上看，我们可以认为各部分受到的重力集中作用于一点，这一点叫做物体的重心。
2.重心的位置：
(1)形状规则、质量分布的物体的重心的位置在其几何中心；
学
四、重力的作用点——重心
2.重心的位置：
（2）质量分布不均匀的物体，重心的位置除了跟物体的形状有关外，还跟物体内质量分布有关；
学
2.重心的位置：
（3）重心的位置可以在物体上，也可以在物体外。
四、重力的作用点——重心
学
思考与讨论
(1)如果物体的形状不规则，你是否可以找出物体的重心？
(2)你找形状不规则物体重心方法的物理知识依据是什么？
(3)如何操作找出形状不规则物体的重心？
探
3.悬挂法确定重心：
四、重力的作用点——重心
学
五、力的表示方法
1.用一条有向线段来表示力的三要素
(1)线段的长度—大小
(2)箭头的方向—方向
(3)起点(终点)—作用点
2.作图步骤：
(1)选定合适的标度；
(2)从作用点开始沿力的方向画一线段，线段的长度由力的大小和所选标度确定；
(3)画上箭头（表示力的方向）
学
五、力的表示方法
力的图示 力的示意图
区别 用来准确的表示力 用来粗略地分析物体受到的力
需要准确地画出力的大小、方向和作用点 突出力的方向和作用点，粗略的表示力的大小
联系 都是用有向线段来表示力，使抽象的力具体化、直观化 力的图示 和 力的示意图
学
以下关于重力的说法中，正确的是( )
A.重力就是地球对物体的吸引力，其方向必定指向地心。
B.重力的大小可以用弹簧测力计或杆秤直接测出。
C.地球表面的自由落体加速度随纬度的增大而增大。
D.重力就是地球对物体的引力。
课堂练习
检
课堂练习
用弹簧测力计悬挂静止的小球，下列说法正确的是（　　）
A．弹簧测力计对小球的拉力就是小球所受的重力
B．弹簧测力计对小球的拉力的大小等于小球所受重力的大小
C．小球所受拉力的施力物体是地球
D．小球所受重力的施力物体是弹簧测力计
B
检
弹力
一、形变
物体在力的作用下的形状或体积会发生改变，这种变化叫做形变。
物体形变后撤去作用力，能够恢复原状，这种形变称为弹性形变；不能恢复原状，称为非弹性形变，或塑性形变。
学
一、形变
通过平面镜观察桌面的微小形变
学
思路与讨论
(1)发生形变的物体，会对使它发生形变的物体产生什么作用效果呢？
(2)它产生这样效果的原因是什么？
学
二、弹力
1.弹力：发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力。
2.弹力的产生条件：
(2)发生弹性形变
(1)相互接触
学
二、弹力
3.弹力的施力物体
F
F
思考：手受到弹簧的作用力中，谁是施力物体？
弹簧的形变使得弹簧对手有弹力的作用。弹力都是由施力物体发生形变而产生的。
学
二、弹力
3.弹力的施力物体
(1)左图小车受到的弹力，谁是施力物体，谁发生了形变？
(2)右图桌子受到的力F1受到的弹力，谁是施力物体，谁发生了形变？
(3)右图书受到的力F2受到的弹力，谁是施力物体，谁发生了形变？
学
二、弹力
4.弹力的方向
F
F
思考：手受到弹簧的弹力作用，弹力的方向与施力物体弹簧恢复形变的方向和形变的方向有什么关系？
恢复形变方向
弹簧形变方向
恢复形变方向
弹簧形变方向
指向施力物体恢复形变的方向
与施力物体的形变方向相反
学
二、弹力
4.弹力的方向（绳的拉力）
未受到拉力时
绳子形变方向
拉力
由于绳被拉长而对所拉物体产生的弹力，通常称为拉力．拉力的方向总是沿绳而指向绳收缩的方向．
学
二、弹力
4.弹力的方向（各类接触面）
书
板
N1
N2
A
B
面与面
弹力垂直于平面
点与点
垂直于切面
点与面
过接触点垂直平面指向受力物体
学
课堂练习
玩具汽车停在模型桥面上，如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．桥面受向下的弹力，是因为桥梁发生了弹性形变
B．汽车没有发生形变，所以汽车不受弹力
C．汽车受向上的弹力，是因为桥梁发生了弹性形变
D．汽车受向上的弹力，是因为汽车发生了形变
C
检
胡克定律
思路与讨论
弹簧在形变时产生的弹力与弹簧的伸长量是有关系的。那么，弹簧在弹性限度内，弹力大小与其伸长量有什么关系呢？
导
一、探究弹簧弹力与形变量的关系
1.实验思路：
(1)弹簧弹力F如何测量？
(2)弹簧的伸长量x如何测量？
弹簧下端悬挂的钩码静止时，弹簧弹力的大小与钩码的重力大小相等，即F=mg。
弹簧的原长l0与挂上钩码之后弹簧的总长度l可用刻度尺直接测出，弹簧的伸长量x=l-l0。
学
一、探究弹簧弹力与形变量的关系
1.实验思路：
(3)如何能直观找出弹簧弹力与形变量的关系？
以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的形变量x，在坐标系中描出实验所测得的各组数据(F，x)对应的点，用平滑的曲线将这些点连接起来，根据实验所得的图线，即可探究弹簧弹力与形变量间的关系。
学
一、探究弹簧弹力与形变量的关系
2.进行实验：
(1)按如图所示安装实验装置，记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0。
(2)在弹簧下端悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的总长度和钩码所受的重力。
(3)增加钩码的个数，重复上述实验过程，将数据填入表格，以F表示弹力，l表示弹簧的总长度，x＝l－l0表示弹簧的形变量。
学
一、探究弹簧弹力与形变量的关系
2.进行实验：
(4)记录收集数据
1 2 3 4 5 6 7
F/N 0
l/cm
x/cm 0
学
一、探究弹簧弹力与形变量的关系
3.数据处理：
(1)以弹力F(大小等于所挂钩码受到的重力)为纵坐标，以弹簧的形变量x为横坐标，用描点法作图。连接各点，得出弹力F随弹簧形变量x变化的图像。由实际作出的F x图像可知，图像为过原点的直线。
(2)以弹簧形变量为自变量，写出弹力和弹簧形变量之间的函数关系，函数表达式中常数即为弹簧的劲度系数，这个常数也可根据F x图像的斜率求解，k＝ΔF/Δx。
学
一、探究弹簧弹力与形变量的关系
3.数据处理：
(3)实验结论：实验结果表明，弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比。
学
二、胡克定律
1.内容：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比。
2.公式：F＝kx
3.k为弹簧的劲度系数， 单位是N/m，只与弹簧本身有关，由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定，它反映了弹簧的软硬程度，k越大，弹簧越硬，其长度越难改变．
学
一根轻弹簧原长为5cm，在10N的拉力作用下伸长为6cm。(弹簧始终在弹性限度内)
(1)当这根弹簧长度为4.2cm时，弹簧受到的力为多大？
(2)当弹簧受到15N的拉力时，弹簧的长度是多少？
二、胡克定律
检
课堂小结
重力与弹力
大小
重力
方向
弹力
胡克定律
公式：F=kx
G=mg
竖直向下
重心
与物体的质量和形状有关
条件
方向
1.接触；2.发生弹性形变
与施力物体的形变方向相反