3.1 重力与弹力 课件（80张PPT）人教版（2019）必修第一册

(共80张PPT)
第三章相互作用第一节 重力思考这么几个问题？——要研究力的什么
一、什么是力？
二、为什么要研究力（力对前面学过的运动有什么影响，力的作用效果是什么）？
三、谁受到的力？谁施加的力？
四、力的三要素是什么？
力是一个物体对另一个物体的作用。
球的运动状态发生改变, 用哪个物理量来描述物体的运动状态？
速度
1.物体的运动状态变化有哪几种情况？
2.什么原因使物体的运动状态发生变化
思考与讨论——运动状态改变
相互作用力
速度的大小发生变化
速度的方向发生变化
速度的大小和方向都发生变化
1.下列哪些情况中，物体的运动状态没有改变（　　）
A．物体由运动到静止 B．月球绕着地球转
C．正在降落的飞机 D．静止在发射架上的导弹
D
1.用手压锯条，锯条为什么变弯？
2.用手拉橡皮条，橡皮条为什么变长？
3.用手拉弹簧，弹簧为什么变长？
问：是什么作用使物体产生形变呢？
思考与讨论
力
（1）定义：力是一个物体对另一个物体的作用。
（2）作用效果：
(一) 使物体的运动状态发生改变（用速度描述）
（二）使物体发生形变
（3）矢量性：力是矢量，既有大小又有方向。
力的作用效果与哪些因素有关？
思考与讨论
力的三要素:
大小、方向、 作用点
大小可以用弹簧称或弹簧测力计测量
单位：牛顿 符号：N （ 原理是什么呢？）
力的表示方法
用带箭头的线段表示力。
线段是按一定比例（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，箭尾（或箭头）表示力的作用点。
线段所在的直线叫做力的作用线。
只画出力的作用点和方向，
表示物体在这个方向上受到了力。
力的图示
力的示意图
力的图示作图步骤
1.选定标度；
2.从作用点向力的方向画一有向线段，有向线段的箭头指向力的方向，有向线段长短按选定标度和力的大小来画；
3.用箭头（或箭尾）表示力的作用点。
小车在水平方向受到向右的100N的力F，
如何表示这个力呢？
.
物体A对B的压力是200N，画出力的图示
B 对地面的压力为500N，画出力的图示
B
A
重力作用
重力作用
思考
1.物体受到的重力的施力物体和受力物体各是谁？
2.接触力，非接触力？
3.物体的重力就是地球的吸引力？
地球
地球
互相的吸引力
地球上的万物
我们将“由于地球的吸引而使物体受到的力”叫做重力！
重力只是地球的吸引力一部分，地球的引力是使物体在地球上，另一部分使物体随地球自转而转动。以后将进一步学习。
地球对地面上的物体的吸引，产生的效果，就像磁铁将铁屑吸引到磁铁上。
物体之所以会“靠近”地面，是因为，地面上的物体质量远小于地球质量。
二、重力
1.重力: 是由地球吸引而使物体受到的力。
特点：
(1)重力是非接触力
(2)重力的施力物体是地球
大小：可由弹簧秤测出
方向：竖直向下，不是垂直向下
公式：G = mg g = 9.8 N/kg
在北京称10N的棉花，到赤道上称得仍然是10N，试问棉花是受潮了，还是变干了？相差多少千克的水份？
思考与讨论
垂直斜面向下
竖直向下
你知道建筑工人可以用什么方法判断大楼是否竖直呢？
重垂线
重垂线的工作原理是什么？
讨论
重力的方向总是竖直向下。
G1
G2
G5
G3
G4
Gn
G
等效
重力的作用点画哪里呢？
重力的作用点————重心
定义：一个物体各部分都受到重力作用，从效果上看，我们可以认为各部分的重力作用集中于一点，这一点叫物体的重心。o 点即为等效作用点，重心！
o
物体的重心除了跟物体的形状有关外，还跟物体内质量的分布有关
重力的作用点————重心
粗细均匀的棒的重心在它的中点
方形薄木板的重心在两条对角线的交点。
球的重心在球心
质量分布均匀，形状规则的物体重心位置在几何中心
如何确定不规则薄板的重心
A
A
B
A
B
C
请说出这种方法的原理
薄片状物体重心的确定——悬挂法
Ａ
Ｂ
A
B
C
D
E
2.重心不是物体上最重的地方，重心可以不在物体上。
3.物体的重心不一定落在物体上。
注意：
1.原理：二力平衡，力的等效替换。
做出物体所受重力的示意图
重心的位置一定在物体上吗 ？
做一做：
你如何确定一把薄尺子的重心？
总结
1.重心不是重力的真实作用点，重力的作用点遍布整个物体，重心是重力的等效作用点或物体各部分所受重力的合力的作用点。
2.重心不是物体上最重的一点，但可以把物体的质量看成都集中在重心这一点。
3.重心的位置可以不在物体上。
重力的作用点————重心
1)定义：重力的等效作用点，叫物体的重心。
2)重心的确定：
质量分布均匀的物体的重心位置，只跟物体的形状有关，在其几何中心上。
质量分布不均匀的物体的重心，都跟物体的形状有关外，还跟物体的质量分布有关。
比萨斜塔不倒之谜
G
G
G
G
做一做：将书逐步推出桌外
重心在生活的应用
关于物体的重心，以下说法中正确的是 （ ）
A．物体的重心不一定在物体上
B．用线悬挂的物体静止时，细线方向一
定通过重心
C．一块砖平放、侧放或立放时，其重心
在砖内的位置不变
D．舞蹈演员在做各种优美动作时，其重
心的位置不变
ABC
一杯子装满水，杯的底部有一个小孔，在水从小孔不断流出的过程中，杯连同杯中水的共同重心将（　　　）
A.一直下降
B.一直上升
C.先升后降
D.先降后升
D
重力
2.重力: 是由地球吸引而使物体受到的力。
特点：
重力的施力物体是地球
重力是非接触力
重力小于地球的吸引力
大小：可由弹簧秤测出
方向：竖直向下而，不是垂直向下
G = mg g = 9.8 N/kg
作用点：几何中心（形状规则，质量均匀）
悬挂法（形状不规则，质量均匀的薄板）
1.力：
1.概念：物体之间的相互作用
2.作用效果：改变物体的运动状态或使物体发生形变
3.单位：牛顿（N）
4.测量：测力计或弹簧秤
5.三要素：力的大小、方向、作用点
6.表示方法：力的图示；力的示意图
1）选取标度；
2）从力的作用点沿力的方向画一有
向线段；
3）用箭头表示力的方向
跳高姿势的变化是不断刷新跳高成绩的关键之一，请你谈一谈背越式跳高与跨越式跳高相比有什么优点．
支持面上物体的稳定程度叫做稳度。物体在某方向的稳度与物体重心高度有关，与物体在这一方向的翻转半径有关，稳度具有方向性。
实验表明，物体在支持面上受到扰动，过物体重心的重垂线与支持面的交点只要还在边缘接触点所围成的支面内，就不会翻倒，一旦这一交点移出支面，就会失去平衡而翻倒。
用η表示物体在某方向的稳度，r表示这一方向的翻转半径，h表示重心高度，则η=r/h，稳度η与翻转半径r成正比，与重心高度h成反比。
除了可以通过降低重心增加物体稳度外，还可以通过改变支面形状、水平移动重心增大物体在某一方向的翻转半径来增加物体在这一方向的稳度。在太极拳等武术运动中除了用两脚分开下蹲成马步降低重心增大稳度外，面向对手成弓箭步，重心前移去击打对手也可提高自身的稳度;塔吊上在吊钩的相反方向加装配重，将横梁重心后移，可以增加横梁稳度，防止因前方挂钩受拉力和前移引起塔吊翻倒。
弹 力橡皮泥做的小狗
　探究形变与弹力的关系
物体的形变一般可以分为：
认识形变
拉伸形变
压缩形变
弯曲形变
扭曲形变
一、形变
1.形变：物体在力的作用下形状和体积发生改变
（伸长、缩短、弯曲、扭转等等）
桌上子放着本书，书和桌面有没有发生形变呢？
问题
桌面微小形变的演示
放大微小形变的方法
F
有机玻璃的形变
形变使有机玻璃内不同部位的光学性质产生了差异
形 变
物体的形状或体积发生改变, 叫做形变
形变的种类
按形式分: 拉伸(压缩)形变,弯曲形变,扭转形变
按能否恢复原状分: 弹性形变,非弹性形变(超出弹性限度,也叫范性形变)
如果形变过大，超过一定限度，物体的形状将不能完全恢复，
这个限度叫做弹性限度
如图
2.形变的分类
1）按形变程度分
2）按能否恢复分
明显形变
微小形变
非弹性形变
弹性形变
发生形变的物体在停止受力后，能恢复原状的形变称为弹性形变
弹性限度
如果形变过大，超过一定限度，即使撤去作用力，物体也不能完全恢复原来的形状，这个限度叫弹性限度
一、形变
二、弹力：
1.定义：发生形变的物体，由于要恢复原状，
对与它接触的物体产生力的作用
2.作用过程
人在跳板上受到的弹力(支持力)是什么物体发生形变而产生的？
弹力是由跳板形变而产生
A受力B形变
3 .产生的条件（原因）
物体间相互接触
物体发生弹性形变
－－接触力
5.弹力的方向：
方向
压力：
支持力：
拉力：
表面张力
4 .作用点:
相互作用的物体的接触面(点)上
方向垂直于接触面而指向受力物体
沿着绳指向绳收缩的方向
形变恢复的方向。
练习1.关于弹力产生的原因，下列说法正确的是（ ）
A.木块放在桌面上受到向上的支持力，这是木块发生微小形变而产生的。
B.用一根细竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿的推力，这是由于木头发生形变而产生的。
C.绳对物体的拉力方向总是竖直向上。
D.挂在电线下面的电灯受到向上的拉力，是由于电线发生微小形变而产生的 。
D
练习2.已知物体甲和乙之间有弹力的作用，那么( )
A.物体甲和乙必定直接接触，且都发生了形变。
B.物体甲和乙不一定直接接触，但必定都发生了形变。
C.物体甲和乙必定直接接触，但不一定都发生了形变。
D.物体中和乙不一定直接接触；也不一定都发生了形变。
A
各种接触面之间的弹力方向判断
F
F2
F1
1.曲面与平面之间的弹力方向
结论：过接触点垂直于平面指向受力物体
点面接触，跟面垂直
F1
F1
2.点与平面之间弹力方向
结论：过接触点垂直于平面指向受力物体
光滑斜面
A
B
FA
FB
点面接触，跟面垂直
3.曲面与曲面之间弹力方向
与过接触点的公切面垂直并指向受力物体
半球形的碗
F
A
B
F
FB对A
F1
F2
半球形的碗
课本 P56 问题与练习 3
练习
F1
F1
F2
我们对弹力方向做一个总结
1.弹簧两端的弹力方向，与弹簧中心轴线重合，指向弹簧恢复原状方向
2.轻绳（或橡皮条）对物体的弹力方向，沿绳指向绳收缩的方向
3.点与面接触时的弹力方向，过接触点垂直于接触面（或接触面切线方向）而指向受力物体。　
4.平面与平面接触时弹力的方向，垂直于接触面而指向受力物体
5.曲面与平面接触时弹力的方向，过接触点垂直于平面接触面（在接触点与球心的连线上）而指向受力物体
6.曲面与曲面相接触时弹力的方向，垂直过接触点的分切面，通过两球球心而指向受力物体
弹力有无的判断
对于微小形变，用假设法或拿去法
A
B
光滑水平面并排放着静止的木块A、B
假设A、B间有弹力
以B为研究对象，B受力：
G
N地
NA→B
B不可能静止，所以A、B间没有弹力
弹力有无的判断
判断球与斜面间有无弹力
假设球与斜面间有弹力
以球为研究对象，球受力：
G
T
N斜面→球
球不可能静止，所以球与斜面间没有弹力
弹力有无的判断
光滑球静止在水平地面
假设球与木块间有弹力
以球为研究对象，球受力：
G
N
N木块→球
球不可能静止，所以球与斜面间没有弹力
判断弹力的有无：1.根据弹力产生条件
2.拿去法
3.假设法
弹力有无的判断
轻绳与轻杆受力特点
轻绳的含义：
不计质量的柔软的绳子。
轻绳的受力特点：
1.只能拉不能压；
2.轻绳的拉力一定沿绳方向；
3.同一根绳子张力处处相等。
轻绳与轻杆受力特点
轻杆的含义：
不计质量不发生宏观形变的杆
轻杆受力特点：
1.可拉可压；
2.杆所受的力不一定沿杆的方向；
实验与探究
实验用具如右图，根据
课本测量记录实验数
据．总结得出结论．
科学家的结论：在弹性限度
内，弹簧弹力Ｆ的大小与弹
簧的伸长（或缩短）量ｘ成
正比，用公式表达为：
　Ｆ＝ｋｘ（胡克定律）
Ｋ为弹簧劲度系数，单位为Ｎ／ｍ．
三、胡克定律
例题：一根弹簧在弹性限度内，受100N 拉力时长度为 25cm ，受 300N 压力时长度为5cm ，求这个弹簧的劲度系数 k 和原长 L0 。
k = 2000 N/m ; L0 = 20 cm
弹力
直接接触
发生弹性形变
产生条件
方向
压力：方向垂直于接触面而指向被
压的物体
支持力：方向垂直于接触面而指向
被支持的物体
拉力：沿着绳指向绳收缩的方向
大小
弹簧弹力：胡克定律 F ＝ k x
其它弹力：由物体受其它力和运
动状态求解
判断下列支持面对物体弹力的方向
点和曲面接触，弹力通过接触点垂直于切面
点和线接触，弹力通过接触点垂直于线
例：画出下列物体所受到的所有弹力。
O
弹力有无的判断
A
B
C
例1.分析A对C有无弹力作用
例2.小球受到哪些弹力？（接触面均光滑）
绳子紧绷
F
F
水平
AD
例1.如图所示，四个完全相同的轻质弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为F的拉力作用，而左端的情况不相同：（ ）
F
F
F
F
F
①
②
③
④
桌面光滑
桌面粗糙
则四个弹簧的伸长量x1、x2、x3、x4的关系是
D