3.1 重力与弹力—2020-2021人教版(2019)新教材 高中物理必修第一册课件(共57张PPT)

微小形变：有些物体的形变很微小，需借助仪器才能观察到．
两物体之间，若存在弹力，彼此对对方都产生弹力，弹力也是成 对出现的．
【探究总结】 1．弹力产生的条件
12两 接物 触体 面要 要相 发互 生接 弹触 性.形变.二者必须同时满足． 2．产生原因：由施力物体发生弹性形变引起的．
3．弹力的方向 发生弹性形变的物体，由于要恢复原状产生弹力，所以弹力的方向由 施力物体的形变的方向决定，弹力的方向总是与施力物体形变的方向相 反． (1)压力、支持力的方向垂直接触面，指向被压或被支持的物体，如 图甲所示．
3．重心： (1)重心只是一个等效点，除重心位置外，物体其他各部分均受重 力作用． (2)重心的确定：重心的位置要根据物体质量的分布情况而定，影 响重心位置的因素有两个：质量分布和几何形状．
拓展 ①测量重力的工具：弹簧测力计 ②测量原理：二力平衡
【典例示范】
例 1 下列关于重力的说法中正确的是( ) A．由 G＝mg 可知，物体的质量与重力成正比 B．同一物体在地球上各处的重力相同 C．重力就是地球对物体的吸引力，其方向必定指向地心 D．重力的大小不是总等于弹簧测力计对物体的拉力
【探究总结】 1．重力的产生： (1)地面附近一切物体都受到地球的吸引，由于地球的吸引而使物 体受到的力叫作重力． (2)在同一地点，重力的大小与质量成正比，即 G＝mg. 2．重力的方向： (1)重力的方向总是竖直向下，可利用铅垂线确定其方向． (2)只有在两极或赤道时，重力的方向才指向地心，其他位置并不 指向地心．
【思考判断】
(1)重力的方向也可以表述为指向地心．( × ) (2)重心是物体重力的作用点，重心一定在物体上．( × ) (3)若两物体间存在弹力，则它们一定接触．( √ ) (4)只要物体接触，物体间就存在弹力．( × ) (5)弹簧的弹力总是与其形变量成正比．( × ) (6)弹簧的劲度系数与弹力大小无关．( √ )
答案：见解析
判断弹力方向的步骤
训练 3
体育课上一学生将足球踢向斜台，如图所示，下列关于足球与斜 台作用时斜台给足球的弹力方向的说法正确的是( )
A．沿 v1 的方向 B．沿 v2 的方向 C．先沿 v1 的方向后沿 v2 的方向 D．沿垂直于斜台斜向左上方的方向
解析：足球与斜台的作用是球面与平面的相互作用，足球所受弹力方 向垂直于斜台指向足球，即斜向左上方的方向，故 D 正确．
1．重力与弹力
知识网络导引
核心素养目标
物理观念
重力、重心、形变、弹力、胡克定律
科学思维
(1)会用力的图示及力的示意图表示力； (2)等效法、放大法、公式法、“悬挂法”
科学探究 “悬挂法”寻找重心、探究弹力与形变量的关系
科学态度 与责任
重力、弹力在生产、生活中的应用
基础导学·研读教材 一、重力(自学教材第 55～56 页“重力”部分) 1．定义：由于_地__球__的__吸__引__而使物体受到的力叫作重力(gravity)． 2．大小：G＝__m__g____， 其中 g 就是自由落体加速度，一般计 算中 g＝____9_.8___ m/s2 或 g＝___1_0____ m/s2. 3．方向：___竖__直_向 __下________.
训练 2 一个重 20 N 的物体沿斜面下滑，关于该物体重力的图示， 如图所示的四个图中正确的是( )
解析：根据力的图示的定义，将重力的三要素即大小、方向、作用点 表示出来即可．物体的重力为 20 N，标度设为 5 N，方向竖直向下，作用 点在重心，因此物体所受重力的图示不正确的是 B、C、D 选项，只有 A 选项正确．
答案：D
拓展 ①重心是重力的等效作用点，并非物体的其他部位不受重力作用． ②一个物体的质量分布或形状发生变化时，其重心的位置可能发 生变化． ③重心的位置与物体的位置、放置方式及运动状态无关．
要点二 力的图示和力的示意图 ①画力的图示时，所选择的标度要统一． ②对于形状规则的物体，在画力的图示或示意图时，力的作用点 即有向线段的起点可画在其几何中心．
答案：A
要点三 对弹力的理解和方向的判断 【问题探究】
(1)图(甲)中杯子放在桌面上，桌面发生形变了吗？通过什么方式 可以观察？
(2)图(乙)中用弹簧拉小车，小车由静止而运动，小车的运动状态 为什么会发生变化？
提示：(1)发生形变；用放大微小形变的方法可以观察． (2)被拉伸的弹簧在恢复原状过程中给小车一个拉力作用．
【典例示范】
例 2 推铅球是中考体育选考项目之一，如图所示，某同学推出 的铅球在空中飞行时，所受的重力为 40 N，方向竖直向下．
(1)画出重力的图示． (2)画出重力的示意图，并说明施力物体和受力物体．
解析：(1)画力的图示： ①选定标度．例如，选 4 mm 长的线段表示 10 N 的力． ②用一个圆表示铅球，从圆心沿竖直方向向下画一条线段，线段的长 度按选定的标度和力的大小画，线段上加上刻度，如图甲所示． ③在线段末端加上箭头表示力的方向． (2)画力的示意图：如图乙所示，用一个圆表示铅球，从圆心沿竖直 方向向下画一条线段，并加上箭头，表示方向． 重力的施力物体是地球，受力物体是铅球． 答案：见解析
答案：D
训练 1 关于重心，下列说法中正确的是( ) 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．直铁丝弯曲后，重心便不在中点，但一定还在铁丝上 D．重心位置与物体的质量分布情况及形状有关
解析：重心是重力的等效作用点，并不是物体上最重的一点，选项 A 错误．质量分布均匀、有规则形状的物体的重心才在其几何中心，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成圆环时，其 重心在圆环的中心处，而不在铁丝上，选项 C 错误．重心的位置与物体 的质量分布及形状有关，选项 D 正确．
解析：质量是指物体所含物质的多少，是物体本身固有的属性，与重 力大小无关，选项 A 错误；同一物体在地球上不同位置，重力大小略有 差别，方向也不相同，选项 B 错误；重力是由于地球对物体的吸引而产 生的，其大小一般小于地球对物体的吸引力，方向竖直向下，而非指向地 心，选项 C 错误；用弹簧测力计竖直悬挂物体，只有当物体处于静止状 态或匀速直线运动状态时，测力计的读数才等于物体重力的大小，选项 D 正确．
二、弹力(自学教材第 56～57 页“弹力”部分)
1．接触力：物体与物体接触时发生的相互作用称为接触力．
接触力按其性质可以分为__弹__力____和__摩__擦__力__．
2．形变：物体在力的作用下形状或体积会发生改变，这种变化叫
作形变(deformation)．
3．弹力：发生形变的物体，要恢复原状，对与它接触的物体会产
力的图示的“四定三标” ①四定：做力的图示要定作用点、作用线、比例标度、线的长度． ②三标：做力的图示要标力的方向、力的数值、力的符号． 力的图示与力的示意图的区别与联系
要点二 力的图示和力的示意图
①画力的图示时，所选择的标度要统一．
②对于形状规则的物体，在画力的图示或示意图时，力的作用点
即有向线段的起点可画在其几何中心．
力的图示与力的示意图的区别与联系
力的图示
力的示意图
区
用来准确地表示力
用来粗略地分析物体受到了某 个力
别 需要画出力的大小、方向和作用 点
只画出力的方向和作用点
联 系
都是用有向线段来表示力，使抽象的力具体、直观
力的图示的“四定三标” ①四定：做力的图示要定作用点、作用线、比例标度、线的长度． ②三标：做力的图示要标力的方向、力的数值、力的符号．
(3)不规则薄板重心的确定 应用二力平衡的知识通过实验来确定形状不规则物体的重心位 置．
5．力的表示方法 (1)力的图示 力可以用有向线段表示. 有向线段的长短表示力的大小，箭头表 示力的___方__向___，箭尾(或箭头)表示力的_作__用__点___. 这种表示力的方 法，叫作力的图示．
(2)力的示意图 在不需要准确标度力的__大 __小____时，通常只需画出力的__作__用_点 ___ 和__方__向____，这种表示力的方法，叫作力的材解疑】
(第 57 页) 通过平面镜观察桌面的微小形变
如图，在一张大桌子上放两个平面镜 M 和 N，让一束光依次被这 两面镜子反射，最后射到墙上，形成一个光点. 按压两镜之间的桌面， 观察墙上光点位置的变化. 这个现象说明了什么？
提示：用力压桌面，墙上光点位置向下移. 这说明桌面在力的作 用下发生了形变，中间下凹，致使平面镜向里倾斜，光点位置下移.
解析：运动员在走板过程中，运动员的脚和跳板都会发生形变，形变 的物体产生弹力，A 错误，B 正确；运动员所受弹力是由跳板发生形变产 生的，C 正确；跳板受到的压力是由运动员的脚发生形变产生的，D 错误．
答案：BC
例 4 在如图所示图中画出物体 P 受到的各接触点或面对它的弹 力的示意图，其中甲、乙中物体 P 处于静止状态，丙中物体 P(即球) 在水平面上匀速滚动．
课堂互动·合作探究 要点一 重力及重心的理解
【问题探究】 1．如图所示，为什么树上的苹果总要落向地面？ 提示：苹果落向地面是因为受到地球的吸引而产生的重力作用．
2．用一根细线将铅笔水平吊起时，细线悬挂铅笔的位置有几个？ 是不是只有铅笔的这个位置才受到重力的作用？
提示：细线悬挂的位置在铅笔的中心，且只有细线系在该处时铅笔才 能处于水平，系在其他的任何位置时，铅笔都不能水平. 当铅笔在水平位 置平衡时，细线所在的位置就是铅笔重心的位置．
4．重心：重心可以看作是物体所受重力的作用点． (1)定义：一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，可 以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫作物体的重心
(center of gravity)． (2)决定物体重心位置的因素． ①物体的形状．
质量均匀分布的物体，重心的位置只跟物体的____形__状__有关． ②物体__质__量_的 __分__布___． 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，还跟物体内质量的___分__布___有关．
(2)沿绳子指向绳子收缩的方向(同一根轻绳上拉力相等)，如图乙所 示．
(3)轻弹簧弹力的方向指向弹簧恢复形变的方向，如图丙所示．
【典例示范】
例 3 (多选)在各项体育运动中，有弹力出现的情况比较普遍，如 图所示为三米板跳水比赛．运动员在走板过程中，下列关于形变和弹 力的说法正确的是( )
A．跳板发生形变，运动员的脚没有发生形变 B．跳板和运动员的脚都发生了形变 C．运动员受到的支持力是跳板发生形变而产生的 D．跳板受到的压力是跳板发生形变而产生的
解析：甲属于绳的拉力，应沿绳指向绳收缩的方向，因此弹力方向沿 绳向上；乙中 A、B 两点都是球面与平面相接触，弹力应垂直于平面，且 必过球心，所以 A 处弹力方向水平向右，B 处弹力垂直于斜面向左上方， 且都过球心；丙中小球 P 不管运动与否，都是属于平面与球面相接触， 弹力应垂直于平面，且过球心，即向上．它们所受弹力的示意图如图所示．
生力的作用，这种力叫作弹力(elastic force)．
4．弹力的方向
压力 支持力
__垂__直____于物体的接触面，指向被压缩或被支持的物体
绳的拉力
沿着绳子指向绳子__收__缩____的方向
三、胡克定律(自学教材第 57～58 页“胡克定律”部分) 1．弹性形变：物体在发生形变后，如果撤去作用力能够恢复原状， 这种形变叫作弹性形变(elastic deformation)． 2．弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物 体不能完全恢复原来的形状，这个限度叫作弹性限度(elastic limit)． 3．胡克定律： (1)实验表明，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，即__F__＝__kx__． (2)k 为弹簧的_劲__度__系__数_，单位是牛顿每米，符号用___N_/_m___表示． (3)比较而言，k 越大，弹__簧_越__“__硬_；”k 越小，弹__簧__越__“__软. ”