重力弹力与胡克定律2

复习目标：重力、弹力与胡克定律

日期：2014.10.06，下午2:00-3:00

学情调查：大部分班级只学习到弹力，摩擦力没学到。所以本次网课内容只涉及：重力、弹力与胡克定律的相关要点和难点。

一、重力

1、重心位置的确定

例题1：将平放于地面上，质量均匀分布，边长为a 的正方体木块推倒，推的过程至少要使重心上升多高？

方法提示：画平面图，将立体情境转变为平面情境

例题2：组合物体重心的确定方法（假想支撑法：杠杆平衡）

例题3：形状不规则物体的重心位置也可以用此法来作定性判断，只是有时候条件不足，无法做定量计算，如：

·

2m

1

2

例题4：如图所示，一个空心均匀球壳里面注满水，球的正下方有一个小孔，当

水由小孔慢慢流出的过程中，空心球壳和水的共同重心将会(

)

A．一直下降

B．一直上升

C．先升高后降低

D．先降低后升高

特别例题（课外思考，有时间则课堂讨论）：古代中国人的智慧：陶瓶汲水我国西安半坡出土了一件距今约5000年的尖

底陶器，如图所示，这种陶瓶口小腹大，有两耳在

瓶腰偏下的地方，底尖，若用两根绳子系住两耳吊

起瓶子，就能从井口取水，取水过程有如下现象：

1）空瓶时，并口朝下；

2）当瓶在井中装满水后，上提陶瓶，瓶子离开

水面时瓶口自然倾斜，将部分水倒出，

3）当瓶中水达到瓶容积的60%～70%时，瓶口

又自然向上，于是每次所取水量基本都是容积的

60%～70%。这竟然是一种方便、省力，又能控制

汲水量的取水容器，古人的智慧由此可见一斑。

思考：试从重心位置的角度分析如下现象，体会古人的智慧：

1）空瓶时，为何瓶口会朝下？

2）装满水时，为何为自然倾斜？

3）水量达到容积的60%～70%，为何瓶体又自然直立向上？

课外作业：请在家里试做一个这样的取水容器。

2、物体不能简单当作质点，却必须以重心为研究对象的几种典型情境：

体会模型化的思维方式及画运动示意图在物理问题分析过程中的重要作用

例题5：高台跳水(动画模拟)，已知向上起跳初速v0，跳台离水面高度H，假设运动员垂直入水。求：从起跳到双手触水所经历的时间。

例题6：（3.1重力，基本相互作用 课后练习）

跳高比较：背跃式与跨跃式哪一种跳高方式成绩更高？

二、弹力

1、难点1：假设法：判断弹力的有和无

例题7：如图所示，将一个钢球分别放在量杯、口大底小的普通茶杯和三角烧杯中，钢球在各容器的底部与侧壁相接触，处于静止状态。若钢球和各容器都是光滑的，各容器的底部均处于水平面内，则以下说法中正确的是()

A．各容器的侧壁对钢球均无弹力作用

B．各容器的侧壁对钢球均有弹力作用

C．量杯的侧壁对钢球无弹力作用，其余两种容器的侧壁对钢球均有弹力作用D．口大底小的普通茶杯的侧壁对钢球有弹力作用，其余两种容器的侧壁对钢球均无弹力作用

2、难点2：轻杆的弹力方向不一定会沿杆方向区别：绳、(轻)杆、(轻)弹簧的弹力方向

例题8：

1）“铰链固定”轻杆一端，另一端受力时杆静止

2）“洞眼固定”轻杆一端，另一端受力时杆静止

三、胡克定律

1、对胡克定律表达式的理解：

⇒⎪⎭

⎪⎬⎫-=-==)()(00L L k F L L k F kx F

弹性限度范围内，弹簧弹力的大小与形变量成正比

弹性限度范围内，弹簧弹力的大小与长度成线性关系(或者说：成一次函数关系)

弹性限度范围内，弹簧弹力的增加量(减少量)与形变量的增加量(减少量)成正比 弹性限度范围内，弹簧弹力的增加量 (减少量) 与长度的增加量(减少量)成正比

例题9：（3.2弹力∙课后练习）用如下图甲所示的装置测定弹簧的劲度系数，被测弹簧一端固定于A 点，另一端B 用细绳绕过定滑轮挂钩码，旁边竖直固定一最小刻度为mm 的刻度尺，当挂两个钩码时，绳上一定点P 对应如下图乙刻度ab 虚线，再增加一个钩码后，P 点对应如下图乙cd 虚线，已知每个钩码质量为50g ，重力加速度g ＝9.8m/s2，则被测弹簧的劲度系数为________N/m 。挂三个钩码时弹簧的形变量为______cm 。

⎪⎪⎩

⎪⎪⎨⎧--=∆∆=--=∆∆=⇒⎪⎩⎪⎨⎧∆=∆∆=∆∆=∆⇒12121212L L F F L F k x x F F x F k L k F L k F x k F

2、在真实情境中理解胡克定律中的F与x的物理意义: F=

kx

研究对象：某给定的弹簧

X：该弹簧的形变量

F：该弹簧产生的弹力，数值上等于该弹簧任何一端所受的外力

难点解析：“轻弹簧上任何一个截面上的弹力处处相等”，

因此也可以说“轻弹簧的弹力即是弹簧上任何一个截面上相互作用的弹力”，

只是为了方便起见，通常只研究弹簧某一端所产生的弹力，数值上等于弹簧的这一端所受的外力大小。

例题10：（3.2弹力∙课后练习）锻炼身体用的拉力器，并列装有四根相同的弹簧，每根弹簧的自然长度都是40cm，某人用600N的力把它们拉长至1.6m，则() A．人的每只手受到拉力器的拉力为300N

B．每根弹簧产生的弹力为150N

C．每根弹簧的劲度系数为93.75N/m

D．每根弹簧的劲度系数为500N/m

课堂练习：两轻弹簧劲度系统分别k1，k2，原长分别L1，L2，串在一起，上端固定，下端挂一重为G的物体，求此时弹簧的总长度。