相互作用 重力 弹力 摩擦力

第三节 形变与弹力
2014-7-4
前面我们学习了力的分类，知道 力可以按性质和效果来分类。 力按性质可分为重力、弹力、摩擦力 等。
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双手弯曲塑料直尺，或用手拉伸弹 簧，直尺和弹簧会发生什么变化？
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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)
• 此时，部分乙醚液体保存在中间玻璃管中，与下面的液 体分离开来，但其位置仍是倾斜状，液体又会流下来， 鸟的身体直立．此时鸟的头部已经变湿，于是又会再次 出现上面的一幕，循环往复，直到盆中的水被鸟喝干后， 头部不能再变湿，才不再低头喝水．
• 原来，“饮水鸟”头部不断蒸发所吸收的周围空气的热量， 就是这奇妙的“饮水鸟”能够活动的动力．正是因为它使 用的是周围人不易察觉到的能源，所以才会被人误认为是 “永动机”，难怪连爱因斯坦一见之下都被它唬住了．
(３)重力的作用点：重心
• 质量分布均匀，形状规则的 物体，重心在几何中心 • 非匀质物体和形状不规则的 物体，物体的重心与物体的 形状和质量分布有关。
不 一 定
悬挂法
•
• • •
例3关于重力的概念，下列说法中正确的是 (
A．重力的施力物体是地球 B．重力的方向总是垂直向下的
)
C．重力的大小可以用弹簧测力计和杆秤直接测量
原理：
弹簧秤、台秤 二力平衡
静止状态
Ｇ＝mg
g=9.8m/s2 或g=9.8N/kg
注意：
（拉力与重力平衡） g为重力加速度
力的方向
你知道建 筑工人可以 用什么方法 判断大楼是 否竖直呢？
(２)重力的方向
(３)重力的作用点： 重心
• 一串葡萄重力的示意图如何画?
等效
从效果上看，我们可以认为各个部分受 到的重力作用集中于一点，这一点叫做物体 的重心。
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例 分析书放在桌面或倾斜木板上时 , 题
书和木板所受的弹力
F2 书 F2 书 F1 木板 F1 板
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思考：
绳子的拉力也是弹力，那么绳子的拉力的方向如何呢？ 总结：绳子的拉力绳子对所拉物体的弹 力 方向总是沿着绳而指向绳子收缩的方向
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例如
b
Tb
a
Ta
G
(2)立方体的重心与其几何中心重合， 如下图所示 a 原来距地高度为 h1＝ ； 2 2 翻转后的重心高度为 h2＝ a. 2 2－1 2 a 所以重心升高 Δh＝h2－h1＝ a－ ＝ a. 2 2 2
•
变式训练4 如右图所示，一饮料杯装满水，杯子的底部有一小孔，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 ( )
NB对A
N
B
曲面与曲面间弹力方向：
与过接触点的公切面垂直并指向受力物体
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弹力有无的判断
• 对于微小形变，用假设推理法
假设A、B间有弹力
A B 光滑水平面并 排放着静止的 木块A、B
以B为研究对象，B受力： N地 NA→B
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G B不可能静止，所以A、B间 没有弹力
弹力有无的判断
第三章 相互作用
第一节 重力 基本相互作用
【学习目标】
1.了解力的概念 2.知道力的作用效果 3.知道力的三要素及力的图示
4.知道重力的方向以及重力的大小 与物体质量的关系
力作用于物体会产生哪些效果 ？
• 球加速运动 • 球减速运动 • 球的运动方向变了
物体的运动状态发生 变化，也就是速度发 生变化。
• • • • • •
变式训练3
关于重力的说法，正确的是
(
)
A．重力就是地球对物体的吸引力 B．只有静止的物体才受到重力 C．同一物体在地球上无论怎样运动都受到重力 D．重力是由于物体受到地球的吸引而产生的 答案：CD
• 解析：地球对物体的吸引力是产生重力的原因，但不等同 于重力，故D正确而A错误．只要物体在地球表面或地球 表面附近，物体就一定要受到重力作用，与其运动状态无 关，故C正确，B错误．
力 的 三 要 素 • 箭头方向 • 力有大小 • 力有方向 • 力有作用点 • 长短 • 箭尾（头）点
1、下列关于力的说法正确的是 （
D
）
A、射出枪口的子弹能打到很远的距离，是因为 子弹离开枪口后受到一个推力的作用 B、甲用力把乙推倒，说明只是甲对乙有作用力， 乙对甲没有作用力 C、只有有生命或有动力的物体才会施力，无生 命或无动力的物体只会受力 D、任何一个物体，一定既是受力物体，也是施 力物体
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
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范 性
形 变
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一切物体在力的作用下都会产生形 变
1
有的物体形变较为明显. (如拉伸的弹簧,弯曲的弓箭)
2
有的物体的形变极其微小
(如重物放在桌面上)
不能发生形变的物体是不存在的
两个实验观 察微小形变
• 2．关于重心的位置，下列说法正确的是 或降低
(
)
• A．物体升高或降低时，重心在物体上的位置也要升高
• B．物体的形状改变时，其重心位置必定也要改变 • C．物体的重心在物体上的位置随物体的放置方法不同 而不同 • D．物体升高、降低或放置方法改变，重心在物体上的 位置都不变
• 答案：D
• 解析：确定的物体的重心在物体上的位置不变，故D正确， A、C错误；物体的形状改变时，重心的位置不一定改变， B错误．
假设球与斜面间有弹力 以球为研究对象，球受力： T N
弹力实际上是发生形变的物体对使 它发生形变的物体的作用
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弹力产生的条件：
1 2 直接接触 有形变（指的是弹性形变）
一句话，弹力的产生，接触是前提，形变是根本.
弹力产生在直接接触并发生形 变的物体之间
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弹力的方向:
通常所说的拉力、压力都是弹力 压力的方向垂直于支持面而 指向被压的物体 支持力的方向垂直于支持面而 指向被支持的物体
• • •
A．一直下降 C．先升后降 答案：D
B．一直上升 D．先降后升
• 解析：水杯的重心位置是不变的，水不断流出，则水的重 心不断下降，故整体的重心在不断下降，降到一定位置后 又会上升．也可用极限思维方法来研究：设想水流尽，则 整体的重心就是杯的重心，故共同重心是先降后升，所以 D正确．
• • •
•
例4有一质量分布均匀铁链长L，原来放在地面上，现在将铁链竖直向上刚 好拉直，它的重心位置升高了多少？使一块边长为a的均匀立方体绕着自己 的一个棱翻转，当它的对角线刚好与地面垂直时，其重心位置升高了多少？
解析：(1)铁链放在地面上时，其重心位置高度可以认 为等于零，当刚好向上拉直时，它的重心在其中点位置上， L L 距地面 ，所以铁链的重心升高了 . 2 2
• “饮水鸟”大约有10厘米高，鸟身是玻璃制成的，外面 涂有绿色，看不到里面情况．头部用一层薄薄的棉布包 着，身上贴着几片黄色羽毛，前面放着一个小水盆． • 只要用手将鸟嘴沾湿，小鸟立即开始不停地做俯仰动作， 并且幅度越来越大，接着就一头扎进水盆里喝水，很快 又抬起头来前俯后仰，循环往复，就像是一台“永动 机”．本以为鸟的体内装有电池，但观众们仔细查看后 并没有发现电池，“难道鸟的体内真的装着永动机？” 但是永动机在科学理论上是不可能的，那么这到底是怎 么回事呢？
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发生形变的物体，对使它发生 形变的物体有什么作用效果 呢？？ 比如说：射箭、弹簧推小车等。
它为什么会产生这样的效果 呢？ 因为它要恢复原状。
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定义：
发生形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触 的物 体会产生力的作用，这种力叫弹力. 那么，弹力产生的原因是什么呢？ 弹力的施力物体发生了形变
1．下列说法正确的是 A．静止不动的物体，一定不受任何力的作用 B．物体的形状没有改变，说明该物体一定不受力的作用
(
)
•பைடு நூலகம்
• •
C．物体的运动方向改变了，则该物体一定受到力的作用
D．只有运动物体才会受到力的作用 答案：C
• 解析：物体受到力的作用，可能使物体形状发生改变，也 可能使运动状态发生变化，C正确．
•
•
D．把物体放在水平支持物上，静止时物体对水平支持物的压力就是物体受到的重力
答案：A
• 解析：重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，它的施 力物体是地球；它的方向总是竖直向下的，不是垂直向下 的；重力的大小可以用弹簧测力计直接测量，而杆秤直接 测量的是质量，而不是重力；重力和压力的施力物体和受 力物体不同，性质也不同，所以不是同一个力．
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弹簧弹力方向又什么样的呢? 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，
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各种接触面间的弹力方向判断:''垂 直于接触面'
• 曲面与平面接触
N`
N
N
曲面与平面间弹力方向：
过接触点垂直平面指向受力物体
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各种接触面间的弹力方向判断
• 点与平面接触
力作用于物体还会产生哪些效果 ？
物体形状 发生了 变化— 简称形变
力的概念
１、力的定义：力（Force）是改变物体运动状态或产生形变的原 因
，是物体与物体间的相互作用。 我们再来举些力的例子吧。 箱子 车
受 力 物 体
人
施 力 物 体
推 拉
的 的
推力 拉力
相 互 作 用
马
书本 对
手 对
桌子
水桶
的
• 3．如图所示，质量为2kg的物体m静止在水平地面上，受 到两个力的作用：重力和支持力，则： • (1)此物体有几个施力物体，它们分别是什么物体？ • (2)如果支持力等于重力，且重力大小为20N，试画出支持 力的图示．
• 解析：(1)据题图可知，物体受两个力作用：重力和支持 力．其中，重力的施力物体为地球，支持力的施力物体 是地面．此物体可以说是有两个施力物体． • (2)因为重力G＝20N，而支持力等于重力，显然，支持力 大小为F＝20N，方向竖直向上．作出标度如图中所示， 4mm代表5N，作出支持力的图示．
大小：G=mg
重心：
单位：牛
方向：竖直向下
等效
形状、质量分布有关
• 饮水鸟 • 中国古代玩具“饮水鸟”早已失传多年，这两年才被重 新发现．
• 根据前苏联著名的科普作家别莱利曼编著的《趣味物理学 续编》，曾有人将这个涂了颜色、看不见内部奥秘的“饮 水鸟”赠送给爱因斯坦，当爱因斯坦看过并明白其原理时， 十分惊叹“饮水鸟”设计巧妙．因此这个玩具就被别人叫 做“爱因斯坦也吃惊的玩具”．
• 专家在现场揭开了奥秘．“饮水鸟”体内装有易挥发的 液体乙醚，在不动的情况下，尾部下半部分是液体乙醚， 上半部分是气体状态．当有人往鸟头部的棉布层沾冷水 时，鸟头部遇冷，吸收周围空气热量，气压下降，尾部 的液体因为吸力沿颈部上升．这样一来，鸟头部的重量 在增加，尾部的重量在减轻，重心位置发生变化，于是 就出现俯仰现象．当重心超过脚架支点而移向头部时， 鸟就会低头，当嘴部接触到水面时，水顺着嘴部又上升 到头部，鸟头又会变湿，
压力
的 提力
力的概念
２、力的基本特征： （1）力的物质性：力不能脱离物体而独立存在。 （2）力的相互性：力的作用是相互的。 （3）矢量性：力既有大小，又有方向。
物理量的符号：
Ｆ 或 国际制（ＳＩ）单位： 牛（顿） 单位符号： Ｎ
f
测量工具： 弹簧秤，弹簧测力计
力和力的图示：
用一根带箭头的线段（有向线段）来表示
• 思考：1、地面上的物体为什么不会掉进太空里？ • 2、物体为什么会下落？
思 考 那物体受 到的重力是 哪一个物体 施加的？
地球
１、重力的产生
地球上或附近的物体由于地球 的吸引而使物体受到的力。
重力是地球吸引力的一个分力。
、重力的三要素： (1)、重力的大小：
• 实验测量：
仪器：
• 公式计算
（一）力 1、概念：力是物体间的相互作用
2.作用效果：(1)使物体发生形变 (2)改变物体的运动状态。 3、特点（1）施力物体和受力物体是同时存在的 （2）同一个物体既是施力物体又是受力物体 （1）大小（ 2）方向（ 3）作用点 4、力的三要素 力是矢量
（二）重力 定义:由于地球 的吸引而使物体受到的力
N` N 光滑斜面
NB NA
B
A
点与平面间弹力方向：
过接触点垂直平面指向受力物体
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各种接触面间的弹力方向判断
• 点与曲面接触
N1
N2
NB NA B
半球形的碗
A
点与曲面间弹力方向：
与过接触点的切面垂直并指向受力物体
2014-7-4
各种接触面间的弹力方向判断
• 曲面与曲面接触
N
A
半球形的碗