新教材高中物理 3.1 重力与弹力教案 新人教版必修第一册

1．重力与弹力

知识纲要导引,

核心素养目标,

物理观念重力、重心、形变、弹力

科学思维等效法、放大法、公式法

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

重力、弹力在生产生活中的应用

与责任

基础导学

一、重力(自学教材第59、60页“重力”部分)

1．定义：由于地球的吸引而使物体受到的力．

2．大小：G＝mg,_其中g就是自由落体加速度，一般计算中g＝9.8 m/s2或g＝10 m/s2.

3．方向：竖直向下．

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，这一点叫做物体的重心(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．

(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，叫作力的示意图．

二、弹力(自学教材第60、61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61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”．

【思考】

(1)发生形变的物体一定产生弹力．( )

(2)若两物体间存在弹力，则它们一定接触．( )

(3)弹簧的长度越长，弹力越大．( )

(4)弹力的方向总与相应的形变的方向相反．( )

(5)只有在一定条件下，胡克定律才成立．( )

答案：(1)×(2)√(3)×(4)√(5)√

【教材解疑】(第61页)

[演示]

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？

问题解答：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．

课堂探究

主题一重力

【问题探究】

探究点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．

探究点2 如图所示，为什么使用重垂线可以检测墙壁是否竖直？

提示：重垂线能检测墙壁是否竖直的原理是重力的方向是竖直向下的. 重锤静止时，悬挂重锤的细线方向一定是竖直方向的，如果墙壁与细线平行，就说明墙壁是竖直的，没有倾斜．

探究点3 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．

【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．

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．

,

(1)重力的有无和大小与物体的运动状态无关．

(2)重力的方向是竖直向下，不是指向地心．

重心的位置与物体所在的位置和放置状态以及运动状态无关．(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 (多选)关于重力，下列说法正确的是( )

A．重力就是地球对物体的吸引力，其方向必定指向地心

B．重力的大小可以用杆秤直接测出

C．质量大的物体所受重力可能比质量小的物体所受重力小

D．物体对悬绳的拉力或对支撑面的压力的大小可能不等于重力

解析：重力产生的原因是地球对物体的吸引，但通常情况下重力只是地球对物体的吸引力的一部分，重力的方向竖直向下但并不一定指向地心，所以A错误；杆秤衡量的是物体的质量而非重力，B错误；由公式G＝mg可知，重力大小由质量m和g值共同决定，由于在不同的地理位置g值不同，因此质量大的物体与质量小的物体在不同的地理位置处因g值的差异有可能质量大的物体所受重力反而小，C正确；用一根悬绳吊起一个物体，当物体静止时对该竖直悬绳的拉力大小才等于物体的重力，当物体摆起来时对该悬绳的拉力大小不等于物体的重力；把物体静置于一水平支撑物上，物体对该水平支撑物的压力大小才等于物体的重力，物体静止于斜面上，物体对该支撑斜面的压力大小就不等于物体的重力，D正确．答案：CD

例2 把一个薄板状物体悬挂起来，静止时如图所示，则对于此薄板状物体所受重力的理解，下列说法正确的是( )

A．重力就是地球对物体的引力

B．重力大小和物体运动状态有关

C．重力的方向总是指向地心

D．薄板的重心一定在直线AB上