（2021新人教版）高中物理必修第一册3.1 重力与弹力ppt课件+素材.zip

3.1重力与弹力 第三章相互作用力 学科素养与目标要求 1.了解重力产生的原因，会确定重力的大小和方向，理解重心的概念. 2.知道弹性形变、弹力的定义及产生的条件. 3.掌握胡克定律的内容及表达式. 物理观念： 1.会作力的图示和力的示意图. 2.理解重心的位置与物体形状、质量分布有关. 3.会判断弹力的方向. 4.能够应用胡克定律解决有关问题. 科学思维： 什么是力？力是如何产生的？ 2、力的性质 （1）物质性：力不能离开施力物体和受力物体而独立存在， 只要有力，必会同时存在着施力物体和受力物体。 （2）相互性：一个力总是联系着两个物体，施力物体同时也 是受力物体，受力物体同时也是施力物体。 力 一 1、定义：物体与物体之间的相互作用 3、单位： 牛（N） 3、力的效果： （1）改变物体的运动状态； （2）使物体的形状发生变化 5、力的三要素 （1）大小(用弹簧秤测定) （2）方向 （3）作用点 矢量 力的作用效果受到什么因素影响呢？ 那我们应该如何画物体所受的力？ 6、力的示意图： 粗略表示，只正确表示出力的作用点和方向，不严 格画出力的大小 注意:受力分析我们一般只做力的示意图 7、力的图示 (1)用来精确表示力的大小和方向 （2）线段的长短表示力的大小 （3）线段上的箭头的指向表示力的方向 （4）箭头表示力的作用点 自由释放的小球为什么会下落？ 观看动画 收到了重力 那重力是怎样产生的呢？ 1.定义：由于地球对物体的吸引，而使物体受到的力.重力的施力物体是 地球. 2.大小：G mg ，g是自由落体加速度. 重力二 竖直向下 3.重力的方向：竖直向下 注意：竖直向下指垂直于水平面向下， 不是垂直于支持面向下。 竖直垂直 判断放在斜面上的重物所受重力的方向，谁对谁错 垂直斜面向下竖直向下 重力的方向总是竖直向下 4.作用点重心 (1)重心：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 ，这一点叫作物体的重心. (2)决定因素：物体的 ；物体的 . 重力二 集中于一点 形状质量分布 o o （3）重心可以不在物体上 o (4)对形状不规则的物体，可以应用二力平衡的知识通过实验来确定其重 心位置.如薄板状物体的重心位置可以通过 法来确定. 重力二 悬挂 我们就用作用于重心的一个重力，等效地代替了实际 作用于物体无数个点上的无数个微小重力，这种方法 叫等效代替。等效代替是物理学中常用的一种方法， 以后还会用到。 【合作探究】找出不规则薄板的重心 【例1】下列说法中正确的是（ ） A甲用力把乙推倒而自己并未到下，说明只是甲对乙施加了 推力，而乙对甲没有施加力。 B甲对以施加了力的作用，甲是施力物体同时也是受力物 体。 C带正电的甲球吸引带负电的一球，那乙球也同时吸引乙 球。 D力不能离开物体而单独存在。 BCD 课堂训练 【例2】关于重心，下列说法正确的（ ） A重心就是物体最重的一点。 B重心就是物体的几何中心 C直铁丝弯曲后，重心便不在中心，但一定在铁丝上 D重心是物体个部分所受重力的合力的作用点 【例3】如图所示，以饮料杯装满水，杯的底部有一小孔，在水从小孔 不断流出的过程中，杯连同杯中的水的重心将（ ） A一直下降 B一直上升 C先升后降 D先降后升 D D 【例4】关于力的下述说法中正确的是（ ） A力是物体对物体的作用 B只有直接接触的物体间才有力的作用 C力可以离开物体而独立存在D力的大小可以用天平测量 【例5】关于重力，下列说法中正确的是（ ） A、重力的方向总是垂直于接触面 B、重力的方向竖直向下，重力的施力物体是地球 C、地球上的物体只有静止时才受到重力作用 D、物体只有落向地面时才受到重力作用 A B 观看 视频 回答 问题 问题:运动员为什么能跳那么高? 1.如图2所示，取一个扁玻璃瓶，里面盛满水，用穿有透明细管的橡皮塞 封口，使水面位于细管中，用手捏玻璃瓶，会看到什么现象？说明什么 ？ 小实验 答案用手捏玻璃瓶，细管中水面会上升(或下降).说明受到压力时玻璃瓶发生形变，体积变小(或 变大)了. 2.用手压橡皮泥，橡皮泥发生形变；脚踩在松软的泥土上，留下了深深的脚印(形变) ，这两种形变与玻璃瓶的形变有什么不同？ 答案橡皮泥、泥土受力后发生的形变，在撤去外力后不能恢复原状(非弹性形变)，玻璃瓶的形变在撤去外力后 能恢复原状(弹性形变). 图2 1、形变： 物体在力的作用下形状或体积发生改变，叫做形变。 弹力三 （2）非弹性形变：物体所受外力撤去后，不会恢复原状而保留下 来的永久形变。 （1）弹性形变：物体所受外力撤去后，能够恢复原来的形状。 2、形变的分类 发生 的物体，由于 ，对跟它 的物体 产生力的作用，这种力叫弹力。 （2）弹力产生的条件： 3.弹力 相互接触 发生弹性形变 （1）定义： 弹性形变要恢复原状 接触 （相互挤压 ） 放在水平桌面上的物体受哪 些力的作用？ 支持力是怎样产生的？是不是弹力 呢？ 再探物体的形变? 放大的思想放大的思想 显示微小形变的观察 总结：任何物体受到外力作用会发生形变总结：任何物体受到外力作用会发生形变 4.弹力的方向 形变物 施力物 体 受力物 体 力方向 F1 F2 弹力的方向：垂直接触面，指向受力物体。 与恢复形变的方向相同。 书形变 桌面形变 书 桌子 书 桌子 书对桌子的压 力F2 桌子对书的支 持力F1 垂直桌面 指向桌子 垂直桌面 指向书 放在水平桌面上的书，分析书与桌 面之间的弹力。 5.几种常见弹力的分析及画法 A B 半球形的碗 A B FN1 FN2 FNA FNB F1 F2 F2 F1 垂直于接触面指向受力物体 6.不可伸长的绳子的弹力 用绳子拉物体时，绳子和物体都会产生形变，致使绳子对物体 产生拉力，同时物体也对绳子产生拉力。试讨论拉力的方向与绳子 的方向有什么关系。 绳子所受的弹力方向总是沿绳指向绳子收缩的方 向。 6.弹力有无的判断 (1)对于明显形变的情况，可以根据弹力产生的条件直接进行判断. (2)对于形变不明显的情况，可利用假设法进行判断. 假设无弹力：假设撤去接触面，看物体还能否在原位置保持原来的状态 ，若能保持原来的状态，则说明物体间无弹力作用；否则，有弹力作用. 假设有弹力：假设接触物体间有弹力，画出假设状态下的受力分析图， 判断受力情况与所处状态是否矛盾，若矛盾， 则不存在弹力；若不矛盾，则存在弹力. 如图4，接触面光滑，若A处有弹力，则 无法使球处于静止状态，故A处无弹力.图4 6.弹力有无的判断 （1）假设法（受力分析） （2）撤去法 【牛刀小试1】在如图3所示的各图中画出物体P受到的各接触点或接触 面对它的弹力的示意图，各图中物体P均处于静止状态. 解析题图甲中P受到的弹力属于绳的拉力，应沿着绳子而指向绳收缩的方向，因此 弹力方向沿绳向上； 题图乙中P与斜面的接触面为平面，P受到的支持力垂直于斜面向上； 题图丙中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 点弹力F1方向水平向右，B点弹力F2方向垂直于斜面指向左上方； 题图丁中A点属于点与球面相接触，弹力应垂直于球面的切面斜向上，且必过球心O ，B点属于点与面相接触，弹力应垂直于杆向上. 它们所受弹力的示意图如图所示. 【牛刀小试2】(多选)如图5所示，图中的物体A均处于静止状态，下列说法正确的 是 A.图甲中地面是光滑水平的，A与B间存在弹力 B.图乙中两斜面与水平地面的夹角分别为、，两斜面对A均有支持的作用 C.图丙中A受到斜面B对它的弹力的作用 D.图丁中A受到光滑斜面B对它的弹力的作用 图5 1、胡克定律：在弹性限度内，弹簧弹力的大小F与弹簧 伸长（或压缩）的长度x成正比。 2、x为弹簧形变量的大小。 拉伸：x=L-L0 压缩：x=L0-L 四、胡克定律 3、劲度系数（k）： 单位“牛顿每米 ”N/m 劲度系数只取决于弹簧本身,与弹簧材料、粗细及长度等有关。 K越大，弹簧越硬，越不容易拉伸或压缩 K越小，弹簧越软，越容易拉伸或压缩 4.对胡克定律Fkx的理解 (1)x是弹簧的形变量，而不是弹簧形变后的长度. (2)k为弹簧的劲度系数，反映弹簧本身的属性，由弹簧自身的长度、粗细、材料等因 素决定，与弹力F的大小和伸长量x无关. （3.）Fx图像是一条过原点的倾斜直线(如图6所示)，直线 的斜率表示弹簧的劲度系数k. 3.胡克定律的推论：Fkx.弹簧弹力的变化量F跟弹簧形 变量的变化量x成正比. 4.胡克定律的适用条件：弹簧在弹性限度内发生形变. 图6 【牛刀小试3】一根轻质弹簧在10.0 N的拉力作用下，其长度由原来的 5.00 cm伸长为6.00 cm.求：(弹簧始终在弹性限度内) (1)当这根弹簧长度为4.20 cm时，弹簧受到的压力多大？ 解析弹簧原长L05.00 cm5.00102 m 在拉力F110.0 N的作用下伸长到 L16.00 cm6.00102 m 根据胡克定律得F1kx1k(L1L0) 设当压力为F2时， 弹簧被压缩到L24.20 cm4.20102 m 根据胡克定律得，压力F2kx2k(L0L2)1.00103 N/m(5.004.20)102 m8.0 N. (2)当弹簧受到15 N的拉力时，弹簧的长度是多少？ 答案6.50 cm 解析设弹簧的弹力F15 N时弹簧的伸长量为x. 此时弹簧的长度为LL0 x6.50 cm. 【牛刀小试4】(多选)在日常生活及各项体育运动中，有弹力出现的情况比较普遍，如图7所示的跳水运动就是一 个实例.下列说法正确的是 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 1234 解析两个接触的物体间有弹力时，一定都会发生形变；发生形变的物体，为了恢复原状，会对与它接触的物体产 生弹力的作用，发生形变的物体是施力物体.B、C正确. 图7 【牛刀小试5】(弹力的方向及有无判断)已知图8中的球均处于静止状态，且球是光滑的，请画出它们所受弹力的 示意图. 图8 答案 1234 4.(胡克定律的应用)由实验测得某弹簧所受弹力F和弹簧的长度l的关系图 像如图9所示，求： (1)该弹簧的原长. (2)该弹簧的劲度系数. 答案0.15 m 答案500 N/m 图9 1234 解析解法一(1)当弹簧的弹力F0时弹簧的长度等于原长，由题图可知该弹簧的原长为l015102 m0.15 m. 1234 由题图可知，该弹簧伸长x(2515)102 m10102 m时，弹力F50 N. 解法二根据胡克定律得Fk(ll0)， 代入题图中的两点(0.25,50)和(0.05，50). 可得50 Nk(0.25 ml0) 50 Nk(0.05 ml0) 解得l00.15 m，k500 N/m. 五、四种基本相互作用 1、万有引力：存在于一切物体之间，相互作用的强度随距离的增大 而减小。 2、电磁相互作用：存在于电荷与电荷、磁体与磁体、电流与电流之 间，他们本质上是同一种相互作用的不同表现，作用规律与万有引力 相似。 3、强相互作用：存在于原子核内质子质子、质子与中子、中子与中 子之间，它是短程力，作用范围只有约1015 m。 4、弱相互作用：在放射现象中发现的，也是短程力。强度只有强相 互作用的1012倍。 1、力的概念:力是物体之间的相互作用 (1)力不能脱离物体而单独存在 (2)力的作用是相互的 (3)施力物体也一定是受力物体 (4)力的矢量性 3、力的作用效果 改变物体的运动状态 使物体发生形变 4、力的三要素： 6、力的图示与力的示意图： 力 2、力的性质： 5、力的单位： 牛顿 国际符号：N 大小 方向 作用点 六.课堂小结 1、产生的原因： 3、大小 （1）G=mg （2）用弹簧秤测量 4、方向：竖直向下（即垂直于水平面向下） 5、作用点（重心） 注意：重心可能在物体上， 也可能在物体之外。 重 力 2、定义： 重心的定义 重心位置的判断 七.课后作业 1.课后习题 2.跟踪训练 谢谢聆听！谢谢聆听！