第三章-1-重力与弹力—-人教版高中物理必修第一册(共49张)-副本课件.pptx

1、1重力与弹力 一、重力1.定义:由于地球的吸引而使物体受到的力。2.大小跟物体的质量成正比,即G=mg,式中G、m、g的单位分别是N、kg、N/kg。3.方向重力的方向总是竖直向下。必备知识自我检测4.重心(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。(2)决定因素:取决于物体的形状和质量分布。5.力的图示:用有向线段表示力,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。必备知识自我检测二、弹力1.形变和弹性形变(1)形变:物体在力的作用下体积或形状会发生改变,这种变化叫作形变。(2)阅读课本P

2、57演示,这个实验现象说明了桌面发生了形变。这个实验应用了微小量放大法。2.弹力定义: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。3.几种弹力(1)压力和支持力的方向:垂直于物体的接触面。(2)绳的拉力方向:沿着绳而指向绳收缩的方向,绳中的弹力常常叫作张力。必备知识自我检测三、胡克定律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。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。3.胡克定律:在弹性限度内,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

3、,即F=kx。4.劲度系数:公式F=kx中的k叫作弹簧劲度系数,单位是牛顿每米,符号是N/m 。必备知识自我检测1.正误辨析(1)重心是物体重力的作用点,重心一定在物体上。()(2)两个接触的物体间一定存在弹力。()(3)静止在水平地面上的物体受到向上的支持力,是因为地面发生了形变。()答案:解析:重心可能在物体上,也可能在物体之外。答案:解析:两个接触的物体间,可能不存在弹力。答案:解析:由弹力产生的条件可知,地面发生了形变对与它接触的物体产生了弹力。所以支持力是因为地面发生了形变。必备知识自我检测(4)弹簧的长度越长,弹力越大。()(5)弹簧只有在弹性限度内,才满足胡克定律。()(6)弹簧

4、的劲度系数k与弹簧的弹力F成正比、与弹簧的形变量x成反比。()答案:答案:解析:胡克定律只适用于弹性限度以内的情况。答案:解析:劲度系数和弹簧自身的长短、粗细和材料有关,与弹力和弹簧的形变量无关。必备知识自我检测2.下列哪幅图中的箭头能正确表示球受到的重力的方向()答案:C解析:该题考查的是球的重力的示意图,重力的方向是竖直向下,选项C正确。必备知识自我检测3.一个重20 N的物体沿斜面下滑,关于该物体重力的图示,下列所示的四个图中正确的是()答案:A解析:首先由重力的方向竖直向下,可判定B项、C项错误。因重力为20 N,标度为5 N,所以线段应有4个标度长度,D项错误,A项正确。必备知识自我

5、检测4.(多选)下列各种情况中,属于弹性形变的有()A.撑竿跳高运动员起跳中,撑竿的形变B.当你坐在椅子上时,椅面发生的微小形变C.细钢丝被绕制成弹簧D.铝桶被砸扁答案:A B解析:“撑竿的形变”“椅面发生的微小形变”均能恢复原状,是弹性形变;“细钢丝被绕制成弹簧”不能恢复原状,“铝桶被砸扁”不能恢复原状,是非弹性形变。故选项A、B正确,C、D错误。问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测对重力及重心的理解情景探究如图所示,树上的苹果会落向地面;建筑工地上工人常用重锤线来检测墙壁是否竖直。为什么树上的苹果总要落向地面?为什么使用重锤线能检测墙壁是否竖直呢?要点提示物体落向地面是因为受到了竖直向下

6、的重力作用;重锤线能检测墙壁是否竖直的原理,也是因为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沿竖直方向的,如果墙壁与细线平行,就说明墙壁是竖直的,没有倾斜。问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测知识点拨1.重力的产生、方向、大小和重心问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测2.重心与物体形状、质量分布情况的关系质量分布均匀、形状规则的物体,重心在其几何中心质量分布不均匀、形状不规则的物体,重心与物体的形状、质量分布情况均有关问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测画龙点睛 重心是物体所受重力的等效作用点,不是只有这一点才受重力。重心的位置可

7、能在物体上,也可能不在物体上。薄板的重心可用悬挂法确定,其原理是二力平衡。问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测实例引导例1关于重力以下说法正确的是()A.重力的方向总是垂直地面向下的B.重力是物体的固有属性,不随物体位置的改变而改变C.形状规则的物体的重心,不一定在它的几何中心上D.挂在绳上静止的物体,它受到的重力就是绳对它的拉力答案:C解析:重力的方向总是竖直向下的,不能说重力的方向总是垂直地面向下的,故A错误;质量是物体的一种属性,而重力不是,物体的重力会随物体在地球上位置的改变而改变,故B错误;形状规则的物体,若质量分布不均匀,则物体的重心不一定在它的几何中心,故C正确;根据二力平衡知

8、,挂在绳上静止的物体,它受到的重力等于绳对它的拉力,但不能说它受到的重力就是绳对它的拉力,因为二者产生的原因、方向等不同,故D错误。问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测规律方法 关于重心理解的五点注意 问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测变式训练1(2019天津静海区高一上期中)关于重心,下列说法中正确的是()A.重心就是物体内最重的一点B.物体发生形变时,其重心位置一定不变C.重心一定在物体的中心D.采用背越式跳高的运动员在越过横杆时,重心可能在横杆之下答案:D解析:重心在效果上可以看作物体各部分所受重力作用集中于一点,而不是最重的点,A项错误;物体发生形变时,物体的形状发生改变,所以其

9、重心位置可能改变,B项错误;重心的位置与物体的形状和物体内质量分布有关,重心不一定在物体的中心,C项错误;采用背越式跳高的运动员在越过横杆时,其重心位置可能在横杆之下,D项正确。问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测力的图示与力的示意图情景探究如图所示,用10 N的力托着一本书,用500 N的力推汽车,如何简洁明了地表示出这两个力呢?要点提示可以用一带箭头的线段来表示,线段的长度表示力的大小,箭头的指向表示力的方向,箭尾或者箭头表示力的作用点。问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测知识点拨力的图示与力的示意图的画法画龙点睛(1)标度的选取应根据力的大小合理设计。一般情况下,线段应取25个整数段

10、标度的长度。(2)画同一物体受到的不同力时要用同一标度。问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测实例引导例2如图所示,静止木块对桌面压力为6 N,试画出压力的图示,并说明施力物体和受力物体;画出木块所受重力和支持力的示意图。问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测解析:画力的图示时,要严格按照以下步骤进行(1)选标度:本题中选如图所示的线段表示3 N的力。(2)从作用点沿力的方向画一线段,线段上加上标度。如图(a)所示,从O点竖直向下画一条2倍于标度的线段。(3)线段上加箭头表示力的方向。(4)压力的作用点应画于桌面上,且压力符号用FN表示。画力的示意图时,对线段的长短没有严格要求,只需画出力的作

11、用点和方向。答案:压力的图示如图(a)所示,压力的施力物体是木块,受力物体是桌子;木块所受重力和支持力的示意图如图(b)或(c)。问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测规律方法 1.力的图示和力的示意图的画法2.画力的图示和示意图的注意事项(1)力的图示反映了力的三要素,而力的示意图只反映了力的作用点和方向,在分析物体受力时经常用到。(2)标度的选取应根据力的大小合理设计,一般情况下,线段应取25段整数段标度的长度。(3)要用同一标度画同一物体受到的不同的力。表示力的线段的始端一般为物体的重心位置。(4)操作的“四定二标”:一定作用点,二定作用线,三定标度,四定线段长度;一标力的方向,二标力的

12、数值。问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测变式训练2重30 N的木块浮在水面上,作出木块所受浮力的图示和示意图,并指出施力物体和受力物体。答案:选单位长度的线段表示10 N的力,从木块的作用点竖直向上画一条三倍单位长度的线段,在线段上标出方向表示力的方向,如图甲为木块所受浮力的图示。从力的作用点沿浮力的方向画有向线段,并标明浮力F,如图乙为木块所受浮力的示意图。浮力的施力物体是水,受力物体是木块。问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测物体间弹力有无的判断方法情景探究如图所示,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

13、是光滑的,各容器的底部均处于水平面内,各容器的侧壁对钢球有没有弹力作用?要点提示在将容器的侧壁去掉时,钢球仍处于静止,故各容器的侧壁对钢球没有弹力作用。问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测知识点拨1.弹力的产生条件(1)物体要接触。(2)物体要发生弹性形变(尤其注意微小形变)。2.弹力有无的判断方法问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测实例引导例3下图中,A、B均处于静止状态,则A、B之间一定有弹力的是()问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测答案:B解析:在具体判断有没有弹力时,我们用假设法进行判断。在A图中,若拿去A球,则B球仍静止不动,故A、B间没

14、有挤压,即A、B间没有弹力。在B图中,若拿去A球,则B球将向左运动,故A、B间存在相互挤压,故A、B间存在弹力。在C图中,若拿去A球,则B球仍静止,即A、B间没有挤压,即A、B间没有弹力。在D图中若拿去A球,则B球可能静止,即A、B间可能没有挤压,即A、B间可能没有弹力。规律方法 判断弹力有无的误区误认为只要有接触就一定存在弹力作用,忽略了弹力产生的另一个条件发生弹性形变(尤其是微小形变)。问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测变式训练3如图所示,一个小球用两根轻绳挂于天花板上,球静止,绳1倾斜,绳2恰好竖直。则小球所受的作用力个数()A.一定是两个B.一定是三个C.可能是四个D.可能是两个,

15、也可能是三个答案:A解析:假设去掉绳1,小球仍处于原来的状态静止不动,所以绳1对小球不产生拉力作用;若去掉绳2,小球不会静止于原来的位置,所以绳2对小球产生拉力。所以小球受到重力和绳2对其拉力的作用。问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测弹力方向的确定情景探究体育课上一同学将足球踢向斜台,如图所示。足球与斜台作用时斜台给足球的弹力方向如何?要点提示足球与斜台的作用是球面与斜面的相互作用,足球所受弹力方向垂直于斜台指向足球,即斜向左上方。问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测知识点拨1.弹力的方向总与引起物体形变的外力方向相反,与施力物体恢复原状的方向相同。2.常见弹力的方向问题一问题二问题三问

16、题四问题五随堂检测问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测画龙点睛 绳子只能产生沿绳指向绳收缩的拉力;杆可以产生沿杆的拉力、支持力以及不沿杆的弹力,具体分析要结合物体的受力情况和运动状态。问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测实例引导例4按下列要求在图中画出物体所受的弹力的示意图。(1)图甲中斜面对物块的支持力;(2)图乙中大半球球面对小球的支持力;(3)图丙中光滑但质量分布不均匀的小球的球心在O处,重心在P处,静止在竖直墙和桌边之间,试画出小球所受的弹力;(4)图丁中均匀细杆被细绳拉住而静止,画出杆所受的弹力。问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测解析:解答本题时要明确以下三点:(1)当点与面

17、(或曲面)接触时,弹力方向与面之间的关系。(2)绳上弹力方向的特点。(3)接触面为球面时,弹力方向的延长线或反向延长线的特点。各物体所受弹力的示意图如图所示。答案:见解析问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测规律方法 判断弹力方向的一般步骤(1)确定物体之间弹力作用的类型。(2)确定产生弹力的物体。(3)确定物体形变的方向。(4)确定物体产生的弹力方向。问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测弹力的大小情景探究如图所示是一种弹簧测力计,它的下端和一个钩子连在一起,钩子又与弹簧的下端相连,弹簧的上端固定在壳顶的环上。(1)当所挂物体的重力越大时,弹簧拉伸越长,弹簧测力计的示数越大,这一现象说明了什

18、么?(2)弹簧测力计的刻度是均匀的,说明弹簧的弹力和弹簧形变量之间有怎样的定量关系?要点提示(1)这一现象说明弹簧的弹力大小与弹簧的形变量有关,而且形变量越大,弹力越大;(2)弹簧测力计的刻度是均匀的,说明弹簧的弹力和弹簧形变量成正比关系。问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测知识点拨1.对胡克定律的理解问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测2.弹力大小的计算方法(1)弹簧的弹力应用胡克定律F=kx求解。(2)非弹簧弹力:一般要借助物体的运动状态所遵循的物理规律求解,如力的平衡条件。问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测实例引导例5如图所示为一轻质弹簧的弹力大小F和长度L的关系图像,试由图像确

19、定:(1)弹簧的原长;(2)弹簧的劲度系数;(3)弹簧伸长15 cm时,弹力的大小(在弹性限度内)。问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测解析:(1)由题图知,当弹力F=0时,弹簧处于原长,所以L0=10 cm;(2)由F-L图像知,当弹力F=10 N且弹簧处于拉伸状态时,弹簧长度为L=15 cm,弹簧的伸长量x=L-L0=5 cm=0.05 m由F=kx得k=200 N/m;(3)当x=15 cm=0.15 m时,由F=kx得F=2000.15 N=30 N。答案:(1)10 cm(2)200 N/m(3)30 N问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测规律方法(1)利用公式F=kx计算,适用

20、于弹簧弹力大小的计算,特别注意x为弹簧形变量,而不是弹簧实际长度。(2)利用胡克定律计算弹簧弹力时,一定要注意不能超出弹簧的弹性限度。问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测变式训练4探究弹力和弹簧伸长的关系时,在弹性限度内,悬挂15 N重物时,弹簧长度为0.16 m;悬挂20 N重物时,弹簧长度为0.18 m,则弹簧的原长l0和劲度系数k分别为()A.l0=0.02 mk=500 N/mB.l0=0.10 mk=500 N/mC.l0=0.02 mk=250 N/mD.l0=0.10 mk=250 N/m答案:D解析:由胡克定律可知15 N=k(0.16 m-l0),20 N=k(0.18 m

21、-l0),解得k=250 N/m,l0=0.10 m,故选项D正确。问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测1.下列关于重力、重心的说法,正确的是()A.任何有规则形状的物体,它的重心一定与它的几何中心重合B.任何物体的重心都在物体内,不可能在物体外C.重力就是物体对水平桌面的压力D.重力是由于地面附近的物体受到地球的吸引而产生的答案:D解析:只有质量分布均匀的形状规则的物体重心才在几何中心上,选项A错误;重心可以不在物体上,选项B错误;重力和压力的施、受力物体不同,不是同一个力,选项C错误;重力是由于地面附近的物体受到地球的吸引而产生的,选项D正确。问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测2.(

22、多选)关于弹力的方向,下列说法正确的是()A.弹力方向一定垂直于接触面B.弹力方向不一定垂直于接触面C.轻质绳对物体的弹力方向一定沿着绳子离开物体的方向,因为绳子只会发生拉伸形变D.轻质绳对物体产生的弹力一定垂直于与绳相连的接触面答案:B C解析:压力或支持力的方向一定垂直于接触面,但是绳的拉力方向一定沿绳而且指向绳收缩的方向,它不一定垂直于与绳相连的接触面,选项A、D错误,B、C正确。问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测3.如图所示,底端置于粗糙水平地面上的杆,其顶端被一根细线用手拉住,杆处于静止状态,细线水平。下列说法正确的是()A.杆对细线的弹力方向为水平向右B.细线对杆的弹力方向垂直

23、杆向左C.杆受到地面的弹力是由杆的形变产生的D.地面受到杆的弹力沿杆向左下方答案:A解析:细线中弹力方向沿细线且指向细线收缩的方向,故细线对杆的弹力方向水平向左,杆对细线的弹力方向水平向右,故A项正确,B项错误;杆受到地面的弹力是由于地面发生形变产生的,C项错误;杆对地面的弹力方向垂直于地面向下,故D项错误。问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测4.如图所示,物体受到一个与水平方向成30角、大小为27 N的斜向左上方的拉力,画出这个力的图示。解析:画力的图示要严格按标准把力的三要素表达出来,作图要规范,如图所示。答案:见解析问题一问题二问题三问题四问题五随堂检测5.一轻弹簧在10.0 N的拉力作用下,长度由原长5.00 cm伸长为6.00 cm。则:(1)弹簧的劲度系数为多大?(2)当该弹簧长度为4.20 cm时,弹簧的弹力大小有多大?解析:(1)由F=kx得F1=k(l1-l0)(2)当该弹簧长度为4.20 cm时,弹簧处于压缩状态,此时弹簧的弹力大小F2=k(l0-l2)=1103(5.00-4.20)10-2 N=8 N。答案:(1)1103 N/m(2)8 N