高中物理 重力和弹力课件.ppt

1、一、概念复习一、概念复习1、力的概念、力的概念（1）力是物体和物体间的）力是物体和物体间的 ,力不能脱离物体而独力不能脱离物体而独立存在立存在相互作用相互作用（2）力的作用效果）力的作用效果:使物体发生使物体发生 ,或使物体或使物体 发生变化发生变化形变形变运动状态运动状态（3）力是矢量。）力是矢量。是力的三要素是力的三要素大小、方向、作用点大小、方向、作用点 用一根带箭头的线段表示力的大小、方向、作用点的用一根带箭头的线段表示力的大小、方向、作用点的方法方法,就是就是力的图示力的图示。问：两个物体间有相互作用就一定有相互接问：两个物体间有相互作用就一定有相互接触吗？试举例说明。触吗？试举例说

2、明。（4）力的单位）力的单位:。测量工具是：。测量工具是：。牛顿牛顿测力计测力计（5）力的分类）力的分类 重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等是按重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等是按 分类的分类的 压力、支持力、动力、阻力、向心力、回复力等是按压力、支持力、动力、阻力、向心力、回复力等是按 分类的分类的力的性质力的性质力的效果力的效果问：浮力是按什么命名的力？问：浮力是按什么命名的力？（6）力的基本性质）力的基本性质力的力的物质性物质性：力不能离开物体单独存在。：力不能离开物体单独存在。力的力的相互性相互性：力的作用是相互的。：力的作用是相互的。力的力的矢量性矢量性：力是矢量：

3、力是矢量,既有大小也有方向既有大小也有方向 力的力的独立性独立性：一个力作用于物体上产生的效果：一个力作用于物体上产生的效果与这个物体是否同时受其它力作用无关。与这个物体是否同时受其它力作用无关。施力物体和受力物体施力物体和受力物体 力总是成对出现的力总是成对出现的,施力物体同时也是受力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受力物体同时也是施力物体力的运算遵从平行四边形定则力的运算遵从平行四边形定则 自然界中最基本的相互作用是自然界中最基本的相互作用是 、。引力相互作用引力相互作用电磁相互作用电磁相互作用强相互作用强相互作用弱相互作用弱相互作用 常见的重力是万有引力在地球表面附

4、近的表常见的重力是万有引力在地球表面附近的表现现,常见的弹力、摩擦力是由电磁力引起的常见的弹力、摩擦力是由电磁力引起的。例：关于力的说法正确的是（例：关于力的说法正确的是（）A只有相互接触的物体间才有力的作用只有相互接触的物体间才有力的作用B物体受到力的作用物体受到力的作用,运动状态一定改变运动状态一定改变C施力物体一定受力的作用施力物体一定受力的作用D竖直向上抛出的物体竖直向上抛出的物体,物体竖直上升物体竖直上升,是因为竖直是因为竖直方向上受到升力的作用方向上受到升力的作用C2、重力、重力（1）重力是由于）重力是由于 对物体的吸引而使物体受到的力对物体的吸引而使物体受到的力地球地球（2）大小

5、：）大小：,在地球上不同位置在地球上不同位置,同一物体的重力同一物体的重力大小略有不同大小略有不同G=mg（3）方向）方向:。竖直向下竖直向下（4）重心）重心:重力的重力的“等效作用点等效作用点”.重心相对物体的位置由物重心相对物体的位置由物体的体的 分布决定分布决定.质量分布质量分布 、形状、形状 的的物体的重心在物体的几何中心。物体的重心在物体的几何中心。形状和质量形状和质量均匀均匀规则规则mgRMmG22RGMg 重力大小不仅与物体质量有关重力大小不仅与物体质量有关,还与物体所处的位置、还与物体所处的位置、高度有关。高度有关。问问1：重心一定在物体上吗？：重心一定在物体上吗？问问2：能用

6、天平测重力的大小吗？：能用天平测重力的大小吗？例例1：下列关于重心的说法：下列关于重心的说法,正确的是正确的是（）A.重心就是物体上最重的一点重心就是物体上最重的一点B.形状规则的物体重心必与其几何中心重合形状规则的物体重心必与其几何中心重合C.直铁丝被弯曲后直铁丝被弯曲后,重心便不在中点重心便不在中点,但一定还在该铁丝上但一定还在该铁丝上D.重心是物体的各部分所受重力的合力的作用点重心是物体的各部分所受重力的合力的作用点解析：重力的作用点就是物体重心解析：重力的作用点就是物体重心,但重心并不一但重心并不一定在物体上。如粗细均匀的铁丝被弯曲成圆定在物体上。如粗细均匀的铁丝被弯曲成圆,其重其重心

7、在圆心处心在圆心处,而不在物体上。重心的位置不但与物而不在物体上。重心的位置不但与物体形状有关体形状有关,而且与其质量分布是否均匀有关而且与其质量分布是否均匀有关D例例2：如图所示：如图所示,一个空心均匀球壳里面注满水一个空心均匀球壳里面注满水,球的正球的正下方有一个小孔下方有一个小孔,当水由小孔慢慢流出的过程中当水由小孔慢慢流出的过程中,空心空心球壳和水的共同重心将会球壳和水的共同重心将会 A一直下降一直下降 B一直上升一直上升 C先升高后降低先升高后降低 D先降低后升高先降低后升高D例例3：关于重力的说法正确的是（：关于重力的说法正确的是（）A物体重力的大小与物体的运动状态有关物体重力的大

8、小与物体的运动状态有关,当物体处当物体处于超重状态时重力大于超重状态时重力大,当物体处于失重状态时当物体处于失重状态时,物体的物体的重力小重力小B重力的方向跟支承面垂直重力的方向跟支承面垂直 C重力的作用点是物体的重心重力的作用点是物体的重心D重力的方向是垂直向下重力的方向是垂直向下C3、弹力、弹力（1）直接接触的物体间由于发生）直接接触的物体间由于发生 而产生的力而产生的力弹性形变弹性形变（2）产生条件：两物体）产生条件：两物体 、物体发生、物体发生 。直接接触直接接触弹性形变弹性形变（3）弹力方向的确定）弹力方向的确定压力、支持力的方向总是压力、支持力的方向总是 于接触面于接触面,若接触面

9、是曲则若接触面是曲则 于过接触点的切面于过接触点的切面,指向被压或被指向被压或被 的物体。的物体。绳的拉力方向总是绳的拉力方向总是沿绳沿绳指向绳指向绳 的方向。的方向。杆一端受的弹力方向杆一端受的弹力方向不一定沿杆不一定沿杆的方向的方向,可由物体平衡条件可由物体平衡条件判断方向。判断方向。垂直垂直垂直垂直支持支持收缩收缩（4）弹力大小的确定）弹力大小的确定弹簧在弹性限度内弹力的大小遵循胡克定律弹簧在弹性限度内弹力的大小遵循胡克定律:F=.一般情况下应根据物体的运动状态一般情况下应根据物体的运动状态,利用牛顿定律或平衡利用牛顿定律或平衡条件来计算条件来计算.k x二、题型分析二、题型分析1、弹力

10、方向判断、弹力方向判断 弹力方向与物体形变的方向相反弹力方向与物体形变的方向相反,作用在迫使物体发生形作用在迫使物体发生形变的那个物体上变的那个物体上,常见的几种情况：常见的几种情况：弹簧两端的弹力方向弹簧两端的弹力方向轻绳的弹力方向轻绳的弹力方向面与面接触的弹力方向面与面接触的弹力方向点与面接触的弹力方向点与面接触的弹力方向杆受力有拉伸、压缩、弯曲、扭转形变与之对应杆受力有拉伸、压缩、弯曲、扭转形变与之对应,杆的弹力杆的弹力方向具有多向性方向具有多向性,不一定沿杆方向不一定沿杆方向 若若轻杆轻杆两端受到拉伸或挤压时会出现拉力或压力两端受到拉伸或挤压时会出现拉力或压力,拉力拉力或压力的方向沿杆

11、方向。因为此时只有或压力的方向沿杆方向。因为此时只有轻杆轻杆两端受力两端受力,在这两在这两个力作用下杆处于平衡状态个力作用下杆处于平衡状态,则这两个力必为平衡力则这两个力必为平衡力,必共线必共线,即沿杆的方向。即沿杆的方向。（1）根据物体产生形变的方向判断）根据物体产生形变的方向判断（2）根据物体运动情况）根据物体运动情况,利用平衡条件或动力学规律判断利用平衡条件或动力学规律判断例例1：标出各物体在：标出各物体在A、B、C处所受的支持力的方向处所受的支持力的方向例例2：图中：图中a、b、c为三个物块为三个物块,M、N为两个轻质弹簧为两个轻质弹簧,R为跨过定滑轮为跨过定滑轮的轻绳的轻绳,它们连接

12、如图并处于平衡状它们连接如图并处于平衡状态态 A有可能有可能N处于拉伸状态而处于拉伸状态而M处处于压缩状态于压缩状态 B有可能有可能N处于压缩状态而处于压缩状态而M处处于拉伸状态于拉伸状态 C有可能有可能N处于不伸不缩状态而处于不伸不缩状态而M处于拉伸状态处于拉伸状态 D有可能有可能N处于拉伸状态而处于拉伸状态而M处处于不伸不缩状态于不伸不缩状态AD例例3：小车上固定着一根弯成：小车上固定着一根弯成角的曲杆角的曲杆,杆的另一端固定一个质杆的另一端固定一个质量为量为m的球试分析下列情况下杆对球的弹力的大小和方向的球试分析下列情况下杆对球的弹力的大小和方向:（1）小车静止（）小车静止（2）小车以加

13、速度）小车以加速度a水平向右运动水平向右运动解解：（：（1）物体平衡）物体平衡,受二力受二力,二力平衡二力平衡,故：故：N=mg,方向竖直向上方向竖直向上（2）选小球为研究对象）选小球为研究对象,运动状况是运动状况是加速加速,合力方向与加速度方向一致。受合力方向与加速度方向一致。受力分析力分析mgmaFgagaagmmamgFarctantan)()(2222规律总结:根据物体运动情况,利用牛顿第二定律判断.关键在于先判定加速度方向,从而确定合力方向.例例1：如图所示如图所示,均匀的球静止于墙角均匀的球静止于墙角,若竖直的墙若竖直的墙面是光滑的面是光滑的,而水平的地面是粗糙的而水平的地面是粗糙

14、的,试分析均匀试分析均匀球的受力情况。球的受力情况。2、弹力有无的判断、弹力有无的判断撤墙假设撤墙假设1、“条件判据条件判据”G、NGNT2、假设撤墙、假设撤墙球仍静止球仍静止3、由此判断、由此判断无无T“撤墙假设撤墙假设”不明不明智智1、物块、物块A、B叠放于水平面叠放于水平面2、撤去、撤去A,B仍静止仍静止3、由此判断、由此判断A对对B无压力无压力ABGNTf1、假设有、假设有T向右加速向右加速2、为使平衡、为使平衡应有应有f3、如有、如有f球将转动球将转动4、无、无f无无T 正确思路正确思路：分析除弹力以外其它力的合力。看该合力是否：分析除弹力以外其它力的合力。看该合力是否满足给定的运动

15、状态满足给定的运动状态,若不满足若不满足,则存在弹力则存在弹力,若满足则不存在若满足则不存在弹力弹力例例2：如图所示：如图所示,细绳竖直拉紧细绳竖直拉紧,小球和光滑斜面接小球和光滑斜面接触触,并处于平衡状态并处于平衡状态,则小球的受力是（则小球的受力是（）A、重力、绳的拉力、重力、绳的拉力 B、重力、绳的的拉力、斜面的弹力、重力、绳的的拉力、斜面的弹力C、重力、斜面的弹力、重力、斜面的弹力 D、绳的拉力、斜面的弹力、绳的拉力、斜面的弹力A例例3：一块铁板折成如图形状：一块铁板折成如图形状,光滑的球置于水平光滑的球置于水平面面BC上上,铁板和球一起铁板和球一起（1）向右加速运动）向右加速运动（2

16、）沿垂直）沿垂直AB斜向上匀速运动斜向上匀速运动问：问：AB对球有无弹力？对球有无弹力？（1）有）有（2）无）无3、弹力大小的计算、弹力大小的计算（1）一般弹力的大小没有现成公式）一般弹力的大小没有现成公式,只能利用物体的平衡条只能利用物体的平衡条件或动力学规律求解弹力大小件或动力学规律求解弹力大小例例1：如图所示：如图所示,一根弹性杆的一端固定在倾角一根弹性杆的一端固定在倾角300的的斜面上斜面上,杆的另一端固定一个重量为杆的另一端固定一个重量为2N的小球的小球,小球小球处于静止状态时处于静止状态时,杆对小球的弹力：杆对小球的弹力：A.大小为大小为2N,方向平行于斜面向上方向平行于斜面向上B

17、.大小为大小为1N,方向平行于斜面向上方向平行于斜面向上C.大小为大小为2N,方向垂直于斜面向上方向垂直于斜面向上D.大小为大小为2N,方向竖直向上方向竖直向上D例例2：如图所示：如图所示,三根质量和形状都相同的光滑圆柱体三根质量和形状都相同的光滑圆柱体,搁在两墙角上搁在两墙角上,它们的重心位置不同它们的重心位置不同,将它们的重心画将它们的重心画在同一截面上在同一截面上,重心的位置分别用重心的位置分别用1、2、3标出（重心标出（重心2与圆心与圆心O重合重合,三个重心位置均在同一竖直线三个重心位置均在同一竖直线上）上）,F1F2F3分别为三根圆柱体对墙的压力分别为三根圆柱体对墙的压力,则则:A

18、B C DA123FFF123FFF123FFF123FFFFFG例例3：如图所示：如图所示,有一箱装得很满的土豆有一箱装得很满的土豆,以一定的初以一定的初速度在动摩擦因数为速度在动摩擦因数为的水平地面上做匀减速运动的水平地面上做匀减速运动,不计其他外力及空气阻力不计其他外力及空气阻力,则中间一质量为则中间一质量为m的土豆的土豆A受到其他土豆对它的作用大小应是受到其他土豆对它的作用大小应是（）Amg Bmg Cmg Dmg（1+）21C（2）胡克定律：用于求弹簧产生的弹力或遵循胡克定律的）胡克定律：用于求弹簧产生的弹力或遵循胡克定律的橡皮条的弹力。橡皮条的弹力。在弹性限度内弹力的变化在弹性限度

19、内弹力的变化量与形变量的变化量成正比量与形变量的变化量成正比公式：公式：F=k xk为劲度系数为劲度系数,x为形变量为形变量或或F=kx例例1：一个弹簧秤：一个弹簧秤,由于更换弹簧由于更换弹簧,不能直接在原来的刻度上准确不能直接在原来的刻度上准确读数读数,经测试经测试,不挂重物时不挂重物时,示数为示数为2 N；挂；挂100 N的重物时的重物时,示数为示数为92 N(弹簧仍在弹性限度内弹簧仍在弹性限度内)；那么当读数为；那么当读数为20 N时时,所挂物体的所挂物体的实际重力为实际重力为N20解析解析：设该弹簧秤刻度板上相差：设该弹簧秤刻度板上相差1 N的两条刻度线的距离为的两条刻度线的距离为a,

20、其劲度系数为其劲度系数为k,由胡克定律得由胡克定律得,当挂当挂100 N重物时有：重物时有：100=k(92 2)a 当示数为当示数为20 N时有：时有：G=k(20 2)a 由、联立方程组可得由、联立方程组可得 G=20 N例例2：如图所示：如图所示,两木块的质量分别为两木块的质量分别为m1和和m2,两轻质两轻质弹簧的劲度系数分别为弹簧的劲度系数分别为k1和和 k2上面木块压在上面的上面木块压在上面的弹簧上（但不拴接）弹簧上（但不拴接）,整个系统处于平衡状态整个系统处于平衡状态,现缓慢现缓慢向上提上面的木块向上提上面的木块,直到它刚离开上面弹簧直到它刚离开上面弹簧,在这过程在这过程中下面木块

21、移动的距离为（中下面木块移动的距离为（）A、B、C、D、11kgm12kgm21kgm22kgmC例例3：A、B两个物块的重力分别是两个物块的重力分别是GA=3N,GB=4N,弹簧的重力不弹簧的重力不计计,整个装置沿竖直方向处于静止状态整个装置沿竖直方向处于静止状态,这时弹簧的弹力这时弹簧的弹力F=2N,则则天花板受到的拉力和地板受到的压力天花板受到的拉力和地板受到的压力,有可能是（有可能是（）A、1N,6N B、5N,6N C、1N,2N D、5N,2NAD解析解析：弹簧的弹力为：弹簧的弹力为2N,有两种可能情形：弹簧有两种可能情形：弹簧处于拉伸状态处于拉伸状态,弹簧处于压缩状态。因此弹簧处

22、于压缩状态。因此,应有两应有两组解。组解。规律总结:弹簧本身的特点决定了当弹簧处于拉伸和压缩时弹簧都能产生弹力,若无特殊指明,应考虑两种情况.例例4：用手拉：用手拉K1上端上端A,使它缓慢上移使它缓慢上移,当乙中弹力为当乙中弹力为原来的原来的2/3时时,甲上端移动的距离为多少甲上端移动的距离为多少?)k1k1(3mg21)k1k1(35mg21例例5：S1和和S2表示劲度系数分别为表示劲度系数分别为k1和和k2两根轻质两根轻质弹簧弹簧,k1k2；A和和B表示质量分别为表示质量分别为mA和和mB的两个的两个小物块小物块,mAmB,将弹簧与物块按图示方式悬挂起来。将弹簧与物块按图示方式悬挂起来。现

23、要求两根弹簧的总长度最大则应使：现要求两根弹簧的总长度最大则应使：A、S1在上在上,A在上在上 B、S1在上在上,B在上在上 C、S2在上在上,A在上在上 D、S2在上在上,B在上在上D例例6：一根大弹簧内套一根小弹簧：一根大弹簧内套一根小弹簧,小弹簧比大弹簧小弹簧比大弹簧长长0.2m,它们的一端固定它们的一端固定,另一端自由另一端自由,如图所示如图所示,求这求这两根弹簧的劲度系数两根弹簧的劲度系数k1(小弹簧小弹簧)和和k2(大弹簧大弹簧)分别为分别为多少多少?k1=100N/m k2=200N/m三、解题注意点三、解题注意点1、弹簧秤的读数、弹簧秤的读数轻弹簧钩子上受的力即为弹簧秤的读数轻

24、弹簧钩子上受的力即为弹簧秤的读数5N5N5N5N读数？读数？F=5NF=5N平衡状态平衡状态加速上升加速上升5N读数？读数？5N例：如图所示例：如图所示,四个完全相同的弹簧都处于水平位置四个完全相同的弹簧都处于水平位置,它们的右端受到大小皆为它们的右端受到大小皆为F的拉力作用的拉力作用,而左端的情况而左端的情况各不相同：中弹簧的左端固定在墙上各不相同：中弹簧的左端固定在墙上,中弹簧的左中弹簧的左端受大小也为端受大小也为F的拉力作用的拉力作用,中弹簧的左端拴一小物中弹簧的左端拴一小物块块,物块在光滑的桌面上滑动物块在光滑的桌面上滑动,中弹簧的左端拴一小中弹簧的左端拴一小物块物块,物块在有摩擦的桌

25、面上滑动。若认为弹簧的质量物块在有摩擦的桌面上滑动。若认为弹簧的质量都为零都为零,以以L1、L2、L3、L4依次表示四个弹簧的伸长依次表示四个弹簧的伸长量量,试比较试比较L1,L2,L3,L4L1=L2=L3=L42、区别弹簧与刚性绳、区别弹簧与刚性绳 剪断剪断1绳瞬间绳瞬间A球球所受合力？所受合力？剪断剪断1绳瞬间绳瞬间B球球所受合力？所受合力？GtgF GFsinAB弹簧弹簧,发生的是宏观形变发生的是宏观形变,恢复需要时间恢复需要时间刚性绳刚性绳,发生的是微小形发生的是微小形变变,外力消失时外力消失时,形变能形变能立即消失立即消失3、区别一根绳和两根绳、区别一根绳和两根绳（1）同一根绳中张

26、力处处相等）同一根绳中张力处处相等从从P 移到移到Q,绳中张力如绳中张力如何变？何变？滑轮所受力滑轮所受力的方向？的方向？光滑光滑挂钩挂钩（2）貌似同根绳）貌似同根绳,实则两根实则两根结点结点有摩擦有摩擦例：如图例：如图,滑轮本身的重力可以忽略不计滑轮本身的重力可以忽略不计,滑轮轴滑轮轴O安安在一根轻木杆在一根轻木杆B上上,一根轻绳一根轻绳AC绕过滑轮绕过滑轮,A端固定端固定在墙上在墙上,且绳保持水平且绳保持水平,C端下面挂一重物端下面挂一重物,BO与竖直与竖直方向夹角方向夹角=450系统保持平衡系统保持平衡,若保持滑轮的位置不若保持滑轮的位置不变变,改变改变的大小的大小,则滑轮受到木杆的弹力大小变化情则滑轮受到木杆的弹力大小变化情况是：况是：A.只有只有变小变小,弹力才变大弹力才变大 B.只有只有变大变大,弹力才变大弹力才变大 C.不论角不论角变大或变小变大或变小,弹力都变大弹力都变大 D.不论角不论角变大或变小变大或变小,弹力都不变弹力都不变D