重力與彈力 課件 高中物理新人教版必修第一冊（2022-2023學(xué)年）

1、第三章 相互作用力第1節(jié) 重力與彈力新人教版 物理（必修第一冊） 力是一個(gè)物體對另一個(gè)物體的作用。認(rèn)識一個(gè)力，需要弄清以下幾個(gè)問題：1.誰受到的力，誰施加的力？2.怎樣量度它的大?。?.它的方向如何？作用點(diǎn)在哪里？分析空中人所受的重力。關(guān)于上述問題，你知道哪些？一、重力重力： g是自由落體加速度，也叫重力加速度。一般情況下取g = 9.8 N/kg，粗略計(jì)算中取g = 10N/kg 。因?yàn)? N/kg1 m/s2 ，所以 9.8 N/kg = 9.8 m/s2 。重力加速度隨著緯度的增加而增加，即赤道最小，兩極最大。在地面的同一地點(diǎn)，重力加速度隨著高度的增加而減小。由于地球的吸引而使物體受到的

2、力。重力的大小：G=mg重力的方向：方向豎直向下。GG重力作用點(diǎn)重心：定義: 一個(gè)物體的各部分都要受到重力的作用，從效果上看，我們可以認(rèn)為各部分受到的重力集中作用于一點(diǎn)，這一點(diǎn)叫做物體的重心。G重心的位置： A：形狀規(guī)則,質(zhì)量均勻分布的物體，它的重心在其幾何中心處。 B：質(zhì)量分布不均勻的物體，重心的位置除了跟物體的形狀有關(guān)外，還跟物體內(nèi)質(zhì)量的分布有關(guān)。C：重心的位置是可以變化的。重力作用點(diǎn)重心：D：重心不一定在物體上。E：懸掛法（二力平衡）確定薄板重心的位置。力的圖示：用有向線段表示力。G=4N 力的示意圖：只在圖中畫出力的作用點(diǎn)和方向，表示物體在這個(gè)方向上受到了力。（粗略，常用）如：球所受的

3、重力大小為4N，方向豎直向下。作用點(diǎn)：起點(diǎn)大小：長度方向：箭頭2N 2N 2N G二、彈力接觸力與非接觸力：物體與物體接觸時(shí)產(chǎn)生的力接觸力：彈力摩擦力非接觸力：重力磁鐵間的作用力形 變：物體在力的作用下的形狀或體積會發(fā)生改變。一塊剖面為三角形的有機(jī)玻璃壓在另一塊有機(jī)玻璃上，發(fā)生的形變?nèi)庋鄄荒芸闯觥５切巫兒?，?dāng)特殊的光通過有機(jī)玻璃不同部位時(shí)，產(chǎn)生的花紋會發(fā)生變化，利用儀器可以看到這種差異。通過平面鏡觀察桌面的微小形變彈力：發(fā)生形變的物體，要恢復(fù)原狀，對與它接觸的物體產(chǎn)生的力。被跳水運(yùn)動員壓彎的跳板，要恢復(fù)原狀，對上面的人產(chǎn)生彈力（支持力）人的腳發(fā)生形變，對跳板，產(chǎn)生彈力（壓力）彈簧發(fā)生壓縮形變

4、，要恢復(fù)原狀，對手有向上的彈力。手發(fā)生擠壓形變，要恢復(fù)原狀，對彈簧有向下的彈力。彈力：發(fā)生形變的物體，要恢復(fù)原狀，對與它接觸的物體產(chǎn)生的力。物體放在桌面上，桌面發(fā)生擠壓形變，桌面要恢復(fù)原狀，對上面的物體產(chǎn)生彈力（支持力）物體放在桌面上，物體發(fā)生擠壓形變，物體要恢復(fù)原狀，對桌面產(chǎn)生彈力（壓力）擠壓形變產(chǎn)生的彈力方向跟接觸面垂直。彈力的方向：彈力：發(fā)生形變的物體，要恢復(fù)原狀，對與它接觸的物體產(chǎn)生的力。物體掛在彈簧上，彈簧發(fā)生拉伸形變，彈簧要恢復(fù)原狀，對上面的物體產(chǎn)生彈力（拉力）彈簧發(fā)生壓縮形變，彈簧要恢復(fù)原狀，對上面靠著它的物體產(chǎn)生彈力（推力）彈力的方向：繩子發(fā)生拉伸形變，繩子要恢復(fù)原狀，對掛在上

5、面的物體產(chǎn)生彈力（拉力），彈力的方向沿著繩子，指向形變減小的方向。拉伸壓縮形變產(chǎn)生的彈力的方向沿著繩子（或彈簧），指向形變減小的方向。FF【例題1】作出下列兩圖中光滑小球所受彈力的示意圖。假設(shè)法：假設(shè)將與研究對象接觸的物體撤去，判斷研究對象是否還處于原來的狀態(tài)。F1F2F假設(shè)法判斷彈力的有無。曲面與平面擠壓，彈力方向垂直于平面（曲面的切面）。F1F2【例題2】作出下列各圖中標(biāo)出的物體所受的彈力的示意圖（所有接觸面都是光滑的）。木塊細(xì)桿球細(xì)桿F1F2F1F2點(diǎn)（線）與平面擠壓，彈力方向垂直于平面。F1F2F1F2點(diǎn)（線）與曲面擠壓，彈力方向垂直于曲面的切面。點(diǎn)（線）與線擠壓，彈力方向垂直于線。探

6、究彈簧彈力與形變量的關(guān)系1234567F/N0 0.51.01.52.02.53.0l/cm6.0 7.08.0 9.0 10.0 11.012.0 x/cm01.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0測量和記錄數(shù)據(jù)分析三、胡克定律彈簧發(fā)生彈性形變時(shí)，彈力的大小F跟彈簧伸長（或縮短）的長度x成正比。公式： F k x (x為彈簧的形變量) F = kx (x為彈簧的形變量的變化量) F = kl (l為彈簧長度的變化量) 其中：F 彈簧的彈力 F 彈簧的彈力的變化量 k 彈簧的勁度系數(shù)，由彈簧本身的材料、長度、粗細(xì)、匝數(shù)等因素決定。k的單位是牛頓每米，符號N/m或者牛頓每厘米，符號N/cm

7、. 【例題3】如圖所示，兩根相同的輕彈簧S1、S2，勁度系數(shù)都為k4102 N/m，懸掛重物的質(zhì)量分別為m12 kg，m24 kg，取g10 m/s2，則靜止時(shí)S1、S2的伸長量分別為()A.5 cm，10 cm B.10 cm，5 cmC.15 cm，10 cm D.10 cm，15 cm解析:因?yàn)閺椈蒘1受到的拉力是下面整體對其的作用，而彈簧S2所受的拉力m2是對它的作用。本題首次體驗(yàn)整體法和隔離法。C【例題4】某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系。 (1)將彈簧懸掛在鐵架臺上，將刻度尺固定在彈簧一側(cè)。彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在_方向(選填“水平”或“豎直”)。 (2)彈簧自然懸掛，待彈簧_時(shí)，長

8、度記為L0；彈簧下端掛上砝碼盤時(shí)，長度記為Lx；在砝碼盤中每次增加10 g砝碼，彈簧長度依次記為L1至L6。數(shù)據(jù)如表：代表符號L0LxL1L2L3L4L5L6數(shù)值(cm)25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一個(gè)數(shù)值記錄不規(guī)范，符號為_，由表可知所用刻度尺的最小分度為_。(2)彈簧靜止時(shí)，記錄原長L0；表中的數(shù)據(jù)L3與其他數(shù)據(jù)有效數(shù)字位數(shù)不同，所以數(shù)據(jù)L3不規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)應(yīng)讀至厘米位的后兩位，最后一位應(yīng)為估計(jì)值，精確至mm位，所以刻度尺的最小分度為1 mm。解析:(1)為保證彈簧的形變只由砝碼和砝碼盤的重力引起，所以彈簧軸線和刻度尺均應(yīng)在豎直方向。

9、 豎直靜止L31 mm (3)如圖是該同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖，縱軸是砝碼的質(zhì)量，橫軸是彈簧長度與_的差值(選填“L0”或“Lx”)。 (4)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為_N/m；通過圖和表可知砝碼盤的質(zhì)量為_g。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字，g取9.8 m/s2)(4)由胡克定律Fkx知，mgk(LLx)，即mgkx，所以圖線斜率即為g(k)x(m)，則彈簧的勁度系數(shù)kx(mg)(122)102(6010)1039.8) N/m4.9 N/m。同理砝碼盤質(zhì)量 mg(k(LxL0)9.8(4.9(27.3525.35)102) kg0.01 kg10 g。解析:Lx (3)由題圖知所掛砝碼質(zhì)量為0時(shí)，x為

10、0，所以xLLx。 4.9101、關(guān)于彈力的下列說法中,正確的是( )A.只有發(fā)生彈性形變的物體，才會對它接觸的物體產(chǎn)生彈力。B.只有受彈簧作用的物體才受到彈力。C.通常所說的壓力、支持力和繩子的拉力都是彈力。D.壓力和支持力的方向總是垂直接觸面。CD2、作出下列各圖中物體A所受彈力的示意圖。3、一根彈簧受到10N的拉力時(shí)，它的長度12cm，當(dāng)它受到16N拉力時(shí)，它的長度是14cm，則：該彈簧的原長和勁度系數(shù)分別是多少？設(shè)彈簧原長為l0，勁度系數(shù)為k。F k x F1 k （ l1- l0） F2 k （ l2- l0） 求k也可以F = kx 。 4、某同學(xué)在做“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，將一輕彈簧豎直懸掛并讓其自然下垂，測出其自然長度；然后在其下部施加外力F，測出彈簧的總長度L，