人教版必修第一冊第三章1課時1重力彈力的理解學(xué)案

1重力與彈力課時1重力、彈力的理解［學(xué)習(xí)目標］.知道重力的定義,掌握重力的大小和方向。.理解重心的概念，理解懸掛法測重心位置的原理，會畫力的圖示與力的示意圖。.知道形變和彈性形變，知道彈力產(chǎn)生的條件，會判斷彈力的有無及彈力的方向。.知道胡克定律的表達式，了解勁度系數(shù)的物理意義，能運用胡克定律進行有關(guān)計算。一、重力間的關(guān)系為△x=|l-lolo產(chǎn)生由于地球的吸弘而使物體受到的力大小(1)大小:G=mg,式中G、m、g的單位分別為武m/s2o(2)測量:用彈簧測力計豎直懸掛被測物體，當處于靜止狀態(tài)時，示數(shù)即為其重力大小方向總是豎直向下重心(1)定義:一個物體的公鄴會都受到重力的作用，從效果上看，可以認為各部分受到的重力作用集中于一點,這一點叫作物體的重心。(2)決定重心位置的因素:①物體的形狀;⑶如果題目中只告訴了彈簧的形變量,并沒有指出是伸長還是壓縮,或只告訴了彈簧彈力的大小，并沒有指出彈簧處于拉伸狀態(tài)還是處于壓縮狀態(tài),就要分別進行討論。（4）輕彈簧的一端空載時彈力為零,不空載時兩端彈力必然相窖廠［變式4］如圖所示,一根彈簧的自由端B在未懸掛重物時指針正對刻度5,在彈性限度內(nèi)，當掛上80N重物時指針正對刻度45,若要指針正對刻度30,則所掛重物的重力是（B）40N50N60ND.因k值未知,無法計算解析：根據(jù)胡克定律F=kx得,丘1＜（1「1。）產(chǎn)24（12-1。），則如甘，即尸2，2一，0詈黑,解得Fz=50N,選項B正確。F230-5二、彈力②物體內(nèi)質(zhì)量的分布.形變⑴形變:物體在力的作用下彩狀或體積會發(fā)生改變，這種變化叫作形變。⑵彈性形變：物體在發(fā)生形變后，如果撤去作用力能夠恢復(fù)原狀,這種形變叫作彈性形變。⑶彈性限度：如果形變過大，超過一定的限度,撤去作用力后物體丕能（選填“能”或“不能”）完全恢復(fù)原來的形狀，這個限度叫作彈性限度。.彈力⑴定義：發(fā)生形變的物體,要恢復(fù)原狀,對與它接觸的物體會產(chǎn)生力的作用，這種力叫作彈力。⑵產(chǎn)生的條件:①兩物體直接接觸;②發(fā)生彈性形變。⑶幾種彈力及方向。①壓力和支持力的方向都垂直于物體的接觸面。②繩的拉力方向總是沿著繩子而指向繩子收縮的方向。三、胡克定律1.內(nèi)容:在彈性限度內(nèi)，彈簧發(fā)生彈性形變時，彈力F的大小跟彈簧材長（或縮短）的長度x成正比,即F=kxo2,勁度系數(shù):其中k叫作彈簧的勁度系數(shù)，單位是牛頓每米，符號是N/mo是表示彈簧“軟”“硬”程度的物理量。.思考判斷⑴物體的重心一定在物體上，且形狀規(guī)則的物體的重心一定在其幾何中心。（X）⑵只要兩物體接觸就一定產(chǎn)生彈力。（X）⑶發(fā)生形變后的物體撤去外力后都能夠恢復(fù)原狀。（X）⑷海綿受擠壓會發(fā)生形變,桌面受擠壓不會發(fā)生形變。（X）⑸靜止在水平地面上的物體受到向上的彈力是因為地面發(fā)生了形變。（V）,關(guān)于物體所受的重力，以下說法正確的是（D）A.物體只有在地面上靜止時才受到重力作用B.物體落向地面時受到的重力大于它靜止時受到的重力C.物體在向上拋出時受到的重力小于它靜止時受到的重力D.同一物體在同一地點，不論其運動狀態(tài)如何，它所受到的重力都是一樣大的解析：物體的重力是由于地球?qū)λ奈顾艿降牧Γc物體的運動狀態(tài)無關(guān),僅與其質(zhì)量及所在地理位置和高度有關(guān)系，故選項A、B、C錯誤,D正確。.關(guān)于重心，下列說法正確的是（D）A.重心就是物體上最重的一點B.重心就是物體的幾何中心C.直鐵絲彎曲后，重心便不在中點，但一定還在鐵絲上D.可以用懸掛法確定形狀不規(guī)則薄板的重心解析:重心是重力的等效作用點,并不是物體上最重的一點,A錯誤;質(zhì)量均勻分布、有規(guī)則形狀的物體的重心才在其幾何中心,B錯誤;物體的重心不一定在物體上，如粗細均勻的鐵絲被彎曲成圓圈時，其重心在圓心處，而不在鐵絲上,C錯誤;可以用懸掛法確定形狀不規(guī)則薄板的重心,D正確。4.關(guān)于胡克定律，下列說法不正確的是（B）A.由F二kx可知,在彈性限度內(nèi)彈力F的大小與彈簧伸長（或縮短）的長度x成正比B.由k』可知,彈簧的勁度系數(shù)k與彈力F成正比,與彈簧的形變量xX成反比C.彈簧的勁度系數(shù)k是由彈簧本身的性質(zhì)決定的,與彈力F的大小和彈簧伸長（或縮短）的長度x的大小無關(guān)D.彈簧的勁度系數(shù)在數(shù)值上等于彈簧伸長（或縮短）單位長度時彈力的大小解析:在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力跟形變量的關(guān)系遵守胡克定律，選項A正確;彈簧的勁度系數(shù)由彈簧本身的性質(zhì)決定,與彈力F及彈簧的形變量x無關(guān),選項C正確,B錯誤;彈簧的勁度系數(shù)k二與可理解為彈簧X每伸長（或縮短）單位長度時彈力的值與k值相等,選項D正確。要點一重力.重力的大小G二mg,只與質(zhì)量和重力加速度g有關(guān),與物體的運動狀態(tài)無關(guān)。.重力加速度g與物體所處的緯度和高度有關(guān),在赤道處,g最小,在兩極處,g最大;海拔越高,g越小,離地面越近,g越大。.重心是物體各部分所受重力的等效作用點，并不是只有物體的重心才受到重力作用。重心的位置除跟物體的形狀有關(guān)之外,還跟物體的質(zhì)量分布有關(guān)。質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體的重心為其幾何中心。重心的位置可以在物體上,也可以在物體外。［典例1］關(guān)于物體的重力和重心，下列說法正確的是（C）A.物體所受重力的方向總是垂直于地面向下B.形狀規(guī)則的物體,其重心一定在幾何中心上C.物體的重心就是物體各部分所受重力的等效作用點D.同一物體在地球上不同位置所受重力大小不一定相同，重心也不一定相同解析:重力的方向為豎直向下而不是垂直于地面向下，選項A錯誤;除了形狀規(guī)則外,還應(yīng)考慮質(zhì)量分布是否均勻，選項B錯誤;重心是物體各部分所受的重力的等效作用點，選項C正確；同一物體在地球上不同位置所受重力大小不一定相同,但重心不變,選項D錯誤。［變式1］把一個月牙狀的薄板懸掛起來，靜止時如圖所示。則薄板的重心可能是圖中的（D）A.A點B.B點C.C點D.D點解析：由懸掛法測量重心位置的原理結(jié)合二力平衡條件分析可得，重心位置可能是D點,故選項D正確。要點二形變和彈力.彈性形變和非彈性形變(1)彈性形變:撤去外力后能恢復(fù)原狀的形變。(2)非彈性形變:撤去外力后不能恢復(fù)原狀的形變。⑶發(fā)生彈性形變的物體，外力過大,超過一定的限度(彈性限度)，會變成非彈性形變。.彈力的產(chǎn)生必須同時具備兩個條件(1)兩物體直接接觸。(2)兩物體接觸處發(fā)生彈性形變。.彈力的方向⑴壓力、支持力的方向：總是垂直于接觸面,若接觸面是曲面,則垂直于接觸面的切線；若接觸面是球面，彈力方向的延長線或反向延長線過球心。⑵繩的拉力方向：總是沿著繩并指向繩收縮的方向。(3)桿中的彈力方向不一定沿桿方向。［典例2］如圖所示，圖中的物體A均處于靜止狀態(tài)，下列關(guān)于受到彈力作用的說法正確的是(B)A.圖甲中地面是光滑水平的,A與B間存在彈力B.圖乙中兩斜面與水平地面的夾角分別為&、B,兩斜面對A均有支持力的作用C.圖丙中A不會受到斜面B對它的支持力的作用D.圖丁中A受到斜面B對它的支持力的作用解析:題圖甲中，對B進行受力分析,B受到重力和地面對它的彈力的作用，二力平衡,B靜止，由于地面是光滑水平的,B不可能再受到A對B的彈力作用,A錯誤;題圖乙中，若去掉左側(cè)的斜面,A將運動,若去掉右側(cè)的斜面,A也將運動,所以兩斜面對A均有支持力的作用,B正確;題圖丙中，假設(shè)斜面B不存在,則A無法在原位置保持靜止,故圖丙中A受到斜面對它的支持力,C錯誤;題圖丁中,假設(shè)斜面B對A有彈力作用，繩子則不能保持豎直狀態(tài)，所以圖丁中A不受斜面對它的支持力的作用,D錯誤。彈力有無的判斷⑴對于明顯形變的情況，可以根據(jù)彈力產(chǎn)生條件直接進行判斷。(2)對于不明顯形變的情況,可利用假設(shè)法進行判斷，具體有下列兩種方法。①假設(shè)無彈力：假設(shè)撤去接觸面,看物體還能否在原位置保持原來的狀態(tài),若能保持原來的狀態(tài)則說明物體間無彈力作用；否則,有彈力作用。②假設(shè)有彈力：假設(shè)接觸物體間有彈力，畫出假設(shè)狀態(tài)下的受力分析圖，判斷受力情況與所處狀態(tài)是否矛盾，若矛盾，則不存在彈力；若不矛盾，則存在彈力。如圖,若A處有彈力，則無法使球處于靜止狀態(tài)，故A處無彈力。［變式2］在下列各圖中,A、B兩球間一定有彈力作用的是(B)解析:在具體判斷有沒有彈力時，我們用假設(shè)法進行判斷。在A圖中,若拿去A球,B球仍靜止不動,故A、B間沒有擠壓，即A、B間沒有彈力。在B圖中，若拿去A球,B球?qū)⑾蜃筮\動,故A、B間存在相互擠壓,故A、B間存在彈力。在C圖中，若拿去A球,B球靜止,A、B間沒有相互擠壓，即A、B間沒有彈力。在D圖中,不能判斷A、B間有沒有彈力。因此選項B正確。［典例3］在如圖所示的各圖中畫出物體P受到的各接觸點或接觸面對它的彈力的示意圖，各圖中物體P均處于靜止狀態(tài)。解析：圖甲中P所受的彈力是繩的拉力,應(yīng)沿繩指向繩收縮的方向，因此彈力方向沿繩向上；圖乙中P與斜面的接觸面為平面,P受到的支持力垂直于斜面向上；圖丙中A、B兩點都是球面與平面相接觸，彈力應(yīng)垂直于平面，且必過球心，所以A點彈力方向水平向右,B點彈力方向垂直于斜面指向左上方,且都過球心；圖丁中A點屬于點與球面相接觸，彈力應(yīng)垂直于球面的切面斜向上，且必過球心0,B點屬于點與桿相接觸,彈力應(yīng)垂直于桿向上。它們所受彈力的示意圖如圖所示。答案：圖見解析幾種情況下彈力的方向平面與平面接觸時，彈力的方向與接觸平面垂直。點與平面接觸肝;彈力的方向與接觸平面垂直。點與曲面接觸時?,彈力與曲面的切平面垂直。［變式3］在下列四個圖中畫出物體A所受彈力的示意圖。解析:如圖所示。答案：圖見解析要點三胡克定律.成立條件:彈簧在彈性限度內(nèi)的彈力。.對F=kx的理解(Dx是彈簧的形變量,而不是彈簧形變后的長度。(2)k為彈簧的勁度系數(shù)，反映彈簧本身的屬性，由彈簧自身的長度、粗細、材料等因素決定,與彈力F的大小和形變量x無關(guān)。(3)F-x圖像是一條過原點的傾斜直線(如圖所示)，直線的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)k。⑷彈簧彈力的變化量AF與形變量的變化量Ax也成正比，即AF二k△Xo［典例4］某課外活動小組對一勁度系數(shù)未知的彈簧進行研究,實驗發(fā)現(xiàn):在彈性限度內(nèi)，若在此彈簧下端掛一重20N的物體,靜止時彈簧長度為14cm,若在彈簧上端壓一重10N的物體,靜止時彈簧長度為8cm,試求該彈簧的勁度系數(shù)k和彈簧的原長Xoo解析:狀態(tài)