高中物理人教版 (2019)必修 第一册第三章 相互作用——力1 重力与弹力精品课件ppt

课题

《重力与弹力》

教学目标

1. 知识目标

a)         复习力的基本性质

b)        理解记忆重力公式，理解重力和重心的特点

c)         理解弹力的特点及弹力产生的条件

d)        理解弹力的方向的特点

e)         理解记忆胡克定律公式及公式各物理量的意义

2. 能力目标

a)         知道重力的特点及重心的特点；

b)        判断物体是否收到弹力及弹力的方向

c)         记忆胡克定律公式及公式各物理量的意义

d)        能用胡克定律解决简单的力学问题

e)         开始简单的受力分析

教学重点

1. 重力和重心的特点
2. 弹力产生条件
3. 弹力方向的判断
4. 胡克定律的公式及公式各物理量的意义的解释

教学难点

①.    弹力方向的判定

②.   胡克定律的公式及公式各物理量的意义

③.   胡克定律的应用

④.    简单的受力分析

教学准备

教师准备：上课教材，教参，课件，练习题

学生准备：教材，笔，草稿本

教学过程

1.新课导入

自然界的物体不是孤立存在的，它们之间具有多种多样的相互作用。正是由于这些相互作用，物体在形状、运动状态等许多方面会发生变化，物体间的相互作用抽象为一个概念——力（force）。
我们无时无刻不受到力的作用，我们初中开始就已经接触了重力弹力等一系列力，这些知识点到高中也是尤为重要的，今天开始，我们就进入力学学习，体验力学的纷飞世界。

2.讲授新知

力学复习

定义：物体与物体之间的相互作用

力的性质

• 物质性：力不能脱离物体存在

• 相互性：物体之间力的作用是相互的，力总是成对出现

• 力的传递不需要介质，相互作用的物体之间不一定要接触

三要素：大小、方向、作用点

单位：牛顿，简称牛，用符号N表示。

矢量性：力是矢量。既有大小，又有方向

力的图示：用一根带有箭头的、一定长度的线段表示一个力的方法

力的作用效果：

             使物体产生形变

             改变物体运动状态。

分类

根据力的效果来分类：

拉力、压力、支持力、动力、阻力等

根据力的性质分类：

重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力等

例：如图所示，一物体静止在斜面上，请你画出物体受到的力.

重力

定义：物体由于地球的吸引而受到的力，施力物体是地球。

计算：G＝mg，g一般取10m/s2；（g随纬度的增加而增加）

方向：竖直向下，不能说成指向地心！

重心：

把物体各部分所受到的重力作用等效集中于一点，这一点叫做重心。（悬挂法找重心）

注意：

         重心是重力的等效作用点，不是物体最重的点

         物体的重心可以不在物体上

例：关于重心及重力，下列说法正确的是（　　）

A．据G=mg可知，两个物体相比较，质量较大的物体的重力不一定较大

B．一个物体放于水中称量时弹簧测力计的示数小于物体在空气中称量时弹簧测力计的示数，因此物体在水中受到的重力小于在空气中受到的重力

C．物体放于水平面上时，重力方向垂直于水平面向下，当物体静止于斜面上时，其重力方向垂直于斜面向下

D．物体的形状改变后，其重心位置不会改变

【答案】A

【解析】A．当两物体所处的地理位置不同时，重力加速度g值不同，故而质量较大的物体的重力不一定较大，故A正确；

B．一个物体放于水中称量时弹簧测力计的示数小于物体在空气中称量时弹簧测力计的示数，是因为物体在水中受到竖直向上浮力的作用，从而减小了弹簧的型变量，使得弹簧测力计示数减小，但物体的重力并没有发生改变，故B错误；

C．重力的方向总是竖直向下，故C错误；

D．物体重心的位置由物体的形状和质量分布情况共同决定，当物体的形状改变时，其重心位置可能改变，故D错误。

故选A。

弹力

形变：物体在力的作用下形状或体积发生的变化．

         弹性形变：物体在形变后撤去作用力时能够恢复原状的形变．

         塑性形变：外力撤去后不能完全恢复原状的形变

弹力的定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的力．

弹力产生条件：

①     相互接触 

②     发生弹性形变。

注意：施力者产生形变，对受力者产生弹力

例：下列说法中正确的是（       ）

A．用手压弹簧，手先给弹簧一个作用力，弹簧压缩后再反过来给手一个作用力

B．运动员将垒球抛出后，垒球的运动状态仍在变化，垒球仍为受力物体，但施力物体不是运动员

C．均匀木球的重心在球心，挖去球心部分后，木球就没有重心了

D．在直接接触且发生弹性形变的物体间才产生弹力

【答案】BD

【解析】A．用手压弹簧，弹簧与手间的相互作用力是同时产生的，故A错误；

B．运动员将垒球抛出后，由于重力的作用，垒球的运动状态仍在变化，垒球仍为受力物体，施力物体是地球，故B正确；

C．重心不一定在物体上，均匀木球的重心在球心，挖去球心部分后，木球重心仍然在球心上，故C错误；

D．在直接接触且发生弹性形变的物体间才产生弹力，故D正确。

故选BD。

弹力的方向

画出下列各个球所受弹力

答案：

弹力的方向：

一般情况，与接触面垂直，指向受力物；对于球面上的弹力。方向与接触点切线垂直，弹力方向所在直线一定过圆心。

胡克定律

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，这个限度叫弹性限度。

胡克定律：

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

表达式：. 

注意：

         K为弹簧劲度系数，单位是N/m

         X为弹簧相对于原长的变化量（拉伸或压缩）

例：如图所示为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系图象。根据图象判断，正确的是（　　）

A．弹簧的劲度系数为1.5N/cm

B．弹簧的劲度系数为1.5N/m

C．弹簧的原长为2cm

D．若给弹簧施加一个大小为3N的作用力，弹簧的长度为8cm

【答案】A

【解析】C．从图像可以看出，L=6cm时，F为0，故该长度为弹簧的原长，C错误；

AB．根据弹簧弹力公式有N/cm

所以弹簧的劲度系数为1.5N/cm，A正确，B错误；

D．根据弹簧弹力公式，作用力为3N时，弹簧的形变量为

cm

因为题目中未说明是压力还是拉力，所以弹簧的长度为4cm或者8cm，D错误。

故选A。

例：如图甲所示，轻质弹簧的左端与固定在墙上的拉力传感器连接，在右端拉力T的作用下从原长开始沿水平方向缓慢伸长，通过刻度尺可以读出弹簧的总长l，通过拉力传感器可以读出弹簧的弹力F；如图乙所示是图像，弹簧与水平面不接触，下列说法正确的是（　　）

A．弹簧的劲度系数为

B．由乙图所给的条件得，弹簧的原长为

C．当弹力增大，图像变弯曲，是由于测量误差偏大造成的

D．如果弹簧做加速运动，拉力T与拉力传感器对弹簧的弹力F大小相等

【答案】D

【解析】A．图像的斜率是弹簧的劲度系数，A错误；

B．图像的横轴截距是弹簧的原长，由相似三角形可得，

解得，B错误；

C．当弹力增大，图像变弯曲，是由于弹簧超过了最大弹性限度造成的，C错误；

D．对弹簧应用牛顿第二定律有由于弹簧是轻质弹簧，则有，所以不管弹簧是加速还是缓慢运动，都有，D正确。故选D。

3课堂小结

力学复习

•          定义：物体与物体之间的相互作用

•          力的性质：物质性、相互性、力的传递不需要介质

•          三要素：大小、方向、作用点

•          单位：牛顿，简称牛，用符号N表示

•          矢量性：力是矢量。既有大小，又有方向

•          力的图示：用一根带有箭头的、一定长度的线段表示一个力

•          力的作用效果：使物体产生形变或改变物体运动状态

•          分类：根据力的效果来分类、根据力的性质分类

重力

•          定义：物体由于地球的吸引而受到的力。

•          计算：G＝mg，g一般取10m/s2；（g随纬度的增加而增加）

•          方向：竖直向下

•          重心：重力的等效作用点（悬挂法找重心）

•          注意：

①.  重心是重力的等效作用点，不是物体最重的点

②.  物体的重心可以不在物体上

弹力

•          形变：弹性形变、塑性形变

•          定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的力．

•          弹力产生条件：

①     相互接触 

②     发生弹性形变。

•          注意：施力者产生形变，对受力者产生弹力

•          弹力的方向：一般情况，与接触面垂直，指向受力物；对于球面上的弹力。方向与接触点切线垂直，弹力方向所在直线一定过圆心。

胡克定律

•          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

•          表达式：. 

•          K为弹簧劲度系数，单位是N/m

•          X为弹簧相对于原长的变化量（拉伸或压缩）

4课堂练习

练1：画出各指定物体受到的弹力：

【答案】    

练2：弹簧的劲度系数与弹簧不受拉力时的长度L、横截面积S有关，理论与实践都表明，其中Y是一个由材料决定的常数，材料力学上称之为杨氏模量。在国际单位制中，杨氏模量Y的单位应该是（　　）

A．N B．m C．N/m D．

【答案】D

【解析】根据可得：，则Y的单位是=，故选D。

练3：（多选）下列情境中关于球所受弹力的描述，正确的是（       ）

A．甲图中，反弹出去的篮球在空中运动时，受到沿运动方向的弹力作用

B．乙图中，竖直细线悬挂的小球静止在斜面上时，受到沿细线向上的拉力

C．丙图中，静止在墙角的篮球受到竖直向上的支持力

D．丁图中，静止在杆顶端的铁球受到沿杆向上的弹力

【答案】BC

【解析】A.甲图中，反弹出去的篮球在空中运动时，只受到重力作用，不受沿运动方向的弹力作用，故A错误；

B.乙图中，将细线悬挂的小球静止在斜面上时，细线竖直，小球受到沿细线向上的拉力及竖直向下的重力作用，不受垂直斜面的支持力，故B正确；

C.丙图中，地面与篮球接触，且发生弹性形变，故静止在墙角的篮球受到竖直向上的支持力，故C正确；

D.丁图中，静止在杆顶端的铁球受到竖直向上的弹力，故D错误。故选BC。

练4：一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的图像如图所示。下列表述正确的是（　　）

A．无法比较两弹簧的原长 

B．a的劲度系数比b的大

C．a弹簧比b弹簧原长小 

D．测得的弹力与弹簧的长度成正比

【答案】BC

【解析】

ABC．根据胡克定律

可知在图像中，斜率表示劲度系数，横轴的截距表示原长，因此a弹簧比b弹簧原长小，a的劲度系数比b的大，A错误，B、C正确；

D．由图像可知，测得的弹力与弹簧的伸长量成正比，D错误。故选BC。

练5：如图甲所示，一轻质弹簧下端固定在水平面上，上端放一个质量为的物块，物块静止后弹簧长度为；若在物块上端再放一个质量为的物块，静止后弹簧长度为，如图乙所示。弹簧始终处于弹性限度范围内，重力加速度为，则弹簧的原长为？

【答案】2l1-l2

【解析】设弹簧的原长为l，由胡克定律和受力平衡可知：甲图中有mg=k（l-l1）

乙图中有2mg=k（l-l2）

弹簧原长：l=2l1-l2

课后作业

教师自己安排

板书设计

①.    重心的特点

②.    弹力的产生条件

③.    弹力的方向

④.    胡克定律的表达式及各物理量的含义

教学反思