人教版 (2019)重力与弹力第1课时导学案及答案

这是一份人教版 (2019)重力与弹力第1课时导学案及答案
第1课时 重力与弹力
学习目标 1.知道重力产生的原因、大小和方向。会测量物体重力的大小。2.知道重心的概念，初步体会等效替代的思想，体会引入重心概念的意义。3.会画力的图示和示意图。4.通过实验观察，抽象概括弹力产生的条件。5.知道压力、支持力和拉力都是弹力。会根据弹力产生的条件或者物体的运动状态及其变化，分析弹力的方向。了解重力和弹力在生产和生活中的应用，体会物理学与生产、生活的紧密联系。
知识点一 重 力
如图所示，树上的苹果为什么总要落向地面?建筑工地上工人为什么常用重垂线来检测墙壁是否竖直?
提示 苹果落向地面是因为受到了地球的吸引力;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。
1.重力
(1)定义：由于地球的吸引而使物体受到的力。
(2)方向：竖直向下。
(3)大小：G=mg，g是自由落体加速度，g与物体所处纬度和高度有关，在赤道处g最小，在两极处g最大。
注意：重力不是地球对物体的引力，两者大小一般也不相等。
(4)作用点——重心
①重心：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：a.物体的形状;b.物体的质量分布。
③重心是物体各部分所受重力的等效作用点，并不是只有物体的重心才受重力，确定物体的重心可以利用悬挂法。
2.力的表示方法
(1)力的图示：力可以用有向线段表示。有向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，这种表示力的方法，叫作力的图示。
(2)力的示意图：只画出力的作用点和方向，不准确标度力的大小，这种粗略表示力的方法，叫作力的示意图。
【思考】
1.为什么说重力的大小由物体的质量和所处的地理位置共同决定?怎样理解G=mg?
提示 在同一地点，重力G与质量m成正比;同一物体，在不同地点所受的重力随地理纬度的增加而增大，不过这种差异很小，一般可认为其重力大小恒定不变。重力大小的计算公式是G=mg。式中m是物体的质量，单位用kg;g是一个与地理位置有关的量。
2.从效果上看，重心是物体重力的等效作用点，那么是不是物体的重心都在物体上?举例说明。
提示 物体的重心不一定都在物体上，例如匀质圆环的重心不在圆环上。
3.走钢丝的演员为什么要拿一根较长的横杆?
提示 要保证走钢丝表演成功，整个人(包括手中的横杆)的重心一定要在钢丝绳的正上方。演员手拿一根横杆，当人的重心偏离钢丝的正上方时，可以通过调节横杆的位置达到调节重心位置的目的，保证表演成功。
例1 关于物体的重力和重心，下列说法正确的是( )
A.物体所受重力是由于受到地球吸引而产生的，所以方向总是垂直于地面向下
B.同一物体在地球上的不同位置，当用不同弹簧测力计测量时其所受重力大小是不同的，当用同一弹簧测力计测量时所受重力大小一定相同
C.物体的重心就是物体各部分所受重力的等效作用点
D.形状规则的物体(如正方体)，其重心一定在其几何中心处
答案 C
解析 重力的方向是竖直向下，与水平面垂直，但不一定与地面垂直，A错误;重力的大小取决于物体的质量和重力加速度的大小，与测量工具无关，不同地点重力加速度不同，重力大小不同，无论用同一弹簧测力计测量，还是用不同弹簧测力计测量，测量结果均不同，B错误;物体的重心是重力的等效作用点，其位置不仅与其几何形状有关，还与质量分布有关，C正确，D错误。
例2 在图甲中木块的P点，用与水平方向成30°角的斜向右上方的150 N的力拉木块;在图乙中木块的Q点，用与竖直方向成60°角的斜向左上方的20 N的力推木块使木块静止在墙壁上;在图丙中电灯静止悬挂。
(1)作出甲、乙两图中所给力的图示;
(2)作出图丙中电灯所受重力和拉力的示意图。
答案 (1)如图(a)、(b)所示 (2)如图(c)所示
画力的图示和力的示意图的一般方法
训练1 在足球比赛中，专业的足球运动员能够巧妙地踢出“香蕉球”“落叶球”。如图所示，某运动员主罚任意球时踢出了快速旋转的“落叶球”。关于该足球，下列说法正确的是( )
A.足球的重心在足球的外皮上
B.在空中运动的过程中，足球的重心发生了变化
C.足球离开脚后不再受重力的作用
D.足球所受重力的方向始终竖直向下
答案 D
解析 足球的重心在足球的几何中心，即足球的球心;在空中运动过程中，足球仍然受到重力的作用，重心的位置不发生变化;足球所受的重力方向始终竖直向下，故D正确，A、B、C错误。
知识点二 弹 力
1.用力挤压气球、拉伸橡皮条、拉弹簧和挤压橡皮泥、面团时发生的形变有什么不同?
提示 气球、橡皮条、弹簧可以恢复原状，橡皮泥、面团不能恢复原状。
2.用手捏图甲的玻璃瓶，能看到玻璃瓶的形变吗?
如图乙用手压桌子，能看到桌子形变了吗?
用什么办法能够让他们的形变显示出来?
提示 不能 不能 肉眼看不到，采用放大法。
1.形变
(1)定义：物体在力的作用下形状或体积会发生改变，这种变化叫作形变。
(2)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.弹力
(1)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。
(2)产生的条件：接触且发生弹性形变。
(3)三种弹力的方向
①放在地板上的物体，它对地板的压力以及地板对它的支持力的方向，都跟接触面是垂直的。
②绳子拉力的方向沿绳子指向绳子收缩的方向。
③弹簧弹力的方向沿弹簧指向弹簧恢复原状的方向。
【思考】
1.两个不接触的物体之间是否能够产生弹力?两个相互接触的物体之间一定有弹力作用吗?
提示 弹力是接触力，即弹力必须是发生在两个相互接触的物体之间，所以不接触的两个物体之间不能产生弹力。两个相互接触的物体如果没有相互挤压或拉伸，就不会产生弹力的作用。
2.如图所示，杂技演员顶坛子时，演员的头和坛子都发生了形变，从而它们之间产生了弹力。坛子所受的弹力是由哪个物体产生的?方向如何?这个形变的方向向哪?演员的头受到的压力呢?
提示 坛子受到的弹力是由演员的头发生形变而产生的;方向垂直坛子和演员头部接触面向上;头受到坛子的压力向下发生形变;头受到的压力是坛子发生形变而产生的，方向垂直坛子和演员头部接触面向下。
3.若两物体间发生弹力作用，则施力物体和受力物体都会发生形变，弹力方向与形变方向有什么关系?
提示 施力物体的形变方向与其所受到的弹力方向相同，施力物体的形变恢复方向与其所受到的弹力方向相反，受力物体的形变方向与其所受到的弹力方向相同，受力物体的形变恢复方向与其所受到的弹力方向相反。
弹力有无的判断
例3 分析图中的球是否受弹力作用，若受弹力，试指出其施力物体(各接触面均光滑)。
答案 (1)球受到绳的弹力(拉力)和竖直面的弹力(支持力)，施力物体分别是绳和竖直面。
(2)球受到绳的弹力(拉力)，施力物体是绳。
(3)球受到绳的弹力(拉力)，施力物体是绳。
(4)球受到绳的弹力(拉力)和斜面的弹力(支持力)，施力物体分别是绳和斜面。
(5)球受到水平面的弹力(支持力)，施力物体是水平面。
(6)球受到斜面的弹力(支持力)和竖直挡板的弹力(支持力)，施力物体分别是斜面和竖直挡板。
总结提升 弹力有无的判断方法
训练2 (2026·浙江杭州二中高一月考)下列对图中弹力有无的判断，正确的是( )
A.甲图中，小球随车厢(底部光滑)一起向右做匀速直线运动，则车厢左壁对小球有弹力
B.乙图中，小球被轻绳斜拉着静止在光滑的斜面上，则绳对小球有弹力
C.丙图中，小球被a、b两轻绳悬挂而静止，其中a绳处于竖直方向，则b绳对小球有拉力
D.丁图中，小球静止在光滑的三角槽中，三角槽底面水平，倾斜面对球有弹力
答案 B
解析 甲图中，小球随车厢(底部光滑)一起向右做匀速直线运动，小球受到的重力和小车底部对小球的支持力平衡，车厢左壁对小球无弹力，A错误;乙图中，小球被轻绳斜拉着静止在光滑的斜面上，假设轻绳对小球没有弹力，去掉轻绳，小球会沿斜面下滑，假设不成立，即轻绳对小球有弹力，B正确;丙图中，小球被a、b两轻绳悬挂而静止，其中a绳处于竖直方向，则小球的重力和a绳的拉力平衡，故b绳对小球一定没有拉力，C错误;丁图中，小球静止在光滑的三角槽中，三角槽底面水平，小球的重力和三角槽底部对小球的支持力平衡，倾斜面对小球一定无弹力，D错误。
弹力的产生及弹力的方向
例4 (多选)玩具汽车停在模型桥面上，如图所示，下列说法正确的是( )
A.桥面受向下的弹力，是因为汽车发生了弹性形变
B.汽车没有发生形变，所以汽车不受弹力
C.汽车受向上的弹力，是因为桥面发生了弹性形变
D.汽车受向上的弹力，是因为汽车发生了弹性形变
答案 AC
解析 汽车与桥面相互挤压，都发生了弹性形变，B错误;由于桥面发生了弹性形变，所以对汽车产生向上的弹力，C正确，D错误;由于汽车发生了弹性形变，所以对桥面产生向下的弹力，A正确。
训练3 在如图所示的各图中画出杆或球P所受弹力的方向，已知杆或球均处于静止状态。
答案 见解析
解析 题图甲中P受到的弹力有球面与球面之间的弹力，弹力方向应垂直于两球接触点沿球面的切面;绳的拉力沿绳斜向上，如图(a)所示。
题图乙中杆对C、D两处有挤压作用，因C处为曲面，D处为支撑点，所以C处弹力方向垂直于其切面指向圆弧所对应的圆心，D处弹力方向垂直于杆斜向上，如图(b)所示。
题图丙中球挤压墙壁且拉紧绳子，所以墙对球的弹力方向与墙面垂直;绳子对球的弹力方向沿绳子斜向上，如图(c)所示。
题图丁中球受到的弹力方向与棱和球面接触处的切面垂直，且沿着球的半径方向指向球心，如图(d)所示。
总结提升 几种常见弹力的方向的分析
随堂对点自测
1.(重力)如图所示为某篮球所受重力的图示，下列说法正确的是( )
A.重力就是地球对物体的吸引力
B.篮球的重力大小为6 N、方向竖直向下
C.形状规则的物体，重心一定在其几何中心上
D.图中的C点是篮球所受重力的实际作用点
答案 B
解析 重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，故A错误;篮球的重力大小G=3×2 N=6 N，方向竖直向下，故B正确;质地均匀且形状规则的物体，重心在几何中心上，故C错误;重心是等效作用点，并非实际作用点，故D错误。
2.(弹力的产生)如图甲所示为某款手机支架，我们研究它的构造时可以将它简化为斜面和挡板。如图乙所示，当将手机静止放置在手机支架上时，下列说法正确的是( )
A.手机受到斜面对手机竖直向上的支持力
B.挡板对手机有支持力是因为手机发生了形变
C.手机对斜面的压力就是手机的重力
D.手机对挡板有压力是因为手机发生了形变
答案 D
解析 斜面对手机的支持力垂直于斜面向上，故A错误;挡板对手机有支持力是因为挡板发生了形变，故B错误;手机的重力是由地球的吸引而产生的，手机对斜面的压力是由手机发生形变产生的，与重力不是同一个力，故C错误;弹力的产生是由于相互接触的物体发生了弹性形变，所以手机对挡板有压力是因为手机发生了形变，故D正确。
3.(弹力的方向)关于下列四幅图中的弹力的方向，下列说法正确的是( )
A.甲图中，由于书的形变，对桌面产生向下的弹力
B.乙图中，弹簧发生弹性形变时，弹力的方向与弹簧收缩方向相反
C.丙图中，碗对筷子的弹力方向沿筷子斜向上，如图中箭头所示
D.丁图中，绳的拉力方向沿着绳而指向绳拉伸的方向
答案 A
解析 甲图中，书对桌面的弹力是由于书的形变产生的，方向垂直于桌面指向桌面，即向下，故A正确;乙图中，弹簧发生弹性形变时，弹力的方向与弹簧收缩方向相同，而不是相反，故B错误;丙图中，碗对筷子的弹力应垂直于筷子与碗接触处的切面斜向上，而不是沿筷子斜向上，故C错误;丁图中，绳的拉力沿着绳而指向绳收缩的方向，这是正确的，故D错误。条件法
根据弹力产生的两个条件判断是否存在弹力。此法多用来判断发生明显形变的情况(如弹簧、橡皮条等)
假设法
可以假设将与物体接触的另一物体撤去，看物体还能否保持原来的状态。若能，则无弹力;若不能，则有弹力
状态法
因为物体的受力必须与物体的运动状态相吻合，所以可以依据物体的运动状态由相应的规律(如二力平衡等)来判断物体间的弹力