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(共35張PPT)
第三章 相互作用——力
3.1 重力與彈力
導入新課
力是一個物體對另一個物體的作用。
認識一個力，需要弄清以下幾個問題：
1. 誰受到的力，誰施加的力？
2. 怎樣量度它的大小？
3. 它的方向如何？作用點在哪里？
分析空中人所受的重力。關于上述問題，你知道哪些？
重力：由于地球的吸引而使物體受到的力。
一切物體都受重力作用，物體所受重力的施力物體是地球。
大小：
G=mg
其中g是自由落體加速度，g=9.8m/s2。并在確定的位置上保持不變，而物體的質量也不會改變。
物體所受的重力與它所處的運動狀態、速度大小無關。
單位是牛頓，簡稱牛，符號用N表示。
方向：
方向豎直向下。
G
G
水平面上的物體所受的重力與水平面垂直，在斜面上的物體所受的重力不與斜面垂直。所以重力的方向不一定與接觸面垂直。
重力作用點在哪？
效
等
G
定義: 一個物體的各部分都受到重力的作用，從效果上看，我們可以認為各部分受到的重力集中作用于一點，這一點叫做物體的重心。
重心：等效看成受重力的作用點。
重心的位置：
A：形狀規則，質量均勻分布的物體，它的重心在其幾何中心處。
B：質量分布不均勻的物體，重心的位置除了跟物體的形狀有關外，還跟物體內質量的分布有關。
C：重心的位置是變化的。
D：懸掛法（二力平衡）確定薄板重心的位置。
A
A
D
A
D
C
B
B
E
B
E
E：重心不一定在物體上。
力可以用有向線段表示。
①力的圖示：用一根帶有箭頭的線段來表示力。
②力的示意圖：只在圖中畫出力的作用點和方向，表示物體在這個方向上受到了力。（粗略，常用）
G
F
作用點：起點
=6N
大小：長度
方向：箭頭
力
非接觸力：
重力、萬有引力、磁場力、電場力
接觸力
彈力：
彈簧彈力、拉力、壓力、支持力
摩擦力：
靜摩擦力、動摩擦力
推
拉
提
舉
日常生活中的很多相互作用
接觸力：物體與物體接觸時發生的力。
彈力
物體在力的作用下的形狀或體積會發生改變。
形 變：
也是會發生形變的，因為有力的作用在該物體上了，滿足形變的發生條件。只不過有時物體的形變很小，不易被覺察。
結論：任何物體受力時都會產生形變
我用力推墻或壓桌面，墻和桌面也會發生形變嗎？
有機玻璃的形變
一塊剖面為三角形的有機玻璃壓在另一塊有機玻璃上，發生的形變肉眼不能看出。但是形變后，當特殊的光通過有機玻璃不同部位時，產生的花紋會發生變化，利用儀器可以看到這種差異。
演示
通過平面鏡觀察桌面的微小形變
如圖，在一張大桌子上放兩個平面鏡M和N，讓一束光依次被這兩面鏡子反射，最后射到墻上，形成一個光點。按壓兩鏡之間的桌面，觀察墻上光點位置的變化。這個現象說明了什么？
觀察微小形變示意圖
被拉長的彈簧，要恢復原狀，對相連接的小車產生了拉力F；被跳水運動員壓彎的跳板，要恢復原狀，對上面的人產生了支持力。發生形變的物體，要恢復原狀，對與它接觸的物體會產生力的作用，這種力叫作彈力。
彈簧拉力示意圖
放在地板上的物體，它對地板的壓力以及地板對它的支持力，都是彈力，其方向是跟接觸面垂直的；繩子的拉力，也是彈力，其方向是沿著繩子而指向繩子收縮的方向。
F拉
胡克定律
如果形變過大，超過一定的限度，撤去作用力后物體不能完全恢復原來的形狀，這個限度叫作彈性限度。
物體在發生形變后，如果撤去作用力能夠恢復原狀，這種形變叫作彈性形變。不能夠回復原狀的叫作塑性形變。
彈力產生的條件：①直接接觸擠壓，②發生彈性形變。
彈簧在形變時產生的彈力與彈簧的伸長量是有關系的。那么，彈簧在彈性限度內，彈力大小與其伸長量有什么關呢？
實驗
探究彈簧彈力與形變量的關系
如圖甲，把彈簧上端固定在鐵架臺的橫桿上，觀察彈簧自由下垂時下端所到達的刻度位置。
然后，在彈簧下端懸掛不同質量的鉤碼，設計實驗記錄表格，記錄彈簧在不同拉力下伸長的長度。彈簧的彈力等于鉤碼對彈簧的拉力。
以彈簧受到的彈力F為縱軸、彈簧伸長的長度x為橫軸建立直角坐標系。根據表格中的實驗數據，在坐標紙上描點，作出F-x圖像。
由F-x 圖像能得到什么結論？
注意事項：
（1）標尺要豎直且靠近指針，每次改變鉤碼后要待系統穩定后讀數。　　　　　　
（2）讀指針刻度時，應估讀到下一位。
（3）不能超過彈性限度。
彈簧的彈力與彈簧的伸長的關系
X1
X2
X3
0
結論：
彈簧發生彈性形變時，彈力F的大小
跟彈簧伸長（或縮短）的長度x成正比
實驗結果表明，彈簧發生彈性形變時，彈力F 的大小跟彈簧伸長（或縮短）的長度x成正比，即
這個規律是由英國科學家胡克發現的，叫作胡克定律。式中彈力F、彈簧伸長（或縮短）的長度x的單位分別是牛頓（N）、米（m），k叫作彈簧的勁度系數，單位是牛頓每米，符號是N/m。
生活中說有的彈簧“硬”，有的彈簧“軟”，指的就是它們的勁度系數不同。
當堂練習
1.如果地面上一切物體受到的重力都消失了，則不可能出現的現象是（ ）
A. 江河的水不會流動
B. 雞毛和鐵球都可以懸浮在空中
C. 天不會下雨
D. 一切物體的質量都為零
（類似失重狀態）
（物體所含物質的多少）
D
2.一杯子裝滿水，杯的底部有一個小孔，在水從小孔不斷流出的過程中，杯連同杯中水的共同重心將（ ）
A. 一直下降
B. 一直上升
C. 先升后降
D. 先降后升
D
3.在下列所示的三種情況中，物塊的質量均為M，不計一切摩擦和彈簧測力計的重力，則三個彈簧測力計的示數T1、T2、T3的關系是（ ）
A．T1 = T2 = T3 B．T1 = T3 ＜ T2
C．T1 ＜ T2 ＜ T3 D．T1 = T2 ＜ T3
A
4.在一次實驗課上，有兩名同學各用F=30N的水平力拉輕彈簧，如圖所示，若彈簧的原長為12cm，勁度系數k=103N/m，當兩人靜止時彈簧的長度為（ ）
A．18 cm B．15 cm C．9 cm D．19 cm
B
5.如圖所示，兩根相同的彈簧S1、S2，勁度系數皆為k＝4×102 N/m，懸掛的重物的質量分別為m1＝2kg和m2＝4 kg。若不計彈簧質量，g取10 m/s2，則平衡時彈簧S1、S2的伸長量分別為（ ）
A．5 cm、10 cm B．10 cm、5 cm
C．15 cm、10 cm D．10 cm、15 cm
C
6.質量均勻的鋼管，一端支在光滑的水平地面上，另一端被豎直繩懸掛著，鋼管受到幾個力的作用？各力的施力物體是什么？畫出鋼管受力的示意圖。
解：
①豎直向下的了的重力mg
mg
②垂直于地面的支持力F1
F1
③繩子的拉力F2
F2
施力物體分別是地球、地面和繩子。
7.某同學在豎直懸掛的彈簧下加鉤碼，做實驗研究彈力與彈簧伸長量的關系。他將實驗數據記錄在表格中。實驗時彈力始終未超過彈性限度，g取10N/kg。
（1）根據實驗數據在坐標紙上作出彈力F跟彈簧伸長量x關系的F-x圖像。
（2）根據計算彈簧的勁度系數。
解：（1）在本實驗中，彈簧彈力與鉤碼重力大小相等。根據表格，可知道彈簧的原長為6.0cm，由鉤碼質量和G=mg，可得相應的彈簧彈力大小。在原有的表格基礎上有：
彈力 0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5
鉤碼質量 0 30 60 90 120 150
彈簧總長度cm 6.0 7.2 8.3 9.5 10.6 11.8
彈簧伸長量m 0 0.012 0.023 0.035 0.046 0.058
根據數據繪圖如下：
（2）由胡克定律可知，勁度系數
完成課后相關練習

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