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誠 樸 勤 勇
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高一物理備課組
第三章 相互作用——力
1.重力和彈力
物理必修第一冊
誠 樸 勤 勇
1、足球的運動狀態發生變化了嗎？如何變化？
足球運動狀態發生變化的原因是什么？
2、撐桿調高的桿為什么會彎？
想一想
誠 樸 勤 勇
一、相互作用——力
1、概念：
力是物體與物體間的相互作用。
2、作用效果：
（1）改變物體的運動狀態。
（2）使物體發生形變。
3、力的特性：
（1）物質性：
力不能脫離施力物體與受力物體單獨存在。
（2）相互性：
施力物體同時也是受力物體。
（3）同時性：
物體間的相互作用同時產生，同時消失。
（4）矢量性：
力是矢量，不僅有大小，還有方向。
運動狀態的變化有那幾種情形？
①速度的大小發生變化
②速度的方向發生變化
③速度的大小和方向都發生變化
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力的作用效果與哪些因素有關？
思考與討論
力的三要素：
力的大小、方向和作用點
一、相互作用——力
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力的圖示（準確表示力的三要素）
作圖步驟：
1、選定合適的標度；
2、從作用點開始沿力的方向畫一線段，
線段的長度由力的大小和所選標度確定。
3、畫上箭頭（表示力的方向），用箭頭（或箭尾）表示力的作用點。線段所在的直線叫做力的作用線。
力的示意圖（準確表示力的方向、作用點，粗略表示力的大?。?br/>只準確畫出力的作用點和方向
用一條有向線段來表示力的三要素
15N
F=30N
F=30N
線段的長度—大小
箭頭的方向—方向
起點(終點)—作用點.
兩者區別：定量或定性反映力
一、相互作用——力
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地球表面附近的物體，為什么落向低處，最終落回地面
因為都受到了地球的吸引
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二、重力
1、概念：
由于地球吸引而使物體受到的力。
地球附近一切物體都受到重力的作用。
施力物體：
地球
受力物體：
物體
注意：
(1)不能說重力就是地球對物體的吸引力（G≤F引）
(2)地球上一切物體都受重力作用，物體所受重力的施力物體是地球
(3)物體所受的重力與它所處的運動狀態、速度大小、是否接觸無關
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二、重力
2、大小：
3、方向：
豎直向下
地球不同地方重力方向不同
豎直向下
垂直水平面向下
垂直向下
×
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，粗略計算中取g = 10N/kg 。
⑴重力加速度隨著緯度的增加而增加，即赤道最小，兩極最大。
⑵在地面的同一地點，重力加速度隨著高度的增加而減小。
G=mg
G
G
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4.重力作用點——重心：
①定義: 一個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。
G
②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：重心的位置是可以變化的。
二、重力
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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。
4.重力作用點——重心：
二、重力
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跳高姿勢的變化是不斷刷新跳高成績的關鍵之一，請你談一談背越式跳高與跨越式跳高相比有什么優點．
優秀跳高運動員都采用“背越式”技術
如果直立身體翻越，那么運動員需要把重心提高到桿子半個身長以上才能全身翻過去。（人的重心在身體中段）
而采用背越式，重心只要稍微高出桿子就可以翻越了。
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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
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A
D
B
C
把一個邊長為L的正方形薄板繞C點緩慢轉動45 , 則物體的重心位置升高了多少？
A
B
A
D
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1、接觸力:
物體與物體直接接觸才發生的力。例如：拉力、壓力、支持力、彈力、摩擦力
2、非接觸力：物體與物體不接觸就可發生的力。例如：重力、電場力、磁場力。（所有場力都是非接觸力）
接觸力與非接觸力
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形變：物體在力的作用下的形狀或體積會發生改變。
想一想：任何物體受到力，是否一定發生形變？
一定發生形變，只是有的形變明顯（明顯形變），有的不明顯（微小形變）。
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。
三、形 變
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通過平面鏡觀察桌面的微小形變
三、形 變
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三、形 變
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彈性形變：有些物體在力的作用下發生形變，力撤消后又能夠恢復原狀。
非彈性形變：生活中還有些物體發生形變并撤消力以后不能恢復原狀，如橡皮泥、保險絲等。
形變超過一定限度，即使撤去作用力，物體也不能完全恢復原來的形狀，這個限度叫彈性限度。
三、形 變
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1.概念：
四、彈力
發生形變的物體，由于要恢復原狀，對與它接觸的物體會產生力的作用，這種力稱為彈力。
施力物體
受力物體
2.彈力產生條件
相互接觸
發生彈性形變（相互擠壓）
兩者需同時滿足
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被跳水運動員壓彎的跳板，要恢復原狀，對上面的人產生彈力（支持力）
人的腳發生形變，對跳板，產生彈力（壓力）
彈簧發生壓縮形變，要恢復原狀，對手有向上的彈力。
手發生擠壓形變，要恢復原狀，對彈簧有向下的彈力。
彈力產生過程：
力→形變→在恢復原狀→對接觸物體生作用
誰形變
誰就產生彈力
誰就是
施力物體
四、彈力
誰阻礙形變恢復
誰就受彈力
誰就是
受力物體
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3.方向：
彈力方向指向形變趨于恢復的方向
四、彈力
彈力的方向與物體的形變方向相反
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桌面發生彈性形變在恢復時
物體受到支持力
FN
物體發生彈性形變在恢復時
FN
物體受到支持力
桌面受到壓力
桌面受到的壓力
4.常見彈力（拉力、壓力、支持力）的方向
（1）壓力：由于被支持物體發生形變，而對支持物產生的彈力。壓力的方向總是垂直于接觸面，指向被壓的物體。
（2）支持力：支持面發生形變，對被支持的物體產生的彈力。支持力的方向總是垂直支持面，指向被支持的物體。
四、彈力
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4.常見彈力（彈簧、繩子）的方向
四、彈力
F
F
F
F
F
F
彈簧的拉伸或壓縮產生的彈力
彈簧兩端的彈力方向，與彈簧中心軸線重合，指向彈簧恢復原狀方向。
繩的拉力
拉力的方向：沿著繩而指向繩子收縮的方向。
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彈簧彈力和伸長量的關系怎樣？
想一想
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彈簧的彈力大小與形變量有什么關系
兩者在量的大小上有定量關系
由待測參量設計實驗并組裝儀器
測量并記錄彈力F與形變量x大小
提出問題
大膽猜想
設計實驗
進行實驗
處理數據
得出結論
探究彈簧的彈力和形變量大小的關系
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1 2 3 4 5 6 7
F/N
l/cm
x/cm
測量和記錄
探究彈簧的彈力和形變量大小的關系
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數據分析
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六、胡克定律
1、內容：在彈性限度內，彈簧發生彈性形變時，彈力的大小跟彈簧伸長（或縮短）的長度x成正比。
2、公式：F=kx
k：彈簧的勁度系數 (與彈簧的材料、粗細、直徑、匝數和長度等量有關)。k越大，彈簧越“硬”，k越小，彈簧越“軟”。)
單位：牛每米， 符號N/m。
x：形變量，即彈簧伸長（或縮短）的長度。即x=|L原 - L現 |。
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如圖所示，四個完全相同的彈簧都處于水平位置，它們的右端受到大小皆為F的拉力作用，而左端的情況各不相同：
①中彈簧的左端固定在墻上；
②中彈簧的左端受大小也為F的拉力作用；
③中彈簧的左端拴一小物塊，物塊在光滑的桌面上滑動；
④中彈簧的左端拴一小物塊，物塊在有摩擦的桌面上滑動。
若認為彈簧的質量都為零,以L1、L2、L3、L4依次表示四個彈簧的伸長量,則有( )
A、L2>L1 B. L4>L3 C. L1>L3 D.L2=L4
D
彈簧秤的示數不顯示合力，只顯示一端的拉力。
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【例題】一根彈簧受到10N的拉力時，它的長度12cm，當它受到16N拉力時，它的長度是14cm，則：
（1）該彈簧的原長和勁度系數分別是多少？
（2）彈簧受到20N的拉力時，仍在彈性限度內，則此時彈簧的長度為多少？
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【例題】如圖所示，兩根相同的輕彈簧S1、S2，勁度系數都為k＝4×102 N/m，懸掛重物的質量分別為m1＝2 kg，m2＝4 kg，取g＝10 m/s2，則靜止時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
解析:
因為彈簧S1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。本題首次體驗整體法和隔離法。
C
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【例題】如圖所示，兩木塊的質量分別為m1和m2，兩輕質彈簧的勁度系數分別為k1和k2，上面木塊壓在上面的彈簧上（但不拴接），整個系統處于平衡狀態.現緩慢向上提上面的木塊，直到它剛離開上面彈簧.在這過程中下面木塊移動的距離為（　?。?br/>C
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如圖所示,用細線將A物體懸掛在頂板上,B物體放在水平地面上。A. B間有一勁度系數為100N/m的輕彈簧,此時彈簧的形變量2cm。已知A. B兩物體的重力分別是3N和5N.則細線的拉力及B對地面的壓力可能是( )
A. 1N和0N B. 5N和7N
C. 5N和3N D. 1N和7N
CD
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第三章 相互作用——力
彈力的拓展
物理必修第一冊
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一、彈力有無的判斷
1、明顯形變的根據彈力產生的條件：直接接觸、發生彈性形變。
2、對于形變不明顯的情況，通常用以下方法來判定：
a．假設法：假設將與研究對象接觸的物體撤去，判斷研究對象的運動狀態是否發生改變，若運動狀態不變，則此處不存在彈力；若運動狀態改變，則此處一定存在彈力。
b．替換法：可以將硬的、形變不明顯的施力物體用軟的、易產生明顯形變的物體來替換，看能不能維持原來的力學狀態。如將側壁、斜面用海綿來替換，將硬桿用輕彈簧(橡皮條)或細繩來替換。
c．狀態法：因為物體的受力必須與物體的運動狀態相吻合，所以可以依據物體的運動狀態由相應的規律(如二力平衡知識等)來判斷物體間的彈力。
①假設無彈力：
②假設有彈力：
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【例題】判斷圖小球是否受到彈力作用，若受到彈力，請指出其施力物體(接觸面光滑)
一、彈力有無的判斷
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二、彈力方向的判斷
平面與平面接觸
平面與平面間彈力方向：
過接觸面垂直平面指向受力物體
曲面與平面間彈力方向：
過接觸點垂直平面指向受力物體
曲面與平面接觸
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二、彈力方向的判斷
點與平面接觸
A
B
點與平面間彈力方向：
過接觸點垂直平面指向受力物體
曲面與曲面接觸
A
B
曲面與曲面間彈力方向：
與過接觸點的公切面垂直并指向受力物體
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點與點的接觸
A
B
O
FN1
FN2
O
FN1
FN2
與過接觸點的公切面垂直并指向受力物體
點與點間彈力方向：
二、彈力方向的判斷
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輕桿力特點：
物體受到輕桿的給力特點：
1、可拉可壓（類似彈簧）；
2、桿所受的力不一定沿桿的方向；可能沿任意方向
不計質量的桿
3、輕桿有鉸鏈（轉軸）時，彈力方向一定沿桿
F
二、彈力方向的判斷
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畫出物體A所受的彈力
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小 結
誠 樸 勤 勇
彈簧與繩子彈力的異同點：
彈簧或繩子的拉力方向，與彈簧或繩子的收縮（恢復形變）方向相同。
相同點：
彈簧可以被壓縮，繩不能。
形變不同，彈簧的彈力不會立即消失，繩子屬于微小形變，恢復快，可以立即消失。
不同點：
三、輕繩和輕彈簧的彈力
誠 樸 勤 勇
A
A
B
B
輕繩只能產生拉力，方向沿繩指向繩收縮的方向，形變屬于微小形變，繩斷瞬間，力也瞬間消失。
彈簧產生的壓力或拉力方向沿彈簧的軸線，形變屬于明顯形變，繩斷瞬間，力不會馬上消失。
繩斷瞬間
即：輕繩的彈力可以發生突變，輕彈簧的彈力不能發生突變。
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感謝聆聽

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