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(共65張PPT)
第三章
相互作用——力
第一節
重力與彈力
球為什么改
變方向？
球為什么開
始運動？
桿為什么
彎曲？
樹枝為什
么彎曲？
1.認識重力和彈力；
2.通過實驗，了解胡克定律。
1.知道力的概念及力的兩種作用效果。學會用力的圖示表示力。
2.知道什么是重力、重心，掌握重力的計算方法及方向。
3.知道彈力產生的原因和條件。
4.知道壓力、支持力和繩的拉力都是彈力，會分析彈力的方向，能正確畫出彈力的示意圖。
5.通過實驗探究彈力和彈簧形變量的關系，理解胡克定律，了解科學研究方法。
體會課堂探究的樂趣，
汲取新知識的營養，
讓我們一起
吧！
進
走
課
堂
?
物體運動狀態發生變化
物體發生形變
其他物體作用的結果
生活中我們說：
用力了！
科學告訴我們：
力是物體間的相互作用。
一、力
1.定義：力是物體間的相互作用。
2.作用效果：
(1)使物體發生形變;
(2)改變物體的運動狀態。
實踐體會：用手拍桌面，腳踢足球等。
你能從力的定義總結出力的性質嗎？
3.力的性質：
你能從力的定義總結出力的性質嗎？
(1)物質性：不能離開物體而存在。
(2)相互性：不能離開施力物體和受力物體而單獨存在，施力物體和受力物體總是同時存在的。
(3)矢量性：力有大小也有方向。
思考：要表示力的作用效果，需要考慮力的哪些特征？
4.力的三要素：
(1)力的大小,用彈簧測力計測量。
單位：牛頓，符號：N。
(2)力的方向。
(3)力的作用點。
力的示意圖
15N
F=30N
F=30N
力的圖示和力的示意圖有什么區別？
力的圖示
只畫出力的作用點和方向
例1（多選）關于力的概念，下列說法中正確的是(　
)
A．力是使物體發生形變和改變運動狀態的原因
B．一個力必定聯系著兩個物體，其中每個物體既
是施力物體又是受力物體
C．只要兩個力的大小相等，它們產生的效果一定相同
D．兩個物體相互作用，其相互作用力可以是不同性質
的力
AB
2、大小：可由彈簧測力計測定。
?公式：G
=
mg
g
=
9.8
m/s2
1、定義：由于地球的吸引而使物體受到的力。
思考：重力是否是地球的引力？
思考：
（1）公式成立的條件是什么？物體一定要靜止嗎？
（2）做自由落體運動的物體適用嗎？
二、重力
水平面
3、方向：豎直向下
思考：是指
向地心嗎？
垂直向下？
地球不同地方
重力方向不同
方向：豎直向下
垂直水平面向下
垂直向下
×
放在斜面上的重物所受重力的方向
垂直斜面向下？
豎直向下？
√
G1
G2
G3
Gi
Gi+1
Gn
如何確定重力的作用點？
【討論與探究】
4.重力的作用點：重心。
一個物體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的重力作用集中于一點，這一點叫物體的重心。
重心與什么有關？
對重心的理解：
(1)質量分布均勻、形狀規則的物體，重心在其幾何中心。
(2)質量分布不均勻的物體，重心跟其質量分布和幾何形狀都有關系。
(3)重心可能在物體上，也可能在物體之外。
重心一定在物體上嗎？
物體
質量
均勻
分布
分布不
均勻
形狀決定
重心
位置
重心
位置
形狀和質量
分布決定
規則
不規則
重心
位置
幾何
中心
怎么辦?
影響重心位置的因素
A
A
B
A
B
C
此方法的原理是什么？
二力平衡　
懸掛法或支撐法
——只適用于薄板狀的物體
例2（多選）關于物體的重心，以下說法中正確的是(
)
A．物體的重心不一定在物體上
B．用線懸掛的物體靜止時，細線方向一定通過重心
C．一塊磚分別平放、側放或立放時，其重心在磚內的位置不變
D．舞蹈演員在做各種優美的動作時，其重心的位置不變
ABC
a
b
c
引入：形變
拉伸
壓縮
彎曲
扭轉
常見的形變有哪些？
（2）彈性形變：有些物體在形變后撤去作用力時能夠恢復原狀,這種形變叫作彈性形變。
三、彈性形變和彈力
（1）形變：物體在力的作用下發生的形狀或體積改變。
1.彈性形變
（3）彈性限度：彈性體的形變超過一定限度時，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。
觀察圖片
對物體的微小形變，我們可以想辦法用某種裝置進行放大來驗證其存在。
放大的思想
思考與觀察：物體受力后，都會發生形變嗎？
微小形變的觀察
思考：發生形變的物體，對使它發生形變的物體有什么作用效果呢？
比如說：射箭、彈簧推小車等。
它為什么會產生這樣的效果呢？
因為它要恢復原狀
物體1受到物體2的作用
物體1發生了形變
物體1對物體2產生了彈力
作用過程
（1）定義：發生彈性形變的物體由于要恢復原狀而對與它接觸的物體產生力的作用，這種力叫作彈力。
2.彈力：
施力物體：發生形變的物體
受力物體：與施力物體接觸，使它發生形變，并阻礙其恢復原狀的物體
（2）產生條件
直接接觸
物體發生彈性形變
一句話，彈力的產生，接觸是前提，形變是根本。
（3）彈力的方向
彈力的方向就是施力物體恢復原狀趨勢的方向，與施力物體形變的方
向相反。
例3：關于彈性形變及彈力的產生,下列說法正確的是(
)
A.物體的形狀改變叫作彈性形變
B.一根鐵絲用力折彎后的形變就是彈性形變
C.兩物體不接觸時也可能產生彈力
D.只有發生彈性形變的物體才會對與它接觸的物體產生彈力作用
D
1.點面接觸型：彈力的方向垂直于相接觸的面指向受力物體。??
2.面面接觸型：彈力方向垂直該面指向受力物體。
【總結提升】彈力的方向：垂直于面(切面)
注意：若與圓面（球面）接觸，彈力方向垂直于接觸處的切面，即沿著半徑方向指向圓心(球心)。
各種接觸面間的彈力方向判斷
1、曲面與平面接觸
N
N
N`
曲面與平面間彈力方向：
過接觸點垂直平面指向受力物體
2、點與平面接觸
N
N`
點與平面間彈力方向：
過接觸點垂直平面指向受力物體
光滑斜面
A
B
NA
NB
各種接觸面間的彈力方向判斷
3、曲面與曲面接觸
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
半球形的碗
N
A
B
N
NB對A
各種接觸面間的彈力方向判斷
四、幾種彈力
1、壓力
支持力
（1）壓力
由于書向上發生形變（要向下恢復原狀）
而對桌面產生向下的力F1，這就是書對桌面的壓力。
桌面受到的壓力F1
書形變方向
壓力和支持力是怎樣產生的？
書受到的支持力F2
桌面形變方向
（2）支持力
由于桌面向下發生形變（要向上恢復原狀）而對書產生向上的力F2，這就是桌面對書的支持力。
平面與平面接觸時的壓力、支持力的方向：總是垂直接觸面
，而指向受力物體。
2、繩子的拉力
未受到拉力時
繩子形變方向
拉力
總結：繩子對所拉物體的彈力方向總是沿著繩而指向繩子收縮的方向。
例4各圖中，物體A靜止。畫出物體A所受彈力的示意圖。
A
A
A
T
T
T′
作圖,首先標點。該點代表物體.彈力豎直向上。
設想,如果右面墻壁撤去時,A物體會“動”,則有彈力,否則沒有。
T
方法：假設法+平衡條件
1.假設“無”，可將所接觸物移走，若物體運動狀態能夠保持不變，可見不受所移走物體產生的彈力。
2.假設“有”，那么畫上該力，若物體不能再保持原有的運動狀態，可見不受該彈力。
【總結提升】彈力有無的判斷
FN
F
FN
F
FN
FN
G
FN
FN
G
不平衡
不平衡
FN
G
F
不平衡
例：判斷有無彈力
思考：外力與形變有什么定量關系嗎？
（定量才是科學）
彈力的大小和什么有關？
試一試：作用在物體上的外力越大，物體的形變就越大。
五、胡克定律：
1.內容：
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
其中：k——彈簧的勁度系數
單位：牛每米，符號N/m
x——彈簧伸長（或縮短）的長度
例5：一輕質彈簧原長為8cm,在4
N的拉力作用下伸長了2
cm,彈簧未超
出彈性限度。則該彈簧的勁度系數為　(　　)
A.40
m/N　　
B.40
N/m　　
C.200
m/N　　
D.200
N/m
D
1.如圖所示,在彈簧下端懸掛鉤碼時彈簧會伸長,平衡時彈簧產生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等.
2.彈簧的長度可用刻度尺直接測出,伸長量可以由拉長后的長度減去彈簧原來的長度進行計算.這樣就可以研究彈簧的彈力和彈簧伸長量之間的定量關系了.
【實驗原理】
實驗：驗證彈力和彈簧伸長的關系
鐵架臺、彈簧、毫米刻度尺、鉤碼若干、三角板、坐標紙、重垂線、鉛筆.
【實驗器材】
1.將彈簧的一端掛在鐵架臺上,讓其自然下垂,用刻度尺測出彈簧自然伸長狀態時的長度l0,即原長。
2.如圖所示,在彈簧下端掛質量為m1的鉤碼，量出此時彈簧的長度l1，記錄m1和l1，填入自己設計的表格中。
【實驗步驟】
3.改變所掛鉤碼的質量,量出對應的彈簧長度,記錄m2、m3、m4、m5和相應的彈簧長度l2、l3、l4、l5,并得出每次彈簧的伸長量x1、x2、x3、x4、x5。
1.以彈力F(大小等于所掛鉤碼的重力)為縱坐標,以彈簧的伸長量x為橫坐標,用描點法作圖.連接各點,得出彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線。
2.以彈簧的伸長量為自變量，寫出曲線所代表的函數.首先嘗試一次函數,如果不行則考慮二次函數。
3.得出彈力和彈簧伸長之間的定量關系,解釋函數表達式中常數的物理意義。
【數據處理】
在彈性限度內，彈簧彈力F的大小與彈簧的伸長(或縮短)量
x
成正比。
即F=kx
1.式中比例系數k稱為彈簧的勁度系數。
2.不同的彈簧，其勁度系數一般是不同的。
3.影響k的因素：材料、粗細、長度、匝數
4.胡克定律通常用來計算彈簧彈力的大小。
【實驗結論】
1.彈簧拉力大小的不穩定會造成誤差.因此,使彈簧的懸掛端固定,另一端通過懸掛鉤碼來充當對彈簧的拉力,待穩定后再讀數可以提高實驗的準確度.
2.盡量精確地測量彈簧的長度，也是減小實驗誤差的基本方法.
3.描點、作圖不準確會造成誤差.
【誤差分析】
1.所掛鉤碼不要過重,以免彈簧被過分拉伸,超出它的彈性限度.要注意觀察,適可而止.
2.每次所掛鉤碼的質量差盡量大一些,從而使坐標上描的點的間距盡可能大,這樣作出的圖線更精確.
3.測彈簧長度時,一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態時測量,以免增大誤差.
4.描點畫線時,所描的點不一定都落在曲線上,但應注意一定要使各點均勻分布在曲線的兩側.
5.記錄數據時要注意彈力及彈簧伸長量的對應關系及單位.
【注意事項】
在物理學中經常用圖像處理物理問題，應用圖像的好處是直觀、方便，根據已知數據選擇坐標軸的標度是作好圖像的關鍵.作圖像的方法是：用平滑的曲線(或直線)將坐標紙上的各點連結起來，若是直線，應使各點均勻分布于直線上或直線兩側，偏離直線太大的點應舍棄，有時可以通過改變物理量的方法，把曲線變為直線，使圖像更直觀.
【方法技巧】
例6.某同學做“探究彈力和彈簧伸長量的關系”的實驗。
（1）圖甲是不掛鉤碼時彈簧下端指針所指的標尺刻度,其示數為7.73cm;圖乙是在彈簧下端懸掛鉤碼后指針所指的標尺刻度,此時彈簧的伸長量Δl為　　　　cm。
（2）本實驗通過在彈簧下端懸掛鉤碼的方法來改變彈簧的彈力,關于此操作,下列選項中規范的做法是　　　　。(填選項前的字母)
A.逐一增掛鉤碼,記下每增加一只鉤碼后指針所指的標尺刻度和對應的鉤碼總重
B.隨意增減鉤碼,記下增減鉤碼后指針所指的標尺刻度和對應的鉤碼總重
（3）圖丙是該同學描繪的彈簧的伸長量Δl與彈力F的關系圖線,圖線的AB段明顯偏離直線OA,造成這種現象的主要原因是　　　　　　　　　　　　。
答案：（1）6.93　（2）A　
（3）超出彈簧的彈性限度
重力與彈力
1.產生：地球的吸引
2.大小：G=mg
3.方向：豎直向下
4.重心：等效作用點
重力
2.大小（胡克定律）：F=kx
3.方向：形變相反
彈力
1.產生：彈性形變
2.力的示意圖：無標度帶箭頭線段
1.力的圖示：有標度的帶箭頭線段
力的表示
1.如圖所示，一被吊著的空心的均勻球殼內裝滿了細砂，底部有一閥門，
打開閥門讓細砂慢慢流出的過程中，球殼與細砂的共同重心將會(
)
A．一直下降
B．一直不變
C．先下降后上升
D．先上升后下降
C
2.關于重力，下列說法中正確的是（
）
A.
物體受到的重力大小和方向與物體的運動狀態無關
B．拋出的石塊軌跡是曲線，說明石塊所受的重力方向在改變
C.
自由下落的石塊速度越來越大，說明石塊所受重力越來越大
D．物體所受的重力作用于重心處，物體的其他部分不受重力作用
A
3.在圖中,a、b(a
、b均處于靜止狀態)間一定有彈力的是(
)
(接觸面光滑)
B
4.(2017·全國卷III)一根輕質彈性繩的兩端分別固定在水平天花板
上相距80cm的兩點上,彈性繩的原長也為80
cm。將一鉤碼掛在彈性繩
的中點,平衡時彈性繩的總長度為100
cm;再將彈性繩的兩端緩慢移至
天花板上的同一點,則彈性繩的總長度變為(彈性繩的伸長始終處于彈
性限度內)(　)
A.86
cm　　　
B.92
cm　
　　
C.98
cm　　
　
D.104
cm
B
【解析】
設原長為L0，勁度系數為k
G1＝k(L1－L0)
G2＝k(L2－L0)
代入數據解得：
L0＝10
cm
k＝200
N/m
5.豎直懸掛的彈簧下端，掛一重為4
N的物體時彈簧長度為12
cm；掛一重為6
N的物體時彈簧長度為13
cm，則彈簧原長為多少？勁度系數為多少？
4.如圖所示，用鐵架臺、彈簧和多個已知質量且質量相等的鉤碼，探究
在彈性限度內彈簧彈力與彈簧伸長長度的關系實驗．
圖甲
圖乙
(1)為完成實驗，還需要的實驗器材有：
???????????????????
．
(2)實驗中需要測量的物理量有：
??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．
(3)圖乙是彈簧所受彈力F與彈簧伸長長度x的F-x圖
線，由此可求出彈簧的勁度系數為????
N/m．
圖線不過原點的原因是由于?????????????????????????????????????
???
刻度尺
彈簧測力計
彈簧原長，掛鉤碼后彈簧的長度，鉤碼的重量
200
彈簧在自身重力的作用下變長了
風再冷，不會永遠不息；霧再濃，不會經久不散。風息霧散，仍是陽光燦爛。

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