新教材2023年秋高中物理第3章相互作用-力第1節(jié)重力與彈力第1課時(shí)重力與彈力學(xué)生用書無(wú)答案新人教版必修第一冊(cè)

第1節(jié)重力與彈力第1課時(shí)重力與彈力學(xué)習(xí)任務(wù)1．知道重力產(chǎn)生的原因、大小和方向，知道重心的概念。2．會(huì)用力的圖示和示意圖表示力，知道其區(qū)別。3．知道彈力的定義及產(chǎn)生的條件，會(huì)判斷彈力的有無(wú)及方向。4．知道胡克定律的內(nèi)容、表達(dá)式，會(huì)用胡克定律解決相關(guān)問(wèn)題。重力1．重力(1)定義：由于____________而使物體受到的力。(2)方向：____________。(3)大?。篏＝________，g是自由落體加速度。2．重心(1)重心：一個(gè)物體的各部分都受到重力的作用，從效果上看，可以認(rèn)為各部分受到的重力作用____________，這一點(diǎn)叫作物體的重心。(2)決定因素：a.物體的____________；b.物體的________。g的單位既可以是N/kg，又可以是m/s2，且1N/kg＝1m/s2。如圖所示，職業(yè)跳高運(yùn)動(dòng)員經(jīng)常采用“背越式”，沒(méi)有從事專業(yè)訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)員，往往采用的方式是“跨越式”。問(wèn)題1你感覺(jué)哪種方式成績(jī)會(huì)更好？問(wèn)題2成績(jī)會(huì)更好的原因是什么？問(wèn)題3運(yùn)動(dòng)員跳高過(guò)程中所受重力的大小和方向是否改變？問(wèn)題4運(yùn)動(dòng)員從起跳到落地的過(guò)程中其重心位置是否變化？1．對(duì)重力的理解(1)產(chǎn)生：重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的，但由于地球自轉(zhuǎn)的影響，重力一般不等于地球?qū)ξ矬w的引力。與引力相比，重力大小稍微小一些(兩極除外)，方向稍微偏一些(兩極和赤道除外)。(2)大小：G＝mg，同一物體的重力隨所處緯度的升高而增大，隨海拔高度的增大而減小。(3)方向：豎直向下，除了赤道和兩極，豎直向下并不是指向地球的球心。名師點(diǎn)睛：2．重心的性質(zhì)及確定方法(1)重心的特點(diǎn)：重心是重力的等效作用點(diǎn)，并非物體的其他部分不受重力作用。(2)重心的位置及決定因素①位置：重心的位置可以在物體上，也可以在物體外，如圖甲、乙所示。②決定因素a．物體質(zhì)量分布情況。b．物體的形狀。(3)重心位置的確定方法①質(zhì)量分布不圴勻、形狀不規(guī)則的物體，重心與物體的形狀、質(zhì)量分布情況均有關(guān)，如圖丙所示。②質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體的重心在其幾何中心上，如圖丁所示。③形狀不規(guī)則的薄形物體，可用懸掛法或支撐法來(lái)確定重心，如圖戊所示。【典例1】下列關(guān)于重心和重力的說(shuō)法正確的是()A．一物體放于水中稱量時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)小于物體在空氣中稱量時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，因此物體在水中受到的重力小于在空氣中受到的重力B．據(jù)G＝mg可知，兩個(gè)物體相比較，質(zhì)量較大的物體受到的重力不一定大C．物體放于水平面上時(shí)，其重力方向垂直于水平面向下，當(dāng)物體靜止于斜面上時(shí)，其重力方向垂直于斜面向下D．物體的形狀改變后，其重心位置不會(huì)改變[聽(tīng)課記錄](méi)對(duì)物體重心的三點(diǎn)注意(1)重力作用于整個(gè)物體，重心是重力的等效作用點(diǎn)，不是重力的真實(shí)作用點(diǎn)。(2)重心不是物體上最重的一點(diǎn)，也不一定在物體的幾何中心。(3)重心在物體上的相對(duì)位置與物體的位置、放置狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)均無(wú)關(guān)。[跟進(jìn)訓(xùn)練]1．如圖所示為仰韶文化時(shí)期的一款尖底瓶，該瓶裝水后“虛則欹、中則正、滿則覆”。下列有關(guān)瓶(包括瓶中的水)的說(shuō)法正確的是()A．瓶的重心是瓶各部分所受重力的等效作用點(diǎn)B．裝入瓶中的水增多時(shí)，瓶的重心升高C．瓶所受重力就是地球?qū)ζ康奈．瓶所受重力方向始終垂直向下力的圖示與力的示意圖1．力的圖示：用有向線段來(lái)表示力。(1)有向____________(嚴(yán)格按標(biāo)度畫)表示力的大小。(2)________表示力的方向。(3)____________表示力的作用點(diǎn)。2．力的示意圖：只用帶箭頭的有向線段來(lái)表示力的方向和作用點(diǎn)，不需要準(zhǔn)確標(biāo)度力的大小。力的圖示和力的示意圖都能表示物體的受力情況，但二者在具體對(duì)物體進(jìn)行分析時(shí)又有所不同。如圖描述的是“三毛”拉車的情景。問(wèn)題1仔細(xì)觀察并思考甲、乙兩圖中力的表示分別采用了哪種方式？問(wèn)題2力的圖示和力的示意圖在表示力時(shí)有什么不同？問(wèn)題3平時(shí)我們?cè)趯?duì)物體受力分析時(shí)，一般采用什么方式？1．兩種方式的比較項(xiàng)目力的圖示力的示意圖定義為了更形象、直觀地表達(dá)力，可以用一根帶箭頭的線段表示力的大小、方向和作用點(diǎn)，這種表示力的方法叫作力的圖示只畫出力的方向和作用點(diǎn)，表示物體在這個(gè)方向受到了力，這種粗略地表示力的方法叫作力的示意圖畫圖步驟(1)選定標(biāo)度(用某一長(zhǎng)度表示一定大小的力)(1)無(wú)須選標(biāo)度(2)從作用點(diǎn)開(kāi)始沿力的方向畫一線段，根據(jù)選定的標(biāo)度及力的大小按比例確定線段的長(zhǎng)度(2)從作用點(diǎn)開(kāi)始沿力的方向畫一適當(dāng)長(zhǎng)度的線段即可(3)在線段的末端畫出箭頭，表示方向(3)在線段的末端畫出箭頭，表示方向示例2．兩點(diǎn)說(shuō)明(1)一個(gè)物體受多個(gè)力作用，作力的圖示時(shí)須選用同一標(biāo)度，線段長(zhǎng)度與力的大小成正比，而力的示意圖只是粗略地表示物體在某個(gè)方向受到力，表示力的線段長(zhǎng)度與力的大小大致對(duì)應(yīng)即可。(2)高中階段分析物體受力時(shí)，如無(wú)特殊說(shuō)明，作出力的示意圖即可。【典例2】如圖所示，靜止的木塊對(duì)桌面的壓力為6N。(1)畫出壓力的圖示；(2)畫出木塊所受重力和支持力的示意圖。[聽(tīng)課記錄](méi)[跟進(jìn)訓(xùn)練]2．關(guān)于如圖所示的兩個(gè)力F1和F2，下列說(shuō)法正確的是()A．F1＝F2，因?yàn)楸硎緝蓚€(gè)力的線段一樣長(zhǎng)B．F1＞F2，因?yàn)楸硎綟1的標(biāo)度大C．F1＜F2，因?yàn)镕1只有兩個(gè)標(biāo)度的長(zhǎng)度，而F2具有三個(gè)標(biāo)度的長(zhǎng)度D．無(wú)法比較，因?yàn)閮蓚€(gè)力的標(biāo)度的大小未知3．重30N的木塊浮在水面上，作出木塊所受浮力的圖示和示意圖。彈力的分析與計(jì)算1．形變：物體在力的作用下________或________發(fā)生的變化。2．彈力：發(fā)生形變的物體，要________，對(duì)與它________的物體產(chǎn)生的力。3．彈力的方向(1)壓力和支持力的方向：都跟接觸面垂直，指向被壓或被支持的物體。(2)繩的拉力沿著繩指向繩________的方向。4．胡克定律(1)彈性形變：物體在發(fā)生形變后，撤去作用力能夠________的形變。(2)彈性限度：如果形變過(guò)大，超過(guò)一定的限度，撤去作用力后物體不能________原來(lái)的形狀，這個(gè)限度叫作彈性限度。(3)胡克定律：在彈性限度內(nèi)，彈簧發(fā)生彈性形變時(shí)，彈力F的大小跟________________成正比，即F＝________。(4)勁度系數(shù)：其中k為彈簧的________，單位為_(kāi)_______，符號(hào)是N/m，勁度系數(shù)是表示彈簧“軟”“硬”程度的物理量。圖甲為杯子靜止在桌面，圖乙中是彈簧被拉長(zhǎng)后使小車運(yùn)動(dòng)起來(lái)。問(wèn)題1圖甲中杯子放在桌面上，桌面發(fā)生形變了嗎？通過(guò)什么方式可以觀察？問(wèn)題2圖乙中小車由靜止到運(yùn)動(dòng)，是什么因素使小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了變化？問(wèn)題3如何計(jì)算甲、乙兩圖中彈力的大??？1．彈力有無(wú)的判斷方法條件法形變比較明顯：根據(jù)是否同時(shí)滿足①相互接觸、②發(fā)生彈性形變來(lái)判斷例如，圖中①?gòu)椥岳K與手直接接觸，②彈性繩與手都發(fā)生形變，所以手與彈性繩之間一定存在彈力假設(shè)法形變不明顯：例如，圖中斜面是光滑的，若去掉斜面，小球和細(xì)線的狀態(tài)依然不變，所以小球不受斜面的支持力，只受細(xì)線的拉力和重力3．彈力的方向(1)彈力方向的分析：彈力的方向總是與作用在物體上使物體發(fā)生形變的外力的方向相反。(2)判斷彈力方向的步驟明確產(chǎn)生彈力的物體→找出使該物體發(fā)生4．彈力大小的計(jì)算(1)對(duì)胡克定律F＝kx的理解①公式中x是彈簧的形變量，即彈簧的伸長(zhǎng)量或壓縮量，注意不是彈簧的長(zhǎng)度。②彈簧的勁度系數(shù)由彈簧本身的材料、長(zhǎng)度、粗細(xì)、匝數(shù)等因素決定。③F-x圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線(如圖所示)，直線的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)k。④彈力的變化量ΔF與形變量的變化量Δx也成正比，即ΔF＝kΔx。(2)計(jì)算彈力大小的兩種方法①公式法：利用公式F＝kx計(jì)算，適用于彈簧、橡皮筋等物體的彈力的計(jì)算。②二力平衡法：若物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，物體所受彈力與物體所受的其他力應(yīng)為平衡力，可根據(jù)其他力的大小確定彈力的大小。角度1彈力有無(wú)及方向的判斷【典例3】下列圖中各物體均處于靜止?fàn)顟B(tài)。圖中畫出了小球A所受彈力的情況，其中正確的是()ABCD[聽(tīng)課記錄](méi)幾種常見(jiàn)彈力的方向角度2彈力大小的計(jì)算【典例4】如圖所示，一根輕彈簧長(zhǎng)度由原長(zhǎng)5.00cm伸長(zhǎng)為6.00cm時(shí)，手受到的彈力為10.0N。那么，當(dāng)這根彈簧伸長(zhǎng)到6.20cm時(shí)(在彈性限度內(nèi))，手受到的彈力有多大？[思路點(diǎn)撥]根據(jù)胡克定律，已知彈簧彈力F1和相應(yīng)的伸長(zhǎng)量l1－l0，可求出該彈簧的勁度系數(shù)。由于同一彈簧的勁度系數(shù)不變，再由已知的彈簧伸長(zhǎng)量l2－l0，就可求出手受到的彈力F2。[聽(tīng)課記錄](méi)[母題變式]在(典例4)中，更換彈簧，探究彈簧彈力隨其形變量變化的規(guī)律，如圖所示。(1)求該彈簧的原長(zhǎng)和勁度系數(shù)。(2)圖像中左邊圖線能否延長(zhǎng)至與縱軸相交？請(qǐng)說(shuō)明理由。[跟進(jìn)訓(xùn)練]3．如圖所示，球A在斜面上，被豎直擋板擋住而處于靜止?fàn)顟B(tài)。關(guān)于球A所受的彈力，以下說(shuō)法正確