人教版高中物理必修一第9讲:重力与弹力(教师版)——十里堡陈曦
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高中物理必修一重力和弹力讲解一、教学任务及对象1、教学任务本次教学任务是基于高中物理必修一的内容,重点讲解重力和弹力。
重力作为基本的自然力,在学生的日常生活中有着直观体验,而弹力则是物体间接触时的一种常见力。
通过本节课的学习,学生应当能够理解重力和弹力的定义、计算方法及其在实际中的应用,掌握力的合成与分解的基本原理,并能够运用这些知识解决实际问题。
2、教学对象教学对象为高中一年级学生,他们在先前的学习中已经接触了基本的物理概念和力的初步知识,具备了一定的物理思维和问题解决能力。
然而,对于重力和弹力的深入理解,以及它们在实际问题中的应用,学生可能还较为陌生。
因此,本节课的设计需兼顾学生现有的知识水平和认知能力,通过启发式教学和实例分析,帮助他们构建完整的知识体系。
同时,注重培养学生的科学探究能力和合作交流能力,激发他们对物理学科的兴趣和探究欲。
二、教学目标1、知识与技能(1)理解重力的概念,掌握重力的计算公式,并能运用重力概念解释生活中的现象;(2)掌握弹力的定义,了解弹力产生的条件,学会运用胡克定律解决实际问题;(3)了解力的合成与分解的基本原理,能够运用力的合成与分解解决重力和弹力相关问题;(4)通过实验探究,掌握实验操作的基本技能,学会使用工具测量力的大小,并能够分析实验数据;(5)运用数学知识,解决物理问题中的计算和作图任务,提高数学与物理相结合的解决问题的能力。
2、过程与方法(1)通过观察、实验、分析、总结等环节,培养学生的科学探究能力;(2)运用问题驱动法,引导学生主动思考,激发学生的学习兴趣和求知欲;(3)采用分组合作的方式,培养学生的团队协作能力和交流沟通能力;(4)通过解决实际问题,让学生体验知识的应用过程,提高学以致用的能力;(5)鼓励学生进行批判性思维,学会从不同角度看待问题,形成自己的见解。
3、情感,态度与价值观(1)激发学生对物理学科的兴趣,培养他们的学习热情和探究欲;(2)引导学生认识到物理知识在实际生活中的重要性,增强学习的责任感;(3)通过学习,使学生树立科学的世界观和方法论,培养他们的科学精神;(4)培养学生尊重事实、严谨治学的态度,养成勇于探索、善于发现的习惯;(5)教育学生关爱自然、保护环境,树立人与自然和谐共生的价值观。
第1课重力与弹力课程标准课标解读1.认识重力,理解重心概念。
2.通过实验确定物体的重心位置。
3.认识弹力,了解形变和弹性形变。
4.通过实验了解胡克定律。
5.知道力的图示,会画重力和弹力的示意图。
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。
6、通过实验探究弹簧弹力和形变量的关系,了解胡克定律,了解科学探究中获取及处理数据的研究方法。
知识精讲目标导航知识点01 力1、定义:力是一个物体对另一个物体的作用.2、作用效果:使物体发生形变或改变物体的运动状态(即产生加速度).3、性质:力具有物质性、相互性、矢量性、独立性等特征.【即学即练1】下列关于力的叙述中正确的是( )A.力不能离开物体而独立存在B.相互接触的物体间才可能有力的作用C.物体间的作用力可以是相互的,也可以是独立的D.力的作用效果可以是使物体保持一定的速度向前运动答案 A解析力是物体间的相互作用,不能离开物体而独立存在,A正确,C错误;不接触的两个物体之间也可以有力的作用,例如磁体之间的作用力,B错误;力的作用效果是改变物体的运动状态或使物体发生形变,D错误.知识点02 重力1、产生:由于地球的吸引而使物体受到的力.注意:重力不是万有引力,而是万有引力竖直向下的一个分力.2、大小:G=mg,可用弹簧测力计测量.同一物体G的变化是由在地球上不同位置处g的变化引起的.3、方向:总是竖直向下.4、重心:物体的各部分都受重力作用,可认为重力集中作用于一点,即物体的重心.①影响重心位置的因素:物体的几何形状;物体的质量分布.②不规则薄板形物体重心的确定方法:悬挂法.注意:重心的位置不一定在物体上.【即学即练2】关于重力及重心,下列说法中正确的是( )A.一个物体放在水中称量时弹簧测力计的示数小于物体在空气中称量时弹簧测力计的示数,因此物体在水中受到的重力小于在空气中受到的重力B.据G=mg可知,两个物体相比较,质量较大的物体的重力一定较大C.物体放在水平面上时,重力方向垂直于水平面向下,当物体静止于斜面上时,其重力方向垂直于斜面向下D.物体的形状改变后,其重心位置往往改变答案 D解析由于物体放在水中时,受到向上的浮力,从而减小了弹簧的拉伸形变,弹簧测力计的示数减小了,但物体的重力并不改变,选项A错误;当两物体所处的地理位置相同时,g值相同,质量大的物体的重力必定大,但当两物体所处的地理位置不同时,如质量较小的物体放在地球上,质量较大的物体放在月球上,由于月球上g值较小,导致质量大的物体的重力不一定大,选项B错误;重力的方向是竖直向下的,选项C错误;物体的重心位置由物体的形状和质量分布情况共同决定,物体的形状改变后,其重心位置往往发生改变,选项D正确.知识点03 弹力1.弹力(1)定义:发生形变的物体,要恢复原状,对与它接触的物体产生的力的作用.(2)产生条件:①物体间直接接触;②接触处施力体发生形变且有恢复原状的趋势。
第10讲力的合成与分解亲%大脑体操〕W在作业完成情况〕山教学目标〕i理解合分力与力的合成和力的分解的概念.2 .掌握利用平行四边形定那么求合力和分力的方法.3 .理解多个力求合力时,常常先分解再合成,知道常见的两种分解力的方法.电趣味引入〕露知识梳理]一、合力和分力如果一个力作用在物体上,它产生的效果跟几个力共同作用在物体上产生的效果相同,这个力就叫做那几个力的合力,而那几个力叫做这个力的分力.二、共点力和平行四边形法那么〔1〕共点力几个力如果都作用在物体的同一点上,或者它们的作用线相交于同一点,这几个力叫共点力.〔2〕平行四边形定那么:两个互成角度的力的合力,可以用表示这两个力的有向线段为邻边,作平行四边形,它的对角线就表示合力的大小及方向,这是矢量合成的普遍法那么.说明:求两个互成角度的力的合力,可以用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形,它的对角线就表示合力的大小和方向.说明:①矢量的合成与分解都遵从平行四边形定那么〔可简化成三角形定那么〕②力的合成和分解实际上是一种等效替代.③由三角形定那么还可以得到一个有用的推论:如果n个力首尾相接组成一个封闭多边形,那么这n个力的合力为零.④在分析同一个问题时,合矢量和分矢量不能同时使用.也就是说,在分析问题时,考虑了合矢量就不能再考虑分矢量;考虑了分矢量就不能再考虑合矢量^⑤矢量的合成分解,一定要认真作图.在用平行四边形定那么时,分矢量和合矢量要画成带箭头的实线, 平行四边形的另外两个边必须画成虚线.各个矢量的大小和方向一定要画得合理^三、力的合成(1)力的合成:求几个力的合力,叫做力的合成.(2)根据力的平行四边形定那么可得出以下几个结论:①共点的两个力(F1、F2)的合力(F)的大小,与它们的夹角(.布关;.越大,合力越小;.越小,合力越大.F1与F2同向时合力最大;F1与F2反向时合力最小,合力的取值范围是:| F1- F2 | WFW F1+ F2 |②合力可能比分力大,也可能比分力小,也可能等于某一分力^③共点的三个力,如果任意两个力的合力最小值小于或等于第三个力,那么这三个共点力的合力可能等于零.四、力的分解(1)力的分解:求一个力的分力叫力的分解^一个力的大小和方向,求它的两个分力.据平行四边形定那么知,这种情况下可以作出无数个符合条件的平行四边形,即对一力分解,含有无数个解,但如果再加以下条件,情况就不一样了,下面讨论:(1)两个分力的方向时,有唯一解,如下图.阴才内I * J「.讨',口(2)一个分力后的大小和方向,力的分解有唯一解,如下图,只能作出一个平行四边形.(3)两个分力的大小,力的分解可能有两个解,如下图,可作出两个平行四边形.(4)一个分力Fi的方向与另一个分力F」的大小,如下图,那么:当己毂18时,有唯一解,如图甲所示;当"‘Fsm"时,无解,如图乙所示;当时,存在两个解,如图丙所示;当% 'F时,存在一个解,如图丁所示.甲(F1的方向) 的方向)^的大小作弧厂;刁I总结:如下图,力F的一个分力F1沿OA方向,另一个分力大小为.我们可以以合力F的末端为圆心,以分力Fl的长度为半径作圆弧,各种情况均可由图表示出来.匚封后的方向〕.’匍^的大小作弧〔2〕求分力的方法〔1〕直角三角形法.对物体进行受力分析,对其中的某力按效果或需要分解,能构成直角三角形的,可直接应用直角三角形边、角的三角函数关系求解,方便快捷.〔2〕正交分解法.①以力的作用点为原点作直角坐标系,标出超轴和y轴,如果这时物体处于平衡状态,那么两轴的方向可根据方便自己选择.②将与坐标轴不重合的力分解成x轴方向和y轴方向的两个分力,并在图上标明,用符号F x ,和0表不.③在图上标出力与x轴或力与y轴的夹角,然后列出、%的数学表达式,如:F与x轴夹角为日,那么t ,7=F:sm8与两轴重合的力就不需要分解了.④列出x轴方向上的各分力的合力和y轴方向上的各分力的合力的两个方程,然后再求解.〔3〕相似三角形法.对物体进行受力分析,根据题意对其中的某力分解,找出与力的矢量三角形相似的几何三角形,用相似三角形对应边的比例关系求解.〔4〕动态矢量三角形〔动态平衡〕法.所谓动态平衡问题是指通过限制某些物理量,使物体的状态发生缓慢变化,而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态,利用图解法解决此类问题方便快捷.喜餐色讲解〕例1:〔日照市2021学年高一上学期期中〕物体同时受到同一平面内三个共点力的作用,以下几组力的合力可能为零的是〔〕A. 1N、6N、8NB. 3N、6N、4NC. 1N、2N、10ND. 5N、5N、5N答案:BD解析:求其中某个力介于另两个力合力范围里,而且合力范围里两力大小的和与差之间,只有B、D 正确.例2如图〔1〕所示,重物的重量为G,轻细线AO与BO的A、B端是固定的,平衡时AO是水平的,BO与竖直方向的夹角为, AO的拉力,和BO的拉力「I大小是〔〕F - G6 = G COS 5 F T = Gtan^ F T = Gsin 6/ caS 2A -B. -C. -D. -」二- 解析:〔1〕选取O 点为研究对象,其受力如图〔2〕所示,.点受到三个力的作用:物体对 .的拉力,大小为G, AO 绳子的拉力,BO 绳子的拉力下%例3两个共点力的合力为 F,如果它们之间的夹角 .固定不变,使其中一个力增大,那么〔 〕A.合力F 一定增大B.合力F 的大小可能不变C.合力F 可能增大,也可能减小D.当0° <.<90;合力F 可能减小 答案:BC解析:设两共点力 Fa 、Fb 之间的夹角.为钝角,由以下图所示的平行四边形可知,当 Fa 逐渐增大为〔2〕解法一:重力G 的作用效果是拉紧两根绳子,拉绳子的力应该沿着绳子方向,如图〔3〕所示,将重力G 沿两根绳子的方向分解为G :i 和G 」,在直角三角形中,由几何知识得:G]・Gtan8 ,由于重物静止,任何方向的合力均为零,所以有 尾=5 = GtanSFr =G a = Grco^? .解法二:把拉力 卜%的作用效果看作是竖直向上平衡重力和水平向右拉绳子的,如图〔 4〕所示,可将F4沿水平和竖直两个方向分解为Fg 和后飞,由几何知识得答案:B 、DoFa1、Fa2、Fa3时,其合力由原来的F1变为F2、F3、F4,它们可能小于F1、可能等于F1,也可能大于F1,所以A项错,B、C两项正确.同理知,当0°<.<9的,那么随着其中的一个力增大,合力一定也增大, D项错.例4.两个共点力F1和F2的大小不变,它们的合力F跟两力F1、F2之间的夹角.的关系如下图, 那么合力F大小的范围是〔〕A. 0 〜1NB. 1N 〜3NC. 1N 〜5ND. 1N 〜7N答案:D解析:由图象可得:0=兀时,|F1 —F2|=1N; 0= 0.5 出寸,*2+F2 = 5N ,解得F1=3N, F2 = 4N ,故合力F的范围是1N< F< 7N故D正确.例5物体的质量为2 kg,两根轻细绳AB和AC的一端连接于竖直墙上,另一端系于物体上,在物体上另施加一个方向与水平线成.角的拉力F,相关几何关系如图20所示,0= 60.,假设要使绳都能伸直,求拉力F的大小范围.〔g取10 m/s2〕解析:作出物体 A 受力如图21所示,由平衡条件 Fy= Fsin &F1sin ⑶mg = 0① Fx= Fcos 9-F2- Ficos 廿 0② 由①②式分别得F=^9"Fi ③ sin 0^^n^要使两绳都能绷直,那么有 F1>05) F2>(©由③⑤式得F 有最大值Fmax = ?必父&*反叱sin 0 3由④⑥式得F 有最小值Fmin = mg =空Y^N2sin 0 3综合得F 的取值范围20y 3NW F 与43N .3 3 答案: 郛NW F*N 3 3BC 与天花板的夹角分别为 60 °和30°.现缓慢往沙袋中注入沙子.重力加速度g 取10m/s2.(1)当注入沙袋中沙子的质量 m=10kg 时,求绳AC 和BC 上的拉力大小FAC 和FBC .(2)假设AC 能承受的最大拉力为 150N, BC 能承受的最大拉力为 100N,为使绳子不断裂,求注入 沙袋中沙子质量的最大值 M .解 解:装置受力图如图,运用合成法, 答:(1)重物对结点的拉力等于重物的重力:T=mg ,0 T 〞由几何知识:FAC=mgcos30 =工 mg=86.5N1FBC=mgsin30 °=2mg=50N例 6.(西城区期末)如下图,用不可伸长的轻绳AC 和BC 吊起一质量不计的沙袋,绳 AC 和X(2)由于FjiO-J5, F Ac max=150N F Bc max=100N 所以AC 更容易被拉断F Ac max=芝Mg=150N所以:M=10'j3kgd也当堂练习〕根底演练1 〔2021秋制阳区期末〕有两个大小分别为3N和4N的共点力,它们合力的大小可能是〔〕A. 0B. 4NC. 8ND. 12N答案:B2. 〔2021的下区校级模拟〕两个物体A和B,质量分别为M和m,用跨过定滑轮的轻绳相连, A 静止于水平地面上,如下图.不计摩擦, A对绳的作用力的大小与地面对A的作用力的大小分别为〔〕A. mg, (M-m) gB. mg, MgC. (M-m) g, MgD. ( M+m ) g, ( M - m) g 答案:A3 .关于几个力与其合力,以下说法正确的选项是〔〕A .合力的作用效果跟原来那几个力共同作用产生的效果相同B.合力与原来那几个力同时作用在物体上C.合力的作用可以替代原来那几个力的作用D.求几个力的合力遵循平行四边形定那么答案:ACD4 .两个力F1和F2间的夹角为0,两个力的合力为F.以下说法正确的选项是〔〕A .假设F1和F2大小不变,.角越小,合力F就越大B .合力F总比分力中的任何一个力都大C.如果夹角不变,F1大小不变,只要F2增大,合力F就必然增大D.合力F可能比分力中的任何一个力都小答案:AD5 .两个共点力的大小均为8 N,如果要使这两个力的合力大小也是8 N,那么这两个共点力间的夹角应为〔〕A. 30°B. 60°C. 90°D. 120答案:D6 .大小分别是30 N和25 N的两个力,同时作用在一个物体上,对于合力F大小的估计最恰当的是〔〕A. F=55 NB. 25 N < F< 30 NC. 25 N < F< 55 N D, 5 N < F< 55 N答案:D7大小分别为5 N、7 N和9 N的三个力合成,其合力F大小的范围为〔〕A. 2 NWFW20 N B, 3 N < F< 21 N C, 0< F< 20 N D, 0< F< 21 N 答案:D8.如图3—4—10所示,一木块放在水平桌面上,在水平方向共受到F1、F2和摩擦力作用,木块处于静止状态,其中F1=10 N, F2 = 2 N.假设撤去F1,那么木块在水平方向受到的合力为〔〕A. 10 N,方向向右B. 6 N,方向向右C. 2 N,方向向左D.零答案:D 左右9、两大小相等的共点力,当它们间夹角为90o时,合力为F,那么当它们间夹」.角为120°时,合力大小为〔〕A. 2FB. FC.2FD. 2F答案:DF1 10.如下图,表示五个共点力的有向线段恰分别构成正六边形的两条邻边和三条对角线.=10 N,这五个共点力的合力大小为〔〕A. 0B. 30 NC. 60 ND. 90 N 答案:C稳固提升1. 一光滑均匀小球用细绳拴住悬挂靠在光滑的竖直墙上,小球受到三个力作用,重力G,绳的拉力F,墙对球的支持力鼻4,如下图,对于这三个力,根据作用效果进行分解, 以下说法正确的选项是〔〕A. G可沿F和F H两个力的反方向进行分解B. F可沿G和「口两个力的反方向进行分解FC. N可沿G和F两个力的方向进行分解D.以上三种分解方法均可以2物体静止于光滑水平面上,力F作用于物体上的 .点,现要使合力沿着OO方向,如下图,那么必须同时再加一个力F',如F和F'均在同一水平面上,那么这个力的最小值为〔〕A. F 口9B. F:二7C.「t,:D. Fit 93 .生活中的物理知识无处不在,如图是我们衣服上的拉链的一局部,在把拉链拉开的时候,我们可以看到有一个三角形的东西在两链中间运动,使很难直接分开的拉链很容易地拉开,关于其中的物理原理以下说法正确的选项是A.在拉开拉链的时候,三角形的物体增大了分开两拉链的力B.拉开拉链的时候,三角形的物体只是为了将拉链分开并没有增大拉力C.拉开拉链时,三角形的物体增大了分开拉链的力,但合上拉链时减小了合上的力D.以上说法都不正确4 .水平地面上的物体受重力G和水平作用力F保持静止,如下图,现在使作用力F保持大小不变,方向沿逆时针方向缓缓转过1S0° ,而物体始终保持静止,那么在这个过程中,物体对地面的正压力和地面给物体的摩擦力号的变化情况是〔〕B.「工先变小后变大C. Fz先变小后变大D.「村先变大后变小5 .如下图,质量为m的物体在恒力F作用下沿天花板上做匀速直线运动,物体与天花板间动摩擦因数为必,那么物体受到摩擦力的大小为〔〕o FccisH B.D. J「C.6 .三段不可伸长的OA, OB, OC能承受的最大拉力相同,它们共同悬挂一重物,如下图,其中OB是水平的,A 端B端固定,假设逐渐增加C端所挂物体的质量,那么最先断的绳〔〕将②式及A 5 . "G "代入①式可得R =乖力.物体的运动方向与底边成多大角度?G答案 1. A 、B 2. B 3. A 4. B 、C 5. B 、C 6 . A 7. COs ^ G tan H8.解:〔1〕物体在平行斜面方向一共受三个力的作用,一是使物体下滑的力 二是推力F = G/2;三是滑动摩擦力 底,由于*和F 是相互垂直的,所以这两个力的合力为此力方向与底边成 针,如下图,又由于F] , F,及三个力的合力为零,所以Ff 与Fo 的大小相等、 方向相反.而A.必定是OA C.必定是OCB.必定是OBD.可能是 OB,也可能是 OCG,斜面倾角为日,求小球G,现在用与斜面底边平行的力〔1〕物体与斜面之间的动摩擦因数是多少? 〔 2〕7.如下图,光滑小球被竖直挡板挡住而静止于斜面上,小球重力为F = GF2推物体,物体恰能做匀速直线运动,那么:4当堂检测) 一1、水平横梁的一端 A 插在墙壁内,另一端装有一小滑轮 B.一轻绳的一端C 固定于墙壁上,另一端跨过滑轮后悬挂一质量 m=10 kg 的重物,/ CBA = 30.,那么滑轮受到绳子的作用力为A. 50 NB. 50v3 NC. 100 ND. 100V3 N 答案:C2 .作用在同一物体上的三个力,它们的大小都等于5 N,任意两个相邻力之间的夹角都是120°,如图3—4—7所示,那么这三个力合力为 ;假设去掉Fl,而F2、图 3—4—7答案:0N, 5N,与F1相反3 .六个共点力的大小分别为 F 、2F 、3F 、4F 、5F 、6F,相互之间夹角均为 60°,如图3—4—8所示,那么它们的合力大小是 ,方向 答案:6F 与5F 相同4 .在研究两个共点力合成的实验中得到如图 (1)两个分力的大小各是多少 ? (2)合力的变化范围是多少?(2)由于滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反,所以物体运动的方向与 F .一致,即与底3 —4 —9所示的合力F 与两个分力的夹角的关系图, 问:边成45口,如下图.答案(1)8 N 6 N(2) 2 NWFW14 N5.设有三个力同时作用在质点P上,它们的大小和方向相当于正六边形两条边和一条对角线, 如图所示,这三个力中最小的力的大小为F,那么这三个力的合力等于〔〕A. 3FB. 4FC. 5F D . 6F答案:A,城当堂总结〕家庭作网1. 〔2021秋制阳区期末〕如下图,一个质量为面上一个竖直挡板挡住,处于平衡状态,那么〔A.球对斜面的压力大小为mgcos 0mgB.球对斜面的压力大小为尺门8C.球对档板的压力大小为mgsin 0D.球对档板的压力大小为mgtan 02、如下图,在倾角为.的斜面上,放着一个质量为对木板的压力为〔〕A.mgcos 0B.mgtan 0C.mg/cos 0D.mg/tan 0 m的均匀光滑球放在倾角为〕.的斜面上,并被斜m的光滑小球,球被竖直的木板挡住, 那么球3、如下图,质量为m的物体悬挂在轻质的支架上,斜梁OB与竖直方向的夹角为仇设水平横梁OA和斜梁OB作用于.点的弹力分别为F1和F2.以下结果正确的选项是〔〕A F i mg sinB F1mgsi n CF2F2 mg cos D 2mgcos4、如下图,在倾角为的固定光滑斜面上,质量为m的物体受外力F1和F2的作用,F1方向水平向右,F2方向竖直向上,假设物体静止在斜面上,那么以下关系正确的选项是〔〕A.Fsin F2cosB.Fcos F2sin D.Fcos -F2sin mg sin , F2 mgmg sin , F2 mg C.Fsin - F2cos mg sin , F2 mg5如下图,质量均为m的A和B两球,用两根长度均为l的轻绳悬挂,两球间夹一劲度系数为的轻弹簧,平衡后两线之间的夹角为60.,如下图.那么弹簧被压缩的长度是〔〕A . * 3 mg/k一3 C.、3mg/3k B. %° mg/2k3D. 2 73 mg/3k6如下图,用一水平力推一静止在斜面上的木块,在况下,那么〔〕物体所受合力增大物体所受合力不变物体对斜面的压力增大斜面对物体的摩擦力增大答案:1D 2.B 3.D 4.B 5.C 6.BC。
第09讲:重力与弹力一:知识精讲归纳考点一、力1.定义:一个物体对另一个物体的作用.2.力的三要素:大小、方向和作用点.3.单位:牛顿,简称牛,符号:N.考点二、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.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:①物体的形状;②物体的质量分布.考点三、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.2.力的示意图:只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点,不需要准确标度力的大小.考点四、弹力1.形变:物体在力的作用下形状或体积发生的变化.2.弹力:发生形变的物体,要恢复原状,对与它接触的物体产生的力.3.常见的弹力:压力和支持力都是弹力,方向跟接触面垂直;绳子的拉力也是弹力,方向沿着绳子而指向绳子收缩的方向.考点五、胡克定律1.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的形变.2.弹性限度:如果形变过大,超过一定的限度,撤去作用力后物体不能(填“能”或“不能”)完全恢复原来的形状,这个限度叫作弹性限度.3.内容:在弹性限度内,弹簧发生弹性形变时,弹力F的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比,即F =kx.4.劲度系数:k叫作弹簧的劲度系数,单位是牛顿每米,符号是N/m.表示弹簧“软”“硬”程度的物理量.重难点讲解一、弹力有无的判断可利用假设法进行判断.(1)假设无弹力:假设撤去接触面,看物体还能否在原位置保持原来的状态,若能保持原来的状态,则说明物体间无弹力作用;否则,有弹力作用.(2)假设有弹力:假设接触物体间有弹力,画出假设状态下的受力示意图,判断受力情况与所处状态是否矛盾,若矛盾,则不存在弹力;若不矛盾,则存在弹力.如图,接触面光滑,若A 处有弹力,则无法使球处于静止状态,故A 处无弹力.(3)状态法:根据物体的运动状态,利用牛顿第二定律(第四章学习)或共点力平衡条件(第5节学习)判断弹力是否存在.二:对胡克定律F =kx 的理解(1)x 是弹簧的形变量,而不是弹簧形变后的长度.(2)k 为弹簧的劲度系数,反映弹簧本身的属性,由弹簧自身的长度、粗细、材料等因素决定,与弹力F 的大小和伸长量x 无关.2.F -x 图像是一条过原点的倾斜直线(如图所示),直线的斜率表示弹簧的劲度系数k .即k =ΔF Δx.3.胡克定律的适用条件:弹簧在弹性限度内发生形变.二:考点题型归纳题型一:力的概念的理解1.(2023秋·高一单元测试)下列关于力的说法正确的是( )A .力是物体对物体的作用B .力有时可以离开物体而单独存在C .只有直接相互接触的物体间才能产生作用力D .有受力物体不一定就有施力物体【答案】A【详解】A .力是物体对物体的作用,力不能脱离物体而单独存在,这是力的物质性,故A 正确; BD .只要有力的作用,就一定同时存在施力物体和受力物体,故力不能脱离物体而单独存在,故BD 错误;C.直接接触的物体间可能产生力的相互作用,不接触的物体间也可能产生力的相互作用,如磁铁与磁铁之间、物体与地球之间、电荷与电荷之间都存在力的相互作用,故C错误。
人教版(2019)高中物理必修第一册同步学典(9)重力与弹力1、下列关于重力的说法正确的是( )A.重力就是地球对物体的吸引力B.重力是地球与物体间相互作用时地球对物体的作用力C.重力的方向总是竖直向下D.重力的方向总是垂直地面向下2、关于物体的重心,下列说法正确的是( )A.物体的重心一定在物体上B.物体越重其重心位置越低C.一块质量分布均匀的砖平放、侧放或立放时,其重心在砖内的位置不变D.重心与物体的形状和物体内质量分布有关3、如图所示,一重为10N的小球固定在支杆AB的上端,用一段绳子水平拉小球,使杆发生F ,则AB杆对小球的作用力( )弯曲,已知绳子的拉力为7.5NA.大小为7.5NB.大小为10NC.方向与水平方向成53o角斜向右下方D.方向与水平方向成53o角斜向左上方4、物体A受到外力作用发生弹性形变时,发生形变的物体A对使它发生形变的物体B产生弹力作用,下列说法中正确的是( )A.物体A先发生形变,后产生弹力B.物体A先产生弹力,后发生形变C.弹力和形变是同时产生,同时变化的D.物体A由于形变而对物体B产生了弹力作用5、如图所示,固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ,在斜杆下端固定有质量为m 的小球,小车静止,下列关于斜杆对小球的弹力的判断中,正确的是( )A.大小为mg ,方向沿斜杆向上B.大小为mg ,方向垂直斜杆向上C.大小为mg ,方向竖直向上D.斜杆对小球的弹力与小球的重力是一对平衡力6、如图所示,一倾角为45°的斜面间定于竖直墙上,为使一光滑的铁球静止,需加一水平力F ,且力F 通过球心, 下列说法正确的是( )A.球一定受到墙的弹力且水平向左B.球可能受到墙的弹力且水平向左C.球一定受斜面的弹力且垂直斜面向上D.球可能受斜面的弹力且垂直斜面向上 7、如图所示,在粗糙水平面上有质量分别为m 1和m 2的木块1和2,两木块之间用原长为L 、劲度系数为k 的轻弹簧连接起来,两木块与地面间的动摩擦因数均为μ.现用水平力向右拉木块2,当两木块一起做匀速直线运动时,两个木块间的距离为( )A. 1L m g k μ+B. 12()L m m g k μ++ C. 2L m g k μ+D. 1212()m m L g k m m μ++ 8、在光滑半球形容器内,放置一细杆,细杆与容器的接触点分别为A B 、,如图所示.下列关于细杆在A B 、两点所受支持力的说法,正确的是( )A.A点处支持力方向指向球心,是由于细杆的形变产生的B.A点处支持力方向垂直细杆向上,是由于容器的形变产生的C.B点处支持力方向垂直细杆向上,是由于容器的形变产生的D.B点处支持力方向竖直向上,是由于细杆的形变产生的9、三个质量均为1kg的相同木块a、b、c和两个劲度系数均为500N/m的相同轻弹簧p、q 用轻绳连接如图,其中a放在光滑水平桌面上。
重力和弹力____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1.会判断重心的位置2.弹力产生条件及方向的判断以及弹簧弹力,胡克定律的应用一、重力1.重力是由于地球的吸引而使物体受到的力(1)地球上的物体受到重力,施力物体是地球。
(2)重力的方向总是竖直向下的。
2.重心:物体的各个部分都受重力的作用,但从效果上看,我们可以认为各部分所受重力的作用都集中于一点,这个点就是物体所受重力的作用点,叫做物体的重心。
(1)质量均匀分布的有规则形状的均匀物体,它的重心在几何中心上。
(2)一般物体的重心不一定在几何中心上,可以在物体内,也可以在物体外。
一般采用悬挂法。
3.重力的大小:G=mg二、弹力1.弹力⑴发生弹性形变的物体,会对跟它接触的物体产生力的作用,这种力叫做弹力。
⑵产生弹力必须具备两个条件:①两物体直接接触;②两物体的接触处发生弹性形变。
2.弹力的方向:物体之间的正压力一定垂直于它们的接触面,在分析拉力方向时应先确定受力物体。
3.弹力的大小弹力的大小与弹性形变的大小有关,弹性形变越大,弹力越大.弹簧弹力:F = Kx (x为伸长量或压缩量,K为劲度系数)4.相互接触的物体是否存在弹力的判断方法如果物体间存在微小形变,不易觉察,这时可用假设法进行判定.三、弹力方向1与物体形变的方向相反,弹力的受力物体是引起形变的物体,施力物体是发生形变的物体2点面接触的情况下,垂直于面3在两个曲面接触(相当于点接触)的情况下,垂直于过接触点的公切面。
4绳子的拉力方向总是沿着绳且指向绳收缩的方向,且一根轻绳上的张力处处相等5轻杆既可产生压力,又可产生拉力,且方向不一定沿杆类型一:重心位置的判断例1.如图所示,一个空心均匀球壳里面注满水,球的正下方有一个小孔,当水由小孔慢慢流出的过程中,空心球壳和水的共同重心将会( )A.一直下降B.一直上升C.先升高后降低D.先降低后升高答案:D解析:重心的位置跟物体的形状和质量分布有关,当注满水时,球壳和水的重心均在球心,故它们共同的重心在球心。
重力和弹力____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1.会判断重心的位置2.弹力产生条件及方向的判断以及弹簧弹力,胡克定律的应用一、重力1.重力是由于地球的吸引而使物体受到的力(1)地球上的物体受到重力,施力物体是地球。
(2)重力的方向总是竖直向下的。
2.重心:物体的各个部分都受重力的作用,但从效果上看,我们可以认为各部分所受重力的作用都集中于一点,这个点就是物体所受重力的作用点,叫做物体的重心。
(1)质量均匀分布的有规则形状的均匀物体,它的重心在几何中心上。
(2)一般物体的重心不一定在几何中心上,可以在物体内,也可以在物体外。
一般采用悬挂法。
3.重力的大小:G=mg二、弹力1.弹力⑴发生弹性形变的物体,会对跟它接触的物体产生力的作用,这种力叫做弹力。
⑵产生弹力必须具备两个条件:①两物体直接接触;②两物体的接触处发生弹性形变。
2.弹力的方向:物体之间的正压力一定垂直于它们的接触面,在分析拉力方向时应先确定受力物体。
3.弹力的大小弹力的大小与弹性形变的大小有关,弹性形变越大,弹力越大.弹簧弹力:F = Kx (x为伸长量或压缩量,K为劲度系数)4.相互接触的物体是否存在弹力的判断方法如果物体间存在微小形变,不易觉察,这时可用假设法进行判定.三、弹力方向1与物体形变的方向相反,弹力的受力物体是引起形变的物体,施力物体是发生形变的物体2点面接触的情况下,垂直于面3在两个曲面接触(相当于点接触)的情况下,垂直于过接触点的公切面。
4绳子的拉力方向总是沿着绳且指向绳收缩的方向,且一根轻绳上的张力处处相等5轻杆既可产生压力,又可产生拉力,且方向不一定沿杆类型一:重心位置的判断例1.如图所示,一个空心均匀球壳里面注满水,球的正下方有一个小孔,当水由小孔慢慢流出的过程中,空心球壳和水的共同重心将会( )A.一直下降B.一直上升C.先升高后降低D.先降低后升高答案:D解析:重心的位置跟物体的形状和质量分布有关,当注满水时,球壳和水的重心均在球心,故它们共同的重心在球心。
随着水的流出,球壳的重心虽然仍在球心,但水的重心逐渐下降,开始一段时间内,球壳内剩余的水较多,随着水的重心的下降,球壳和水共同的重心也下降;后一段时间内,球壳内剩余的水较少,随着水的重心的下降,球壳和水共同的重心都升高;最后,水流完时,重心又回到球心。
故球壳和水的共同重心将先降低后升高,D选项正确。
例2.一人站在体重计上称体重,保持立正姿势称的体重为G,当其缓慢地把一条腿平直伸出台面,体重计指针稳定后读数为G′,则( )A.G>G′B.G<G′C.G=G′D.无法确定答案:C解析:人平直伸出腿后,身体重心所在的竖直线必过与台面接触的脚,即重心仍在台面上方,故两次示数应相同。
类型二:弹力例3、在下图中,A、B两球相互间一定有弹力作用的图是 ( )解析:使用假设法判断弹力,假设两球受到弹力,看是否能保持静止。
若能保持,则可能受到弹力,若不能保持,则没有受到弹力。
经过分析,则A,C中小球不受到弹力,D中可能有,也可能无。
但是B中小球一定受到弹力。
答案:B例4.如图所示,物体A静止在斜面B上.下列说法正确的是()A.斜面B对物块A的弹力方向是竖直向上的B.物块A对斜面B的弹力方向是竖直向下的C.斜面B对物块A的弹力方向是垂直斜面向上的D.物块A对斜面B的弹力方向跟物块A恢复形变的方向是相同的解析:弹力的方向垂直于接触面,弹力的施力物体是发生形变的物体,弹力的受力物体是引起形变的物体。
答案CD类型三:胡克定律例5.(2014秋•朝阳区期末)一轻弹簧上端固定在天花板上,下端悬挂一个质量为m的木块,木块处于静止状态.测得此时弹簧的伸长量为△l(弹簧的形变在弹性限度内),则此弹簧的劲度系数为()A.B.m g△l C.D.解析本题考点是胡克定律本题比较简单,可以直接利用胡克定律公式F=kx列式求解.根据二力平衡可知:弹簧弹力和重力大小相等,故有:mg=kx=k△l,所以劲度系数k=,故ABC错误,D正确.故选:D.本题是胡克定律公式F=kx的直接运用,记住公式即可.例6(2014秋•西城区期末)某同学探究弹簧弹力和弹簧伸长的关系.实验装置如图所示,刻度尺(最小刻度为毫米)的0刻度线与弹簧上端对齐.实验中,通过改变弹簧下端所悬挂钩码的质量,改变弹簧弹力,并记录下此时弹簧长度,进而求得弹簧的劲度系数k.重力加速度g取10m/s2.(1)如图是在弹簧下端悬挂质量为350g钩码时实验装置的示意图,此时弹簧的实际长度为14.84 cm;(2)若已知弹簧原长为7.80cm,则根据此次测量的数据,求得弹簧的劲度系数k= 50 N/m.(保留2位有效数字)解析:探究弹力和弹簧伸长的关系.解:(1)根据示意图读出此时弹簧的实际长度为14.84cm.(2)弹簧原长为7.80cm,则压缩量为x=14.84cm﹣7.80cm=7.04cm弹簧的弹力大小为 F=mg=0.35×10=3.5N根据胡克定律F=kx,得弹簧的劲度系数:k==N/m≈50N/m故答案为:(1)14.84(14.82﹣14.86均对);(2)50.基础演练1.书放在水平桌面上,桌面会受到弹力的作用,产生这个弹力的直接原因是()A.书的形变B.桌面的形变C.书和桌面的形变D.书受到的重力答案:A2.下面关于弹力的几种说法,其中正确的是()A.只要两物体接触就一定产生弹力B.压力、支持力、绳中的张力都属于弹力C. 弹力的大小与物体的形变程度有关,在弹性限度内形变程度越大,弹力越大D.相互接触的物体间不一定存在弹力答案:BCD3.关于弹簧的劲度系数k,下列说法正确的是()A.与弹簧所受的拉力大小有关,拉力越大,k值也越大B.由弹簧本身决定,与弹簧所受的拉力大小及形变程度无关C.与弹簧发生的形变的大小有关,形变越大,k值越小D.与弹簧本身的特性及受外力情况及形变情况都有关答案:B4.如果没有重力,下列说法中不正确的是 ( )A.河水不再流动,再也看不见大瀑布 B.人一跳起来就离开地球,再也回不来C.物体将失去质量D.杯子里的水倒不进口里面答案:C5.下列说法正确的是()A.自由下落的石块,速度越来越大,说明石块受的重力越来越大B.飞机在空中飞行时不会掉下来,说明飞机在空中飞行时不受重力作用C.抛出的石块在空中做曲线运动,说明石块在空中所受重力方向不断变化D.将一石块竖直上抛,在上升和下降过程中,石块所受重力大小、方向都不变答案:D6.下列关于重力的说法中正确的是 ( )A. 在斜面上向下滚动的物体所受的重力方向是沿斜面向下的B. —投出的篮球上升过程中不受重力,下落过程中才受重力作用C. 静止的物体受到重力作用,运动的物体不受重力作用D. 地面附近的物体在失去支持时,要向地面降落,这是由于物体受到重力作用的缘故答案:D7.(2014•西城区期末)下列情景中,关于力的大小关系,说法正确的是()A.跳高运动员起跳,地对人的支持力大于人对地的压力B.火箭加速上升时,火箭发动机的推力大于火箭的重力C.鸡蛋撞击石头,鸡蛋破碎,鸡蛋对石头的作用力小于石头对鸡蛋的作用力D.钢丝绳吊起货物加速上升时,钢丝绳对货物的拉力大于货物对钢丝绳的拉力答案:B8.一弹簧的两端各用10N的外力向外拉伸,弹簧伸长了6cm,现将其中的一端固定于墙上,另一端用5N的外力来拉伸它,则弹簧的伸长量应为()A.6cmB.3cmC.1.5cmD.0.75cm答案:B巩固提高1.试画出下图中各物体所受重力的示意图,并用G表示出来。
答案:2B 地球气球C 铁锤道钉D 书本桌面A.重3 N的电灯受到灯绳的拉力B.静止在空中重力是2 500 N的气球受到的重力C.铁锤对道钉竖直向下的大小为2.5×103 N的打击力D.重5 N的书对水平桌面的压力答案:BC3.如图所示,两个同样的弹簧秤每个自重都是0.1N,下端挂钩的重力忽略不计,甲“正挂”,“乙”倒挂,在乙的下方挂上重0.2N的砝码,则甲、乙两弹簧秤的示数分别为()A.0.2N.0.3NB.03N.0.2N C,0.3N.0.3N D.0.4N.0.3N答案:C4.大磅秤上站着一个重500N的人,同时放着一个重30N的物体,当此人用20N的力竖直向上提这个物体时()A.磅秤上的示数减少20NB.磅秤的示数不会改变C.物体受到的重力为30ND.人对磅秤的压力是500N 答案:BC 5.(2014秋•西城区期末)如图所示,一根轻质弹簧的上端竖直悬挂在天花板上,把重为2.0N 的钩码挂在弹簧的下端,并保持静止.已知弹簧的劲度系数为10.0N/cm .下列说法正确的是( )A .弹簧的长度为0.2cmB .弹簧的伸长量为0.2cmC .弹簧的长度为0.5cmD .弹簧的伸长量为0.5cm 答案:B 6.(2014•朝阳区期末)两个物体A 和B ,质量分别为M 和m ,用跨过定滑轮的轻绳相连,A 静止于水平地面上,如图所示.不计摩擦,A 对绳的作用力的大小与地面对A 的作用力的大小分别为( )A .mg ,(M ﹣m )gB .mg ,MgC .(M ﹣m )g ,MgD .(M+m )g ,(M ﹣m )g 答案:A6.如下图所示的ABC 是木匠用的曲尺,它是用粗细不同、质量分布均匀,AB 和BC 相同的木料做成,D 是AC 连线的中点,E 是AB 的中点F 和BC 的中点G 连线的中点,则曲尺的重心在:( ) A .B 点 B .D 点 C .E 点 D .G 点 答案:C7.如所示,把一个直立于水平面上的边长为a 的正方形匀质薄板ABCD ,绕C 点翻转到对角线AC 处于竖直位置,其重心位置升高了多少?答案:板的重心在板的几何中心,如图所示. 开始重心高度h 0=21a 翻转后,重心高度h =22a 重心位置升高Δh =h -h 0=212)( a8试运用本节所学知识解释:身体素质和技术相当的跳高运动员,在一般情况下采用“背越式”的要比采用“跨越式”的成绩好.解析:跳高中,若运动员起跳时获得相同的竖直向上的速度v,则他们重心上升的最大高度是相同的,如图所示.在越过横杆时,“背越式”运动员的重心要比“跨越式”运动员的重心高于横杆的高度小,因此,“背越式”运动员要比“跨越式”运动员越过的横杆高度高.所以,身体素质和技术相当的跳高运动员,在一般情况下采用“背越式”的要比采用“跨越式”的成绩好.9、如图所示,甲物体重6N,乙物体重10N,弹簧测力计重力及摩擦均不计。