中职物理课件103第三节 重力 弹力 摩擦力

第三节重力弹力摩擦力主讲人：张明明山东省滕州市中等职业教育中心学校从力学的角度分析，为什么在冰面上行走变得如此困难？主要内容力重力弹力123摩擦力401PART01力一、力公元前5世纪我国战国时期的墨家归纳出力是由人体肌肉动作产生的，在《墨经》中有“力，刑之所以奋也”等文字描述，这是人类对力的最早的理性认识。通过长期实践，人们认识到：物体运动状态的改变或物体形状的改变，都是物体间相互作用的结果。俗话说，“火车跑得快，全靠车头带”“墙头草，随风倒”。于是人们归纳出，力是物体间的相互作用。一、力力的大小可以用测力计测量出来。在国际单位制中，力的单位是N（牛）。如果一个物体的运动状态或形状发生了改变，则可知该物体受到了力的作用。写字时，手对笔施力才能自如地用笔书写，同时笔对手也施了力而使手指变形；踢足球时，脚对足球施力而使它向前飞去，同时足球对脚也施了力而使脚受到震动，……一、力因此，要把一个力准确地表达出来，就要表明力的这三个要素。力的作用效果不仅与力的大小、方向有关，还与力作用在物体上的作用点有关。力是矢量，既有大小，又有方向。用力推一个放在桌面上的矿泉水瓶，如果推力的大小、方向和作用点不同，则产生的作用效果会不同。一、力

一个大小为100N、与水平方向夹角为30°的拉力的图示，如右图所示。在物理学中，使用数学上的有向线段来表示这个抽象的力。线段是按一定标度画出的，它的长短表示力的大小，它的箭头指向表示力的方向，箭尾表示力的作用点。这种表示力的方法，称为力的图示。一、力可有时只需画出力的示意图，即只画出力的作用点和方向，表示物体在这个方向上受到了力，如右图所示。02PART01重力物体所受重力G与物体质量m的关系是物理学中，通常把地球表面附近的物体由于地球的吸引而受到的力称为重力，用G表示。英国物理学家牛顿发现，宇宙中所有的物体之间都具有相互吸引的力的作用，这种力称为万有引力。二、重力

G=mg物体所受重力的示意图如右图所示。重力的方向总是竖直向下的，并可认为是作用在物体的重心上。二、重力此处用一个重力代替物体上无数微小部分所受重力的方法是等效方法。二、重力

【思考与讨论】

观察下图中处于不同运动状态的物体，尝试画出各物体所受重力的示意图。03PART01弹力发生形变后的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体产生力的作用，这种力称为弹力。物体在力的作用下形状或体积会发生变化，这种变化称为形变。三、弹力物体在发生形变后，如果撤去作用力能够恢复原状，这种形变称为弹性形变。如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后，物体不能完全恢复原来的形状，这个限度称为弹性限度。弹簧受力后会缩短或伸长。缩短的弹簧会对与它接触的物体产生向外的弹力，而伸长的弹簧会对与它接触的物体产生向内的弹力。三、弹力

【观察与体验】

研究弹簧弹力与形变量之间的关系三、弹力三、弹力

1676年，英国物理学家胡克发现，在弹性限度内，弹簧发生形变时，弹力的大小F

与弹簧伸长（或缩短）的长度x

成正比，即公式式中，k

为弹簧的劲度系数，单位是N/m（牛/米），不同弹簧的劲度系数一般是不同的，这个规律称为胡克定律。F=kx三、弹力我国汉代的郑玄发现：“假令弓力胜三石，引之中三尺……每加物一石，则张一尺。”即弓具有弹性限度以及线性弹力的特点，该发现比胡克发现胡克定律早了约1500年。三、弹力

【观察与体验】

观察桌面的微小形变当用力按压两个平面镜中间的桌面时，可以观察到桌面是否有明显的变化？墙上亮斑的位置是否有明显的变化？

由于书的形变，它对桌子产生向下的弹力，即书对桌子的压力

F1，桌子是受力物体，因此将压力的作用点画到桌子上；由于桌子的形变，它对书产生向上的弹力，即桌子对书的支持力

F2，书是受力物体，因此将支持力的作用点画到书上。三、弹力

压力和支持力都是弹力，压力和支持力的方向都垂直于物体的接触面。三、弹力

拉力也是一种弹力。如右图所示的水桶受到绳的拉力F，方向总是沿着绳，指向绳收缩的方向。

【思考与讨论】

观察下图中各个静止物体所处的位置，尝试画出各物体所受弹力的示意图。三、弹力

【应用与拓展】

“复兴号”动车组列车上的空气弹簧三、弹力04PART01摩擦力

摩擦是一种常见的现象。两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，就会在它们的接触面上产生阻碍它们相对运动的力，这种力称为摩擦力，常用

Ff表示。四、摩擦力一个物体与另一个物体保持相对静止时所受到的摩擦力，称为静摩擦力。

将滑块静止地放置在水平木板上，用测力计沿水平方向拉滑块，如图所示，拉力由小到大逐渐增大，观察滑块运动状态变化与测力计拉力大小之间的关系。

【观察与体验】

观察静摩擦力的特点四、摩擦力

观察发现：当测力计的拉力较小时，滑块保持静止；当测力计的拉力增加到某一数值时，滑块发生滑动。

【观察与体验】

观察静摩擦力的特点四、摩擦力

与本学习小组的同学讨论，根据物体的平衡条件，滑块静止时，在水平方向除了受到拉力的作用外，一定还受到什么力？而且该力的大小和方向如何？

演绎方法是从已知的一般公理、原理、定理、法则或科学概念出发，推出新结论的一种逻辑思维方法。运用演绎方法不但可以使人们深化原有的科学知识，而且可以根据演绎结论作出科学假设，为科学的发展提供启示性的线索。【思维与方法】

演绎方法四、摩擦力静摩擦力的大小总是随外力的增大而增大，方向与物体相对运动趋势的方向相反。静摩擦力有一个最大限度，这个限度称为最大静摩擦力。当外力大于最大静摩擦力时，原来相对静止的物体才会滑动。当一个物体在另一个物体表面滑动时，总会受到另一个物体对它产生的阻碍它运动的力，这种力称为滑动摩擦力。四、摩擦力

将滑块放在水平木板上，用测力计沿水平方向拉住滑块，并与地面保持相对静止。往相反方向抽动木板，使滑块与木板发生相对滑动，如图所示，观察测力计的示数变化。

【观察与体验】

观察滑动摩擦力的特点四、摩擦力

大量实验表明：滑动摩擦力比最大静摩擦力略小，方向总是沿着接触面，并且跟物体的相对运动方向相反，如右图所示。四、摩擦力

滑动摩擦力

Ff的大小与相对运动速度等因素无关，只与接触面间的正压力

FN的大小成正比，可表示为：式中，μ

是比例常数，称为动摩擦因数。它的数值与接触面的材料及粗糙程度等因素有关。四、摩擦力

Ff=μ

FN几种材料间的动摩擦因数四、摩擦力材料动摩擦因数材料动摩擦因数钢-钢0.1～0.3钢-冰0.02木-木0.2～0.5木-冰0.03木-金属0.2橡胶-混凝土0.6～0.8铸铁-橡胶0.8金属-橡皮1～4

【思考与讨论】

观察下图中斜面上物体的运动状态，尝试画出两物体所受摩擦力的示意图。四、摩擦力

示例

冰壶比赛是北京2022年冬奥会的正式比赛项目，在该项比赛中，运动员将质量约20kg的冰壶从40m远处沿水平冰面投向大本营（直径为3.66m的圆圈），最终以离大本营中心最近的冰壶数多者为胜。冰壶由花岗岩石制成，若已知冰壶与冰面之间的动摩擦因数为0.02，试估算冰壶被掷出后所受的摩擦力的大小。四、摩擦力

分析

当冰壶被掷出后，在水平冰面上滑动，受到重力、支持力和摩擦力的作用。由于在竖直方向上冰壶处于平衡状态，因此可知支持力与重力大小相等。冰壶与冰面间的正压力等于冰壶所受支持力，利用滑动摩擦力的公式即可算出摩擦力的大小。由于是估算，因此取g=10m/s2。Ff=μFN=μmg=0.02×20×10N=4N解

根据滑动摩擦力的公式得四、摩擦力

还有一种摩擦力称为滚动摩擦力。滚动摩擦力是一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力。当压力相同时，滚动摩擦力比滑动摩擦力小很多。生产中常见的滚动轴承（右图）就是根据这一特点制成的。四、摩擦力

【应用与拓展】

滚珠丝杠四、摩擦力摩擦力有时会给生产、生活带来不便。例如，自行车上的各个轴承间如果长时间不添加润滑油，人在蹬骑时会感到非常费力；各种机器运行时传动部件之间都有摩擦力，不但多消耗能量、降低效率，甚至损坏零件、缩短机器寿命。因此，人们常常给机器添加润滑油或采用气垫悬浮、磁悬浮等先进技术，来减小摩擦力，保护机器，提高工作效率。四