重力与弹力 课件 -2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

第三章相互作用——力第一节重力与弹力力，无处不在现象一：苹果为何落地？熟透的苹果奔向大地，是因为竖直向下的吸引力——重力，让万物与地球紧密相连。现象二：跳板的“魔力”跳板形变后恢复原状产生的力将运动员抛起，这种力被称为“弹力”。现象三：撑杆跳的奥秘撑杆弯曲储存弹性势能，伸直时释放势能，助运动员跃过横杆，是对弹力的极致运用。一、重力1、定义：由于地球的吸引而使物体受到的力，叫做重力。

（重力不是引力）2、大小：G=mg（g是自由落体加速度，又叫重力加速度）3、方向：竖直向下。(不能说垂直向下，不能说指向地心）4、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，这一点叫做物体的重心。（1）质量分布均匀，具有规则的几何形状的物体，重心在几何中心；质量分布不均匀，形状不规则的物体，用悬挂法确定重心。（2）重心可以在物体上，也可以在物体外。5、重力加速度（1）g是自由落体加速度。（2）g的单位:N/kg，m/s2

1N/kg＝1m/s2（3）通常取9.8N/kg，表示1kg物体重9.8N。

说明：在粗略估算中，为了简化计算，题目有时会说明取g=10N/kg。在没有特别说明时，请务必使用9.8N/kg进行精确计算。地点纬度重力加速度赤道0°9.780广州23°06′9.788武汉30°33′9.794上海31°12′9.794东京35°43′9.798北京39°56′9.801纽约40°40′9.803莫斯科55°45′9.816北极90°9.832（4）纬度越高，g值越大。赤道处最小，两极处最大；

海拔越高，g值越小。距离地心越远，引力越弱。【例1】关于物体的重心，以下说法中正确的是（

）A．物体的重心不一定在物体上B．用线悬挂的物体静止时，细线方向一定通过重心C．一块砖平放、侧放或立放时，其重心在砖内的位置不变D．舞蹈演员在做各种优美动作时，其重心的位置不变ABC【例2】一杯子装满水，杯的底部有一个小孔，在水从小孔不断流出的过程中，杯连同杯中水的共同重心将（

）A、一直下降B、一直上升C、先升后降D、先降后升D二、弹力弹性形变物体受力发生形变，撤去外力后能恢复原状的形变。这类形变具有“形状记忆”，是产生弹力的前提条件。典型案例：压缩弹簧、拉长橡皮筋。就像健身时拉伸弹力带，松开手后带子立刻回到原来的长度，不会留下永久的变形痕迹。塑性形变(范性形变)物体受力发生形变，撤去外力后不能恢复原状的形变。形变一旦发生就是永久性的，物体的形状被彻底改变。典型案例：捏橡皮泥、弯折铁丝。儿童将橡皮泥捏成小动物后，橡皮泥保持了新的形状；铁丝弯折后也无法自动变回笔直状态。1．形变：物体在力的作用下形状或体积会发生变化。二、弹力弹性限度弹性物体并非能无限拉伸。如果形变超过一定的临界值（弹性限度），即使撤去外力，物体也无法完全恢复原状。想一想：是不是所有的物体受力后都发生形变呢？1.我们的课桌，在书的压力下是否发生形变？2.我们用手捏我们的水杯，水杯是否发生形变？观察微小形变的方法：放大法。2.弹力定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，会对与它接触的物体产生力的作用，这个力叫做弹力。条件一：相互接触产生弹力的两个物体必须直接接触。这是弹力产生的前提，如果两个物体没有接触，就不可能产生弹力作用。条件二：发生弹性形变接触的物体之间必须发生了弹性形变（即使是肉眼难以察觉的微小形变）。这是弹力产生的关键，只有形变才会有恢复原状的趋势。判断技巧：假设法假设移除接触物体，观察研究对象运动状态。若状态改变，则存在弹力；若不变，则不存在。几种常见的弹力：（1）压力：由于被支持物体发生形变，而对支持物产生的弹力。压力的方向总是垂直于接触面，指向被压的物体。（2）支持力：支持面发生形变，对被支持的物体产生的弹力。支持力的方向总是垂直支持面，指向被支持的物体。FN曲面与平面接触NNN`曲面与平面间弹力方向：过接触点垂直平面指向受力物体点与平面接触NN`点与平面间弹力方向：过接触点垂直平面指向受力物体光滑斜面ABNANB点与曲面接触点与曲面间弹力方向：与过接触点的切面垂直并指向受力物体N1N2半球形的碗ABNANB（3）拉力：由于绳子（弹簧）被拉长要恢复原状，而产生的弹力。拉力的方向总是沿绳子（弹簧）收缩的方向。（4）杆的弹力：杆的弹力不一定沿杆，方向与物体的运动状态有关。弹力的方向：指向恢复原状的方向规律：弹力的方向总是与物体发生弹性形变的方向相反，并指向受力物体。这是判断所有弹力方向的根本准则，无论是接触类的压力、绳子的拉力还是复杂的杆的作用力，都遵循这一原则。压力与支持力方向总是垂直于接触面（切面），指向被压或被支持的物体。这是最常见的接触弹力形式。绳子/弹簧的拉力方向沿着绳子或弹簧的轴线方向，指向其收缩的方向。因为绳子只能发生拉伸形变，只能提供拉力。轻杆的弹力方向具有多样性，不一定沿杆的方向。需要结合物体的受力平衡或牛顿运动定律进行具体分析。附：几种典型物体模型的弹力特点如下表项目轻绳轻杆弹簧形变情况伸长忽略不计认为长度不变可伸长，可缩短施力与受力情况只能受拉力或施出拉力能受拉或受压，可施出拉力或压力能受拉或受压，可施出拉力或压力力的方向始终沿绳不一定沿杆沿弹簧轴向力的变化可发生突变可发生突变只能发生渐变

思考：试分析图中细杆或小球所受的弹力，并确定其方向。

水平面上靠在一起的两小球

悬挂靠在一起的两小球【例3】体育课上一学生将足球踢向斜台，如图所示。下列关于足球与斜台作用时斜台给足球的弹力方向的说法正确的是（）A．沿v1的方向B．沿v2的方向C．先沿v1的方向后沿v2的方向D．沿垂直于斜台斜向左上方的方向D

弹簧在形变时产生的弹力与弹簧的伸长量是有关系的。那么，弹簧在弹性限度内，弹力大小与其伸长量有什么关呢？提出问题大胆猜想设计实验进行实验处理数据得出结论实验：探究弹簧弹力与形变量的关系（1）实验目的：探究弹簧弹力与形变量的关系。（2）实验器材：弹簧、铁架台、钩码、刻度尺（3）实验步骤:①把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，观察弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置，记录原长L。②在弹簧下端悬挂1个50g钩码平衡时在刻度尺上读出它的示数。③继续在弹簧下端悬挂2、3、4、5个钩码平衡时在刻度尺上读出它的示数填入表格中。④以弹簧受到的弹力F为纵轴、弹簧伸长的长度x为横轴建立直角坐标系。根据表格中的实验数据，在坐标纸上描点，作出F-x图像。钩码数量L/cm∆L/cmF/mg037.000.000.00135.701.301.00234.382.622.00332.864.143.00431.505.504.00530.146.865.00（4）实验数据由F-x图像能得到什么结论？∆L/cmF/mg1、内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比。2、公式：F＝-kx三、胡克定律

k为弹簧的劲度系数,单位是N/m。由弹簧自身决定。

生活中说有的弹簧“硬”，有的弹簧“软”，指的就是劲度系数不同。【例4】一根劲度系数为200N/m的弹簧,在受到10N的压力作用时,弹簧的长度为15cm,当不受外力作用时,弹簧的长度为（）A．20cm B．15cm C．10cm D．5cmA随堂练习：1.下列说法正确的是(

)A．地球对物体的万有引力就是物体所受重力B．将物体向上搬运要比向下搬运更费劲，是因为物体向上运动时所受的重力比较大C．形状固定的物体其重心相对于自身位置不会因为物体的运动而发生变化D．重力的方向总是与接触面相垂直C2.两根相同的弹簧S1、S2，劲度系数皆为k＝4×102N/m，悬挂的重物的质量分别为m1＝2kg和m2＝4kg．若不计弹簧质量，g取10m/s2，则平衡时弹簧S1、S2的伸长量分别为（

）A．5cm、10cmB．10