第1课时　重力与弹力

第1节重力与弹力第1课时重力与弹力学习目标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。知识点一重力如图所示，树上的苹果为什么总要落向地面?建筑工地上工人为什么常用重垂线来检测墙壁是否竖直?提示苹果落向地面是因为受到了地球的吸引力;重锤静止时，悬挂重锤的细线方向一定是沿竖直方向的，如果墙壁与细线平行，就说明墙壁是竖直的，没有倾斜。1.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，g与物体所处纬度和高度有关，在赤道处g最小，在两极处g最大。注意：重力不是地球对物体的引力，两者大小一般也不相等。(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：a.物体的形状;b.物体的质量分布。③重心是物体各部分所受重力的等效作用点，并不是只有物体的重心才受重力，确定物体的重心可以利用悬挂法。2.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，这种表示力的方法，叫作力的图示。(2)力的示意图：只画出力的作用点和方向，不准确标度力的大小，这种粗略表示力的方法，叫作力的示意图。【思考】1.为什么说重力的大小由物体的质量和所处的地理位置共同决定?怎样理解G=mg?提示在同一地点，重力G与质量m成正比;同一物体，在不同地点所受的重力随地理纬度的增加而增大，不过这种差异很小，一般可认为其重力大小恒定不变。重力大小的计算公式是G=mg。式中m是物体的质量，单位用kg;g是一个与地理位置有关的量。2.从效果上看，重心是物体重力的等效作用点，那么是不是物体的重心都在物体上?举例说明。提示物体的重心不一定都在物体上，例如匀质圆环的重心不在圆环上。3.走钢丝的演员为什么要拿一根较长的横杆?提示要保证走钢丝表演成功，整个人(包括手中的横杆)的重心一定要在钢丝绳的正上方。演员手拿一根横杆，当人的重心偏离钢丝的正上方时，可以通过调节横杆的位置达到调节重心位置的目的，保证表演成功。例1关于物体的重力和重心，下列说法正确的是()A.物体所受重力是由于受到地球吸引而产生的，所以方向总是垂直于地面向下B.同一物体在地球上的不同位置，当用不同弹簧测力计测量时其所受重力大小是不同的，当用同一弹簧测力计测量时所受重力大小一定相同C.物体的重心就是物体各部分所受重力的等效作用点D.形状规则的物体(如正方体)，其重心一定在其几何中心处答案C解析重力的方向是竖直向下，与水平面垂直，但不一定与地面垂直，A错误;重力的大小取决于物体的质量和重力加速度的大小，与测量工具无关，不同地点重力加速度不同，重力大小不同，无论用同一弹簧测力计测量，还是用不同弹簧测力计测量，测量结果均不同，B错误;物体的重心是重力的等效作用点，其位置不仅与其几何形状有关，还与质量分布有关，C正确，D错误。例2在图甲中木块的P点，用与水平方向成30°角的斜向右上方的150N的力拉木块;在图乙中木块的Q点，用与竖直方向成60°角的斜向左上方的20N的力推木块使木块静止在墙壁上;在图丙中电灯静止悬挂。(1)作出甲、乙两图中所给力的图示;(2)作出图丙中电灯所受重力和拉力的示意图。答案(1)如图(a)、(b)所示(2)如图(c)所示画力的图示和力的示意图的一般方法训练1在足球比赛中，专业的足球运动员能够巧妙地踢出“香蕉球”“落叶球”。如图所示，某运动员主罚任意球时踢出了快速旋转的“落叶球”。关于该足球，下列说法正确的是()A.足球的重心在足球的外皮上B.在空中运动的过程中，足球的重心发生了变化C.足球离开脚后不再受重力的作用D.足球所受重力的方向始终竖直向下答案D解析足球的重心在足球的几何中心，即足球的球心;在空中运动过程中，足球仍然受到重力的作用，重心的位置不发生变化;足球所受的重力方向始终竖直向下，故D正确，A、B、C错误。知识点二弹力1.用力挤压气球、拉伸橡皮条、拉弹簧和挤压橡皮泥、面团时发生的形变有什么不同?提示气球、橡皮条、弹簧可以恢复原状，橡皮泥、面团不能恢复原状。2.用手捏图甲的玻璃瓶，能看到玻璃瓶的形变吗?如图乙用手压桌子，能看到桌子形变了吗?用什么办法能够让他们的形变显示出来?提示不能不能肉眼看不到，采用放大法。1.形变(1)定义：物体在力的作用下形状或体积会发生改变，这种变化叫作形变。(2)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，这种形变叫作弹性形变。2.弹力(1)定义：发生形变的物体，要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用。(2)产生的条件：接触且发生弹性形变。(3)三种弹力的方向①放在地板上的物体，它对地板的压力以及地板对它的支持力的方向，都跟接触面是垂直的。②绳子拉力的方向沿绳子指向绳子收缩的方向。③弹簧弹力的方向沿弹簧指向弹簧恢复原状的方向。【思考】1.两个不接触的物体之间是否能够产生弹力?两个相互接触的物体之间一定有弹力作用吗?提示弹力是接触力，即弹力必须是发生在两个相互接触的物体之间，所以不接触的两个物体之间不能产生弹力。两个相互接触的物体如果没有相互挤压或拉伸，就不会产生弹力的作用。2.如图所示，杂技演员顶坛子时，演员的头和坛子都发生了形变，从而它们之间产生了弹力。坛子所受的弹力是由哪个物体产生的?方向如何?这个形变的方向向哪?演员的头受到的压力呢?提示坛子受到的弹力是由演员的头发生形变而产生的;方向垂直坛子和演员头部接触面向上;头受到坛子的压力向下发生形变;头受到的压力是坛子发生形变而产生的，方向垂直坛子和演员头部接触面向下。3.若两物体间发生弹力作用，则施力物体和受力物体都会发生形变，弹力方向与形变方向有什么关系?提示施力物体的形变方向与其所受到的弹力方向相同，施力物体的形变恢复方向与其所受到的弹力方向相反，受力物体的形变方向与其所受到的弹力方向相同，受力物体的形变恢复方向与其所受到的弹力方向相反。弹力有无的判断例3分析图中的球是否受弹力作用，若受弹力，试指出其施力物体(各接触面均光滑)。答案(1)球受到绳的弹力(拉力)和竖直面的弹力(支持力)，施力物体分别是绳和竖直面。(2)球受到绳的弹力(拉力)，施力物体是绳。(3)球受到绳的弹力(拉力)，施力物体是绳。(4)球受到绳的弹力(拉力)和斜面的弹力(支持力)，施力物体分别是绳和斜面。(5)球受到水平面的弹力(支持力)，施力物体是水平面。(6)球受到斜面的弹力(支持力)和竖直挡板的弹力(支持力)，施力物体分别是斜面和竖直挡板。总结提升弹力有无的判断方法条件法根据弹力产生的两个条件判断是否存在弹力。此法多用来判断发生明显形变的情况(如弹簧、橡皮条等)假设法可以假设将与物体接触的另一物体撤去，看物体还能否保持原来的状态。若能，则无弹力;若不能，则有弹力状态法因为物体的受力必须与物体的运动状态相吻合，所以可以依据物体的运动状态由相应的规律(如二力平衡等)来判断物体间的弹力训练2(2026·浙江杭州二中高一月考)下列对图中弹力有无的判断，正确的是()A.甲图中，小球随车厢(底部光滑)一起向右做匀速直线运动，则车厢左壁对小球有弹力B.乙图中，小球被轻绳斜拉着静止在光滑的斜面上，则绳对小球有弹力C.丙图中，小球被a、b两轻绳悬挂而静止，其中a绳处于竖直方向，则b绳对小球有拉力D.丁图中，小球静止在光滑的三角槽中，三角槽底面水平，倾斜面对球有弹力答案B解析甲图中，小球随车厢(底部光滑)一起向右做匀速直线运动，小球受到的重力和小车底部对小球的支持力平衡，车厢左壁对小球无弹力，A错误;乙图中，小球被轻绳斜拉着静止在光滑的斜面上，假设轻绳对小球没有弹力，去掉轻绳，小球会沿斜面下滑，假设不成立，即轻绳对小球有弹力，B正确;丙图中，小球被a、b两轻绳悬挂而静止，其中a绳处于竖直方向，则小球的重力和a绳的拉力平衡，故b绳对小球一定没有拉力，C错误;丁图中，小球静止在光滑的三角槽中，三角槽底面水平，小球的重力和三角槽底部对小球的支持力平衡，倾斜面对小球一定无弹力，D错误。弹力的产生及弹力的方向例4(多选)玩具汽车停在模型桥面上，如图所示，下列说法正确的是()A.桥面受向下的弹力，是因为汽车发生了弹性形变B.汽车没有发生形变，所以汽车不受弹力C.汽车受向上的弹力，是因为桥面发生了弹性形变D.汽车受向上的弹力，是因为汽车发生了弹性形变答案AC解析汽车与桥面相互挤压，都发生了弹性形变，B错误;由于桥面发生了弹性形变，所以对汽车产生向上的弹力，C正确，D错误;由于汽车发生了弹性形变，所以对桥面产生向下的弹力，A正确。训练3在如图所示的各图中画出杆或球P所受弹力的方向，已知杆或球均处于静止状态。答案见解析解析题图甲中P受到的弹力有球面与球面之间的弹力，弹力方向应垂直于两球接触点沿球面的切面;绳的拉力沿绳斜向上，如图(a)所示。题图乙中杆对C、D两处有挤压作用，因C处为曲面，D处为支撑点，所以C处弹力方向垂直于其切面指向圆弧所对应的圆心，D处弹力方向垂直于杆斜向上，如图(b)所示。题图丙中球挤压墙壁且拉紧绳子，所以墙对球的弹力方向与墙面垂直;绳子对球的弹力方向沿绳子斜向上，如图(c)所示。题图丁中球受到的弹力方向与棱和球面接触处的切面垂直，且沿着球的半径方向指向球心，如图(d)所示。总结提升几种常见弹力的方向的分析随堂对点自测1.(重力)如图所示为某篮球所受重力的图示，下列说法正确的是()A.重力就是地球对物体的吸引力B.篮球的重力大小为6N、方向竖直向下C.形状规则的物体，重心一定在其几何中心上D.图中的C点是篮球所受重力的实际作用点答案B解析重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，故A错误;篮球的重力大小G=3×2N=6N，方向竖直向下，故B正确;质地均匀且形状规则的物体，重心在几何中心上，故C错误;重心是等效作用点，并非实际作用点，故D错误。2.(弹力的产生)如图甲所示为某款手机支架，我们研究它的构造时可以将它简化为斜面和挡板。如图乙所示，当将手机静止放置在手机支架上时，下列说法正确的是()A.手机受到斜面对手机竖直向上的支持力B.挡板对手机有支持力是因为手机发生了形变C.手机对斜面的压力就是手机的重力D.手机对挡板有压力是因为手机发生了形变答案D解析斜面对手机的支持力垂直于斜面向上，故A错误;挡板对手机有支持力是因为挡板发生了形变，故B错误;手机的重力是由地球的吸引而产生的，手机对斜面的压力是由手机发生形变产生的，与重力不是同一个力，故C错误;弹力的产生是由于相互接触的物体发生了弹性形变，所以手机对挡板有压力是因为手机发生了形变，故D正确。3.(弹力的方向)关于下列四幅图中的弹力的方向，下列说法正确的是()A.甲图中，由于书的形变，对桌面产生向下的弹力B.乙