重力與彈力課件2025-2026學(xué)年高一上學(xué)期物理人教版必修第一冊(cè)

第一節(jié)重力與彈力第三章相互作用---力“它不是物，但不能離開(kāi)物而存在；它不孤獨(dú)，總是成雙成對(duì)地出現(xiàn)；它不讓你看見(jiàn)，但你能覺(jué)察到它的作用效果；它不能象數(shù)那樣相加，而是遵循另外的法則。”你知道這是什么嗎？。情景切入它就是我們即將要學(xué)習(xí)的第三章相互作用——力自然界的力現(xiàn)象無(wú)處不在，無(wú)奇不有。那么，在生活中接觸到的力有些什么特點(diǎn)呢？如何發(fā)揮力的作用，避免力的危害？本章將探討這些問(wèn)題。情景切入第一節(jié)重力與彈力第三章相互作用---力知識(shí)系統(tǒng)總覽鄭重告誡：

受力分析的技能，是解決全部力學(xué)問(wèn)題的核心技能與技巧。是每一個(gè)學(xué)習(xí)物理的同學(xué)都必須充分地掌握的！凡是在力學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中的感到比較困難的同學(xué)，大多數(shù)都緣于其較差的受力分析水平和不良的受力分析習(xí)慣！！！1、運(yùn)動(dòng)員一腳將球踢出2、運(yùn)動(dòng)員用頭頂球3、守門(mén)員接住球思考與討論4、用手壓尺子，尺子變彎5、用手拉彈簧，彈簧變長(zhǎng)一、力的描述物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、形狀為什么會(huì)發(fā)生改變？因?yàn)槲矬w受到了力的作用一、力的描述1、定義：物體與物體之間的相互作用2、性質(zhì)：（1）物質(zhì)性力不能離開(kāi)物體而獨(dú)立存在，施、受力者同時(shí)共存（2）相互性力總是成對(duì)出現(xiàn)（3）矢量性既有大小、又有方向，運(yùn)算遵循平行四邊形定則（4）獨(dú)立性一個(gè)物體同時(shí)受幾個(gè)共點(diǎn)力的共同作用，每個(gè)力各自獨(dú)立地產(chǎn)生作用效果，好像其他力不存在一樣（5）瞬時(shí)性：有力則有加速度，力消失，加速度亦消失一、力的描述3、力的作用效果：思考：歌詞“妹妹要過(guò)河，哪個(gè)來(lái)推我一把嗎！”(1)力的兩個(gè)作用效果說(shuō)明力的作用效果是什么？一、力的描述3、力的作用效果：(2)影響作用效果的要素:(3)作用效果的應(yīng)用:是分析物體是否受力的基本方法。若存在作用效果，說(shuō)明該力存在；若沒(méi)有作用效果，說(shuō)明該力不存在。【特別提醒】(1)不僅有生命的人或動(dòng)物能產(chǎn)生力的作用，任何物體都可以對(duì)其他物體施加力的作用。(2)力直接產(chǎn)生于施力物體和受力物體之間，不需要第三個(gè)物體傳遞。力的大小、方向和作用點(diǎn)。力不能傳遞！一、力的描述4、力的測(cè)量：測(cè)力計(jì)(彈簧秤)牛頓(N)5、力的單位：一、力的描述5、力的三要素：大小、方向、作用點(diǎn)6、力的表示方法：(1)力的圖示法：力的三要素決定力的作用效果①定義：用一根帶有箭頭的線段把力的三要素準(zhǔn)確表示出來(lái)的方法大小方向作用點(diǎn)→長(zhǎng)度→箭頭→起點(diǎn)箭尾（或箭頭）表示力的作用點(diǎn)線段所在的直線叫做力的作用線

注意：力的作用點(diǎn)在受力物體上一、力的描述6、力的表示方法：(1)力的圖示法：②作圖方法：AB5NF=20N【例題1】物體B對(duì)A的壓支持力是20N，如圖所示，試畫(huà)出這個(gè)力的圖示。作力的圖示步驟：a.選取合適的標(biāo)度；b.從作用點(diǎn)開(kāi)始沿力的方向畫(huà)一條線段，線段的長(zhǎng)短按選定的標(biāo)度和力的大小畫(huà)出，線段上標(biāo)出刻度；c.在線段的末端加箭頭表示力的方向。歸納0一、力的描述6、力的表示方法：(1)力的圖示法：③注意事項(xiàng)：A、物體一律用“□”或“●”表示，不畫(huà)實(shí)物（稱(chēng)為建模）；B、標(biāo)度選擇上是任意的，但所選標(biāo)度應(yīng)有利于作圖，使表示力的有向線段的長(zhǎng)度等于2～5段標(biāo)度的長(zhǎng)度。一般不等于所畫(huà)力大小；C、表示方向的箭頭應(yīng)在最后一段末尾，不能畫(huà)在中間位置或畫(huà)出線段之外；“細(xì)節(jié)決定成敗”AB5NF=20N0一、力的描述6、力的表示方法：(1)力的圖示法：“細(xì)節(jié)決定成敗”③注意事項(xiàng)：D、同一物體所受各力只能用同一個(gè)標(biāo)度畫(huà)出各力圖示，不能一個(gè)力用一個(gè)標(biāo)度；E、在力的圖示中，必須明確標(biāo)出力的大小、標(biāo)度及力的三要素。F、對(duì)于幾何形狀規(guī)則的物體,在畫(huà)力的圖示或示意圖時(shí),有向線段的起點(diǎn)可畫(huà)在幾何中心。補(bǔ)充練習(xí)：AB5NF=20N0一、力的描述6、力的表示方法：(2)力的示意圖：①定義：用一根帶有箭頭的線段把力的三要素粗略表示出來(lái)的方法大小方向作用點(diǎn)→長(zhǎng)度→箭頭→起點(diǎn)箭尾（或箭頭）表示力的作用點(diǎn)線段所在的直線叫做力的作用線

注意：力的作用點(diǎn)在受力物體上

②作圖方法：作力的示意圖步驟a.從作用點(diǎn)開(kāi)始沿力的方向畫(huà)一條線段，線段的長(zhǎng)短定性地表示出力的大小；b.在線段的末端加箭頭表示力的方向。GN一、力的描述6、力的表示方法：(2)力的示意圖：一、力的描述6、力的表示方法：(3)力的圖示與力的示意圖的區(qū)別：力的圖示能表示力的三要素，精確表示力時(shí)經(jīng)常用到；力的示意圖只能表示力的作用點(diǎn)和方向，在對(duì)物體的受力情況進(jìn)行分析時(shí)經(jīng)常用到。一、力的描述6、力的表示方法：(3)力的圖示與力的示意圖的區(qū)別：作圖步驟力的圖示力的示意圖選標(biāo)度選定標(biāo)度(用某一長(zhǎng)度表示一定大小的力)畫(huà)線段從作用點(diǎn)開(kāi)始沿力的方向畫(huà)一線段,根據(jù)選定的標(biāo)度和力的大小按比例確定線段長(zhǎng)度從作用點(diǎn)開(kāi)始沿力的方向畫(huà)一適當(dāng)長(zhǎng)度線段即可標(biāo)方向在線段的末端標(biāo)出箭頭,表示方向在線段的末端標(biāo)出箭頭,表示方向【例題2】如圖所示，物體A對(duì)物體B的壓力是10N，試畫(huà)出這個(gè)力的圖示和示意圖．一、力的描述【審題指導(dǎo)】解答該題可按以下順序進(jìn)行．選標(biāo)度→畫(huà)線段→判方向、加箭頭．【解析】畫(huà)力的圖示，要嚴(yán)格按照以下步驟進(jìn)行．(1)選定標(biāo)度：此題選單位長(zhǎng)度的線段表示2N的力．一、力的描述(2)從力的作用點(diǎn)沿力的方向畫(huà)一線段，線段長(zhǎng)短根據(jù)選定的標(biāo)度和力的大小成正比，線段上加刻度，如圖甲所示，也可以如圖乙所示，從O點(diǎn)(用O點(diǎn)代替B物體)豎直向下畫(huà)一段五倍于標(biāo)度的線段．(3)在線段上加箭頭表示力的方向．畫(huà)力的示意圖：從作用點(diǎn)或從B的中心處沿力的方向畫(huà)一線段，并加上箭頭，表示方向，然后標(biāo)明N＝10N即可，如圖丙所示．一、力的描述力的圖示的應(yīng)用1．力的圖示反映了力的三要素，用作圖法解決力的問(wèn)題時(shí)經(jīng)常用到．2．用力的圖示把力表示出來(lái)，這是一種科學(xué)方法，通過(guò)這種方法，把力譯成幾何語(yǔ)言，能更直觀和形象的描述力．壓力、支持力、拉力、浮力、向心力、推力、動(dòng)力、阻力等。一、力的描述7、力的分類(lèi)：（1）按性質(zhì)分重力、彈力、摩擦力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力、分子力、核力等。（2）按效果分（3）按接觸與否分接觸力：彈力、摩擦力非接觸力：重力（萬(wàn)有引力）、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力、分子力、核力等性質(zhì)相同的力，作用效果不一定相同；作用效果相同的力，性質(zhì)不一定相同。一、力的描述7、力的分類(lèi)：（4）按產(chǎn)生分①萬(wàn)有引力：存在于一切物體之間，相互作用的強(qiáng)度隨距離的增大而減小②電磁相互作用：存在于電荷與電荷、磁體與磁體、電流與電流之間，他們本質(zhì)上是同一種相互作用的不同表現(xiàn)，作用規(guī)律與萬(wàn)有引力相似。③強(qiáng)相互作用：存在于原子核內(nèi)質(zhì)子與質(zhì)子、質(zhì)子與中子、中子與中子之間，它是短程力，作用范圍只有約10－15m。④弱相互作用：在放射現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)的，也是短程力。強(qiáng)度只有強(qiáng)相互作用的10－12二、重力及其測(cè)量1、與重力有關(guān)現(xiàn)象二、重力及其測(cè)量1、與重力有關(guān)現(xiàn)象二、重力及其測(cè)量1、與重力有關(guān)現(xiàn)象二、重力及其測(cè)量1、定義由于地球的吸引而使物體受到的力2、產(chǎn)生重力的施力物體是地球,是由于地球?qū)ξ矬w的吸引而使物體受到的力,但由于地球自轉(zhuǎn)影響,重力通常不等于地球的吸引力。GF向F萬(wàn)二、重力及其測(cè)量3、大小

G=mg其中g(shù)=9.8N/kg,而重力加速度g=9.8m/s2,兩個(gè)值一樣，所表示的量是同一個(gè)物理量。①在同一地點(diǎn),重力的大小與質(zhì)量成正比。②在不同的地點(diǎn),同一物體的重力(g)隨緯度的增加而增大,隨海拔高度的增加而減小（物體每升高1Km，重力約減小為1/萬(wàn)份）。③物體重力的大小與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān),與物體是否受其他力也無(wú)關(guān)。[注意]：二、重力及其測(cè)量4、方向舉例1物體由靜止開(kāi)始下落舉例2輕質(zhì)細(xì)線吊著物體二、重力及其測(cè)量抬高斜板物體向下傾倒重力的方向總是豎直向下4、方向由靜止釋放的小球,沿曲面下滑二、重力及其測(cè)量GG重力的方向不一定與接觸面垂直.水平面上的物體所受的重力與水平面垂直，在斜面上的物體所受的重力不與斜面垂直.4、方向二、重力及其測(cè)量總是豎直向下注意：不能說(shuō)成“垂直向下”或“指向地心”生活中的利用：工人師傅利用這種原理，在砌墻上，使用了重垂線。4、方向GF向F萬(wàn)二、重力及其測(cè)量4、測(cè)量①測(cè)量工具彈簧測(cè)力計(jì)是測(cè)量力的重要工具,物體的重力一般用它來(lái)測(cè)量。②對(duì)應(yīng)狀態(tài)要準(zhǔn)確測(cè)量某物體的重力,應(yīng)讓它處于靜止?fàn)顟B(tài)或者保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。二、重力及其測(cè)量③.測(cè)量原理處于靜止?fàn)顟B(tài)或者保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物體所受力為平衡力,若物體只受重力及另外一個(gè)力,則另一個(gè)力與重力大小相等、方向相反,若知道另一個(gè)力,則可以知道重力。④測(cè)量方法將被測(cè)物體懸于彈簧測(cè)力計(jì)的下端或是放在彈簧測(cè)力計(jì)上,讓它們處于靜止?fàn)顟B(tài)或者保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)就是物體的重力的大小。4、測(cè)量二力平衡二、重力及其測(cè)量5、作用點(diǎn)---重心①定義:G1G2G3GiGi+1GnG重心是重力的等效作用點(diǎn),并非物體的全部重力都作用于重心。一個(gè)物體的各部分都要受到重力的作用，從效果上看，我們可以認(rèn)為各部分受到的重力集中作用于一點(diǎn)，這一點(diǎn)叫做物體的重心.二、重力及其測(cè)量②決定因素:物體形狀和質(zhì)量分布重心在物體上重心不在物體上重心的位置可以在物體上也可以在物體外5、作用點(diǎn)---重心質(zhì)量分布均勻的物體：重心的位置只跟物體的形狀有關(guān),形狀規(guī)則的物體，重心在幾何中心。質(zhì)量分布不均勻的物體：重心的位置不僅與物體的形狀有關(guān)還與物體內(nèi)質(zhì)量分布有關(guān)二、重力及其測(cè)量②決定因素:5、作用點(diǎn)---重心二、重力及其測(cè)量③確定方法:5、作用點(diǎn)---重心質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體的重心在其幾何中心上;思考：對(duì)形狀不規(guī)則的薄板物體,如何確定其重心？a:幾何方法確定：b:懸掛法（或支撐法）－－只適用于薄板狀的物體此方法的原理是什么？二力平衡二、重力及其測(cè)量③確定方法:5、作用點(diǎn)---重心對(duì)形狀不規(guī)則的薄物體,可用支撐法或懸掛法來(lái)確定其重心。b:懸掛法（或支撐法）－－只適用于薄板狀的物體二、重力及其測(cè)量③確定方法:5、作用點(diǎn)---重心二、重力及其測(cè)量5、作用點(diǎn)---重心重心也可能改變物體狀態(tài)為什么“上滾”令“愛(ài)因斯坦”都驚訝的中國(guó)“永動(dòng)機(jī)”—重心變化原理原理二、重力及其測(cè)量5、作用點(diǎn)---重心我國(guó)古代的智慧—汲水器重心也可能改變物體狀態(tài)【特別提醒】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)無(wú)關(guān),但一個(gè)物體的質(zhì)量分布或形狀發(fā)生變化時(shí),其重心在物體上的位置可能發(fā)生變化。二、重力及其測(cè)量5、作用點(diǎn)---重心【典例3】關(guān)于物體的重心，下列說(shuō)法中正確的是()A.物體升高或降低時(shí)，重心在物體上的相對(duì)位置也相應(yīng)升高或降低B.物體形狀改變時(shí)，重心位置一定發(fā)生變化C.物體的重心可能位于物體之外D.重心是物體上最重的一點(diǎn)二、重力及其測(cè)量C【標(biāo)準(zhǔn)解答】選C。對(duì)于某一確定物體,它的重心位置相對(duì)于物體是固定不變的,A錯(cuò);物體的重心位置與物體的形狀和質(zhì)量分布均有關(guān)。形狀改變,重心位置不一定變,B錯(cuò);物體的重心不一定在物體上,如環(huán)形繩子的重心就不在繩子上,C對(duì);重心是物體各部分所受重力的等效作用點(diǎn)。重心并非集中了物體的全部重力,也不是物體上最重的點(diǎn),D錯(cuò)。二、重力及其測(cè)量【變式訓(xùn)練】關(guān)于重力和重心,下列說(shuō)法正確的是()A.當(dāng)物體漂浮在水面上時(shí)重力會(huì)減小B.放置在水平面上的物體對(duì)水平面的壓力就是物體的重力C.物體的重心位置總是在物體的幾何中心上D.物體的重心位置可能隨物體形狀的變化而改變二、重力及其測(cè)量D【解析】選D

。物體的重力與物體所處狀態(tài)無(wú)關(guān),A錯(cuò);物體對(duì)水平面的壓力與物體的重力的施力物體及受力物體不同,B錯(cuò);物體的重心位置與物體的形狀及質(zhì)量分布有關(guān),只有質(zhì)量分布均勻,形狀規(guī)則的物體的重心在其幾何中心,C錯(cuò)、D對(duì)。【典例】如圖所示,一個(gè)被吊著的均勻球殼,其內(nèi)部注滿(mǎn)了水,在球的底部有一帶閥門(mén)的細(xì)出水口。在打開(kāi)閥門(mén)讓水慢慢流出的過(guò)程中,球殼與其中的水的共同重心將會(huì)()二、重力及其測(cè)量A.一直下降 B.一直不變C.先下降后上升D.先上升后下降【標(biāo)準(zhǔn)解答】選C。在注滿(mǎn)水時(shí),球殼和水的共同重心在球心,隨著水的流出,球殼的重心不變,但水的重心下降,二者共同的重心在下降。當(dāng)水流完時(shí),重心又回到球心,故選項(xiàng)C正確。C四、基本相互作用作用對(duì)象特點(diǎn)作用范圍舉例萬(wàn)有引力電磁相互作用強(qiáng)相互作用弱相互作用你知道多少？作用對(duì)象特點(diǎn)作用范圍舉例萬(wàn)有引力一切物體之間隨距離增大而減弱長(zhǎng)程力重力電磁相互作用電荷間磁體間隨距離增大而減弱，比萬(wàn)有引力要強(qiáng)長(zhǎng)程力彈力摩擦力強(qiáng)相互作用組成原子核的核子間距離增大時(shí)，急劇減小短程力核力弱相互作用基本粒子之間距離增大時(shí)，急劇減小，比強(qiáng)相互作用要小得多短程力基本粒子間的力四、基本相互作用說(shuō)明：自然界的這四種相互作用是近幾十年才發(fā)現(xiàn)的，它們的特點(diǎn)已被科學(xué)所認(rèn)識(shí)，但是沒(méi)有人確切知道為什么會(huì)是這樣的四種。許多物理學(xué)家認(rèn)為它們可能是某種相互作用不同的體現(xiàn)形式，也就是說(shuō)有更為一般的一種相互作用就可以解釋自然界所有的力學(xué)現(xiàn)象了。這也給我們同學(xué)們留下了需要研究的問(wèn)題，正如牛頓所說(shuō)，“真理的大海”依然在我們面前，但卻尚未發(fā)現(xiàn)。希望將來(lái)某一天，我們的同學(xué)能從這大海中發(fā)現(xiàn)新的內(nèi)容。知識(shí)導(dǎo)航(1)本章重點(diǎn)介紹了三種相互作用力——重力、彈力、摩擦力，以及矢量合成的基本法則——平行四邊形法則，為今后學(xué)習(xí)高中力學(xué)奠定了基礎(chǔ)。(2)本章知識(shí)分為兩部分：一是力的概念，是貫穿于力學(xué)乃至整個(gè)物理學(xué)的重要概念，重力、彈力、摩擦力是常見(jiàn)的幾種相互作用力；二是共點(diǎn)力的合成與分解，體現(xiàn)出利用等效方法研究物理學(xué)的思想。(3)