人教版2022年高中物理必修第一册3.1 重力与弹力 课件PPT
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人教版2022年高中物理必修第一册3.1 重力与弹力 课件PPT

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时间:2022-09-15

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资料简介
力、重力、弹力要点·疑点·考点课前热身能力·思维·方法延伸·拓展 要点·疑点·考点一、力的概念1.力是物体对物体的作用,有受力物体必有施力物体,反之亦然.力的作用是相互的.2.力是矢量,饺有大小,又有方向.力的三个要素是大小、方向、作用点,可用一根带箭头的线段表示力,这种方法叫做力的图示.3.力的作用效果是使物体发生形变或改变物体的运动状态. 要点·疑点·考点4.力的分类:可根据性质命名,如重力、弹力、摩擦力、分子力、磁场力等;也可根据效果命名,如拉力、压力、支持力、动力、阻力、向心力、回复力等.力也可以按相互作用分类,如场力(重力、电场力、磁场力等);接触力(弹力、摩擦力);力还可以按研究对象的范围来分类,如内力、外力. 要点·疑点·考点二、重力1.产生:重力是由于地球吸引而使物体受到的力.2.大小:G=mg,物体的重力大小与物体的运动状态无关.3.方向:竖直向下.4.重心:重力的作用点.重心可以在物体上,也可以不在物体上. 要点·疑点·考点三、弹力1.产生条件:直接接触、相互挤压(或发生形变).2.方向:弹力的方向与形变的方向相反,作用在迫使物体发生形变的物体上.(1)绳子的拉力的方向沿绳指向绳子收缩的方向.(2)接触面的压力或支持力方向垂直于接触面指向被压或被支持的物体. 要点·疑点·考点3.大小:(1)弹簧的弹力:在弹性限度内,可由胡克定律求出.胡克定律表达式F=kx.(2)非弹簧的弹力,一般可由牛顿定律或平衡条件求出. 课前热身1.画出以下几个力的图示,并指出各力的受力物体与施力物体和各力的性质.(1)人对车水平向右的推力250N.(2)铁锤对钉子竖直向下的打击力400N.(3)水对船竖直向上的浮力3.5×105N.(4)竖直向上飞行的质量为2×103kg的火箭所受的重力. 课前热身2.请判断下面说法的正误(1)力的物质性体现在力不能脱离物体而独立存在(正确)(2)大小方向都相同的两个力,作用效果一定相同(错误)(3)拳击运动员用尽全力击出一拳,却未击中对方,故出拳过程中,只有施力物体而没有受力物体.(错误)(4)静止在水平面上的物体对水平面的压力就是物体的重力(错误) 课前热身3.如图1-1-1所示,下列各图中A、B之间是否有弹力作用?若有请画出B受到A对它的弹力示意图.图1-1-1 能力·思维·方法【例1】下图1-1-2中的球和棒均光滑,试分析它们受到的弹力.图1-1-2 能力·思维·方法【解析】甲图中,A球受到右侧筒壁对它的弹力F1,方向水平向左,B球对它的支持力FBA,方向沿两球心连线斜向上,如图1-1-3所示.B受到的弹力为A对它的压力FAB,左侧筒壁对它的弹力F2,底面对它的支持力F3,如图1-1-4所示. 能力·思维·方法乙图中,棒与半球形碗有两个接触点,底端受力与碗面垂直,沿半径指向球心.上接触点处的弹力垂直于棒斜向上.如图1-1-5所示. 能力·思维·方法丙图中,球所受弹力只有地面对它的支持力(图略).球与左边的台阶虽然接触了,但这们之间没有相互挤压,不存在弹力,也可以假设台阶对球有斜向右上的弹力,则球不可能静止在图示位置,而应该加速向右运动,可见该力不存在.【解题回顾】分析弹力时,首先要看物体与周围哪些物体接触,再看与其接触的物体之间是否相互挤压,对是否相互挤压不明确的,可以采用假设法,根据假设判断其受力是否能与物体运动状态相吻合. 能力·思维·方法【例2】如图1-1-6所示,两木块的质量分别为m1、m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k1、k2,上面的木块压在上面弹簧上(但不拴住),整个系统处于平衡状态,现缓慢向上提上面的木块直到它刚离开上面的弹簧,在这个过程中,下面木块移动的距离为(A)A.m1g/k1B.m2g/k1C.m1g/k2D.m2g/k2图1-1-6 能力·思维·方法【解析】下面的木块移动的距离就是下面弹簧总长度的变化,即下面弹簧形变量的变化,由胡克定律F=kx,得△x=△F/k,△F为初末状态的弹簧中弹力的变化.初状态,研究m1、m2整体,由平衡条件得下面弹簧的弹力F=(m1+m2)g;末状态,研究m2,由平衡条件得下面弹簧弹力F′=m2g.由胡克定律,下面弹簧向上恢复的长度△x=△F/k2=(F′-F)/k2=m1g/k2,答案选A. 能力·思维·方法【解题回顾】应用胡克定律时,可以灵活地把公式F=kx改写成腇=k膞,这样在计算弹簧形变量的变化量时,可以用弹力的变化量来求解. 能力·思维·方法【例3】弹簧秤不测力时弹簧长4cm,当它两侧如图1-1-7各挂一个100g的砝码时,弹簧长8cm,要使弹簧秤的弹簧伸长为12cm,则应该(D)A.在右侧再加挂一个100g的砝码B.在右侧再加挂一个200g的砝码C.在左右两侧各挂一个100g的砝码D.在左右两侧各挂一个200g的砝码 能力·思维·方法图1-1-7 能力·思维·方法【解析】当两侧各挂一个100g砝码时,弹簧中的弹力为F1=m1g=1N(g取10m/s2,该取值不影响结果),弹簧伸长量x1=8-4=4cm.由胡克定律F=kx,得k=F1/x1=25N/m.当弹簧伸长为12cm时,其伸长量为x2=12-4=8cm,则F2=kx2=2N,所以应在弹簧秤两侧各挂一个200g的砝码. 能力·思维·方法【解题回顾】本题除考查胡克定律应用之外,还要求学生能理解弹簧秤的原理,弹簧秤的读数等于弹簧的弹力,这一点有许多学生会错误地认为当两侧各挂100g砝码时弹簧秤读数为2N.竖直弹簧秤下挂100g砝码静止时,弹簧的受力中的弹力小为2N,这是导致本题错误的主要原因,实际上此时弹力的大小为1N? 能力·思维·方法【例4】如图1-1-8所示,小车上固定着一根弯成角的曲杆,杆的另一端固定一个质量为m的球,试分析下列两种情况下杆对球的弹力大小及方向:(1)小车静止不动;(2)小车以加速度a向向右运动.图1-1-8 能力·思维·方法【解析】(1)因整个系统处于静止状态,球只受重力和杆对它的弹力两个力作用,根据物体平衡条件可知,杆对球的弹力大小为mg,方向坚直向上.(2)当系统处于加速运动状态时,小球只受重力和杆对其弹力作用,但其合外力不再为0,而是使球随车一起向右做加速运动.设小球受弹力方向与竖直方向成θ角,受力如图所示.根据牛顿第二定律,球受重力和弹力的合力就是水平向右,如图1-1-9所示. 能力·思维·方法图1-1-9由图可知,水平方向上:Fsinθ=ma;竖直方向上:Fcosθ=mg,得F=tanθ=a/g.θ=arctan(a/g). 能力·思维·方法【解题回顾】分析弹力时,应注意弹力方向的特点:(1)绳中拉力方向沿绳指向绳收缩方向;(2)接触面间的压力或支持力与接触面垂直.杆中的弹力方向则要注意根据物体的运动状态来确定.本题中的弹力方向就容易错误地认为是沿杆的方向. 延伸·拓展【例5】一根大弹簧内套一根小弹簧,小弹簧比大弹簧长0.2m,它们的一端平齐并固定在地面上,另一端自由,如图1-1-10(甲)所示.当压缩此组合弹簧时,测得力与压缩距离之间的关系图像如1-1-10(乙)图所示,求两根弹簧的劲度系数k1和k2.(甲)(乙)图1-1-10 延伸·拓展【解析】由图像可知,当x=0.2m时,F1=2N,在此之前,F与x成正比,说明只有小弹簧被压缩,也就是对小弹簧来说,压缩量为0.2m时,弹力大小为2N,由胡克定律得k1=F1/x1=2/0.2N/m=10N/m;当x=0.3m时,F2=5N,从x=0.2m至0.3m的过程中,两根弹簧都被压缩,而大弹簧的压缩量为(x2-x1),则F2=k1x2+k2(x2-x1).即k2=(F2-k1x2)/(x2-x1)=20N/m. 延伸·拓展【解题回顾】本题要求学生审题中要能弄清图像的意义,即在弹簧压缩量前0.2m与后0.1m的区别同时,在解决两个或两个以上弹簧组合使用的问题时,要先弄清楚两根弹簧的连接方式,其次是明确两弹簧形变量的关系或者弹力间的关系.

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