2022年高中物理必修第一册3.1 重力与弹力 导学案

3.1重力与弹力学习目标1、知道什么是重力、重心；掌握重力的方向及重力的计算方法；2、知道形变、弹性形变、弹性限度的概念；3、知道压力、支持力和绳的拉力都是弹力，会分析弹力的有无；4、了解胡克定律，会计算弹簧的弹力。重点难点1、重力的认识、会用力的图示和示意图来表示力（重点）2、弹力的分析判断、胡克定律（重点）3、弹力的有无、方向的判断及计算弹簧的弹力（难点）自主探究一、重力（1）定义:由于________而使物体受到的力。（2）大小：G=________,g就是自由落体加速度。（3）方向:_______。（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，我们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。②决定因素：物体的_______;物体的________.③确定方法：对形状不规则的薄板状物体，可以采用悬挂法来确定重心的位置。二、力和力的图示（1）力的作用效果：使物体的_______发生变化；使物体发生__________。（2）力的表示方法①力的图示：用一条带箭头的线段（有向线段）来表示力的三要素；线段的长短（严格按标度画）表示力的________;_________表示力的方向；______表示力的作用点，线段所在的直线叫做力的作用线。②力的示意图：只有一条带箭头的线段来表示力的方向和作用点。三、弹性形变和弹力（1）形变：物体在力的作用下______或______发生的变化。（2）弹性形变：物体在形变后撤去作用力时能够恢复原状的形变。 （3）弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物体_______完全恢复原来的形状，这个限度叫做弹性限度。（4）弹力①定义：发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的力。②产生的条件：两物体______；发生______.四、几种弹力及方向（1）压力和支持力的方向都垂直于物体的接触面。（2）绳的拉力方向总是沿着绳子而指向绳子收缩的方向，绳中的弹力常常叫做张力。五、胡克定律（1）内容：弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小跟弹簧_________成正比，即F=______（2）劲度系数：其中k为弹簧的_______,单位为牛顿每米，符号是N/m。是表示弹簧“软”“硬”程度的物理量。探究思考一、弹力的方向与大小1、弹力的方向与施力物体形变方向相反，作用在迫使物体发生形变的那个物体上，几种常见情况如下：①压力、支持力的方向：总是垂直于接触面，若接触面是曲面，则垂直于接触面的切面；若接触面是球面，弹力方向的延长线或反向延长线过球心，如图所示。②绳的拉力方向：总是沿着绳并指向绳收缩的方向。2、弹力有无的判断（1）对于明显形变的情况，可以根据弹力产生的条件直接进行判断。（2）对于不明显形变的情况，可利用假设法进行判断，具体有下列两种方法：①假设无弹力：假设撤去接触面，看物体还能否在原位置保持原来的状态，若能保持原来的状态则说明物体间无弹力作用；否则，有弹力作用。②假设有弹力：假设接触物体间有弹力，画出假设状态下的受力分析图， 判断受力情况与所处状态是否矛盾，若矛盾，则不存在弹力；若不矛盾，则存在弹力。如图中，若A处有弹力，则无法使球处于静止状态，故A处无弹力。3、弹力的大小弹力属于被动力，它的大小一般由物体的受力情况来具体分析处理。如绳的拉力、接触面的支持力或压力是由于绳或接触面发生弹性形变而产生的弹力，但是，绳和接触面在受到力的作用时，发生的形变十分微小，以至于形变的大小可以忽略（绳视为不可伸长的，接触面视为刚性的），因此，这类弹力的大小就不便于由形变的大小来确定。而对弹簧，在弹性限度内，可由胡克定律来确定弹力。（1）胡克定律的成立条件：在弹性限度内。（2）对F=kx的理解①x是弹簧的形变量，而不是弹簧形变后的长度。②k为弹簧的劲度系数，反映弹簧本身的属性，由弹簧自身的长度、粗细、材料等因素决定，与弹力F的大小和伸长量x无关。③F-x图像是一条过原点的倾斜直线（如图所示），直线的斜率表示弹簧的劲度系数k。④弹簧弹力的变化量△F与形变量的变化量△x成正比，即△F=k△x.【典例一】1、关于弹力,下列说法正确的是()A.放在水平桌面上的物体对桌面的压力就是该物体的重力B.物体间凡有相互接触,就一定有弹力 C.弹力的方向总是跟接触面垂直D.用细竹竿拨动水中的木头,木头受到竹竿的弹力是由于木头发生形变而产生的解题思路：A、压力是由于相互挤压而产生的，重力是由于地球的吸引而产生的，所以压力绝不能说成重力；故A错误；B、根据弹力产生条件，接触且发生弹性形变；故B错误；C、弹力的方向总是跟接触面垂直的；故C正确；D、拿一根细竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿的弹力，这是由于竹竿发生形变而产生的；故D错误；答案：C【典例二】2、如图所示，A、B是两个相同的轻弹簧，原长x10cm，劲度系数是0k500N/m，如果图中悬挂的两个物体均为m=1kg，则两个弹簧的总长度为()A.22cmB.24cmC.26cmD.28cm2mg解题思路：弹簧A的伸长x0.04m=4cm,弹簧B的伸长量1kmgx0.02m=2cm,故两个弹簧的总长度l2xxx26cm.选项C正确.2k012答案：C随堂训练1、下列关于力的说法中，正确的是（）A.只有相互接触的物体才可能产生力的作用B.力的作用效果一定会使物体运动C.一个力必定联系着两个物体，其中任一个物体既是受力物体又是施力物体D.一个受力物体只可以有一个施力物体2、关于重力，下列说法正确的是（）A．物体上只有重心处才受到重力作用B．球体的重心一定在球心上C．物体向上抛出时受到的重力小于它静止时受到的重力D．同一物体在同一地点，无论运动状态如何，其所受重力都一样大 3、下列说法正确的是()A.水杯放在水平桌面上受到一个向上的弹力，这是由于水杯发生微小形变而产生的B.拿一细竹竿拨动水中漂浮的木块，木块受到的弹力是由于木块发生形变而产生的C.绳对物体的拉力方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向D.挂在电线下的电灯受到向上的拉力，是由于电灯发生微小形变而产生的4、一根轻质弹簧，当它上端固定、下端挂一重为G的物体时，长度为L;当它下端固定在1水平面上、上端压一重为G的物体时，长度为L.则该弹簧的劲度系数为()2GGG2GA.B.C.D.LLLLLL1212125、在半球形光滑容器内,放置一细杆,如图所示,细杆与容器的接触点分别为A、B两点,则容器上A、B两点对细杆的作用力的方向分别为()A.均竖直向上B.均指向球心C.A点处的弹力指向球心O,B点处的弹力竖直向上D.A点处的弹力指向球心O,B点处的弹力垂直于细杆向上6、如图所示，轻弹簧的两端各受100N拉力F作用，弹簧平衡时伸长了10cm；（在弹性限度内）；那么下列说法中正确的是()A.该弹簧的劲度系数k＝10N/mB.该弹簧的劲度系数k＝1000N/mC.该弹簧的劲度系数k＝2000N/mD.根据公式k＝F/x，弹簧的劲度系数k会随弹簧弹力F的增大而增大7、如图是正在足球场上滚动的足球,请画出足球受到的重力的示意图。 8、如图所示,原长分别为L和L、劲度系数分别为k和k的轻质弹簧竖直悬挂在天花板上,1212两弹簧之间有一质量为m的物体,最下端挂着质量为叫的另一物体m,整个装置处于静止12状态.1.求这时两弹簧的总长.2.若用一个平板把下面的物体竖直缓慢地向上托起,直到两弹簧的总长度等于两弹簧的原长之和,求这时平板受到下面物体的压力是多少.