第三章相互作用——力重力與彈力自然界的物體不是孤立存在的，它們之間具有多種多樣的相互作用。正是由于這些相互作用，物體在形狀、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及其他肉眼不能察覺(jué)的許多方面發(fā)生變化。在物理學(xué)中，物體間的這些相互作用抽象為一個(gè)概念：力。一、力用手“推”桌子，手對(duì)桌子有了“推的作用”。受力物體是桌子，同時(shí)，桌子對(duì)手有“擠壓”的感覺(jué)，受力物體是手。這兩種力方向如何？施力物體和受力物體分別是什么？可以體會(huì)到這兩個(gè)力方向是相反的。手和桌子互為施受力物體。力力是物體間的相互作用，力的作用是相互的。一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體有力的作用，反過(guò)來(lái)另一個(gè)物體一定也對(duì)這個(gè)物體有力的作用。這兩個(gè)力方向相反。再比如，用腳“跺”地面，用手“捏”乒乓球,纖夫用繩子“拉船”等等。這些具體的實(shí)例中哪個(gè)是施力物體,哪個(gè)是受力物體？力的方向是怎樣的？對(duì)于一個(gè)力，一定存在施力物體和受力物體。提問(wèn)：小球受到地球的吸引，地球受小球的吸引嗎，為什么？回答：地球受小球的吸引，力時(shí)物體間的相互作用，力的作用是相互的力的性質(zhì)①物質(zhì)性②相互性③矢量性④獨(dú)立性運(yùn)動(dòng)員踢球，球由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)守門員接住球，球由運(yùn)動(dòng)變?yōu)殪o止運(yùn)動(dòng)員用頭頂球，球的方向改變了用手壓鋸條，鋸條變彎用手拉橡皮條，橡皮條變長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變/速度改變（?V≠0，a≠0）形變?cè)?？物體間的相互作用力反過(guò)來(lái)：當(dāng)物體的速度發(fā)生變化（即加速度a≠0）或者形變是否我們可以斷言物體受到了力？二、力的作用效果運(yùn)動(dòng)的網(wǎng)球碰到球拍，網(wǎng)球的速度發(fā)生改變，球拍網(wǎng)線形狀發(fā)生改變（變形）。是什么原因使網(wǎng)球速度發(fā)生改變？什么原因使球拍形狀發(fā)生改變？據(jù)此你對(duì)力的效果有什么看法？bj力的作用效果力：改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、產(chǎn)生形變的原因，即物體間的相互作用力的作用效果跟那些力的哪些因素有關(guān)？力的三要素：大小、方向、作用點(diǎn)①單位：牛頓，符號(hào)：N②矢量（不僅僅是方向問(wèn)題，加法有別于算術(shù)加法）

地面給重物2N的支持力，如何表達(dá)？思考：①甲乙兩種作法，大小方向作用點(diǎn)表達(dá)清了嗎？有優(yōu)劣與正誤之分嗎？有必要畫物體形狀嗎？②如果支持力2000N，怎么表達(dá)？同時(shí)還有向上1N的拉力，怎樣表達(dá)？丙、丁圖把2000N支持力及向上1N的拉力是否均能表達(dá)清楚？用圖表達(dá)力時(shí)可以忽略什么？抓住什么？三、力的圖示、示意圖力的示意圖①示意圖只畫作用點(diǎn)和方向②力常用字母符號(hào)：通用符號(hào)F，重力G，支持力FN、N，繩子拉力(張力)FT、T，摩擦力f、靜摩擦力f0

、A對(duì)B的力FAB受力分析的突破①確定“研究對(duì)象”，研究“研究對(duì)象”受到的力②根據(jù)速度改變/加速度a或形變找力③利用相互性找力（轉(zhuǎn)換對(duì)象)④力一定有施力物體⑤標(biāo)注規(guī)范bj四、重力（非接觸力）

重力G施力物體：地球，方向豎直向下彈簧秤讀數(shù)是多少？讀的是哪個(gè)力的大??？物體的重力與拉力什么關(guān)系？大?。篏=mgg重力加速度方向：豎直向下地面附近一切物體都受到地球的吸引，由于地球的吸引而使物體受到的力叫做重力畫出用彈簧秤懸掛的靜止的物體所受的力的示意圖，并指出施力物體。桿各部分均受重力，把每一個(gè)作用點(diǎn)都畫出來(lái)極不方便且沒(méi)有價(jià)值！能否通過(guò)找到一個(gè)等效作用點(diǎn)來(lái)方便的表達(dá)重力的作用點(diǎn)？一個(gè)物體的各部分都受到重力的作用，從效果上看，我們可以認(rèn)為各部分受到的重力作用集中于一點(diǎn)，這一點(diǎn)叫做物體的重心思考：1.均勻球形容器裝滿水，重心在球心，水從底部逐漸漏掉，在漏完前重心怎樣變化？2.人站在地面給地面一個(gè)壓力，該壓力是重力嗎？該壓力施力物體是誰(shuí)？受力物體是誰(shuí)？重心：等效作用點(diǎn)（通過(guò)平衡來(lái)找）①取決于于形狀和質(zhì)量分布②不一定在幾何中心，不一定在物體上

以下，重心在哪？五、四種基本相互作用自然界中最基本的相互作用是1.引力相互作用（重力為萬(wàn)有引力在地球表面附近的表現(xiàn)）2.電磁相互作用，常見(jiàn)的彈力、摩擦力是由電磁力引起的3.強(qiáng)相互作用（原子核內(nèi)質(zhì)子間，范圍10-15m）4.弱相互作用（與原子核放射現(xiàn)象有關(guān)，范圍10-12m）六、認(rèn)識(shí)彈力（接觸力）顧名思義，發(fā)生形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，對(duì)與它接觸的的物體會(huì)產(chǎn)生力的作用，這種力叫做彈力產(chǎn)生彈力的條件：①兩物體直接接觸②接觸面發(fā)生彈性形變比如，我們用手向下壓縮彈簧，彈簧要恢復(fù)原狀會(huì)產(chǎn)生對(duì)手向上的彈力。比如，拉繩子，繩子被拉伸，繩子要恢復(fù)原狀會(huì)產(chǎn)生對(duì)手的拉力（彈力）。比如，我們坐在海綿墊上，海綿墊凹下去了，海綿墊要恢復(fù)原狀會(huì)產(chǎn)生對(duì)身體個(gè)向上的彈力。形變形變：物體形狀和體積發(fā)生的改變形變的分類（1）按形變程度分：①明顯形變②微小形變（2）按可恢復(fù)分：①?gòu)椥孕巫儮谒苄孕巫內(nèi)绻巫冞^(guò)大，超過(guò)一定限度，即使撤去作用力，物體也不能完全恢復(fù)原來(lái)的形狀，這個(gè)限度叫彈性限度以下，是否有形變海綿壓力、支持力、拉力都是彈力注意：①重力不是壓力②彈力不是由重力引起的一切物體受到外力作用都要發(fā)生形變物體產(chǎn)生彈力（非重力引起）①作用點(diǎn)在接觸面受力物體上②條件：形變接觸③兩物體分離條件：FN=0bj七、彈力方向發(fā)生形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，對(duì)與它接觸的的物體會(huì)產(chǎn)生力的作用，這種力叫做彈力彈力方向物體受到彈力的方向是施力物體發(fā)生形變要恢復(fù)原狀的方向①?gòu)椓Υ怪庇诮佑|面（切面）bj彈力方向②輕繩-沿繩收縮的方向③桿-沿桿或不沿桿桿可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，彈力沿桿；桿是固定的，彈力方向需進(jìn)一步判斷請(qǐng)你判斷下圖中，桿或繩對(duì)物體的彈力方向圖中，桿對(duì)O點(diǎn)的彈力方向相同嗎？說(shuō)明什么？L0L實(shí)驗(yàn)：探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄繌椈蓮椓εc形變量的關(guān)系。2.實(shí)驗(yàn)原理二力平衡:鉤碼平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力F與所掛鉤碼的重力大小mg相等。F=mg彈簧的形變量:可用刻度尺直接測(cè)出，伸長(zhǎng)量可以由伸長(zhǎng)后的長(zhǎng)度減去彈簧原來(lái)的長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算.x=L-L0鐵架臺(tái)、彈簧、毫米刻度尺、鉤碼若干、坐標(biāo)紙等。3.實(shí)驗(yàn)器材八、實(shí)驗(yàn)：探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系4.實(shí)驗(yàn)步驟①.按圖安裝實(shí)驗(yàn)裝置,記下彈簧自由下垂時(shí)下端所對(duì)應(yīng)的刻度l0（原長(zhǎng)）②.將已知質(zhì)量的鉤碼掛在彈簧的下端，在平衡時(shí)測(cè)量彈簧的總長(zhǎng)l，計(jì)算鉤碼的重力(即彈簧彈力)，并填寫在記錄表格里③.增加鉤碼的個(gè)數(shù)，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程，將數(shù)據(jù)填入表格，以F表示彈力，l表示彈簧的總長(zhǎng)度，x＝l－l0表示彈簧的伸長(zhǎng)量。5.數(shù)據(jù)處理以彈力F(所掛鉤碼的重力)為縱坐標(biāo)，以彈簧的伸長(zhǎng)量x為橫坐標(biāo)，用描點(diǎn)法作圖。1.作圖法2.函數(shù)法a線原因:當(dāng)未放重物時(shí),彈簧在自身重力的作用下,已經(jīng)有伸長(zhǎng)量。所以使用前需調(diào)零b線原因:彈簧超過(guò)彈性限度ab做出a、b線的原因，是什么？6.結(jié)論、數(shù)據(jù)分析胡克定律F=k

x(1)

k稱為勁度系數(shù)，單位N/m，只與彈簧本身有關(guān)，由彈簧本身的材料、長(zhǎng)度、粗細(xì)、匝數(shù)等因素決定，它反映了彈簧的軟硬程度，k越大，彈簧越硬。(2)既適用于彈簧拉伸，也適用于彈簧壓縮，x是彈簧的形變量。彈性限度內(nèi)，彈力大小與形變量成正比x:形變量bj九、彈力有無(wú)的判斷是否發(fā)生形變有時(shí)無(wú)法確定？此時(shí)如何判斷彈力有無(wú)九、彈力有無(wú)的判斷是否發(fā)生形變有時(shí)無(wú)法確定？此時(shí)如何判斷彈力有無(wú)①狀態(tài)法：因?yàn)槲矬w的受力必須與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（大致分為兩類：平衡態(tài)、非平衡態(tài)）相吻合，所以可以依據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)大致分為兩類：平衡態(tài)、非平衡態(tài)），受力分析(如靜止二力平衡等)來(lái)判斷物體間的彈力有無(wú)、彈力大小。②撤去法：將與研究對(duì)象接觸的物體撤去，判斷研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否發(fā)生改變，若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，則此處不存在彈力；若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，則此處一定存在彈力。③假設(shè)法：假設(shè)有彈力，判斷研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否發(fā)生改變④替換法：可以將硬的、形變不明顯的施力物體用軟的、易產(chǎn)生明顯形變的物體來(lái)替換，看能不能維持原來(lái)的力學(xué)狀態(tài)。如將側(cè)壁、斜面用海綿來(lái)替換，將硬桿用輕彈簧(橡皮條)或細(xì)繩來(lái)替換。十、練習(xí)接觸面光滑畫出下圖中小球所受彈力。(多選)如圖所示的四幅圖中，研究對(duì)象P所受彈力的方向正確的是()

AC(多選)如圖所示，各接觸面是光滑的，A、B處于靜止?fàn)顟B(tài)，則A、B間無(wú)彈力作用的是()AC一根輕質(zhì)彈簧,當(dāng)它受到10N的拉力時(shí)長(zhǎng)度為12cm,當(dāng)它受到25N的拉力時(shí)長(zhǎng)度為14cm.問(wèn)彈簧不受力時(shí)的自然長(zhǎng)度為多長(zhǎng)?該彈簧的勁度系數(shù)為多大?L0=10cm,k=5N/cm或500N/m

3.彈簧原長(zhǎng)為18.0cm，在其下端掛一重為0.5kg的物體時(shí)長(zhǎng)為20.5cm，現(xiàn)將兩個(gè)一樣的彈簧都掛上0.6kg的物體后，再串聯(lián)起來(lái)，豎直吊在天花板上，如圖所示靜止時(shí)(1)下端B彈簧形變量？(2)上端A彈簧形變量？(3)兩彈簧的總長(zhǎng)度為多少cm？

(ｇ＝10N/kg)45cm6cm3cmBA變式:若倒立過(guò)來(lái)，靜止時(shí)兩彈簧的總長(zhǎng)度為多少cm27cm下列關(guān)于力的說(shuō)法中，正確的是()A．用力把物體向上拋出，物體上升過(guò)程中仍受到向上的力B．一物體受到力的作用，一定有另一個(gè)物體直接接觸到它并且施加了這種作用C．力是物體對(duì)物體的作用D．沒(méi)有施力物體和受力物體，力照樣可以獨(dú)立存在C某同學(xué)從臺(tái)階向下跳到地面的軟墊上。從接觸軟墊到停下來(lái)的過(guò)程中，該同學(xué)的受力是()A．重力B．重力、墊子的支持力、該同學(xué)對(duì)墊子的壓力

C．重力、墊子的支持力D．重力、墊子的支持力、墊子對(duì)該同學(xué)的沖擊力C物體從某一高處自由落下，落到直立于地面的輕彈簧上，如圖所示。在A點(diǎn)物體開(kāi)始與彈簧接觸，到B點(diǎn)物體的速度為0，然后被彈簧