1.重力與彈力第三章

相互作用力CONTENTS

內(nèi)容導(dǎo)覽1探究新知-重力2探究新知-彈力3探究新知-胡克定律學(xué)習(xí)目標學(xué)習(xí)目標學(xué)生能理解重力的概念、施力物體、方向及重力與質(zhì)量的關(guān)系公式G=mg。能準確確定形狀規(guī)則與不規(guī)則物體的重心位置，會用力的圖示或示意圖表示重力。理解彈力概念、產(chǎn)生條件及方向，知道胡克定律并能運用其解決相關(guān)問題。課堂導(dǎo)入課堂導(dǎo)入問題為什么平衡桿的長度會影響雜技演員的穩(wěn)定性？體操運動員落地時為什么要保持特定的姿勢？這些現(xiàn)象背后隱藏著怎樣的物理原理？02情境雜技演員在表演高空走鋼絲時，手中總是握著一根長長的平衡桿。這根看似普通的桿子，在演員腳下鋼絲微微晃動時，能幫助他迅速調(diào)整姿態(tài)保持平衡。而在體操賽場上，運動員完成落地動作時，往往會將雙臂高高舉起，身體微微前傾。01探究新知-重力創(chuàng)設(shè)情景在日常生活中，我們常常會遇到一些看似簡單卻蘊含物理知識的現(xiàn)象。例如，當你站在體重秤上時，秤顯示的是你的重力大?。欢斈阕谄嚴?，汽車加速或轉(zhuǎn)彎時，你會感受到身體的傾斜或晃動。這些現(xiàn)象都與重力和重心的概念密切相關(guān)。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們將深入理解重力和重心的定義及其應(yīng)用。創(chuàng)設(shè)情景思考2：思考1：思考：如果將一個物體懸掛在空中，它的重力作用點在哪里？討論：物體的各部分都會受到重力的作用，但從效果上看，可以認為重力作用集中于一點，這一點就是物體的重心。對于形狀規(guī)則且質(zhì)量均勻分布的物體，如均勻細直棒或均勻球體，其重心位置相對容易確定。但如果是形狀不規(guī)則或質(zhì)量分布不均勻的物體，如何確定其重心呢？思考：為什么地球上的物體都會受到重力的作用？討論：根據(jù)教材內(nèi)容，重力是由于地球的吸引而使物體受到的力。重力的施力物體是地球，方向總是垂直向下。我們可以從公式G=mg中看出，物體的質(zhì)量越大，受到的重力也越大。那么，重力的方向是否在所有情況下都是垂直向下的呢？這需要進一步探討。創(chuàng)設(shè)情景思考4：思考：如何通過實驗確定一塊形狀不規(guī)則薄板的重心位置？討論：我們可以通過懸掛法來確定薄板的重心。具體方法是：先在薄板的一個點懸掛起來，畫出一條豎直線；然后換另一個點再次懸掛，再畫出一條豎直線。兩條線的交點即為薄板的重心。這種方法的原理是什么？它是否適用于所有形狀的物體？02思考3：思考：載重汽車的重心為什么會隨著裝載貨物的變化而變化？討論：載重汽車的重心不僅與汽車本身的形狀有關(guān)，還與貨物的質(zhì)量分布密切相關(guān)。當貨物裝得越多，或者貨物的位置越靠近車尾時，汽車的重心就會向后移動。這種變化對汽車的穩(wěn)定性有何影響？這需要結(jié)合實際生活中的例子進行分析。01知識小結(jié)1.重力：由于地球的吸引而使物體受到的力單位是牛頓（N），符號：G

公式：G=mg，（g是自由落體加速度）2.重心：可以認為物體各部分受到的重力作用集中于一點，這一點叫作物體的重心。3.重心的確定：質(zhì)量均勻分布的物體，重心的位置只跟物體的形狀有關(guān)；質(zhì)量分布不均勻的物體，重心的位置還跟物體內(nèi)質(zhì)量的分布有關(guān)；形狀規(guī)則的均勻物體，重心較易確定，如均勻細直棒的重心在棒的中點，均勻球體的重心在球心。4.實驗確定重心：

可通過懸掛法確定形狀不規(guī)則物體的重心位置。探究新知-彈力創(chuàng)設(shè)情景當你用力拉橡皮筋時，橡皮筋會變長；當你用手指按壓桌面時，雖然肉眼看不到，但桌面確實發(fā)生了形變。這些現(xiàn)象在生活中隨處可見，但你是否思考過，為什么物體在受力后會發(fā)生形變？這種形變又如何影響物體之間的相互作用？創(chuàng)設(shè)情景思考2：思考：如果形變很微小，我們?nèi)绾斡^察到它？討論：對于微小形變，我們可以借助一些實驗裝置來放大形變的效果。例如，在圖3.1-6中，通過平面鏡和光點的變化，可以觀察到桌面的微小形變。這種方法利用了光的反射原理，將微小的形變轉(zhuǎn)化為光點位置的顯著變化，從而便于觀察。02思考1：思考：什么是形變？生活中有哪些常見的形變現(xiàn)象？討論：形變是指物體在力的作用下形狀或體積發(fā)生改變的現(xiàn)象。例如，用手拉橡皮筋使其伸長、用腳踩氣球使其變形、甚至將一本書壓在桌面上，都會使物體發(fā)生形變。有時形變很明顯，如橡皮筋的拉伸；有時形變很微小，如桌面的壓縮，但只要有力作用，就會有形變。01創(chuàng)設(shè)情景02思考：彈力的方向有什么特點？討論：彈力的方向總是與物體恢復(fù)原狀的趨勢一致。例如，地板對物體的支持力方向是豎直向上的，繩子的拉力方向是沿著繩子指向繩子收縮的方向。彈力的方向取決于物體的形變方式和接觸面的性質(zhì)。思考4：01思考：為什么發(fā)生形變的物體會對其他物體產(chǎn)生力的作用？討論：發(fā)生形變的物體具有恢復(fù)原狀的趨勢，這種趨勢會使物體對與它接觸的物體施加力的作用。例如，被拉長的彈簧會對連接的小車產(chǎn)生拉力，被壓彎的跳板會對運動員產(chǎn)生支持力。這種力就是彈力。思考3：知識小結(jié)1.形變：物體在力的作用下形狀或體積發(fā)生改變的現(xiàn)象。2.彈力：發(fā)生形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，對與它接觸的物體會產(chǎn)生力的作用，這種力叫作彈力。3.彈力的方向：放在地板上的物體，其壓力和地板的支持力方向均垂直于接觸面；繩子的拉力方向沿著繩子指向繩子收縮的方向。4.觀察微小形變的方法：利用光的反射原理，通過平面鏡和光點的變化，將微小形變轉(zhuǎn)化為光點位置的顯著變化。探究新知-胡克定律思考與討論在日常生活中，我們常見彈簧發(fā)生彈性形變。物體在彈性限度內(nèi)發(fā)生彈性形變，撤去力后能恢復(fù)原狀。那么在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力大小與其伸長量究竟存在怎樣的定量關(guān)系呢？思考與討論實驗器材鐵架臺（用于穩(wěn)固懸掛彈簧）、一端帶掛鉤的彈簧（作為研究對象）、毫米刻度尺（最小分度為1mm，精確測量彈簧長度）、多個質(zhì)量已知的鉤碼（提供不同大小彈力）、坐標紙（用于繪制圖像）。實驗原理通過在彈簧下端懸掛不同質(zhì)量鉤碼，利用鉤碼重力等于彈簧彈力，測量彈簧在不同彈力下的伸長量，從而分析兩者關(guān)系。0302實驗?zāi)康奶骄繌椈蓮椓εc形變量的關(guān)系。01實驗步驟本次實驗借助如圖3.1-8甲所示裝置展開。圖3.1-8甲實驗裝置1.將彈簧上端牢固固定在鐵架臺橫桿上，用毫米刻度尺測量彈簧自然下垂時下端在刻度尺的位置，記為l0。2.在彈簧下端懸掛一個鉤碼，待彈簧靜止，用毫米刻度尺測量此時彈簧下端位置，記為l1，彈簧伸長量x1=l1-l0，記錄鉤碼質(zhì)量m1，依據(jù)F=mg算出彈力F1。3.增加一個鉤碼，重復(fù)步驟2，獲取伸長量x2和彈力F2。4.持續(xù)增加鉤碼數(shù)量，按上述方法，至少測量5組數(shù)據(jù)，依次記錄伸長量x3、x4、x5和對應(yīng)的彈力F3、F4、F5。圖3.1-8甲實驗步驟數(shù)據(jù)分析1.以彈簧彈力F為縱軸、彈簧伸長長度x為橫軸建立直角坐標系。依據(jù)實驗數(shù)據(jù)在坐標紙上描點，作出F-x圖像，如圖3.1-8乙所示。圖3.1-8乙作出F-x圖像2.觀察圖像，若近似為過原點直線，表明在彈性限度內(nèi)彈簧彈力F與彈簧伸長量x成正比。實驗結(jié)論在彈性限度內(nèi)，彈簧發(fā)生彈性形變時，彈力F的大小跟彈簧伸長（或縮短）的長度x成正比，即F=kx，此為胡克定律。圖3.1-8乙實驗步驟注意事項1.實驗中保證彈簧始終豎直，防止傾斜產(chǎn)生測量誤差。2.加鉤碼后等彈簧穩(wěn)定再測量。3.測量彈簧長度時，使刻度尺與彈簧垂直，視線與刻度平齊。誤差分析1.鉤碼質(zhì)量有微小誤差，影響彈力計算。2.彈簧可能超出彈性限度，致測量不準。3.刻度尺讀數(shù)存在人為誤差，可多次測量取平均值減小。課堂練習(xí)課堂練習(xí)【答案】B

課堂練習(xí)【答案】B

課堂練習(xí)【答案】D【題文】圍棋比賽時的評析棋盤是豎直的，棋盤上布有磁石，而每個棋子都是一個小磁鐵，棋子靜止在豎直放置的磁性棋盤上，下列說法正確的是（）A．棋子所受重力與棋子所受摩擦力是一對相互作用力B．棋盤對棋子的支持力是由于棋子的形變產(chǎn)生的C．磁性越強的棋子，所受摩擦力越大D．若使棋盤傾斜（如圖乙所示），棋子受到的摩擦力將變小課堂總結(jié)課堂總結(jié)321在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力F與伸長（或縮短）長度x成正比，F(xiàn)=kx。勁度系數(shù)k反映彈簧軟硬程度，單位為N/m。胡克定律物體發(fā)生形變后恢復(fù)原狀時對接觸物體產(chǎn)生的力