高中物理人教版 (2019)必修 第一册1 重力与弹力试讲课ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册1 重力与弹力试讲课ppt课件，共33页。PPT课件主要包含了一重力，二重心，三力的图示，一形变，二弹力，三弹力的方向，五弹力的大小等内容，欢迎下载使用。
1、产生：重力是由于地球的吸引而产生的，但由于地球自转的影响，重力一般不等于地球对物体的引力．与引力相比，重力大小稍微小一些(两极除外)，方向稍微偏一些(两极和赤道除外)．
2、大小：G＝mg，同一物体的重力随所处纬度的升高而增大，随海拔高度的增大而减小．重力加速度g与物体所处的纬度和高度有关：①g随纬度的升高而增大，在赤道处g最小，在两极处g最大；②在同一地点g随高度的升高而减小。
3、方向：竖直向下，除了赤道和两极，竖直向下并不是指向地球的球心．
1、重心：一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫作物体的重心（center f gravity）。重心可以看作是物 体所受重力的作用点。质量均匀分布的物体，重心的位置 只跟物体的形状有关。形状规则的均匀物体，它的重心比 较容易确定。例如，均匀细直棒的重心在棒的中点，均匀 球体的重心在球心，均匀圆柱体的重心在轴线的中点 （图 3.1-1）。质量分布不均匀的物体，重心的位置除了跟物 体的形状有关外，还跟物体内质量的分布有关。载重汽车 的重心随着装货多少和装载位置而变化（图3.1-2）。
(1)定义：重力的等效作用点．并非物体的其他部分不受重力作用(2)重心位置决定因素：物体的形状和质量分布．
方法一：支撑法 轴对称的碗、碟等，它们的重心在中垂线上，它们的重心可用二力平衡的方法找到，用一个手指将碟子挑起静止，即可找到其重心。方法二：悬挂法薄板形物体的重心可用悬挂法确定。如图所示，先在A点把板悬挂起来，物体静止时，物体所受的重力与悬绳的拉力在同一竖直线上，所以物体的重心一定在通过A点的竖直线AB上。然后在C点把物体悬挂起来，同理知，物体的重心一定在通过C点的竖直线CD上，AB和CD的交点O就是薄板的重心位置。
2、重心位置的确定方法①质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心上．②形状不规则的薄形物体，可用支撑法或悬挂法来确定重心．
3、重心跟物体的质量分布、物体的形状有关(1)质量分布均匀、形状规则物体，重心在物体的几何中心(2)质量分布不均匀的物体，重心跟质量分布及物体形状都有关(3)重心可能在物体上，也可能在物体之外(4)重力作用于整个物体，重心是重力的等效作用点，不是重力的真实作用点。(5)重心不是物体上最重的一点，也不一定在物体的几何中心。(6)重心在物体上的相对位置与物体的位置、放置状态及运动状态均无关。
1、如图所示，“马踏飞燕”是汉代艺术家高超的艺术技巧的结晶，是我国古代青铜艺术的稀世之宝，骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上，是因为(　　)A．马是空心的B．马蹄大C．马的重心在飞燕上D．马的重心位置和飞燕在一条竖直线上
　解析：骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上，是因为飞燕对马的支持力和马的重力在一条竖直线上，选项A、B、C错误，D正确．
2、如图所示，一个空心均匀球壳里面注满水，空心球壳的正下方有一小孔，在水由小孔慢慢流出的过程中，空心球壳和水的总重心将会(　　)A．一直下降 B．一直上升C．先升高后降低 D．先降低后升高
解析：当注满水时，球壳和水的重心均在球心，故它们的总重心在球心，随着水的流出，球壳的重心虽然仍在球心，但水的重心逐渐下降．开始一段时间内，球壳内剩余的水较多，随着水的重心下降，球壳和水的总重心也下降；后一段时间内，球壳内剩余的水较少，随着水的重心下降，球壳和水的总重心升高，剩余的水越少，总重心越靠近球心，最后水流完时，重心又回到球心．故球壳和水的总重心先降低后升高，选项D正确．
3、把一个薄板状物体悬挂起来，静止时如图所示，则对于此薄板状物体所受重力的理解，下列说法正确的是(　　)A．重力就是地球对物体的引力B．重力大小和物体运动状态有关C．重力的方向总是指向地心的D．薄板的重心一定在直线AB上
解析：重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，不是地球对物体的引力，选项A错误；重力的大小与物体的运动状态无关，选项B错误；重力的方向竖直向下，选项C错误；因为绳对板的拉力与板受的重力为一对平衡力，必在一条直线上，所以薄板的重心一定在直线AB上，选项D正确．]
1、力的三要素：大小、方向、作用点 完整表述一个力时，三要素缺一不可。当两个力 F1、F2的大小、方向均相同时，我们说F1=F2，力的大小可用弹簧秤测量，也可通过定理、定律计算，在国际单位制中，力的单位是牛顿，符号是N。
①力可以用有向线段表示。有向线段的长短表示力的大 小，箭头表示力的方向，箭尾（或箭头）表示力的作用点。 如图3.1-4，球所受的重力大小为6 N，方向竖直向下。这 种表示力的方法，叫作力的图示。 ②在不需要准确标度力的 大小时，通常只需画出力的作用点和方向，即只需画出力 的示意图。
2、力的图示和力的示意图
日常生活中的很多相互作用，无论是对物体推、拉、 提、举，还是牵引列车、锻打工件、击球、弯弓射箭等， 都是在物体与物体接触时发生的，这种相互作用可以称为接触力。我们通常所说的拉力、压力、支持力等都是接触 力。接触力按其性质可以分为弹力和摩擦力，下面我们先 研究弹力。
1、形变物体在力的作用下形状或体积会发生改变，这种变化叫作形变（defrmatin）。
2、微小形变：有时物体的形变很小，不易被觉察。在图3.1-5中，一 块剖面为三角形的有机玻璃压在另一块有机玻璃上，发生 的形变肉眼不能看出。但是形变后，当特殊的光通过有机 玻璃不同部位时，产生的花纹会发生变化，利用仪器可以 看到这种差异。在工程设计时，常用这种方法研究按比例 缩小的有机玻璃模型的形变，进而推测实际工程中物体各 部位的受力情况。
被拉长的弹簧，要恢复原状，对相连接的小车产生了 拉力F（图3.1-7）；被跳水运动员压弯的跳板，要恢复原 状，对上面的人产生了支持力。发生形变的物体，要恢复 原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫作弹力（elastic frce）
1、定义：直接接触的物体间由于发生弹性形变而产生的力，这是由于要恢复到原来的形状，对使它发生形变的物体产生的力。（力由施力物体形变产生）2、产生条件：直接接触、弹性形变3、弹力是由施力物体发生弹性形变产生的，其作用在受力物体上使受力物体发生形变或改变运动状态 4、弹力的种类：压力、拉力、支持力
（四）判断弹力有无的几种方法
1、条件法：根据弹力产生的两个条件判断是否存在弹力。此法多用来判断发生明显形变的情况(弹簧、橡皮条等)2、假设法：可以假设将与物体接触的另一物体撤去，判断物体还能否保持原来的状态，若能，则无弹力；若不能，则存在弹力①假设与研究对象接触的物体解除接触，判断研究对象的状态是否变化，若状态不变，则此处不存在弹力，若状态变化，则此处存在弹力．②假设有弹力，看看研究对象还能否保持平衡或原来的运动状态．若能保持，则说明有弹力；若不能保持，则说明没有弹力．③假设没有弹力，看看研究对象还能否保持平衡或原来的运动状态．若能保持，则说明没有弹力；若不能保持，则说明有弹力．3、状态法：因为物体的受力必须与物体的运动状态相吻合，所以可以依据物体的运动状态由相应的规律(如二力平衡等)来判断物体间的弹力4、替换法：可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换，如将侧壁、斜面用海绵来替换，将硬杆用轻弹簧来替换
例题：下列各图中，A、B两球间一定有弹力作用的是(都静止)(　　) A 　　 　B　　　　C　 　　D
解析：利用“假设法”进行判断，在A图中，若拿去A球，则B球静止不动，故A、B间没有挤压，即A、B间没有弹力．在B图中，若拿去A球，则B球将向左运动，故A、B间存在相互挤压，即A、B间存在弹力．在C图中，若拿去A球，则B球静止，故A、B间没有挤压，即A、B间没有弹力．在D图中，不能判断A、B间是否有弹力．故应选B.
1、平衡法利用二力平衡的条件计算。例如：悬挂在竖直细绳上的物体处于静止状态，求解细绳的拉力时，可用二力平衡求得拉力的大小等于物体所受重力的大小2、公式法：利用胡克定律F＝kx计算。适用于弹簧、橡皮筋等物体弹力的计算
例题：如图所示，一根弹性杆的一端固定在倾角为30°的斜面上，杆的另一端固定一个质量为m＝0.2 kg的小球，小球处于静止状态，弹性杆对小球的弹力为(g取10 m/s2)(　　)A．大小为2 N，方向平行于斜面向上B．大小为1 N，方向平行于斜面向上C．大小为2 N，方向垂直于斜面向上D．大小为2 N，方向竖直向上
解析：球受重力G和弹力F，由二力平衡条件可知，杆对球的弹力方向与重力方向相反，竖直向上，大小F＝G＝mg＝2 N，故D正确．
三、胡克定律 物体在发生形变后，如果撤去作用力能够恢复原状， 这种形变叫作弹性形变（elastic defrmatin）。如果形变过 大，超过一定的限度，撤去作用力后物体不能完全恢复原来的形状，这个限度叫作弹性限度（elastic limit）。弹簧在形变时产生的弹力与弹簧的伸长量是有关系的。 那么，弹簧在弹性限度内，弹力大小与其伸长量有什么关 系呢？
探究弹簧弹力与形变量的关系 如图 3.1-8 甲，把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，观察弹簧自由下垂时下端所到达 的刻度位置。 然后，在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，设计实验记录表格，记录弹簧在不同拉力下 伸长的长度。弹簧的弹力等于钩码对弹簧的拉力。 以弹簧受到的弹力 F 为纵轴、弹簧伸长的长度 x 为横轴建立直角坐标系。根据表格 中的实验数据，在坐标纸上描点，作出 F-x 图像（图 3.1-8 乙）。 由 F-x 图像能得到什么结论？
1、胡克定律： 实验结果表明，弹簧发生弹性形变时，弹力F 的大小 跟弹簧伸长（或缩短）的长度 x成正比，即 F ＝ kx 这个规律是由英国科学家胡克发现的，叫作胡克定律 （Hke’s law）。式中弹力F、弹簧伸长（或缩短）的长 度 x 的单位分别是牛顿（N）、米（m），k 叫作弹簧的劲 度系数（cefficient f stiffness）
2、劲 度系数：k只与弹簧本身有关，由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定。单位是牛顿每米，符号是N/m。 生活中说有的弹簧“硬”，有的弹簧“软”，指的就是 它们的劲度系数不同。劲度系数反映了弹簧的软硬程度，k值越大，弹簧越硬，其长度越难改变。
3、弹簧弹力（1）胡克定律的适用条件：弹簧在弹性限度内发生形变（2）根据胡克定律可知，弹簧弹力与弹簧伸长量的关系为F ＝ kx ，F 与x 成正比，所以F ＝ kx 图线是一条过原点的倾斜直线，如图所示，弹簧弹力的变化量Δ F 与形变量的变化量Δ x 也成正比，故胡克定律还可以写为ΔF ＝ k Δ x （3）F-x图像中图像的斜率表示弹簧的劲度系数，对于同一根弹簧来说，其劲度系数是不变的。（4）弹簧弹力的方向可以根据弹簧是处于压缩状态还是处于伸长状态来确定。同样，如果知道弹力的方向，也可确定弹簧是处于压缩状态还是伸长状态①轻弹簧有压缩形变和拉伸形变，既能产生支持力，又能产生拉力，方向均沿弹簧的轴线方向。 ②如果题目中只告诉弹簧的形变量，并没有指出是伸长还是压缩；或只告诉弹簧弹力的大小，并没有指出弹簧处于拉伸状态还是处于压缩状态，就要分别进行讨论。③轻弹簧的一端自由(即不连接物体)时弹力为零，不自由(即连接物体)时两端弹力必然相等。
2、如图所示，弹簧测力计和细线的重力及一切摩擦不计，物体所受的重力为G＝10 N，弹簧测力计中弹簧的劲度系数k＝100 N/m，则弹簧测力计的示数和形变量分别为 (　　)
A．0, 0.01 mB．20 N, 0.02 mC．10 N, 0.1 mD．1 N, 0.02 m