人教版 (2019)必修 第一册第三章 相互作用——力1 重力与弹力集体备课课件ppt

这是一份人教版 (2019)必修 第一册第三章 相互作用——力1 重力与弹力集体备课课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了内容索引，课前篇自主预习，课堂篇探究学习，学习目标，思维导图，常见弹力的方向等内容，欢迎下载使用。

1.了解重力产生的原因,会确定重力的大小和方向。(物理观念)2.知道重心的概念及均匀物体重心的位置。(物理观念)3.知道弹力的定义及产生的条件,会判断两个物体间弹力的有无和方向。(科学思维)4.掌握胡克定律并能解决有关问题。(科学思维)
[必备知识]一、重力1.定义:由于地球的吸引而使物体受到的力。2.大小跟物体的质量成正比,即G=mg,式中G、m、g的单位分别是N、kg、 N/kg。3.方向重力的方向总是竖直向下。
4.重心(1)定义: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。(2)决定因素:取决于物体的形状和质量分布。5.力的图示:用有向线段表示力,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。
二、弹力1.形变和弹性形变(1)形变:物体在力的作用下体积或形状会发生改变,这种变化叫作形变。(2)阅读课本P57演示,这个实验现象说明了桌面发生了形变。这个实验应用了微小量放大法。2.弹力定义: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。3.几种弹力(1)压力和支持力的方向:垂直于物体的接触面。(2)绳的拉力方向:沿着绳而指向绳收缩的方向,绳中的弹力常常叫作张力。
三、胡克定律1.弹性形变: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。2.弹性限度:如果形变过大,超过一定的限度,撤去作用力后物体不能完全恢复原来的形状,这个限度叫作弹性限度。3.胡克定律:在弹性限度内,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。4.劲度系数:公式F=kx中的k叫作弹簧劲度系数,单位是牛顿每米,符号是N/m。
[自我检测]1.正误辨析(1)重心是物体重力的作用点,重心一定在物体上。(　　)解析 重心可能在物体上,也可能在物体之外。答案 ×(2)两个接触的物体间一定存在弹力。(　　)解析 两个接触的物体间,可能不存在弹力。答案 ×
(3)静止在水平地面上的物体受到向上的支持力,是因为地面发生了形变。(　　)解析 由弹力产生的条件可知,地面发生了形变对与它接触的物体产生了弹力。所以支持力是因为地面发生了形变。答案 √(4)弹簧的长度越长,弹力越大。(　　)答案 ×
(5)弹簧只有在弹性限度内,才满足胡克定律。(　　)解析 胡克定律只适用于弹性限度以内的情况。答案 √(6)弹簧的劲度系数k与弹簧的弹力F成正比、与弹簧的形变量x成反比。(　　)解析 劲度系数和弹簧自身的长短、粗细和材料有关,与弹力和弹簧的形变量无关。答案 ×
2.下列哪幅图中的箭头能正确表示球受到的重力的方向(　　)解析 该题考查的是球的重力的示意图,重力的方向是竖直向下,选项C正确。答案 C
3.一个重20 N的物体沿斜面下滑,关于该物体重力的图示,下列所示的四个图中正确的是(　　)
解析 首先由重力的方向竖直向下,可判定B项、C项错误。因重力为20 N,标度为5 N,所以线段应有4个标度长度,D项错误,A项正确。答案 A
4.(2021江苏南通高一期末)一轻质弹簧原长为9 cm,在5 N的拉力作用下伸长了1 cm,弹簧未超出弹性限度,则该弹簧的劲度系数为(　　)A.50 m/NB.50 N/mC.500 m/ND.500 N/m解析 由胡克定律可得 =500 N/m,D正确。答案 D
[情境探究]如图所示,树上的苹果会落向地面;建筑工地上工人常用铅锤线来检测墙壁是否竖直。为什么树上的苹果总要落向地面?为什么使用铅锤线能检测墙壁是否竖直呢?
要点提示 物体落向地面是因为受到了竖直向下的重力作用;铅锤线能检测墙壁是否竖直的原理,也是因为重力的方向是竖直向下的,重锤静止时,悬挂重锤的细线方向一定是沿竖直方向的,如果墙壁与细线平行,就说明墙壁是竖直的,没有倾斜。
[知识点拨]1.重力的产生、方向、大小和重心
2.重心与物体形状、质量分布情况的关系
质量分布均匀、形状规则的物体,重心在其几何中心质量分布不均匀、形状不规则的物体,重心与物体的形状、质量分布情况均有关要点笔记 重心是物体所受重力的等效作用点,不是只有这一点才受重力。重心的位置可能在物体上,也可能不在物体上。薄板的重心可用悬挂法确定,其原理是二力平衡。
[实例引导]例1(2021广西桂林高一期末)关于重力,下列说法中正确的是(　　)A.重心就是物体的几何中心B.可以用悬挂法确定形状不规则薄板的重心C.只有静止在地面上的物体才会受到重力D.质量大的物体受到的重力一定比质量小的物体受到的重力大
解析 重心只是重力的等效作用点,只有形状规则,质量分布均匀的物体,其重心才在几何中心上,故A错误;根据重力的方向是竖直向下的和二力平衡的条件,可以用悬挂法确定形状不规则薄板的重心,故B正确;重力是由于地球的吸引而产生的,方向竖直向下,与物体运动状态无关,故C错误;根据G=mg,可知重力的大小与质量以及所处位置的重力加速度有关,若在不同位置,质量大的物体不一定比质量小的物体重力大,故D错误。答案 B
规律方法 关于重心理解的五点注意
变式训练1(2021浙江宁波高一期末)如图所示,某同学利用悬挂法测得一均匀薄泡沫塑料板的重心为O点。下列说法正确的是(　　)A.任何物体的重心一定与其几何中心重合
B.除O点外,薄泡沫板其他部分均不受重力C.要得到薄泡沫板的重心位置,至少要在不同位置悬挂两次D.将均匀薄泡沫板换成均匀薄铝板,重复上述实验,O点位置将发生变化
解析 只有质量分布均匀、形状规则的物体的重心才与几何中心重合,A错误;薄泡沫板任何地方都受重力,B错误;要得到薄泡沫板的重心位置,至少要在不同位置悬挂两次,C正确;将均匀薄泡沫板换成均匀薄铝板,重复上述实验,O点位置不变,D错误。答案 C
[情境探究]如图所示,用10 N的力托着一本书,用500 N的力推汽车,如何简洁明了地表示出这两个力呢?
要点提示 可以用一带箭头的线段来表示,线段的长度表示力的大小,箭头的指向表示力的方向,箭尾或者箭头表示力的作用点。
[知识点拨]力的图示与力的示意图的画法
要点笔记 (1)标度的选取应根据力的大小合理设计。一般情况下,线段应取2~5个整数段标度的长度。(2)画同一物体受到的不同力时要用同一标度。
[实例引导]例2如图所示,静止木块对桌面压力为6 N,试画出压力的图示,并说明施力物体和受力物体;画出木块所受重力和支持力的示意图。
解析 画力的图示时,要严格按照以下步骤进行(1)选标度:本题中选如图所示的线段表示3 N的力。(2)从作用点沿力的方向画一线段,线段上加上标度。如图(a)所示,从O点竖直向下画一条2倍于标度的线段。(3)线段上加箭头表示力的方向。
(4)压力的作用点应画于桌面上,且压力符号用FN表示。画力的示意图时,对线段的长短没有严格要求,只需画出力的作用点和方向。
答案 压力的图示如图(a)所示,压力的施力物体是木块,受力物体是桌子;木块所受重力和支持力的示意图如图(b)或(c)。
规律方法 1.力的图示和力的示意图的画法
2.画力的图示和示意图的注意事项(1)力的图示反映了力的三要素,而力的示意图只反映了力的作用点和方向,在分析物体受力时经常用到。(2)标度的选取应根据力的大小合理设计,一般情况下,线段应取2~5段整数段标度的长度。(3)要用同一标度画同一物体受到的不同的力。表示力的线段的始端一般为物体的重心位置。(4)操作的“四定二标”:一定作用点,二定作用线,三定标度,四定线段长度;一标力的方向,二标力的数值。
变式训练2(2020江苏涟水县第一中学高一月考)小明同学用水平向右的拉力F拉小车,F的大小为300 N,下列关于拉力的图示正确的是(　　)
解析 A图中没有标度,只是力的示意图,故A错误;B图中没有标度,故B错误;C图中有作用点,有大小,有方向,且确立标度,故C正确;拉力的方向应该向右,故D错误。答案 C
[情境探究]如图所示,将一个钢球分别放在量杯、口大底小的普通茶杯和三角烧杯中,钢球在各容器的底部与侧壁相接触,处于静止状态。若钢球和各容器都是光滑的,各容器的底部均处于水平面内,各容器的侧壁对钢球有没有弹力作用?
要点提示 在将容器的侧壁去掉时,钢球仍处于静止,故各容器的侧壁对钢球没有弹力作用。
[知识点拨]1.弹力的产生条件(1)物体要接触。(2)物体要发生弹性形变(尤其注意微小形变)。
2.弹力有无的判断方法
[实例引导]例3(2020江西抚州高一期末)下列对图中弹力的说法正确的是(　　)A.图甲中,小球随车厢一起向右匀速直线运动,车厢左壁对小球有弹力B.图乙中,小球被轻绳斜拉着静止在光滑的斜面上,斜面对小球有弹力C.图丙中,小球被a、b两轻绳悬挂着处于静止,其中a绳竖直,b绳对小球有弹力D.图丁中,两相同球各自被长度一样的竖直轻绳拉住而静止,则两球间有弹力
解析 假设车厢左壁对小球有弹力,则小球不能随车厢一起向右匀速直线运动,故小球受到重力和车底板对小球的支持力,车厢左壁对小球无弹力,A错误;假设斜面对小球没有弹力,小球将在细线拉力和重力作用下处于竖直状态,故斜面对小球有弹力,B正确;假设b绳对小球有弹力,则小球在水平方向合力不为零,小球无法处于静止,故b绳对小球无弹力,C错误;假设两球间有弹力,则细线不可能处于竖直状态,故两球间无弹力,D错误。答案 B规律方法 判断弹力有无的误区误认为只要有接触就一定存在弹力作用,忽略了弹力产生的另一个条件——发生弹性形变(尤其是微小形变)。
变式训练3(多选)(2020江苏东台高一月考)下列各图中的物体A均处于静止状态,关于其受到弹力作用的说法正确的是(　　)
A.图甲中地面是光滑水平的,A与B间存在弹力B.图乙中两斜面与水平地面的夹角分别为α、β,A对两斜面均有压力的作用C.图丙中地面光滑且水平,A与竖直墙壁有力的作用D.图丁中A受到斜面B对它的支持力的作用
解析 图甲中对B进行受力分析,B球受重力和支持力的作用,二力平衡B球静止,不可能再受到A对B的弹力的作用,故A错误;图乙中采用假设法,若除去左侧的斜面,A将运动,去掉右侧的斜面,A也将运动,所以两斜面对球A均有力的作用,故B正确;图丙由物体的平衡条件知外力F与竖直墙壁对A的作用力平衡,墙对物体A有力的作用,故C正确;图丁由弹力产生的条件可知,A与B接触且挤压,二者之间有弹力的作用,故D正确。答案 BCD
[情境探究]体育课上一同学将足球踢向斜台,如图所示。足球与斜台作用时斜台给足球的弹力方向如何?要点提示 足球与斜台的作用是球面与斜面的相互作用,足球所受弹力方向垂直于斜台指向足球,即斜向左上方。
[知识点拨]1.弹力的方向总与引起物体形变的外力方向相反,与施力物体恢复原状的方向相同。
要点笔记 绳子只能产生沿绳指向绳收缩的拉力;杆可以产生沿杆的拉力、支持力以及不沿杆的弹力,具体分析要结合物体的受力情况和运动状态。
[实例引导]例4(2021陕西黄陵县中学高一期末)关于下面四幅图中的弹力说法正确的是(　　)
A.甲图中,桌面由于形变,对书产生了向上的支持力F2B.乙图中,小车向右压缩弹簧时,弹力的方向如图所示C.丙图中,碗对筷子弹力沿筷子斜向上,如图中箭头所示D.丁图中,绳对车的拉力沿着绳而指向绳拉伸的方向
解析 弹力是施力物体的形变产生的,方向指向受力物体,A正确;弹簧发生弹性形变时,弹力的方向指向弹簧形变的反方向,B错误;碗对筷子弹力垂直于碗指向圆心,C错误;绳对车的拉力沿着绳而指向绳收缩的方向,D错误。答案 A规律方法 判断弹力方向的一般步骤(1)确定物体之间弹力作用的类型。(2)确定产生弹力的物体。(3)确定物体形变的方向。(4)确定物体产生的弹力方向。
[情境探究]如图所示是一种弹簧测力计,它的下端和一个钩子连在一起,钩子又与弹簧的下端相连,弹簧的上端固定在壳顶的环上。(1)当所挂物体的重力越大时,弹簧拉伸越长,弹簧测力计的示数越大,这一现象说明了什么?(2)弹簧测力计的刻度是均匀的,说明弹簧的弹力和弹簧形变量之间有怎样的定量关系?
要点提示 (1)这一现象说明弹簧的弹力大小与弹簧的形变量有关,而且形变量越大,弹力越大;(2)弹簧测力计的刻度是均匀的,说明弹簧的弹力和弹簧形变量成线性关系。
[知识点拨]1.对胡克定律的理解
2.弹力大小的计算方法(1)弹簧的弹力应用胡克定律F=kx求解。(2)非弹簧弹力:一般要借助物体的运动状态所遵循的物理规律求解,如力的平衡条件。
[实例引导]例5(2021浙江温州高一期末)如图所示为某一轻质弹簧的弹力F大小与长度l的关系图像,由图可得该弹簧(　　)A.原长为5 cmB.劲度系数为2 N/mC.伸长量为15 cm时,弹力大小为10 ND.长度为12 cm时,弹力大小为4 N
解析 弹力为零时,弹簧没有形变,所以弹簧原长为10 cm,A错误;图像斜率的大小表示劲度系数,即 ×100 N/m=200 N/m,B错误;由图可知,弹簧长为15 cm时,弹力大小为10 N,此时弹簧伸长量为5 cm,C错误;长度为12 cm时,弹力为F=k(l-l0)=200×(12-10)×0.01 N=4 N,D正确。答案 D规律方法 (1)利用公式F=kx计算,适用于弹簧弹力大小的计算,特别注意x为弹簧形变量,而不是弹簧实际长度。(2)利用胡克定律计算弹簧弹力时,一定要注意不能超出弹簧的弹性限度。
变式训练4探究弹力和弹簧伸长的关系时,在弹性限度内,悬挂15 N重物时,弹簧长度为0.16 m;悬挂20 N重物时,弹簧长度为0.18 m,则弹簧的原长l0和劲度系数k分别为(　　)A.l0=0.02 m　k=500 N/mB.l0=0.10 m　k=500 N/mC.l0=0.02 m　k=250 N/mD.l0=0.10 m　k=250 N/m解析 由胡克定律可知15 N=k(0.16 m-l0),20 N=k(0.18 m-l0),解得k=250 N/m,l0=0.10 m,故选项D正确。答案 D
1.下列关于重力、重心的说法,正确的是(　　)A.任何有规则形状的物体,它的重心一定与它的几何中心重合B.任何物体的重心都在物体内,不可能在物体外C.重力就是物体对水平桌面的压力D.重力是由于地面附近的物体受到地球的吸引而产生的解析 只有质量分布均匀的形状规则的物体重心才在几何中心上,选项A错误;重心可以不在物体上,选项B错误;重力和压力的施、受力物体不同,不是同一个力,选项C错误;重力是由于地面附近的物体受到地球的吸引而产生的,选项D正确。答案 D
2.(2021广西桂林高一期末)关于弹力,下列说法中正确的是(　　)A.物体只要相互接触就有弹力作用B.弹力的大小与物体受到的重力成正比C.压力或支持力的方向总是平行于支持面D.弹力产生在直接接触且发生弹性形变的两物体之间解析 如果物体相互接触但没有发生弹性形变,就不会产生弹力,选项A错误;如用水平力把物体压在竖直的墙壁上,墙壁对物体的弹力大小与物体的重力无关,选项B错误;压力和支持力都属于弹力,而弹力的方向总是与支持面垂直,选项C错误;两个相互接触且发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,就会对跟它接触的物体产生弹力,选项D正确。答案 D
3.如图所示,底端置于粗糙水平地面上的杆,其顶端被一根细线用手拉住,杆处于静止状态,细线水平。下列说法正确的是(　　)A.杆对细线的弹力方向为水平向右B.细线对杆的弹力方向垂直杆向左C.杆受到地面的弹力是由杆的形变产生的D.地面受到杆的弹力沿杆向左下方解析 细线中弹力方向沿细线且指向细线收缩的方向,故细线对杆的弹力方向水平向左,杆对细线的弹力方向水平向右,故A项正确,B项错误;杆受到地面的弹力是由于地面发生形变产生的,C项错误;杆对地面的弹力方向垂直于地面向下,故D项错误。答案 A