人教版高中物理必修1精品学案31 第1课时 重力弹力的理解步步高.docx
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人教版高中物理必修1精品学案31第1课时重力弹力的理解步步高
1 重力与弹力
第1课时 重力、弹力的理解
『学习目标』 1.理解重力及重心的概念,会用二力平衡知识确定重心.2.知道形变的概念及产生弹力的条件.3.知道压力、支持力和绳的拉力都是弹力,会分析弹力的方向.4.掌握胡克定律,并能解决相关问题.
一、力
1.定义:
一个物体对另一个物体的作用.
2.力的三要素:
大小、方向和作用点.
3.单位:
牛顿,简称牛,符号:
N.
二、重力
1.定义:
由于地球的吸引而使物体受到的力.
2.方向:
竖直向下.
3.大小:
G=mg,g是自由落体加速度.
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,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:
①物体的形状;②物体的质量分布.
三、力的表示方法
1.力的图示:
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.
2.力的示意图:
只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点,不需要准确标度力的大小.
四、弹力
1.形变:
物体在力的作用下形状或体积发生的变化.
2.弹力:
发生形变的物体,要恢复原状,对与它接触的物体产生的力.
3.常见的弹力:
压力和支持力都是弹力,方向跟接触面垂直;绳子的拉力也是弹力,方向沿着绳子而指向绳子收缩的方向.
1.判断下列说法的正误.
(1)重力的方向总是垂直于地面.( × )
(2)重心是物体重力的作用点,重心一定在物体上.( × )
(3)发生形变后的物体撤去外力后都能恢复原状.( × )
(4)静止在水平地面上的物体受到向上的弹力是因为地面发生了形变.( √ )
2.把一条盘放在地面上的长为L的匀质铁链竖直向上刚好拉直时,它的重心位置升高了________;把一个边长为L的匀质正方体,在水平面上绕bc棱翻倒使对角面AbcD处于竖直方向,如图1所示,重心位置升高了________,正方体受到的支持力是因为________发生形变产生的,正方体对地面的压力是________发生形变产生的.
图1
『答案』
L 地面 正方体
一、重力与重心
导学探究
1.如图2所示,建筑工地上常用重锤来检测墙壁是否竖直,为什么使用重锤就能够检测墙壁是否竖直?
图2
『答案』 重力的方向竖直向下,所以悬挂重锤的悬线方向一定在竖直方向上,如果墙壁与悬线平行,则说明墙壁竖直.
2.观察图3,思考以下问题:
重心是物体上最重的一点吗?
重心位置与什么有关?
物体的重心一定在物体上吗?
请举例说明.
图3
『答案』 不是,重心是物体各部分所受重力的等效作用点.重心位置与物体的质量分布及物体的形状有关.重心可以不在物体上,如木匠用的拐尺的重心和圆环的重心都不在物体上.
知识深化
1.重力的大小
(1)重力的大小G=mg,只与物体的质量m和重力加速度g有关,与物体的运动状态无关.
(2)重力加速度g与物体所处的纬度和高度有关,在赤道处,g最小,在两极处,g最大(同一高度);海拔越高,g越小,海拔越低,g越大.
2.重力的方向:
竖直向下.竖直向下是指与水平面垂直向下,但是并不等同于垂直于支持面向下,也不等同于指向地心.
3.重力的作用点——重心
(1)重心是物体各部分所受重力的等效作用点,并不是只有物体的重心才受到重力作用.重心的位置跟物体的形状和质量分布有关.质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心.重心的位置可以在物体上,也可以在物体外.
(2)重心位置的确定方法:
对于薄板状物体的重心,可以应用二力平衡的知识通过悬挂法确定.
关于重力,以下说法正确的是( )
A.重力的方向总是垂直于接触面向下的
B.把处在空气中的物体浸入水中,物体所受重力变小
C.挂在绳上静止的物体,它受到的重力就是绳对它的拉力
D.同一物体在地球各处所受重力大小不一定相等
『答案』 D
『解析』 重力的方向总是竖直向下的,但不一定是垂直于接触面向下,比如在斜面上的物体所受的重力方向并不垂直于斜面向下,A错误;重力G=mg,其大小只和质量、自由落体加速度g有关,与其他因素无关,B错误;绳子拉力的施力物体是绳子,重力的施力物体是地球,两者的施力物体不同,不是同一个力,C错误;由于重力加速度随着纬度、高度的变化而变化,所以同一物体在地球各处所受重力大小不一定相等,D正确.
(2019·石家庄辛集中学高一上月考)关于物体的重心,下列说法正确的是( )
A.任何物体的重心一定在这个物体上
B.在物体上只有重心受到重力的作用
C.一个球体的重心一定在球心处
D.一辆空载的货车装上货物后,重心会变化
『答案』 D
『解析』 重心是物体各部分所受重力的等效作用点,所以重心可以在物体上,也可以在物体外(比如均匀圆环的重心在环心),故A、B错误.重心除了与几何形状有关外,还与密度分布有关,因此一个球体的重心不一定在球心处,故C错误.一辆空载的货车装上货物后,货车上方的质量增加,重心会变化,故D正确.
二、力的图示和力的示意图
力的图示与力的示意图的画法
作图步骤
力的图示
力的示意图
选标度
选定标度(用某一长度的线段表示一定大小的力)
画线段
从作用点开始沿力的方向画一线段,根据选定的标度和力的大小按比例确定线段长度
从作用点开始沿力的方向画一适当长度的线段
标方向
在线段的末端标出箭头,表示方向
在线段的末端标出箭头,表示方向
(1)在图4甲中木箱的P点,用与水平方向成30°角斜向右上方的150N的力拉木箱,木箱重200N,作出重力和拉力的图示.
(2)作出图乙中电灯所受重力和拉力的示意图.
图4
『答案』 如图所示
三、弹力
导学探究
1.如图5所示,取一个扁玻璃瓶,里面盛满水,用穿有透明细管的橡皮塞封口,使水面位于细管中,用手捏玻璃瓶,会看到什么现象?
说明什么?
图5
『答案』 用手捏玻璃瓶,细管中水面会上升(或下降).说明受到压力时玻璃瓶发生形变,体积变小(或变大)了.
2.用手压橡皮泥,橡皮泥发生形变;脚踩在松软的泥土上,留下了深深的脚印(形变),这两种形变与玻璃瓶的形变有什么不同?
『答案』 橡皮泥、泥土受力后发生的形变,在撤去外力后不能恢复原状(非弹性形变),玻璃瓶的形变在撤去外力后能恢复原状(弹性形变).
知识深化
1.弹力的产生必须同时具备两个条件
(1)两物体直接接触;
(2)两物体接触处发生弹性形变.
2.弹力的方向:
弹力的方向为弹性形变的物体恢复原状的方向,常见弹力方向:
(1)支持力和压力的方向:
总是垂直于接触面,并指向被支持或被压的物体.
(2)绳子的拉力方向:
总是沿着绳子而指向绳子收缩的方向.
命题角度1 弹力的产生
关于弹力,下列说法正确的是( )
A.两物体间有弹力作用时,也可以不相互接触
B.放在桌面上的书本,它对桌面的压力是由于桌面发生形变而产生的
C.放在桌面上的书本,它受到桌面的支持力是由于桌面发生形变而产生的
D.绳子对物体的弹力是由物体形变而产生的
『答案』 C
命题角度2 弹力的方向
在如图6所示的各图中画出物体P受到的各接触点或接触面对它的弹力的示意图,各图中物体P均处于静止状态.
图6
『答案』 见『解析』图
『解析』 题图甲中P受到的弹力有球面与球面之间的弹力,弹力应垂直于两球接触点沿球面的切线;绳的拉力沿绳向上;
题图乙中P与斜面的接触面为平面,P受到的支持力垂直于斜面向上;
题图丙中A、B两点都是球面与平面相接触,P受到的弹力应垂直于平面,且必过球心,所以A点处弹力F1方向水平向右,B点处弹力F2方向垂直于斜面指向左上方;
题图丁中A点属于点与球面相接触,在A点P受到的弹力应垂直于球面的切面斜向上,且必过球心O;B点属于点与面相接触,在B点P受到的弹力应垂直于杆向上.
它们所受弹力的示意图如图所示.
针对训练 关于弹力的方向,以下说法不正确的是( )
A.压力的方向总是垂直于接触面,并指向被压物体
B.支持力的方向总是垂直于支持面,并指向被支持物体
C.绳对物体拉力的方向总是沿着绳,并指向绳收缩的方向
D.杆对物体的弹力总是沿着杆,并指向杆收缩的方向
『答案』 D
1.(对重力与重心的理解)(2019·蚌埠铁路中学高一上月考)下列关于重力、重心、重力加速度g的说法,正确的是( )
A.地球和物体在不相互接触时也会产生重力作用,可见力是可以离开物体而独立存在的
B.物体的重心一定与它的几何中心重合
C.用一绳子将物体悬挂起来,物体处于静止状态时,该物体的重心不一定在绳子的延长线上
D.地球上地面附近的重力加速度g,两极最大,赤道最小
『答案』 D
『解析』 力不能离开物体而独立存在,A错误;重心的位置不仅与物体的形状有关,还与物体的质量分布有关,所以物体的重心不一定与它的几何中心重合,只有形状规则,质量分布均匀的物体的重心才在物体的几何中心,B错误;用一绳子将物体悬挂起来,物体处于静止状态时,物体受到重力和绳子的拉力,根据二力平衡可知重力与拉力在同一直线上,则该物体的重心一定在绳子的延长线上,C错误;地球上地面附近的重力加速度g,两极最大,赤道最小,D正确.
2.(对弹力的理解)(多选)在日常生活及各项体育运动中,有弹力出现的情况比较普遍,如图7所示的跳水运动就是一个实例.下列说法正确的是( )
图7
A.跳板发生形变,运动员的脚没有发生形变
B.跳板和运动员的脚都发生了形变
C.运动员受到的支持力,是跳板发生形变而产生的
D.跳板受到的压力,是跳板发生形变而产生的
『答案』 BC
『解析』 两个接触的物体间有弹力时,一定都会发生形变;发生形变的物体,为了恢复原状,会对与它接触的物体产生弹力的作用,发生形变的物体是施力物体.B、C正确.
3.(弹力的方向)画出下列图中A物体所受弹力的示意图,各图中物体A均处于静止状态.
『答案』
4.(力的图示和示意图)如图8所示,物体A对物体B的压力是10N,试画出这个力的图示和示意图.
图8
『答案』
考点一 对力的理解
1.(2019·杭州市高一期末)下列说法正确的是( )
A.拳击手一拳击出,没有击中对方,这时只有施力物体,没有受力物体
B.运动员将足球踢出,足球在空中飞行是因为足球受到一个向前的推力
C.用石头碰鸡蛋,鸡蛋破,说明石头对鸡蛋有作用力,而鸡蛋对石头没有作用力
D.两个物体发生相互作用不一定相互接触
『答案』 D
『解析』 施力物体和受力物体同时存在,选项A错误;运动员将足球踢出,足球在空中因为惯性而飞行,不再受到向前的推力,选项B错误;物体间力的作用是相互的,选项C错误;两个物体发生相互作用可以不相互接触,如磁铁吸引铁钉,选项D正确.
2.(2019·北京师范大学附属中学高一上期中)下列关于力的说法正确的是( )
A.力的作用效果只由力的大小和方向决定
B.运动员把球踢出,在空中飞行的足球受到运动员的踢力和重力的作用
C.力不能离开施力物体和受力物体而独立存在
D.用拳头击打棉花包,不会感到拳头疼痛,说明棉花包对拳头没有作用力
『答案』 C
考点二 重力和重心
3.关于重力的方向,下列说法中正确的是( )
A.重力的方向是指向地心的
B.重力的方向是垂直于地面的
C.重力的方向是竖直向下的
D.所有物体所受重力的方向都是相互平行的
『答案』 C
4.(多选)关于物体的重心,下列说法正确的是( )
A.形状规则、质量分布均匀的物体的重心在物体中的位置是固定的,不会随物体升降而改变
B.用线竖直悬挂的物体静止时,线的方向一定通过该物体的重心
C.形状规则的物体,其几何中心不一定与其重心重合
D.因物体的重心是重力的作用点,所以物体的重心一定在物体上
『答案』 ABC
『解析』 物体升高或降低时,重心在物体中的位置不变,故A正确;用线竖直悬挂的物体静止时,线的方向一定通过该物体的重心,故B正确;重心与物体的形状和质量分布有关,形状规则的物体,质量分布不一定均匀,所以其几何中心不一定与其重心重合,故C正确;重心可以在物体上,也可以在物体外,故D错误.
5.(2019·唐山市模拟)如图1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珍宝,骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上,是因为( )
图1
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
『答案』 D
『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.
6.(多选)一个重20N的物体沿斜面下滑,关于该物体重力的图示,以下四个图中正确的是( )
『答案』 AD
考点三 弹力的产生及弹力的方向
7.(2019·济南一中期中)足球运动是目前在全球体育界最具影响力的运动项目之一,深受青少年喜爱.如图2所示为四种与足球有关的情景,下列说法正确的是( )
图2
A.图甲中,静止在水平草地上的足球受到的弹力就是它的重力
B.图乙中,静止在光滑水平地面上的两个足球由于接触而受到相互作用的弹力
C.图丙中,即将被踢起的足球受到脚给它的弹力是由于球发生了形变
D.图丁中,落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变
『答案』 D
『解析』 静止在水平草地上的足球受到的弹力,与重力相平衡,但两力不是同一个力,A选项不正确;静止在光滑水平地面上的两个足球虽然接触,但由于没有发生弹性形变,所以没有受到相互作用的弹力,B选项不正确;即将被踢起的足球受到脚给它的弹力是由于脚发生了形变,C选项不正确;落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变,D选项正确.
8.(多选)(2020·任丘市高一检测)有一木块静止在水平桌面上,关于它的受力,下列说法中正确的是( )
A.木块对桌面的压力是由地球的吸引产生的
B木块对桌面的压力是弹力,是由于桌面发生形变而产生的
C.木块对桌面的压力是弹力,是由于木块发生形变而产生的
D.桌面对木块的支持力是弹力,是由于桌面发生形变而产生的
『答案』 CD
『解析』 木块放在水平桌面上保持静止,由分析可知,木块对桌面的压力在数值上等于木块受到的重力,但木块对桌面的压力和木块所受的重力的性质不同,故A错误;木块对桌面的压力是弹力,是由于木块发生弹性形变要恢复原状而对桌面产生的,故B错误,C正确;桌面对木块的支持力是弹力,是由于桌面产生了向下的形变要向上恢复原状而产生的,故D正确.
9.如图3甲所示,建筑工地上有三根木头堆放在水平地面上,现工人将另一根木头P搁在上面,便于将木头P锯断,如图乙,关于木头P在支撑点M、N处受到的弹力的方向,下列哪个图是正确的( )
图3
『答案』 C
10.(2019·盐城市模拟)如图4所示,一个空心均匀球壳里面注满水,球的正下方有一个小孔,在水由小孔慢慢流出的过程中,空心球壳和水的共同重心将会( )
图4
A.一直下降
B.一直上升
C.先升高后降低
D.先降低后升高
『答案』 D
『解析』 在注满水时,球壳和水的共同重心在球心,随着水的流出,球壳的重心不变,但是水的重心下降,二者共同的重心在下降,当水流完时,重心又回到球心,故选项D正确.
11.关于重力和重心的叙述,正确的是( )
A.质量为1kg的物体所受的重力一定等于9.8N
B.同一地点,物体的重力与物体的质量成正比
C.物体的重心就是物体上最重的一点,所以物体的重心一定在这个物体上
D.物体的重心位置仅由物体的几何形状决定
『答案』 B
12.关于弹力,下列说法中错误的是( )
A.物体受到的弹力是由于施力物体的形变而产生的
B.弹力产生在直接接触且发生弹性形变的物体之间
C.相互挤压的物体间弹力方向总是跟接触面相垂直
D.相互接触的物体间一定存在弹力
『答案』 D
13.体育课上一学生将足球踢向斜台,如图5所示,则斜台给足球的弹力方向为( )
图5
A.沿v1方向
B.垂直于斜台斜向左上方
C.沿v2的方向
D.先沿v1的方向后沿v2的方向
『答案』 B
14.一杆搁在矮墙上,关于杆受到的弹力的方向,图中正确的是( )
『答案』 D
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