第1課時 重力、彈力的理解
[學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.理解重力及重心的概念，會用二力平衡知識確定重心.2.會用力的圖示和力的示意圖表示力.3.知道形變的概念及產(chǎn)生彈力的條件.4.知道壓力、支持力和繩的拉力都是彈力，會分析彈力的方向．
一、力
1．定義：一個物體對另一個物體的作用．
2．力的三要素：大小、方向和作用點．
3．單位：牛頓，簡稱牛，符號：N.
二、重力
1．定義：由于地球的吸引而使物體受到的力．
2．方向：豎直向下．
3．大?。篏＝mg，g是自由落體加速度．
4．作用點——重心
(1)重心：一個物體的各部分都受到重力的作用，從效果上看，可以認(rèn)為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．
(2)決定因素：①物體的形狀；②物體的質(zhì)量分布．
三、力的表示方法
1．力的圖示：力可以用有向線段表示，有向線段的長短表示力的大小，箭頭表示力的方向，箭尾(或箭頭)表示力的作用點．
2．力的示意圖：只用帶箭頭的有向線段來表示力的方向和作用點，不需要準(zhǔn)確標(biāo)度力的大?。?br>四、彈力
1．形變：物體在力的作用下形狀或體積發(fā)生的變化．
2．彈力：發(fā)生形變的物體，要恢復(fù)原狀，對與它接觸的物體產(chǎn)生的力．
3．常見的彈力：壓力和支持力都是彈力，方向跟接觸面垂直；繩子的拉力也是彈力，方向沿著繩子而指向繩子收縮的方向．
判斷下列說法的正誤．
(1)重力的方向總是垂直于地面．( × )
(2)重心是物體重力的作用點，重心一定在物體上．( × )
(3)力的圖示能準(zhǔn)確地表示力的大小、作用點和方向．( √ )
(4)發(fā)生形變后的物體撤去外力后都能恢復(fù)原狀．( × )
(5)靜止在水平地面上的物體受到向上的彈力是因為地面發(fā)生了形變．( √ )
一、重力
導(dǎo)學(xué)探究 如圖1所示，樹上的蘋果會落向地面；建筑工地上工人常用重錘來檢測墻壁是否豎直．為什么樹上的蘋果總要落向地面？為什么使用重錘能檢測墻壁是否豎直呢？
圖1
答案 蘋果落向地面是因為受到了豎直向下的重力作用；重錘能檢測墻壁是否豎直的原理，也是因為重力的方向是豎直向下的，重錘靜止時，懸掛重錘的細(xì)線方向一定是沿豎直方向的，如果墻壁與細(xì)線平行，就說明墻壁是豎直的，沒有傾斜．
知識深化
1．重力的大小
(1)重力的大小G＝mg，只與物體的質(zhì)量m和重力加速度g有關(guān)，與物體的運動狀態(tài)無關(guān)．
(2)重力加速度g與物體所處的緯度和高度有關(guān)，在赤道處，g最小，在兩極處，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：豎直向下．豎直向下是指與水平面垂直向下，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．重力的作用點——重心
(1)重心是物體各部分所受重力的等效作用點，并不是只有物體的重心才受到重力作用．
(2)重心的位置除跟物體的形狀有關(guān)外，還跟物體的質(zhì)量分布有關(guān)，如圖2甲所示．質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體的重心在其幾何中心，如圖乙所示．
圖2
(3)懸掛法確定薄板狀物體的重心．
①原理：二力平衡時，兩個力等大反向．
圖3
②方法：薄板狀物體的重心可用懸掛法確定，如圖3所示，先在A點把薄板狀物體懸掛起來，物體靜止時，物體所受的重力與懸繩的拉力在同一豎直線上，所以物體的重心一定在通過A點的豎直線AB上．然后在C點把物體懸掛起來，同理知，物體的重心一定在通過C點的豎直線CD上，AB和CD的交點O就是薄板狀物體的重心位置．
[深度思考] 重心的位置一定在物體上嗎？請舉例說明．
答案 不一定．重心的位置可以在物體上，也可以在物體外，比如木匠用的曲尺、足球等．
關(guān)于重力，以下說法正確的是( )
A．重力的方向總是垂直于接觸面向下的
B．把處在空氣中的物體浸入水中，物體所受重力變小
C．掛在繩上靜止的物體，它受到的重力就是繩對它的拉力
D．同一物體在地球各處所受重力大小不一定相等
答案 D
解析 重力的方向總是豎直向下的，但不一定是垂直于接觸面向下的，比如在斜面上的物體所受的重力方向并不是垂直于斜面向下的，A錯誤；重力G＝mg，其大小只與物體質(zhì)量、自由落體加速度g有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)，B錯誤；繩子拉力的施力物體是繩子，重力的施力物體是地球，兩者的施力物體不同，不是同一個力，C錯誤；由于自由落體加速度隨著緯度、高度的變化而變化，所以同一物體在地球各處所受重力大小不一定相等，D正確．
關(guān)于重心，下列說法中正確的是( )
A．重心就是物體內(nèi)最重的一點
B．物體發(fā)生形變時，其重心位置一定不變
C．重心一定在物體的幾何中心
D．采用背越式跳高的運動員在越過橫桿時，重心可能在橫桿之下
答案 D
解析 重心在效果上可以看作物體各部分所受重力作用集中于一點，而不是最重的點，A項錯誤；物體發(fā)生形變時，物體的形狀發(fā)生改變，所以其重心位置可能改變，B項錯誤；重心的位置與物體的形狀和物體內(nèi)質(zhì)量分布有關(guān)，重心不一定在物體的中心，C項錯誤；采用背越式跳高的運動員在越過橫桿時，其重心位置可能在橫桿之下，D項正確．
二、力的圖示與力的示意圖
導(dǎo)學(xué)探究
如圖4所示，用10 N的力托著一本書，用500 N的力推汽車，如何簡潔明了地表示出這兩個力呢？
圖4
答案 可以用帶箭頭的線段來表示，線段的長度表示力的大小，箭頭的指向表示力的方向，箭尾或者箭頭表示力的作用點．
知識深化
力的圖示與力的示意圖的畫法
如圖5所示，一人通過細(xì)繩用大小為50 N的力F沿與水平方向成30°角斜向上拉物塊A，試畫出拉力F的圖示，并指出受力物體與施力物體．
圖5
答案 見解析
解析 由題意知，細(xì)繩拉物塊A，受力物體是物塊A，施力物體是細(xì)繩．畫力的圖示時，先選好標(biāo)度，以4 mm長的線段表示10 N的力，則拉力F共長20 mm，用點A代表物塊A，即力的作用點，最后標(biāo)上箭頭指明拉力的方向，即得力F的圖示，如圖所示．為了準(zhǔn)確無誤地表示拉力的方向，圖中的虛線是必要的補充．
針對訓(xùn)練1 在圖6甲中木箱P點，用與水平方向成30°角斜向右上方的150 N的力拉木箱；在圖乙中木塊的Q點，用與豎直方向成60°角斜向左上方的20 N的力使木塊靜止在墻壁上；圖丙中電燈靜止懸掛．作出甲、乙兩圖中所施加的力的圖示；作出圖丙中電燈所受重力和拉力的示意圖．
圖6
答案 如圖所示
三、彈力
導(dǎo)學(xué)探究
1．如圖7所示，取一個扁玻璃瓶，里面盛滿水，用穿有透明細(xì)管的橡皮塞封口，使水面位于細(xì)管中，用手捏玻璃瓶，會看到什么現(xiàn)象？說明什么？
圖7
答案 用手捏玻璃瓶，細(xì)管中水面會上升(或下降)．說明受到壓力時玻璃瓶發(fā)生形變，體積變小(或變大)了．
2．用手壓橡皮泥，橡皮泥發(fā)生形變；腳踩在松軟的泥土上，留下了深深的腳印(形變)，這兩種形變與玻璃瓶的形變有什么不同？
答案 橡皮泥、泥土受力后發(fā)生的形變，在撤去外力后不能恢復(fù)原狀(非彈性形變)，玻璃瓶的形變在撤去外力后能恢復(fù)原狀(彈性形變)．
知識深化
1．彈力的產(chǎn)生必須同時具備兩個條件
(1)兩物體直接接觸；
(2)兩物體接觸處發(fā)生彈性形變．
2．幾種常見彈力的方向
注意：每個接觸面最多只能產(chǎn)生一個彈力．
[深度思考] 桿對物體的彈力方向一定沿桿的方向嗎？分析圖8中桿對物體的彈力方向．
圖8
答案 桿的彈力可能沿桿方向，也可能不沿桿方向．桿對物體的彈力如圖
在如圖9所示的各圖中畫出桿或球P所受彈力的示意圖，已知桿或球均處于靜止?fàn)顟B(tài)．
圖9
答案 見解析
解析 題圖甲中P受到的彈力有球面與球面之間的彈力，彈力應(yīng)垂直于兩球接觸點沿球面的切線；繩的拉力沿繩斜向上，如圖(a)所示．
題圖乙中桿對C、D兩處有擠壓作用，因C處為曲面，D處為支撐點，所以C處彈力垂直于其切面指向圓弧所對應(yīng)的圓心，D處彈力垂直于桿斜向上，如圖(b)所示．
題圖丙中球擠壓墻壁且拉緊繩子，所以墻對球的彈力與墻面垂直；繩子對球的彈力沿繩子斜向上，如圖(c)所示．
題圖丁中球受到的彈力與棱和球面接觸處的切面垂直，即沿著球半徑的方向指向球心，如圖(d)所示．
針對訓(xùn)練2 按下列要求在圖10中畫出物體所受的彈力的示意圖．
圖10
(1)圖甲中斜面B對物塊A的支持力；
(2)圖乙中大半球球面對小球的支持力；
(3)圖丙中光滑但質(zhì)量分布不均勻的小球的球心在O處，重心在P處，靜止在豎直墻和桌邊之間，試畫出小球所受的彈力；
(4)圖丁中均勻細(xì)桿被細(xì)繩拉住而靜止，畫出桿所受的彈力．
答案 各物體所受彈力的示意圖如圖所示．
考點一 重力和重心
1．關(guān)于重力的大小及重心的位置，以下說法中正確的是( )
A．重力是物體本身具有的力，大小只與物體的質(zhì)量有關(guān)
B．靜止在水平面上的物體對水平面的壓力一定小于其所受的重力
C．重力只作用在物體的重心上，重心的位置總在物體的幾何中心
D．重力是由于地球?qū)ξ矬w的吸引而產(chǎn)生的，重力的施力物體是地球
答案 D
解析 重力是由于地球?qū)ξ矬w的吸引而使物體受到的力，并不是物體本身具有的力，重力的施力物體是地球，物體重力的計算式是G＝mg，重力的大小只與物體質(zhì)量、自由落體加速度有關(guān)，選項A錯誤，D正確；不受其他外力而靜止在水平面上的物體，對水平面的壓力大小等于物體的重力，選項B錯誤；重心是物體所受重力的等效作用點，重心的位置與物體的形狀和質(zhì)量分布有關(guān)，只有形狀規(guī)則、質(zhì)量均勻分布時，重心的位置才在物體的幾何中心，故選項C錯誤．
2．(多選)關(guān)于物體的重心，下列說法正確的是( )
A.形狀不變、質(zhì)量分布均勻的物體的重心在物體中的位置是固定的，不會隨物體升降而改變
B．用線豎直懸掛的物體靜止時，線的方向一定通過該物體的重心
C．形狀規(guī)則的物體，其幾何中心不一定與其重心重合
D．因物體的重心是重力的等效作用點，所以物體的重心一定在物體上
答案 ABC
解析 物體升高或降低時，重心在物體中的位置不變，故A正確；用線豎直懸掛的物體靜止時，線的方向一定通過該物體的重心，故B正確；重心與物體的形狀和質(zhì)量分布有關(guān)，形狀規(guī)則的物體，質(zhì)量分布不一定均勻，所以其幾何中心不一定與其重心重合，故C正確；重心可以在物體上，也可以在物體外，故D錯誤．
3.把一個薄板狀物體懸掛起來，靜止時如圖1所示．則對于此薄板狀物體所受重力的理解，下列說法正確的是( )
圖1
A．重力就是地球?qū)ξ矬w的引力
B．重力大小和物體運動狀態(tài)有關(guān)
C．重力的方向總是指向地心的
D．薄板的重心一定在直線AB上
答案 D
解析 重力是由于地球的吸引而使物體受到的力，不是地球?qū)ξ矬w的引力，故A錯誤；重力的大小與物體的運動狀態(tài)無關(guān)，故B錯誤；重力的方向豎直向下，故C錯誤；因為細(xì)線對薄板的拉力與薄板受到的重力為一對平衡力，必在一條直線上，所以重心一定在細(xì)線的延長線上，即薄板的重心一定在直線AB上，故D正確．
4．宇航員在月球表面測得的g值為地球表面的eq \f(1,6)，一個質(zhì)量為600 kg的飛行器在月球表面時，下列判斷正確的是( )
A．質(zhì)量是100 kg，重力是5 880 N
B．質(zhì)量是100 kg，重力是980 N
C．質(zhì)量是600 kg，重力是980 N
D．質(zhì)量是600 kg，重力是5 880 N
答案 C
解析 飛行器的質(zhì)量是不變的，在月球表面仍為600 kg，而在月球上的重力為G月＝mg月＝eq \f(1,6)mg＝980 N，故選C.
5.如圖2所示，“馬踏飛燕”是漢代藝術(shù)家高超的藝術(shù)技巧的結(jié)晶，是我國古代青銅藝術(shù)的稀世珍寶，駿馬之所以能用一只蹄穩(wěn)穩(wěn)地踏在飛燕上，是因為( )
圖2
A．馬是空心的
B．馬蹄大
C．馬的重心在飛燕上
D．馬的重心位置和飛燕在一條豎直線上
答案 D
解析 駿馬之所以能用一只蹄穩(wěn)穩(wěn)地踏在飛燕上，是因為飛燕對馬的支持力和馬的重力在一條豎直線上，選項A、B、C錯誤，D正確．
6．(多選)一個重20 N的物體沿斜面下滑，關(guān)于該物體重力的圖示，以下四幅圖中正確的是( )
答案 AD
考點二 彈力的產(chǎn)生及彈力的方向
7.(多選)玩具汽車停在模型橋面上，如圖3所示，下列說法正確的是( )
圖3
A．橋面受向下的彈力，是因為汽車發(fā)生了形變
B．汽車沒有發(fā)生形變，所以汽車不受彈力
C．汽車受向上的彈力，是因為橋面發(fā)生了彈性形變
D．汽車受向上的彈力，是因為汽車發(fā)生了形變
答案 AC
解析 汽車與橋面相互擠壓，都發(fā)生了彈性形變，B錯；由于橋面發(fā)生了彈性形變，所以對汽車有向上的彈力，C對，D錯；由于汽車發(fā)生了彈性形變，所以對橋面產(chǎn)生向下的彈力，A對．
8.體育課上一學(xué)生將足球踢向斜臺，如圖4所示，則斜臺給足球的彈力方向為( )
圖4
A．沿v1方向
B．垂直于斜臺斜向左上方
C．沿v2的方向
D．先沿v1的方向后沿v2的方向
答案 B
9．關(guān)于圖5四幅圖中的彈力，下列說法正確的是( )
圖5
A．甲圖中，由于書的形變，對桌面產(chǎn)生向下的彈力F1
B．乙圖中，彈簧發(fā)生彈性形變時，彈力的方向與彈簧收縮方向相反
C．丙圖中，碗對筷子的彈力沿筷子斜向上，如圖中箭頭所示
D．丁圖中，繩的拉力沿著繩而指向繩拉伸的方向
答案 A
10．如圖6甲所示，建筑工地上有三根木頭堆放在水平地面上，現(xiàn)工人將另一根木頭P放在上面，便于將木頭P鋸斷，如圖乙，關(guān)于木頭P在支撐點M、N處受到的彈力的方向，下列哪個圖是正確的( )
圖6
答案 C
11.如圖7所示，一個空心均勻球殼里面注滿水，球的正下方有一個小孔，在水由小孔慢慢流出的過程中，空心球殼和殼中余有水的共同重心將會( )
圖7
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 在注滿水時，球殼和水的共同重心在球心，隨著水的流出，球殼的重心不變，但是水的重心下降，二者共同的重心在下降，當(dāng)水流完時，重心又回到球心，故選項D正確．
12．(多選)如圖所示的四幅圖中，研究對象P所受彈力的方向正確的是( )
答案 AC
13.如圖8所示，是我國的極地考察破冰船——“雪龍?zhí)枴保疄闈M足破冰航行的要求，其船體結(jié)構(gòu)經(jīng)過特殊設(shè)計，船體下部與豎直方向成特殊角度，則船體對冰塊的彈力示意圖正確的是( )
圖8
答案 C
解析 彈力方向垂直于接觸面，故C正確．作圖步驟
力的圖示
力的示意圖
選標(biāo)度
選定標(biāo)度(用某一長度的線段表示一定大小的力)
畫線段
從作用點開始沿力的方向畫一條線段，根據(jù)選定的標(biāo)度和力的大小按比例確定線段長度
從作用點開始沿力的方向畫一條適當(dāng)長度的線段
標(biāo)方向
在線段的末端標(biāo)出箭頭，表示方向
在線段的末端標(biāo)出箭頭，表示方向

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