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教學無憂淘寶店 http://jiaoxue5u.taobao.com 您身邊的教學專家 第5章 熟悉而陌生的力 5．3 彈力與彈簧測力計 5．4 來自地球的力 基本要求： 1. 知道彈力是由于物體發(fā)生形變時而產生的力；在常見的力現(xiàn)象中知道哪些是彈力。 2. 知道彈簧測力計的原理構造和使用方法，并會利用彈簧測力計測量一些力的大小。 3. 知道重力是由于地球的吸引而使物體受到的力，物體所受重力的大小叫物重，知道物體所受重力的大小與質量成正比。 4. 知道g=9.8N/kg和它表示的物理意義。 5. 知道重力的方向是豎直向下的，以及重垂線的廣泛應用。 重點：彈簧測力計的使用和重力的三要素 難點：豎直向下與重心 基本內容講解： 1. 彈力 在湖面上有一個漂浮的木塊，當我們用一根竹條拔動木塊時，我們發(fā)現(xiàn)竹條彎曲了，也就是發(fā)生了彈性形變，當然這根竹條是要恢復原狀的，這樣它就會對阻礙它恢復原狀的物體產生力的作用，將木塊推開，我們把物體由于形變而產生的力叫做彈力，木塊就是在彈力的作用下被推開的。再比如說，當我們用力拉彈簧時，彈簧發(fā)生的形變，這時彈簧也要恢復原狀，這樣它也會對阻礙它恢復原狀的物體產生彈力，也就是我們的手所感受到的這個力。因此彈力就是因物體發(fā)生形變而產生的力。 仔細的分析我們會發(fā)現(xiàn)，彈力總是與物體的形變方向相反，比如在上面的例子中，向上拉彈簧時，我們發(fā)現(xiàn)它形變的方向是向上的，可是我們所感受到的彈力卻是向下的；同樣如果我們向下壓彈簧，它形變的方向是向下的，我們感受到彈力的方向是向下的，總之彈力的方向是與物體的形變方向相反的。 我們通常所說的壓力和支持力都是彈力。當一個物體放在另一個物體的表面時，上面的物體由于受到重力的作用，所以它必然有一種向下運動的趨勢，可是另一個物體不讓它向下運動，這樣上面的物體就要產生向上的形變，這時它自然會產生一個向下的彈力，這個向下的彈力就是上面物體對下面物體的壓力。由于上面物體對下面物體有壓力的作用，下面的物體自然也會產生一個向下的形變，當然它也會產生一個向上的彈力，這個向上的彈力就是支持力。 2. 彈簧測力計 在實驗室中我常用彈簧測力計來測量力的大小。彈簧測力計的主要構造是彈簧、掛鉤、指針、刻度盤、外殼等。我們在一根彈簧下掛一個鉤碼，發(fā)現(xiàn)彈簧伸長了一些，當我們掛兩個鉤碼時，我們發(fā)現(xiàn)彈簧伸的更長了，而這時兩個對彈簧的拉力也變大了，這就說明彈簧所受到的拉力變大了，因此我們發(fā)現(xiàn)，彈簧所受到的拉力越大，它伸長的長度越長，彈簧測力計就是根據這個原理制成的。 彈簧測力計的正確使用： （1）了解彈簧測力計的量程，不能用彈簧測力計測量超出它的量程的力，否則會損壞彈簧測力計。 （2）明確彈簧測力計的分度值，也就是一個大格和一個小格各是多少牛，這樣有利于我們進行讀數。 （3）校零：彈簧測力計在使用之前一定要使指針指在零刻度。 （4）測量力時，要使測力計內的彈簧軸線的方向跟所測力的方向一致，彈簧不要靠在刻度盤上。 3. 重力 在地球表面的任何物體都要受到地球的吸引而被拉向地面，這種由于地球的吸引而使物體受到的力叫做重力。重力是物體和地球所共有的，也就是說地球在吸引物體的同時，物體也同樣吸引地球，只不過我們現(xiàn)在研究的是物體所受到的力，也就是重力，當然這個力的施力物就是地球了。正是由于地球周圍的一切物體都要受到重力的作用，所以才會有物體的下落，水從高處流向低處等等。（說明一個亞氏的觀點及牛頓的萬有引力） 重力的三要素（大小、方向、作用點） （1）我們要明確的研究重力，就應該從重力的三要素開始，首先我們來研究重力的大?。? 我們先用測力計測一個鉤碼的重力，然后再來測兩個鉤碼的重力，我們發(fā)現(xiàn)兩個鉤碼的重力比一個鉤碼的重力要大，兩個鉤碼當中含有的鐵比一個鉤碼中含有的鐵要多，所以它的重力就大一些，看來物體的重力的大小與物體含有物質的多少有關系，在物理學我們把物體中含有物質的多少叫做質量，用字母m來表示。 講臺、課桌、鐵錘、鐵釘物理學中稱為物體，組成這些物體的木材、鐵叫“物質”。由上面的觀察看出：講臺、課桌含有木材的多少不同；鐵錘、鐵釘含鐵的多少也不同。物理學中用“質量”表示物體所含物質的多少。 一個牙膏皮。(a)將它卷起來，形狀變了，它的質量變不變？(b)將它從南京帶到北京，位置變了，它的質量變不變？裝有冰塊的帶蓋玻璃杯。提問：容器內的冰全部熔化成水，狀態(tài)變了，它的質量變不變？物體中含有的物質多少沒有變化，那么物體的質量也不發(fā)生變化?？梢娢矬w的質量不隨物體的形狀、位置、狀態(tài)而改變。 質量的單位： 千克是國際上通用的質量單位，為了方便，還有比千克大的單位噸，比千克小的單位克、毫克。 1噸=103千克、1千克=103克、1克=103毫克 　　質量的測量——天平，這在以后我們會學習使用它來測量物體的質量 　　日常生活中買糧、買菜，稱出的都是貨物的質量。常用測質量的器具有桿秤、臺秤、案秤、電子秤 看來物體所受重力的大小與物體的質量有著非常密切的關系。那么二者之間究竟有著怎樣的關系呢？我們用實驗來探究。 兩個鉤碼的大小、形狀和材料都不同，但是它們的質量都是50克。我們用彈簧秤測量它們的重力。把物體掛在彈簧秤下，當物體靜止時，彈簧秤的示數就等于物體受到的重力。 　　這兩個砝碼的重力都是0.5牛頓。質量相等的物體，它們的重力大小也相等。 用彈簧秤測量質量分別為100克、200克和300克的物體的重力，將測量結果填在表格內。 從表中的數據我們發(fā)現(xiàn)，當物體的質量變成原來n倍時，物體所受到的重力也變成原來的n倍，也就是說物體的重力跟質量成正比。 實驗數據中重力和質量的比值大約是10牛／千克。精確的測量結果表明，重力和質量二者的比值是9.8牛／千克，這個值用g表示，g=9.8牛／千克。它的物理意義是在地球上質量是1千克的物體受到的重力是9.8牛。粗略計算，g可取10牛／千克。 如果用G表示物體的重力，m表示物體的質量，g表示物體的重力和質量的比值。那么重力和質量的關系可以用公式G=mg表示。使用這個公式時，質量m用千克作單位，重力G用牛頓作單位，g =9.8牛／千克。當然我們也可以由這個公式導出一個很重要的公式，m=G/g。利用這個公式在已知物重的情況下，可以求得物體的質量。 （2）重力的方向 重力的方向就是物體自由落向地面時的方向，這個方向是豎直向下的。所以重力的方向是豎直向下。 重力的方向可用來檢查房屋的墻壁是否豎直。我們常看到建筑工人用一根重垂線檢查墻壁就是應用重力的方向是豎直向下這個道理。測繪人員用的水平儀下懸著重垂線，也是利用重力的方向是豎直向下來測定儀器是否水平。你有興趣的話，可以采用這類方法檢查家中的電冰箱放置的是否水平。 （3）重力在物體上的作用點----重心 重力的作用點叫重心。粗細均勻的同材料的棒，它的重心在中點；圓球的重心在球心；正方形薄板的重心在它的對角線的交點。 4. 穩(wěn)度 建筑物、工廠的煙囪、書櫥等都是在重力和支持力作用下保持靜止的，它們都處于平衡狀態(tài)．這些物體和支承物間的接觸面叫做支面。 物體的穩(wěn)定程度叫做穩(wěn)度．在平板上放著一個金屬圓柱框架，在框架的重心處懸掛一根重垂線．在平板傾斜的時候（圖1），只要重垂線通過支面，圓柱框架總是處于平衡狀態(tài)的；重垂線不通過支面時，圓柱框架就要傾倒，就不能保持平衡了。 實驗表明受到重力和支持力作用的有支面的物體，如果處于平衡狀態(tài)，它的重力作用線必須通過支面．為了防止著名的意大利比薩斜塔傾斜程度逐年增大，目前正采取加固措施，使它的重力作用線仍通過支面，以確保斜塔屹立不倒。 將一個空玻璃瓶按圖2的兩種方法放在桌面上，玻璃瓶的重力作用線都通過支面，所以玻璃瓶都可以保持平衡。但是瓶口向上的玻璃瓶不易傾倒，穩(wěn)定程度好；瓶口向下的玻璃瓶容易傾倒，穩(wěn)定程度差。 　　影響物體穩(wěn)度的因素： 　　將兩個高度相同（重心離支面的高度相同），支面不同的均勻木圓柱體放在一塊平板上（圖3），緩緩抬起平板的一端，可以發(fā)現(xiàn)，支面小的圓柱體比支面大的先翻倒。表明物體的支面越大，穩(wěn)度越大。 　　將兩個支面相同，高度不同（重心離支面的高度不同）的均勻木圓柱體放在一塊平板上（圖4）。緩緩抬起平板的一端，可以發(fā)現(xiàn)，重心高的那個圓柱體比重心低的先翻倒。表明物體的重心越低，穩(wěn)度越大。 　　大量實驗表明：處于平衡狀態(tài)的物體，支面越大、重心越低，穩(wěn)度越大。 　　增大穩(wěn)度的實際意義： 　　我們周圍的建筑物、工廠的機器設備、車輛等運輸工具、家庭中的家具和物品等，放置時都要考慮穩(wěn)度的大小，研究物體的穩(wěn)度在生產和生活中是很有意義的。 　　為了增大物體的穩(wěn)度，有時采用降低重心的辦法．例如，裝運貨物時，要把重的貨物裝在下面，輕的裝在上面；圖5中的厚底玻璃杯、圖6中壓有鐵板的揚谷風扇等都是降低重心的例子。有時采用增大支面的辦法。例如，高大建筑物、古塔的底層基礎做得很大；圖7中的三腳架、圖8中的人字梯、圖9中的電視塔等都是增大支面的例子。一般情況下采用既降低重心，又增大支面的辦法來增大物體的穩(wěn)度．例如落地風扇的底座做得既重又大；圖10中的鐵架臺、圖11中的雙杠、圖12中的賽車等都是既降低重心又增大支面的例子。 　　物體的穩(wěn)度大，穩(wěn)定性能就好。但在科研和生產實踐中也常用穩(wěn)度小的物體有“一觸即倒”的特性，來解決一些實際問題。 另外將重心降到支點以下，可以作出一些很有趣的小玩藝。 【典型例題】 【例1】如圖1所示，正在使用的彈簧秤，指針在某一位置。這個彈簧秤的量程是______N，最小刻度值是______N，秤面指示的力F=______N。 【分析】量程由秤面最大刻度確定。秤面刻度顯示每一大格代表2N，共分5小格，每小格代表0.4N。指針在一大格3小格上。 　　答8，0.4，3.2。 【例2】如圖2和3所示，彈簧秤的示數各是多少？ 【分析】圖2中，看上去似乎只有右端受到4牛的拉力，其實墻對彈簧也有大小為4牛方向向左的一個拉力，所以實質上，兩圖中彈簧秤上受力情況是一樣的，所以它們的示數都是4牛。有人認為圖3中彈簧秤的示數是零或8牛是錯誤的。 【例3】彈簧秤根據什么道理測量力的大小。 【分析】彈簧受到的拉力越大，彈簧的伸長就越長。需要注意，彈簧的伸長是有限度的，拉力太大了彈簧伸長超過了它的限度，就不能恢復到原來的長度了，這樣一根已損壞的彈簧不能用來測量力的大小。彈簧伸長越多，所受拉力越大，因此可以根據彈簧伸長的多少，表示力的大小。 【例4】下列有關重力概念的說法中正確的是 [ ] 　　A．重力方向總是垂直于物體的支持面 　　B．重力不隨物體位置變化而變化 　　C．粉筆在使用時，質量變小，重力變小 　　D．空中向上飄的汽球沒有受到重大 【分析】重力方向是豎直向下的，而支持面可以不在水平位置上，A錯。在同一地點重力與質量成正比，但比值與位置有關。在地面附近的物體都將受到重力。 【解答】C。 【例5】質量為200g的小石塊，斜向拋出后，沿著如圖4所示曲線飛行，畫出小石塊在途中A、B兩處受到重力的圖示。 【分析】小石塊不論在曲線軌道上何處重力方向總是豎直向下，大小也總是相等。 【解答】由G=mg=0.2kg×9.8N／kg=1.96N，畫出的力示意圖如圖5所示。 【說明】 　　重力是由于物體受到地球的吸引產生的。由于地球并不是一個球體，地面上各點到球心距離并不相等，再加上地球還在自轉等原因，所以物體重力是要變的。同一個物體在兩極比赤道重，在高山頂比在山腳下輕。 　　有換算關系，不能劃等號。正確的表述是：質量1千克的物體受到的重力是10牛頓。 【例6】有一個鐵塊，它的質量是600克，能否用量程為5牛頓的彈簧秤稱量？為什么？ 【分析】鐵塊的質量是600克，它受到的重力應為G=mg=0.6千克×10牛／千克=6牛。又知彈簧秤的最大測量值是5牛頓。鐵塊的物重（6牛）大于彈簧秤的量程。所以不能用這個彈簧秤測量。 【例7】月球對物體的吸引力只有地球上物體所受重力的1／6。在地球上用彈簧秤稱得物重是9.8牛頓，問同一物體在月球上稱量，物重是多少？質量是多少？ 【分析】物重與質量是兩個不同的物理量，它們的主要區(qū)別之一是：質量不隨物體的位置而改變。但重力卻與物體的位置有關，一個質量為m千克的物體，它在地球上、月球上質量都是m干克。 【模擬試題】（答題時間：45分鐘） 一. 選擇題 1. 有關彈簧秤的使用，錯誤的是 [ ] A． 每個彈簧秤都有測量的最大值。 B． 測量后應檢查指針能否回復原零位。 C． 測量時要防止彈簧與底板摩擦。 D．測量時彈簧秤要保持豎直位置。 2. 測一個約6N力時，應選用最恰當的彈簧秤，規(guī)格是[ ] A. 量程10N，最小刻度值0.2N。 B. 量程5N，最小刻度值0.1N。 C. 量程15N，最小刻度值0.5N。 D. 上述三個彈簧秤都可以用。 3. 自制彈簧秤時，量得彈簧原長5cm，當彈簧受5N拉力時，彈簧伸長0.5cm，則當彈簧受力后長度變?yōu)?cm時，所受外力的大小應是 [ ] A. 70N B．10N C．35N D．20N 4. 某彈簧秤受力50牛時，彈簧伸長2厘米，若彈簧秤的彈簧伸長1厘米，則彈簧秤受力大小是 [ ] A. 50牛； B. 25牛； C. 100牛； D. 0牛。 5. 有關彈簧秤，下列說法中正確的是 [ ] A. 彈簧越長，所受拉力一定大。 B. 彈簧的長度與所受拉力成正比； C. 只要彈簧不斷開，彈簧的伸長與所受拉力成正比； D. 在一定范圍內，彈簧的伸長與所受拉力成正比。 6. 關于重力，下列說法中錯誤的是 [ ] A. 重力是由于地球對物體的吸引而產生的； B. 重力是物體本身的固有屬性； C. 重力的大小跟物體的質量成正比； D. 重力的方向總是豎直向下。 7. 某同學體重500，所用單位是 [ ] A. 克； B. 千克； C. 牛； D. 千牛 8. 下列力中方向一定是豎直向下的是 [ ] A. 空氣阻力； B. 繩子拉力； 　　C. 拉彈簧秤的力； D. 重力。 9. 運動員托起排球，排球在空中運動，受到的力是（不計空氣阻力） [ ] A. 重力； B. 重力和運動員的手對排球的作用力； C. 運動員的手對排球的作用力； D. 重力和地球吸引力。 10. 從橋上向下行駛的汽車，受到的重力 [ ] A. 大小、方向都不變； B. 大小、方向都變； C. 大小不變、方向變； D. 大小變、方向不YOC 二. 填空題 1. 如圖1所示是某次測力時的彈簧秤示意圖。其最大測量力是______N，最小刻度值為______N，指針位置表示力的大小為______N。 圖1 2. 重力的產生原因是由于______，重力的方向總是______，與物體的運動狀態(tài)及其所處的位置______（選填“有關”、“無關”）。 3. 物體所受重力的大小和物體的______成______比，可用公式G=______計算。 4. 甲、乙兩個物體質量之比是3：2，其中甲物體重力240牛，那么乙物體重力______牛，乙物體質量是______。 5. 質量為1.2t的重物，所受重力是______N，當其被吊車加速向上吊起時，物體重力將______（填變大、不變、變小。吊車吊升距離與地球半徑相比可忽略不計）。 6. 一個質量為40kg的學生，在地面上時，對地球的吸引力大小約為______N。 三. 作圖題 1. 如圖2所示，重10牛的物體分別放在水平面上和斜面上靜止，作出物體所受重力的示意圖。 2. 一根繩子上端固定，下端系質量為2千克的小球。使小球在豎直平面內來回振動，當小球振動至如圖3所示位置時，作出小球受到重力的示意圖。 四. 計算題 一個物體質量為2噸，求物體受到的重力；另一物體受到的重力為14.7牛，求物體的質量。 【試題答案】 一. 選擇題 1. D 2. A 3. D 4. B 5. D 6. B 7. C 8. D 9. A 10. A 二. 填空題 1. 4 0.2 2.4 2. 地球的吸引 豎直向下，有關 3. 質量 正 mg 4. 160 16.33kg 5. 11760 不變 6. 392 三. 作圖題 1. 2. 四. 已知：M1=2t=2000kg G2=14.7N g=9.8N/kg 求：G1 m2 解：G1 =m1 g=2000kg ×9.8N/kg=1.96×104N G2 =m2 g m2 = G2/g=14.7N/9.8N/kg=1.5kg 答：略 中小學各個科目優(yōu)質課視頻+課件教案學案試題全冊打包qq1119139686