重力、弹力、摩擦力教案

-第七讲：重力、弹力、摩擦力适用学科高中物理适用年级高中一年级适用区域新课标人教版课时时长分钟120分钟知识点1、力的定义、力的三要素、力的图示、种根本相互作用2、重力的定义，重力的大小、方向、重心3、弹力的定义、缠上弹力的条件，弹力的大小、方向4、静摩擦力的定义，静摩擦力的大小、方向及最大静摩擦力概念5、滑动摩擦力的定义、摩擦因数、滑动摩擦力产生的条件6、滑动摩擦力的大小、方向教学目标1、知识与技能1了解力是物体对物体的相互作用，知道力能使物体发生形变或使物体的运动状态发生改变。2知道力的三要素，会用力的图示法来表示一个力，会画力的示意图。3知道重力产生的原因及其定义，会求重力的大小并能确定重力的方向。知道物体重心的含义，4知道形变、弹性形变的概念，理解弹性限度。知道什么是弹力，掌握弹力产生的条件。5知道压力、支持力、绳子的拉力都是弹力，会确定它们的方向。6知道形变与弹力的关系，了解胡克定律。7知道摩擦力的分类和产生的条件，能够联系分析日常生活中摩擦现象。8知道滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关。能够对问题提出有根据的猜测，能设计研究摩擦力大小与哪些因素有关的实验，对自己设计的实验能搜集数据和证据，并验证自己的猜测。9能够用动摩擦因数计算摩擦力的大小，并能判断其方向能判断不同的运动状态下，静摩擦力的有无、大小和方向。知道存在着最大静摩擦力。2、过程与方法1通过实例等探究活动让学生来体验力的产生原因、力的作用效果以及力作用的相互性。2通过“重心概念的引入，渗透“等效代换的物理学方法。观察演示实验，把看到的现象与已有的经历结合起来；经历探究弹簧形变与弹力的关系，了解科学探究的方法。3通过观察物理现象中发现问题、提出问题；4学会从物理现象和实验中归纳摩擦力产生的条件及摩擦力的特点，并能运用所学知识去解释*些具体问题，培养学生的分析概括能力。5通过讨论、回忆等教学活动，培养学生进展交流与反思的习惯。6体会控制变量法研究问题的方法。3、情感态度与价值观1通过实例对知识的探究活动，激发学生对科学的求知欲、培养学生探索与创新意识。培养学生对生活中的现象进展分析、归纳、总结的能力和科学猜测的能力。2培养学生实事的科学态度，渗透辩证唯物主义关于“物质世界是有规律的，规律是可以认识的。这一观点3在探究物理规律的过程中，学生感受学习物理的乐趣，把亲自探究出的规律与平时对弹力的认识相结合，体会物理规律的价值。4在理解摩擦力的利与弊的过程中，领略自然界的和谐与奇妙，使学生的价值观得到提升，向学生渗透抓住主要矛盾和主要因素，忽略次要因素的辨证思想。教学重点1、力的概念既是本节的重点，2、力产生的条件及其方向的判断。3、在教师的指导下进展探究滑动摩擦力和静摩擦力的大小的探索过程教学难点1、力的概念既2、对重心的理解3、弹力的有无辨析4、微小形变的理解教学过程一、复习预习物体只在重力作用下从静止开场下落的运动，叫做自由落体运动。自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。大小：g=9.8m/s2方向：竖直向下速度公式v = g t位移公式速度位移关系v= 2gh物体上升到最高点所用时间与物体从最高点落回到原跑出点所用的时间相等，物体从跑出点开场到再次罗辉跑出点所用的时间为上升时间或下降时间的2倍物体在上升过程和下降过程经过同一位置的速度大小一样方向相反伽利略对落体运动的研究思路：提出问题合理猜测数学推理实验验证合理外推得出结论二、知识讲解考点/易错点1重力、根本相互作用引入：运发动踢球，球由静止变为运动，守门员接住球，球由运动变为静止，运发动用头顶球，球的方向改变了，这几种情况下，我们都说，球的运动状态改变了。火箭点火发射，火箭由静止开场运动，火箭的速度大小变化了随着火箭上升，方向逐渐倾斜，直至将卫星载入预定轨道，火箭的速度方向发生变化。归纳：只要一个物体速度变化了，不管是速度的大小还是方向改变了，都说这个物体的运动状态发生了改变。物体之间的相互作用，称为力，力的大小可以用测力计测量，在国际单位制中，力的单位是牛顿简称牛，符号N。力是矢量，他不但有大小，而且有方向，力的方向不同，他的作用效果也不同，可以用一条有向线段表示力，线的长短代表力的大小，它的方向代表力方向，箭尾或箭头代表力的作用点。自然界的各种体之间存在着多种相互作用，地面附近的物体都受到地球的吸引作用，由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力。初中学过过，物体受到的重力G与物体质量m的关系是G=mg其中g就是自由落体加速度，g的大小会受到高度和纬度的影响重力的方向竖直向下。从效果上看，我们可以认为各局部受到的重力作用集中于以点，这一点叫做物体的重心，重心的位置跟物体的形状和质量分布有关，形状规则质量分布均匀的物体，重心在物体的几何中心。重心的位置除了跟物体的形状有关外，还跟物体质量的分布有关四种根本相互作用：宇宙万物之间存在着一种随距离增大而减弱的相互作用，称它为万有引力，电荷之间，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，类似地两个此题之间的的相互作用，本质上是同一种相互作用的不同表现，被称为电磁相互作用使原子核的质子和中子严密地保持在一起的力，被称为强相互作用。它的作用围只有仅限于原子大小围。与放射性有关的的另一中根本相互作用，称为弱相互作用。考点/易错点2、弹力图片展示：1、弹簧受到手的挤压作用发生形变，放开后弹簧恢复原来形状。 2、网球集中球拍，网球拍的球网发生形变。把发生弹性形变的物体由于要恢复原来的形状，对与它接触的物体会发生力的作用，叫做弹力。物体在力的作用下发生的形状或体积改变，称为形变，形变有弹性形变和塑性形变之分：弹性形变：能恢复原来形状的形变。塑性形变：不能恢复原来形状的形变；形变超过一定限度,物体形状将不能完全恢复，这个限度叫做弹性限度。学生举例生活中的弹力，教师引导总结弹力产生的条件1、两物体相互接触。2、接触处产生弹性形变。把书本放在桌面上，没看见桌面发生形变。问题：桌面有没有发生形变？桌面发生了微小形变，可以用如下图方法测量课后小实验：观察玻璃瓶的微小形变弹力的方向1、 支持力和压力的方向：垂直于接触面2、绳的拉力方向：沿着绳而指向绳收缩的方向。弹力的大小弹力的大小跟形变的大小有关，形变越大，弹力越大，形变消失，弹力随着消失。弹簧的弹力学生自己设计实验探究弹簧的弹力和形变量之间的关系。1、结论:弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长或缩短的长度*成正比。2、胡克定律：F=k*。3、k：劲度系数，描述弹簧的软硬程度,单位是牛顿每米，符号是Nm。考点/易错点3、静摩擦力举例：手拿住东西、写粉笔字、擦黑板、写字、拖地、在一堆书中抽出*一本书、换座位时推桌子、汽车急刹车时、车在路面上行驶、足球在地上滚动、等等我们的生活中有很多与摩擦力有关的例子，这些例子中的摩擦力都一样吗分如果是一个物体和另外一个物体相对静止时产生的摩擦，这种摩擦我们成为是静摩擦力。比方：手拿住东西如上图，小孩轻推箱子，箱子有相对地面运动的趋势，但他没有推动，箱子与地面保持相对静止，小孩再用较大力推，箱子依然不动，给据初中所学的二力平衡的知识，可以知道有一个跟推力平衡的力，箱子被推动之前，这个力随推力增大而增大。这个阻碍物体相对运动的力就是静摩擦力。静摩擦力：的方向；沿着接触面，与和它接触的物体的相对运动方向相反；大小与其他外力有关，静摩擦力有最大值，称为最大静摩擦力。考点/易错点4、滑动摩擦力如果是一个物体在另一物体外表发生相对滑动时受到摩擦力的作用，这种摩擦力我们称为“滑动摩擦力，比方：擦黑板时擦子与黑板之间的摩擦力滑动摩擦力：当一个物体在另一个物体外表滑动的时候，会受到另一个物体阻碍它滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力。在例析中总结滑动摩擦力产生的条件：滑动摩擦力的产生条件：接触且挤压；有相对滑动；接触面粗糙。课堂活动：研究滑动摩擦力的方向1、推动书本在桌面上滑动2、将书本叠放同时朝不同方向拉动通过比照得出摩擦力与受力物的方向沿着接触面，与相对运动方向相反。课堂活动：定性研究摩擦力的大小1， 推动书本在桌面上滑动，感受力度，2， 在书本上增加压力，感受力度，与1比拟说明接触面上压力越大摩擦力越大。3， 换不同的接触面，比拟说明接触面材料、粗糙程度情况影响摩擦力大小引导学生设计定量研究实验结论滑动摩擦力的大小跟压力大小成正比，是比例系数，叫做动摩擦因数。下表是一些材料间的动摩擦因数学生活动：思考并讨论摩擦力的利弊。三、例题精析考点/易错点1、重力、根本相互作用【根底稳固】【例题 1】【题干】关于力和重力的概念，以下说确的是()A力可以离开物体而独立存在B将木块浮在水上，重力将减小C只要两力的大小相等，它们产生的效果一定相等D由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力，方向竖直向下【答案】D【解析】力是不可以离开物体而独立存在的，A错误；重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，它与接触的物体无关，B错误，D正确；力大小相等，方向和作用点假设不同，它们产生的效果不一定一样，C错误。【中等强化】【例题 2】【题干】一个物体所受重力在以下哪些情况下要发生变化()A把它从赤道拿到两极B把它送到月球上去C把它从地面上浸入水中D将物体置于运动的电梯【答案】AB【解析】由Gmg可知，物体的质量不随地理位置的变化而变化，当重力加速度g发生变化时，重力G随之改变由于地球两极的g值大于赤道上的g值，地球上的g值大于月球上的g值，所以选项A、B正确；由于重力大小与物体所处的环境和运动状态无关，所以C、D两种情况下的重力没有发生变化故正确答案为AB。【培优拔高】【例题 3】【题干】如下图，一杯子的底部有一小孔，在水从小孔不断流出直到流尽的过程中，杯连同水的共同重心的位置将()A一直下降B一直上升C先升后降D先降后升【答案】D【解析】由于杯中水逐渐流出，剩余水的重心不断下降，而杯的重心不变，故开场一段时间，两者共同的重心将下降；当水流出一定量后，剩余水的重心继续下降，杯中水即将流尽时，水的重心在最底层，但水的质量很小，杯和水的共同重心位置接近于杯子的重心位置。故杯连同水的共同重心先降后升，选项D正确。考点/易错点2、弹力【根底稳固】【例题4】人民英雄纪念碑坐落在天安门广场上关于纪念碑对广场的压力F，以下说确的是()AF就是纪念碑所受的重力BF是由于广场发生微小形变而产生的CF的作用点在纪念碑上DF的作用点在广场上【答案】D【解析】既然F是纪念碑对广场的压力，则F的施力物体是纪念碑，受力物体是广场，A错误；F是由于纪念碑发生微小形变而产生的，B错误；F的作用点在广场上，C错误，D正确。【中等强化】【例题5】【题干】探究弹力和弹簧伸长的关系时，在弹性限度，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()AL00.02 mk500 N/mBL00.10 mk500 N/mCL00.02 mk250 N/mDL00.10 mk250 N/m【答案】D【解析】设弹簧原长为L0，劲度系数为k，弹簧受拉力F伸长时胡克定律的形式为F1k(L1L0)，即15k(0.16L0)，弹簧受拉力F2伸长时胡克定律的形式为F2k(L2L0)，即20k(0.18L0)，由上面两式可得到L00.10 m，k250 N/m.【培优拔高】【例题6【题干】画出图中小球A所受的弹力方向【答案】【解析】用假设法判断弹力有无考点/易错点3、静摩擦力【根底稳固】【例题7】【题干】水平桌面上一重为200 N的物体，与桌面间的动摩擦因数为0.2，当依次用15 N、30 N、80 N的水平力拉此物体时，物体受到的摩擦力依次为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()A、15 N30 N40 N B、15 N30 N80 NC、0040 ND、40 N40 N40 N【答案】A【解析】物体的最大静摩擦力Fmmg40 N。故F115 NFm，物体受静摩擦力Ff1F115 NF230 NFm，物体受静摩擦力Ff2F230 NF380 NFm，物体受滑动摩擦力Ff3mg40 N，故A项正确。【中等强化】【例题8】【题干】有两条黑、白毛巾交替折叠地放在地面上，白毛巾的中部用线与墙壁连接，黑毛巾的中部用线拉住，设线均水平，假设每条毛巾的质量均为m，毛巾之间及毛巾与地面之间的动摩擦因数为.欲将黑、白毛巾别离开来，则将黑毛巾匀速拉出需加的水平力为多大？【答案】5mg【解析】对黑毛巾进展研究，要将其拉出需克制四个面所受的摩擦力，则：F外mgmgmg2mg5mg.【培优拔高】【例题9】【题干】如下图，用水平力F将同种材料不同质量的物体压到一竖直墙壁上，以下说确的是()A假设物体保持静止，则F越大，物体所受摩擦力越大B假设物体保持静止，则质量越大，物体所受摩擦力越小C假设物体沿墙壁向下滑动，则F越大，物体所受摩擦力越大D假设物体沿墙壁向下滑动，则质量越大，物体所受摩擦力越大【答案】C【解析】物体静止时，物体受静摩擦力，大小等于其重力，与水平力F无关，物体质量越大，所受摩擦力越大，故A、B错。物体向下滑动时，受到滑动摩擦力作用，大小为FfFNF，故F越大，摩擦力越大，且与物体的质量无关，C对、D错。考点/易错点4、滑动摩擦力【根底稳固】【例题10】【题干】关于摩擦力与弹力的关系，以下说法中正确的选项是()A有弹力一定有摩擦力B有弹力不一定有摩擦力C有摩擦力一定有弹力D同一接触面上的弹力和摩擦力的方向一定垂直【答案】BCD【解析】摩擦力的产生条件之一是接触面间存在弹力，应选项B、C正确，选项A错误；弹力垂直于接触面，摩擦力平行于接触面，弹力和摩擦力方向垂直，应选项D正确。【中等强化】【例题11】【题干】如下图，在粗糙的水平地面上有质量为m的物体，连接在一劲度系数为k的弹簧上，物体与地面之间的动摩擦因数为，现用一水平力F向右拉弹簧，使物体m做匀速直线运动，则弹簧伸长的长度为(重力加速度为g)()A.B.C.D.【答案】D【解析】设弹簧伸长长度为*，由胡克定律和二力平衡得k*mg，所以*。应选项D正确。【培优拔高】【例题12】【题干】一根质量为m，长度为L的均匀长方体木条放在水平桌面上，木条与桌面间的动摩擦因数为.现用水平力F推木条，当木条经过图所示位置时，桌面对它的摩擦力为() A、mgB、.mgC、mgD以上答案都不对【答案】A【解析】重力的等效作用点在它的重心，均匀长方体木条的重心在它的几何中心，木条和桌面之间的正压力的等效作用点在木条重心的正下方所以，在木条被推出桌面0.5L之前(即木条翻倒之前)，木条与桌面间的正压力大小始终等于木条所受重力，即FNmg.在图示位置时，桌面对木条的摩擦力Fmg。四、课堂运用【根底稳固】1、以下说确的是()A静止不动的物体，一定不受任何力的作用B物体的形状没有改变，说明该物体一定不受力的作用C物体的运动方向改变了，则该物体一定受到力的作用D只有运动物体才会受到力的作用【答案】C【解析】物体受到力的作用，可能形状发生改变，也可能运动状态发生变化，C正确。2、一物体置于水平粗糙地面上，按图1所示的不同放法，在水平力F的作用下运动，设地面与物体各接触面的动摩擦因数相等，则物体受到的摩擦力的大小关系为()AF甲F乙F丙BF乙F甲F丙CF甲F乙F丙DF丙F乙F甲【答案】C【解析】物体在三种情况下，均受到向左的滑动摩擦力，因同一物体在三种放法中对地面的压力FN均为mg，与接触面积无关，由FFN可得：F甲F乙F丙，C正确。【中等强化】3、图为一轻质弹簧的长度L和弹力F的关系图线，试由图线确定：(1)弹簧的原长；(2)弹簧的劲度系数；(3)弹簧伸长15 cm时，弹力大小。【答案】10 cm；200 N/m；30 N。【解析】(1)由图知，当弹簧长度为10 cm时，弹力F0，故弹簧的原长L010 cm；(2)由图可知，当弹力为F10 N时，弹簧长度变化量*5 cm0.05 m，由Fk*得k N/m200 N/m；(3)*15 cm0.15 m，由Fk*得F2000.15 N30 N。4、如果地面上一切物体受到的重力都消失了，可能出现的现象是()A江河的水不会流动B羽毛和石块都可以悬浮在空中C天上不会下雨D一切物体的质量都变为零【答案】ABC【解析】水向低处流是自然现象，但这表达了重力的作用，同样，羽毛、石块、雨滴在重力的作用下会从空中下落，假假设重力消失，原来静止的物体就一直保持静止。选项A、B、C正确。质量是物体的固有属性，其所含物质的多少是确定的，不会因为地球对其引力的变化而变化，也不会因运动状态的改变而改变，选项D错误。5、关于摩擦力的方向，以下说法中正确的选项是()A摩擦力的方向总是和物体运动的方向相反B滑动摩擦力的方向可能和物体运动的方向一样C物体所受摩擦力的方向总是和接触面垂直D物体受的摩擦力的方向总是和物体的相对运动或相对运动趋势的方向相反【答案】BD【解析】摩擦力方向与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反，与运动方向可能一样，且一定沿接触面，B、D正确，A、C错误。【培优拔高】6、在图中有两个物体A、B，GA3 N，GB4 N，A用悬线挂在天花板上，B放在水平地面上，A、B间的弹簧的弹力为2 N，则悬线的拉力FT、B对地面的压力FN的可能值分别是()AFT7 N，FN0BFT5 N，FN2 NCFT1 N，FN6 NDFT2 N，FN5 N【答案】BC【解析】由题意“A、B间的弹簧的弹力为2 N，假设弹簧处于拉伸状态，则B对地面的压力FNGB2 N2 N，悬绳的拉力FTGA2 N5 N，B项正确；假设弹簧处于压缩状态，则B对地面的压力FNGB2 N6 N，悬绳的拉力FTGA2 N1 N，C项正确7、.如下图，物体A置于倾斜的传送带上，它能随传送带一起向上或向下做匀速运动，以下关于物体A在上述两种情况下的受力描述，正确的选项是()A物体A随传送带一起向上运动时，A所受的摩擦力沿斜面向下B物体A随传送带一起向下运动时，A所受的摩擦力沿斜面向下C物体A随传送带一起向下运动时，A不受摩擦力作用D无论传送带向上或向下运动，传送带对物体A的作用力均一样【答案】D【解析】物体A随传送带一起向上或向下做匀速运动时，都有沿斜面向下运动的趋势，但都处于受力平衡状态，故都应受沿传送带向上的摩擦力。D正确。五、课程小结重力：由于地球的吸引作用而产生的力，大小G=mg；方向竖直向下；重力的作用点叫重心，形状规则且质量分布均匀的物体重心在其几何中心，可以用悬挂法找薄板的重心。弹力：发生弹性形变的物体由于要恢复原来的形状，对与它接触的物体会发生力的作用；弹力产生条件是两物体要接触并挤压产生弹性形变；弹力的大小与形变程度有关；弹簧中的弹力大小为F=k*，称为胡克定律；弹力的方向垂直于接触面、沿绳，橡皮筋方向。静摩擦力：两物体接触面上有相对运动的趋势，会产生阻碍相对运动趋势的力，称为静摩擦力；方向；沿着接触面，与和它接触的物体的相对运动方向相反；大小与其他外力有关，静摩擦力有最大值，称为最大静摩擦力。滑动摩擦力：两物体接触面上发生相对运动，会产生阻碍相对运动的力称为滑动摩擦力；产生条件：1、接触面粗糙，2、两物体接触且挤压，3、两物体有相对运；方向：沿着接触面，与和它接触的物体的相对运动方向相反；大小：；作用点为接触面。六、课后作业【根底稳固】1、伦敦奥运会上，邹市明蝉联了奥运会拳击冠军，当邹市明用拳击中对手时，以下说确的是()A邹市明没有受到力的作用B邹市明也受到了力的作用C双方既是受力者，也是施力者D对手只能是受力者【答案】BC【解析】力是相互的，相互作用的两个物体，判断谁为施力物体，谁为受力物体时，是由研究对象决定的，即研究对象为受力物体，另一个就是施力物体。在没有确定研究对象的情况下，双方既是施力者，也同时是受力者。2、关于重力的大小，以下说法中正确的选项是()A物体的重力大小总是恒定的B同一地点，物体的重力与物体的质量成正比C物体落向地面时，它受到的重力大于它静止时所受的重力D物体的重力总等于它对竖直弹簧测力计的拉力【答案】B【解析】根据公式Gmg，不能认为物体的重力是恒定的，应选项A错，选项B正确。由公式可知，物体所受的重力与物体的质量和g值有关，与物体是否受其他力及运动状态均无关，应选项C错误。用弹簧测力计竖直悬挂重物只有静止时，物体对弹簧测力计的拉力才等于物体的重力，应选项D错误。.3、关于形变，以下说确的是()A物体形状的改变叫弹性形变B物体受到外力作用后发生的形状改变叫弹性形变C物体在外力去掉后能恢复原状的形变叫弹性形变D任何物体在外力的作用下都能发生形变，不发生形变的物体是不存在的【答案】CD【解析】物体的形变分为弹性形变和非弹性形变，二者区别在于去掉外力后形变是否恢复，能够恢复原状的称为弹性形变，否则为非弹性形变，综上所述选项C、D正确。4、关于摩擦力，以下说确的是()A无论是静摩擦力还是滑动摩擦力，均跟正压力有关B静摩擦力跟平行于接触面的外力大小有关C正压力增大，静摩擦力有可能不变D静摩擦力的大小跟接触面粗糙程度有关【答案】BC【解析】滑动摩擦力的大小跟正压力成正比，静摩擦力由平行于接触面的外力和平衡条件决定，而不是决定于正压力和接触面的粗糙程度，B、C正确。【中等强化】5、体育课上一学生将足球踢向墙壁，如下图，以下关于足球与墙壁作用时墙壁给足球的弹力方向的说确的是( )A沿v1的方向B沿v2的方向C先沿v1的方向后沿v2的方向D沿垂直于墙壁斜向左上方的方向【答案】D【解析】足球碰撞墙壁时受到的弹力的方向一定与墙壁垂直，指向足球，故D正确，A、B、C均错误。【培优拔高】6、如下图，a的质量是2 kg，b的质量是1 kg。设接触面是光滑的，a和b都静止不动，其中a受两个或两个以上弹力的有()【答案】CD【解析】A项中a受地面的支持力；B项中a受地面的支持力；C项中a受地面支持力和b的压力；D项中a受地面支持力和绳的拉力。故C、D项中a受两个弹力作用。7、杂技演员用双手握住竖直的竹竿匀速攀上和匀速下滑，他所受的摩擦力分别是F1和F2，则()AF1向下，F2向上，且F1F2BF1向下，F2向上，且F1F2CF1向上，F2向上，且F1F2DF1向上，F2向下，且F1F2【答案】C【解析】运发动向上、向下都是匀速运动，且只受重力和摩擦力的作用，由二力平衡知，运发动所受的摩擦力总是向上，大小等于其重力。应选项C正确。. z.