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第三章相互作用——力
重力與彈力
自然界的物體不是孤立存在的，它們之間具有多種多樣的相互作用。正是由于這些相互作用，物體在形狀、運動狀態以及其他肉眼不能察覺的許多方面發生變化。
在物理學中，物體間的這些相互作用抽象為一個概念：力。
一、力
用手“推”桌子，手對桌子有了“推的作用”。受力物體是桌子，同時，桌子對手有“擠壓”的感覺，受力物體是手。
這兩種力方向如何？施力物體和受力物體分別是什么？
可以體會到這兩個力方向是相反的。手和桌子互為施受力物體。
力
力是物體間的相互作用，力的作用是相互的。
一個物體對另一個物體有力的作用，反過來另一個物體一定也對這個物體有力的作用。這兩個力方向相反。
再比如，用腳“跺”地面，用手“捏”乒乓球,纖夫用繩子“拉船”等等。這些具體的實例中哪個是施力物體,哪個是受力物體？力的方向是怎樣的？
對于一個力，一定存在施力物體和受力物體。
提問：小球受到地球的吸引，地球受小球的吸引嗎，為什么？
回答：地球受小球的吸引，力時物體間的相互作用，力的作用是相互的
力的性質
①物質性 ②相互性
③矢量性 ④獨立性
運動員踢球，球由靜止變為運動
守門員接住球，球由運動變為靜止
運動員用頭頂球，球的方向改變了
用手壓鋸條，鋸條變彎
用手拉橡皮條，橡皮條變長
運動狀態改變/速度改變
（ V≠0，a≠0）
形變
原因？
物體間的相互作用
力
反過來：當物體的速度發生變化（即加速度a≠0）或者形變 是否我們可以斷言物體受到了力？
二、力的作用效果
運動的網球碰到球拍，網球的速度發生改變，球拍網線形狀發生改變（變形）。是什么原因使網球速度發生改變？什么原因使球拍形狀發生改變？據此你對力的效果有什么看法？
bj
力的作用效果
力：改變物體運動狀態、產生形變的原因，即物體間的相互作用
力的作用效果跟那些力的哪些因素有關？
力的三要素：大小、方向、作用點
①單位：牛頓，符號：N
②矢量（不僅僅是方向問題，加法有別于算術加法）
地面給重物2N的支持力，如何表達？
思考：
①甲乙兩種作法，大小方向作用點表達清了嗎？有優劣與正誤之分嗎？有必要畫物體形狀嗎？
②如果支持力2000N，怎么表達？同時還有向上1N的拉力，怎樣表達？
丙、丁圖把2000N支持力及向上1N的拉力是否均能表達清楚？ 用圖表達力時可以忽略什么？抓住什么？
三、力的圖示、示意圖
力的示意圖
①示意圖只畫作用點和方向
②力常用字母符號：通用符號F，重力G，支持力FN、N，繩子
拉力(張力)FT、T，摩擦力f、靜摩擦力f0 、A對B的力FAB
受力分析的突破
①確定“研究對象”，研究“研究對象”受到的力
②根據速度改變/加速度a或形變找力
③利用相互性找力（轉換對象)
④力一定有施力物體
⑤標注規范
bj
四、重力（非接觸力）
重力G 施力物體：地球，方向豎直向下
彈簧秤讀數是多少？
讀的是哪個力的大小？
物體的重力與拉力什么關系？
大小：G=mg g重力加速度
方向：豎直向下
地面附近一切物體都受到地球的吸引，由于地球的吸引而使物體受到的力叫做重力
畫出用彈簧秤懸掛的靜止的物體所受的力的示意圖，并指出施力物體。
桿各部分均受重力，把每一個作用點都畫出來極不方便且沒有價值！能否通過找到一個等效作用點來方便的表達重力的作用點？
一個物體的各部分都受到重力的作用，從效果上看，
我們可以認為各部分受到的重力作用集中于一點，這
一點叫做物體的重心
思考：
1.均勻球形容器裝滿水，重心在球心，水從底部逐漸漏掉，在漏完前重心怎樣變化？
2.人站在地面給地面一個壓力，該壓力是重力嗎？該壓力施力物體是誰？受力物體是誰？
重心：等效作用點（通過平衡來找）
①取決于于形狀和質量分布
②不一定在幾何中心，不一定在物體上
以下，重心在哪？
五、四種基本相互作用
自然界中最基本的相互作用是
1.引力相互作用（重力為萬有引力在地球表面附近的表現）
2.電磁相互作用，常見的彈力、摩擦力是由電磁力引起的
3.強相互作用（原子核內質子間，范圍10-15m）
4.弱相互作用（與原子核放射現象有關，范圍10-12m）
六、認識彈力（接觸力）
顧名思義，發生形變的物體，由于要恢復原狀，對與它接觸的的物體會產生力的作用，這種力叫做彈力
產生彈力的條件：
①兩物體直接接觸
②接觸面發生彈性形變
比如，我們用手向下壓縮彈簧，彈簧要恢復原狀會產生對手向上的彈力。
比如，拉繩子，繩子被拉伸，繩子要恢復原狀會產生對手的拉力（彈力）。
比如，我們坐在海綿墊上，海綿墊凹下去了，海綿墊要恢復原狀會產生對身體個向上的彈力。
形變
形變：物體形狀和體積發生的改變
形變的分類
（1）按形變程度分：①明顯形變 ②微小形變
（2）按可恢復分：①彈性形變 ②塑性形變
如果形變過大，超過一定限度，即使撤去作用力，物體也不能完全恢復原來的形狀，這個限度叫彈性限度
以下，是否有形變
海綿
壓力、支持力、拉力都是彈力
注意：
①重力不是壓力
②彈力不是由重力引起的
一切物體受到外力作用都要發生形變
物體產生彈力（非重力引起）
①作用點在接觸面受力物體上
②條件：形變 接觸
③兩物體分離條件：FN=0
bj
七、彈力方向
發生形變的物體，由于要恢復原狀，對與它接觸的的物體會產生力的作用，這種力叫做彈力
彈力方向
物體受到彈力的方向是施力物體發生形變要恢復原狀的方向
①彈力垂直于接觸面（切面）
bj
彈力方向
②輕繩 -沿繩收縮的方向
③桿 -沿桿或不沿桿
桿可以自由轉動，彈力沿桿；桿是固定的，彈力方向需進一步判斷
請你判斷下圖中，桿或繩對物體的彈力方向
圖中，桿對O點的彈力方向相同嗎？說明什么？
L0
L
實驗：探究彈簧彈力與形變量的關系
1.實驗目的
探究彈簧彈力與形變量的關系。
2.實驗原理
二力平衡:鉤碼平衡時彈簧產生的彈力F與所掛鉤碼的重力大小mg相等。F=mg
彈簧的形變量:可用刻度尺直接測出，伸長量可以由伸長后的長度減去彈簧原來的長度進行計算.x=L-L0
鐵架臺、彈簧、毫米刻度尺、鉤碼若干、坐標紙等。
3.實驗器材
八、實驗：探究彈簧彈力與形變量的關系
4.實驗步驟
①.按圖安裝實驗裝置,記下彈簧自由下垂時下端所對應的刻度l0（原長）
②.將已知質量的鉤碼掛在彈簧的下端，在平衡時測量彈簧的總長l，計算鉤碼的重力(即彈簧彈力)，并填寫在記錄表格里
③.增加鉤碼的個數，重復上述實驗過程，將數據填入表格，以F表示彈力，l表示彈簧的總長度，x＝l－l0表示彈簧的伸長量。
5.數據處理
以彈力F(所掛鉤碼的重力)為縱坐標，以彈簧的伸長量x為橫坐標，用描點法作圖。
1.作圖法
2.函數法
a線原因:當未放重物時,彈簧在自身重力的作用下,已經有伸長量。所以使用前需調零
b線原因:彈簧超過彈性限度
a
b
做出a、b線的原因，是什么？
6.結論、數據分析
胡克定律
F = k x
(1) k 稱為勁度系數，單位 N/m，只與彈簧本身有關，由彈簧本身的材料、長度、粗細、匝數等因素決定，它反映了彈簧的軟硬程度，k越大，彈簧越硬。
(2) 既適用于彈簧拉伸，也適用于彈簧壓縮， x 是彈簧的形變量。
彈性限度內，彈力大小與形變量成正比
x:形變量
bj
九、彈力有無的判斷
是否發生形變有時無法確定？此時如何判斷彈力有無
九、彈力有無的判斷
是否發生形變有時無法確定？此時如何判斷彈力有無
①狀態法：因為物體的受力必須與物體的運動狀態（大致分為兩類：平衡態、非平衡態）相吻合，所以可以依據物體的運動狀態大致分為兩類：平衡態、非平衡態），受力分析(如靜止二力平衡等)來判斷物體間的彈力有無、彈力大小。
②撤去法：將與研究對象接觸的物體撤去，判斷研究對象的運動狀態是否發生改變，若運動狀態不變，則此處不存在彈力；若運動狀態改變，則此處一定存在彈力。
③假設法：假設有彈力，判斷研究對象的運動狀態是否發生改變
④替換法：可以將硬的、形變不明顯的施力物體用軟的、易產生明顯形變的物體來替換，看能不能維持原來的力學狀態。如將側壁、斜面用海綿來替換，將硬桿用輕彈簧(橡皮條)或細繩來替換。
十、練習
接觸面光滑
畫出下圖中小球所受彈力。
(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(　)
　AC
(多選)如圖所示，各接觸面是光滑的，A、B處于靜止狀態，則A、B間無彈力作用的是(　　)
AC
一根輕質彈簧,當它受到10 N的拉力時長度為12 cm,當它受到25 N的拉力時長度為14 cm.問彈簧不受力時的自然長度為多長 該彈簧的勁度系數為多大
L0=10cm,k=5N/cm或500N/m
F=kx
3.彈簧原長為18.0 cm，在其下端掛一重為0.5 kg的物體時長為20.5 cm，現將兩個一樣的彈簧都掛上0.6 kg的物體后，再串聯起來，豎直吊在天花板上，如圖所示靜止時
(1)下端B彈簧形變量？
(2)上端A彈簧形變量？
(3)兩彈簧的總長度為多少cm？
(ｇ＝10N/kg )
45cm
6cm
3cm
B
A
變式:若倒立過來，靜止時兩彈簧的總長度為多少cm
27cm
下列關于力的說法中，正確的是( )
A．用力把物體向上拋出，物體上升過程中仍受到向上的力
B．一物體受到力的作用，一定有另一個物體直接接觸到它并且施加了這種作用
C．力是物體對物體的作用
D．沒有施力物體和受力物體，力照樣可以獨立存在
C
某同學從臺階向下跳到地面的軟墊上。從接觸軟墊到停下來的過程中，該同學的受力是( )
A．重力
B．重力、墊子的支持力、該同學對墊子的壓力
C．重力、墊子的支持力
D．重力、墊子的支持力、墊子對該同學的沖擊力
C
物體從某一高處自由落下，落到直立于地面的輕彈簧上，如圖所示。在A點物體開始與彈簧接觸，到B點物體的速度為0，然后被彈簧彈回。下列說法中正確的是( )
A．物體從A下落到B的過程中，受到彈簧的彈力不斷減小
B．物體從A下落到B的過程中，受到彈簧的彈力不斷增大
C．物體從B上升到A的過程中，受到彈簧的彈力不斷減小
D．物體從B上升到A的過程中，受到彈簧的彈力不斷增大
BC
解析：彈簧的彈力由形變決定，與運動狀態無關。從A到B，形變不斷加大，彈力變大，B正確。從B到A，形變不斷減小，彈力變小，C正確。

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