高中物理必修一第第三章文档格式.docx
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生2：
汽车停下来，首先要刹车，可见要使物体从运动变为静止，需要力的作用。
生3：
飞行在空中的足球，当一个运动员用头顶一下，发现足球的运动方向发生了变化，可见运动方向的变化需要力的作用．
师：
刚才几个同学举例非常好，物体速度的变化称为物体运动状态的变化，那么我们能不能把上述几位同学的话总结成一句话呢?
生：
力是物体运动状态发生变化的原因．
结合上面的分析，再加上我们初中所学的知识，大家给力下一个定义．
力是物体间的相互作用，力是物体运动状态变化的原因，力是物体发生形变的原因．
当我们向东拉一个物体和向南拉一个物体时，同样大小的力产生的作用效果一样吗?
不一样．
所以力是既有大小又有方向的物理量，这样的物理量叫什么?
以前我们所学的哪几个物理量和力具有相同的情况?
这样既有大小又有方向的物理量称为矢量，我们在以前的学习中位移、速度、加速度都是矢量．
物理量都有自己的单位，力的单位是什么呢?
力的单位是牛顿，简称牛，符号是N．
要想测量力的大小，我们可以用什么工具呢?
可以用测力计（弹簧秤）．
要具体描述作用在物体上的一个力，我们可以采用什么样的方法?
可以用力的图示的方法．
要想画力的图示，需要了解哪几个问题?
力的三要素：
大小、方向和作用点．
下面我们就进行一下力的图示的练习．
（多媒体投影例题）
[参考例题]
如图3—1—1所示，绳对物体竖直向上的拉力大小为150N，用力的图示法表示拉力．
解析：
画力的图示要严格按照以下步骤进行：
（1）选定标度．
（2）从作用点沿力的方向画一线段，线段长短按选定的标度和力的大小画．线段上加刻度，如图甲所示从O点竖直向上画一段3倍于标度的线段；
（3）在线段终点上加箭头表示力的方向．为了简便也可以照图乙那样不画物体，而用质点来表示物体，画出力F的图示．
学生活动：
做例题中物体受力的图示，教师巡回指导，帮助水平较差的学生，把做得好的同学的图示用实物投影投到大屏幕上，和学生自己做的进行比较，也可以让同位之间互换进行检查，找出对方的缺点，锻炼学生发现错误的能力．
（微笑）刚才同学们做得很好，看来大家初中的基础还是比较好的，由于高中对物体进行受力分析的时候很多，力的图示画起来比较麻烦，我们以后会经常画一种简化的力的图示——力的示意图．力的示意图是在力的图示的基础上，不对力的大小有具体的要求，只画力的作用点和方向，表示物体在这个方向上受到了力．我们在以后经常要用到这种方法，希望大家能够熟练掌握．
下落的物体可以有从树上下落的苹果、跳高运动员、飞机投下救援物资等等．
这样几个物体有一个共同的特点是什么?
它们都落向地球．
通过刚才的学习，我们知道力是改变物体运动状态的原因，那么物体的下落是由于什么力作用呢?
是受到重力的作用．
二、重力
重力产生的原因是什么?
是由于地球的吸引而使物体受到的力．
要研究一个力，首先要研究这个力的三要素，重力的三要素应该怎样进行研究呢?
重力的大小可以用弹簧秤进行测量．
同样一个物体受重力的大小在地球的不同地方是不同的，根据公式G＝mg中的g是我们以前所学的自由落体加速度，它的大小与物体所处的高度和纬度有关．当高度增加时，g的值减小；
当纬度增加时，g的值增大．那么重力的方向是如何的呢?
重力的方向是竖直向下的．
重力的作用点称为重心，从效果上看，我们可以认为各部分受到的重力集中在一个点上，这个点叫做物体的重心．物体的重心是如何进行确定的呢?
生l：
如果是规则形状的物体，物体的重心一定在物体的几何中心．
不一定，当物体密度分布不均匀时，即使是规则形状的物体，重心也不一定在物体的几何中心．比如一个空杯子，逐渐地向里面注入水，它的重心应该不断地变化．所以应该说成规则形状并且质量分布均匀的物体重心是在几何中心．
（鼓励的微笑）刚才这位同学分析得非常好．物体的重心可以随物体质量分布变化而变化．现在这里有一个不规则形状的薄木板，大家设计一个实验方案来标出这块木板的重心所在．
（学生设计实验，对实验方案进行讨论）
[参考案例]
用悬挂法确定薄板的重心
这是一种老师们比较熟悉的方法．演示时可以增加重心在物体之外的情况．例如，如图3—1—2所示的薄板，在用悬挂法确定了物体的重心之后，在板上固定一条细线ab，再在其重心c处拴上细线提拉，可使薄板水平平衡．
可以用悬挂的方法来确定这块薄木板的重心位置．
实验的原理是什么呢?
根据物体的拉力和物体的重力平衡，拉力的方向一定是竖直向上，绳子的反向延长线一定通过重心的位置，我们可以改变薄木板的悬挂点，用两条直线的交点来确定薄木板的重心．
很好，根据自己的实验方案，大家分组进行实验，同时，也可以选择其他的物体想办法测出他们的重心，例如我们的直尺、三角板、物理课本、橡皮等等．
（学生进行分组实验，寻找薄物体的重心）
除了重力之外，自然界还有很多力的作用，它们的类别很多，根据不同的分类方法有很多方法，这些相互作用都是由四种基本相互作用演变而来，下面我们来看一下这四种基本相互
作用．
三、四种基本相互作用
（学生自己阅读教材第56页四种基本相互作用）
注：
由于这一部分是属于了解性质的问题，让学生自己阅读，有利于提高学生阅读科技论文的能力，是学生提高自己水平的很好机会，老师一定要相信学生有这个能力，不能把一切都进行讲解，而是应该把这一部分时间让学生自由支配，锻炼学生的自学能力，为终身学习作好准备．
请同学们把自己阅读的内容总结一下．
这一部分叙述的是自然界的四种基本相互作用，它们分别是万有引力、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用．
它们的基本特点是什么?
万有引力相互作用存在于一切物体之间，相互作用的强度随距离的增大而减小；
电磁相互作用是存在于电荷之间和磁体之间，它们的本质是相同的，称之为电磁相互作用；
强相互作用和弱相互作用存在范围很小，它们的作用范围只有10-15m，但是弱相互作用的强度只有强相互作用的10—12．
刚才这几位同学总结得非常好，自然界的这四种相互作用是近几十年才发现的，许多科学家都认为这四种相互作用是一种相互作用不同的体现形式，也就是说有更为一般的一种相互作用就可以解释自然界所有的力学现象了，这里面包括著名科学家爱因斯坦也支持这种说法，并且在晚年致力于统一场方面的研究但没有成功．这也给我们同学们留下了需要研究的问题，希望有一天我们的同学当中有一位能够解决这个问题．同学们有没有信心解决这个问题呢?
有．
点评：
通过讲解这一部分，可以激发学生对科学前沿的了解，积极投身到为科学而献身的队伍中去．
[小结]
力的概念在初中已经有所接触，但是它的理解仍然是一个难点，关键是在于力是物体间的相互作用这一问题上，并且两个力地位是相同的．重力是在初中已经学习过的一个概念，对它的理解主要应该放在重心的研究上，知道不同情况下物体重心的位置．自然界四种基本相互作用是新教材新增的内容，对它的理解不必太深，了解这方面的知识，为将来发展打下基础．
3.2弹力
新课导入]
每小组分发一根细铁丝，让同学们自己动手绕制一个小弹簧．（可以让学生在家先做好）让学生拿起自己绕制的小弹簧，轻轻地拉一拉或压一压．
在弹簧被拉伸的同时，有没有感觉到你的手受到一个力的作用?
那么，这又是个什么力呢?
它是怎样产生的，它的大小、方向各如何?
带着这些问题我们一起来探究有关弹力的有关知识．
[新课教学]
一、弹性形变和弹力
[实验演示]
演示实验1：
钢锯条在手的作用下弯曲．
演示实验2：
弹簧被拉长或压短．
演示实验3：
泡沫塑料块受力而被压缩、弯曲与扭转．
演示实验4：
铜片被弯成直角状、
演示实验5：
面团在重力作用下下坠，形状变化．
演示实验6：
纸张被手揉皱．
学生观察思考什么是形变
上面的几个实验非常容易做，大家可以在课下做这几个实验，同时也可以根据自己的思路设计出更好的实验。
这几个实验共同的特征是什么?
它们的形状都发生了变化．
它们的体积有的发生了变化．
物体形状或体积的变化叫做形变．物体的形变分为几种类型呢?
请举例说明．
根据物体形变的程度，有一种形变是由于物体被弯曲造成的，比如说弯曲的直尺，弯曲的竹竿等等．
有的形变可能是由于物体被拉长而引起的，比如说拉长的橡皮筋、被拉长的弹簧等等．
弹簧还可以由于被压缩而产生形变，我们可以把这种形变叫做压缩形变，同样的例子还有被压缩的面包、海绵等等．
生4：
绳子被扭转后也会发生形变，我们可以称之为扭转形变，被扭转的金属也有这样的特征．
（鼓励）刚才同学们总结得非常好，我们可以根据形变的不同状况把形变分为弯曲形变、拉伸或压缩形变以及扭转形变．刚才举的那些例子都很容易观察到，如果一本书放在桌面上，书和桌面发生形变了没有?
没有．
可能发生了形变，但是由于形变量太小，所以肉眼观察不出来．
我们来看这样几个实验．
实验参考：
如图3—2—1所示，用手压扁平瓶子的不同部位，细管中的液面上升或下降，通过观察液面的升降可以判断瓶子发生形变；
在一个大桌上放两个平面镜，用小型激光源发射激光照射平面镜M，用力压桌面，让一束光依次被两面镜子反射，通过反光镜的放大原理可以使墙上的光点移动很大的距离．
（演示实验）
通过上面的实验，我们观察到什么样的实验现象?
通过观察，我们发现原来不容易观察的瓶子和桌面也发生了形变．
我们用了什么样的方法?
微观放大的方法．
可以得出什么样的结论?
一切物体都可以发生形变．
形变分为很多种类，有些物体在形变后能够恢复原状，这种形变叫做弹性形变．发生弹性形变的物体是不是在所有的情况下都可以恢复原状呢?
实验演示橡皮筋在较大的力的作用下的断裂
通过刚才的观察说明什么情况呢?
发生弹性形变的物体要想恢复原状是有条件的，不能超过一定的限度．超过一定限度，即使撤去力的作用，也不会恢复原状．
（微笑鼓励）刚才这位同学分析得非常好，这种限度叫做弹性限度．任何发生弹性形变的物体都有弹性限度，这也是为什么弹簧秤不能称量质量过大物体的原因，如果质量过大，会损坏弹簧秤．
当发生弹性形变的物体要恢复原状就会对与它接触的物体有什么作用?
将会对与它接触阻碍它恢复原状的物体有力的作用．
我们把这种发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力．下面通过观察几个演示实验，大家来总结一下弹力产生的条件．
实验方案参考
1．弯曲的锯条将小球弹出．
2．压缩弹簧将与之相毗邻的小车推出．
3．伸长着的橡皮筋将与之相连的小车拉过来．
学生讨论回答
通过观察以上的几个实验，可以知道弹力产生的条件有两个：
接触并且发生形变．
力是一个矢量，弹力当然也是矢量，那么通过以上的实验，大家总结一下弹力的方向。
弹力方向总是指向施力物体形变恢复的方向．
[课堂训练]
关于弹力的产生，下列说法中正确的是……………………………（）
A.只要两物体相接触就一定产生弹力
B.只要两物体相互吸引就一定产生弹力
C只要物体发生形变就一定有弹力产生
D.只有发生弹性形变的物体才会对与它接触的物体产生弹力作用
答案：
D
解析：
此题根据弹力的产生条件，接触和弹性形变缺一不可．A、C都只有弹力产生条件的一个方面，而B只说“有相互吸引”，只能证明有力存在，不是弹力，故选项D正确．
二、几种弹力
让我们通过几种常见的弹力进一步来研究弹力问题．
实验演示课本放在桌面上，绳子悬挂物体
当把课本放在桌面上，根据我们以前所学的知识，课本和桌面之间的相互作用力是什么呢?
是课本对桌面的压力和桌面对课本的支持力．
它们是不是弹力?
为什么?
它们是弹力，因为它们符合弹力产生的条件，接触并且发生形变．
压力和支持力的方向是怎样的呢?
压力的方向是垂直于支持面并且指向被压的物体，支持力的方向是垂直于支持面指向被支持的物体．
刚才我们演示了绳子拉物体的情形，绳子的拉力是不是弹力呢?
它的方向又是如何规定的呢?
绳子的拉力也是弹力，它的方向沿着绳指向绳收缩的方向．
好的，下面我们通过具体的例子判断一下弹力的有无和方向．
多媒体投影例题
（参考例题）
试分析图3—2—2中光滑小球受到的弹力的情况（小球放在水平面上静止），并画出小球受到的重力和弹力（示意图）．
在这个例子中，倾斜的墙面对小球有没有弹力的作用呢?
生l：
墙和小球之间好像应该有弹力．
不好判断，因为二者虽然接触但是它们的形变情况从图中观察不出来．
产生弹力的必要条件是接触，充分条件是挤压产生形变．在上图中与小球相接触的有两点A和B，因此小球所受到的弹力只能来自这两点，但是有接触并不一定就产生弹力，必须要挤压才产生形变．对月点来说，小球一定与水平面挤压，因为假设没有水平面，小球在重力作用下一定掉下来，因此B点有弹力且方向垂直于B点的切面指向圆心；
对于．A点来说，假设受到侧壁的弹力F，则F将会使小球向右运动，这与题目（小球静止）相矛盾，所以侧壁对小球没有弹力，小球受力情况如图所示，两力大小相等、方向相反．
刚才那位同学分析得非常好，这种方法我们以后经常用来判断力的有无，这种方法叫做假设法，就是假设这个力存在，看在这个力存在时作用效果是否与物体实际的运动状态相符合，如果确实符合，说明这个力确实存在，如果不相符合，可以判定这个力不存在．
[课堂训I练]
1．请在图3—2—3中画出杆及球所受的弹力．
（1）杆靠在墙上．
（2）杆放在半球形的槽中．
（3）球用细线悬挂在竖直墙上．
（4）球放在两个等高的支座上．
（1）A图中杆在重力的作用下，对A、B两处都产生挤压的作用，故A、B两点处对杆有弹力，弹力的方向与接触点的平面垂直，如图3—2—4所示．
（2）B图中杆对C、D两处有挤压作用，因C处是曲面．D处为支承点，所以，C处的弹力垂直其切面指向球心，D处的弹力垂直于杆斜向上．如图所示．
（3）C图中球挤压墙面且拉紧绳子，所以墙对球的弹力与墙垂直，绳子对球的弹力沿绳斜向上．如图所示．
（4）D图中球与两点接触并且挤压，球受的弹力F1、F2垂直于接触点的切面（虚线是切面），沿着半径方向指向球心．如图所示．
2．在图3—2—5中，A、B两小球相互间一定有弹力作用的图是……………（）
答案；
B
我们可以用假设的方法来判断A、月之间是否有弹力．如果把其中的一个物体撤去，看另外一个物体运动状态是否发生变化，只有B选项中当其中一个物体去掉后另外一个物体将会运动．
三、胡克定律
下面我们大家设计一个实验，实验的目的是寻找与弹簧的弹力有关的因素．
学生设计实验，然后分组实验
参考实验案例
如图3—2—6所示，用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，系统静止时，弹簧的弹力等于所悬挂钩码的总重；
弹簧的长度及伸长量可由刻度尺测出．
注意事项
（1）本实验要求定量测量，因此要尽可能减小实验误差．标尺要竖直且紧靠指针以减小读数带来的误差，每次改变悬挂钩码个数后，要待系统稳定后再读数．
（2）实验中所提供的米尺精确度为1mm，应估读一位．
（3）弹簧组的说明书已说明每个弹簧的弹性限度，注意不要超过它的弹性限度使用．
建议做法：
（1）选择器材：
从弹簧组中选择一只弹簧（注意它的弹性限度）悬挂在铁架台的横杆上；
实验桌上有
200g、50g的钩码各一盒，选择50g钩码来做这一实验．（想一想，为什么?
）（参考答50kg的钩码质量比较小，容易调节，另外增加一个不会损坏弹簧）
（2）首先将实验装置调整妥当（如整个装置是否竖直平稳，标尺与弹簧的距离是否合适，标尺面与弹簧上的指针是否在同一平面内，是否便于读数等）．
（3）读出弹簧自然下垂时指针所指刻度．
（4）悬挂50g钩码一个，待稳定后，读出弹簧上指针所指刻度并计算出弹簧的伸长量记入表格
（5）逐个增加钩码，重复第4步，至少做5组数据．
初态指针对应刻度（cm）
弹簧弹力（N）
指针所指刻度（cm）
弹簧伸长量（cm）
（6）图象法处理数据：
在下面的坐标纸上，以弹簧弹力为纵轴，弹簧伸长量为横轴建立坐标系，如图3—2—?
所示．描出5个特殊点，以寻找弹簧弹力和弹簧伸长量之间的关系．
拓展一步：
常用的实验数据的处理方法有：
计算法（求比值、求积、求和、求差等）和图象法两种．两者比较，图象法处理数据更为直观、更容易得出物理变化规律，且该种方法处理数据能更好地减小实验的偶然误差．
通过以上的实验，我们可以得出怎样的结论?
通过分析实验中的实验数据，我们可以得到弹簧弹力的大小与弹簧的形变量成正比．
用一个公式来表示这种关系．
F＝KX其中F是弹簧受到的弹力大小，X是弹簧的形变量，既可以是弹簧的伸长量，又可以是弹簧的压缩量．
这个公式实际上是一个定律，叫做胡克定律，是英国科学家胡克首先发现的，其中式子中的A是弹簧的劲度系数，单位是牛每米，符号是N／m．生活中常说有的弹簧“硬”，有的弹簧“软”指的就是它们的劲度系数不同．弹簧的劲度系数跟弹簧丝的粗细、材料、弹簧的直径、绕法、弹簧的长度等量有关，这个量反映了弹簧的特性．
如图3—2—8所示，为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系．根据图象判断，正确的结论是…………………………………（）
A．弹簧的劲度系数为1N／mB．弹簧的劲度系数为100N／m
C弹簧的原长为6cmD．弹簧伸长0．2m时，弹力的大小为4N
弹簧处于原长时，弹簧的弹力应为o，由此可知弹簧原长为6cm.由图象可知：
当拉长2cm时，弹力为2N，可得劲度系数为100N／m，因此答案为BC．
[小结]
在弹力的教学过程中，有这样几个难点需要突破，一是任何相接触的物体间都可能有弹力，弹力的产生条件是接触并且有形变，但是有些物体的形变量很小，不容易观察到，就会使学生产生这样的疑问：
这种情况下弹力到底有没有?
例如物体放在桌面上，压力和支持力不能通过形变来进行判断，解决这个问题的方法是微小形变的演示，通过演示，使学生确信任何两个接触的物体间都可以有弹力．另外一个难点是弹力有无的判断，解决这个问题可以用假设判断的方法，不仅让学生知道判断的方法，更应该让学生学会这些方法的迁移，例如假设的判断方法，也可以用到摩擦力有无的判断中去．一般弹力大小的判断要根据物体的实际情况判断，而弹簧弹力的判断可以根据胡克定律进行判断，让学生通过实验“发现”胡克定律，在发现中锻炼究物理规律的能力．
3.3摩擦力
（举生活中的例子，也可以用多媒体演示）
（演示实验]用手握住水杯．
水杯为什么没有运动?
因为水杯受力平衡．
水杯受几个力呢?
两个，重力和手对它的摩擦力．重力和摩擦力应该是平衡力．
那么摩擦力的方向又是如何呢?
重力的方向竖直向下，摩擦力和重力大小相等，方向相反，所以在这个问题中摩擦力的方向应该竖直向上．
这位同学回答得很好，今天我们就在初中学习的基础上进一步学习摩擦力．
[进行新课]
一、静摩擦力
首先看一下什么是摩擦力，大家回忆一下初中所学的内容，叙述一下摩擦力的概念．
两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力，这个力叫做摩擦力．
（举身边的例子，用水平推力推课桌时，课桌没有运动）当我用力推课桌时，课桌为什么没有运动?
因为课桌与地面之间有摩擦力的作用．
这种摩擦力发生在相对静止的两个物体之间，我们把这种摩擦力叫做静摩擦力．同学们思考一下静摩擦力存在的条件．
首先两个物体间的接触面不光滑．
两个物体间有相对运动趋势．
两个物体应该接触并且相互挤压．
（鼓励）刚才几位同学分析得非常好，根据上节课的知识，弹力产生的条件是接触并且有形变，那么把摩擦力产生的条件概括成一句话，这句话应该怎样表达?
两个接触面不光滑的物体间有弹力并且有相对运动趋势．
下面我们通过实验探究一下静摩擦力的大小和方向．
[实验探究]（参考实验）
（1）用弹簧测力计水平地拉静止在水平桌面上的木块，逐渐增大拉力，直到木块运动为止。
观察在此过程中弹簧测力计的示数变化，并将实验数据填入表格中．
（2）在木块上增加砝码，重复上述实验，将实验数据填入表中．
实验数据记录的表格应该怎样设计?
我设计的表格是这样的．
多媒体投影学生的表格设计（参考表格）
实验次数
木块的运动情况
木块（或含砝码）的重力G／N
弹簧测力计的示数F／N
l
2
3
根据实验结果，尝试讨论以下问题：
木块在水平桌面上，不用外力去拉，它有没有受到摩擦力的作用?
没有
用弹簧测力计轻轻拉木块，但它不动，木块有没有受到摩擦力的作用?
其大小和方向如何?
依据是什么?
大小与拉力大小相同，方向与相对运动趋势的方向相反，即与拉力的方向相反；
依据二力平衡．
静摩擦力的大小是一个固定的值吗?
它与压力有关系吗?
如何确定其大小?
静摩擦力的大小不是一个固定值，它与压力没有关系，可以用二力平衡条件来确定它的大小，在
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