第七章力思維導(dǎo)圖第一節(jié)力一、力1.概念：力是物體對物體的作用，用F表示。2.施力物體與受力物體發(fā)生作用的兩個物體，一個是施力物體，另一個是受力物體。施力物體與受力物體同時存在。3.產(chǎn)生力的條件：至少要有兩個物體；物體間要有相互作用。（1）相互接觸的物體不一定有力的作用；（2）不接觸的物體之間可能有力的作用，如空中的物體受到的重力，磁鐵吸引鐵球的力等。4.力的單位（1）國際單位：力的單位是牛頓（牛），用符號N表示。（2）感知一些力的大小：托起兩個雞蛋用力約1N；拿起物理課本用力約2N；拿起500ml瓶裝礦泉水用力約5N；托起一個籃球所用的力約為5N；一名中學(xué)生對地面的壓力約500N。二、力的作用效果1.力可以使物體發(fā)生形變。如拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)等。2.力可以改變物體的運(yùn)動狀態(tài)。運(yùn)動狀態(tài)的改變包括由靜止到運(yùn)動，由運(yùn)動到靜止，速度大小或運(yùn)動方向發(fā)生變化。三、力的三要素和力的示意圖1.力的三要素：力的大小、方向、作用點(diǎn)叫作力的三要素。2.理解力的三要素（1）任何一個力都有大小、方向和作用點(diǎn)三個因素。（2）力的三要素中，當(dāng)其中的任何一個要素改變時，力的作用效果就會隨之改變。（3）因?yàn)榱Φ娜貨Q定了力的作用效果，所以我們描述一個力時，就必須指明該力的三要素。四、力的示意圖1.力的示意圖：物理學(xué)中通常用一條帶箭頭的線段來表示力，這樣的圖稱為力的示意圖。2.畫力的示意圖的步驟（1）確定研究對象，即受力物體；（2）確定力的作用點(diǎn)，作用點(diǎn)一定在受力物體上，可以在受力物體的中心，也可以在與施力物體接觸表面的中心。（3）確定力的方向：從力的作用點(diǎn)沿力的方向畫一條線段，在線段末端畫上箭頭表示力的方向。（4）確定力的大小：從力的作用點(diǎn)沿力的方向所畫線段的長度表示力的大小，同一物體上受到多個力時，線段的長度應(yīng)與力的大小成比例。注意在箭頭旁標(biāo)出力的符號，要標(biāo)上數(shù)值和單位。如圖表示的是人用200牛的力沿圖中所示方向拉小車時該力的示意圖。力的示意圖力的作用是相互的五、力的作用是相互的1.物體間力的作用是相互的。例如，人穿上旱冰鞋推墻時，對墻施加了一個向右的作用力；同時人后退，表明墻對人也施加了一個向左的作用力。大量事例說明：當(dāng)一個物體對另一個物體施力的同時，另一個物體也同樣對它施加力的作用，這兩個力是同時發(fā)生的，也就是說：物體間力的作用是相互的。2.理解力的相互性（1）施力物體與受力物體物體間力的作用是相互的，說明施力物體、受力物體是相對而言的，施力物體和受力物體也是同時存在的，要確定是施力物體，還是受力物體，一般由研究對象來決定。例如，我們研究放在桌面上的書受到的支持力，書就是受力物體，支持書的桌面就是施力物體；要研究書對桌面的壓力，則桌面為研究對象，即桌面是受力物體，書是施力物體。（2）相互作用力的同時性：物體間力的相互作用是同時產(chǎn)生、同時消失的，沒有先后之分。例如，運(yùn)動員用腳踢球的過程，球受到腳的力的作用，同時腳也受到球的力的作用；當(dāng)球飛離腳時，球不受腳的作用力，同時腳也不受球的作用力（均選填“受”或“不受”）。（3）物體間的相互作用力的性質(zhì)是相同的，但各有各的作用效果。3.作用力與反作用力（拓展）物體間力的作用是相互的，彼此間的力分別叫做作用力與反作用力。作用力與反作用力的大小相等，方向相反，且在同一條直線上，但分別作用在兩個物體上。該規(guī)律也叫牛頓第三定律（高中）。4.利用力的相互性解釋有關(guān)現(xiàn)象（1）火箭升空：火箭對噴出的燃?xì)庥邢蛳碌耐屏Γ驗(yàn)槲矬w間力的作用是相互的，所以燃?xì)鈺鸺幸粋€向上的反推力，使火箭加速向上運(yùn)動（均選填“上”或“下”）。（2）走路：人走路時，腳用力向后方蹬地，對地面有向后的力的作用，同時地面對腳產(chǎn)生一個反向的向前的作用力，人在這個反向作用力的作用下前行。（3）游泳：人游泳時，手用力向后方劃水，對水有向后的力的作用，同時水對人產(chǎn)生一個向前的作用力，人在這個反向作用力的作用下前行。第二節(jié)彈力一、彈力1.彈性形變和彈性（1）彈性形變：手壓氣球，氣球會變形；手壓彈簧，彈簧會縮短；手拉橡皮筋，橡皮筋會伸長。物體形狀的改變，叫作形變。如果形變的物體在撤去外力后能恢復(fù)原狀，那么該物體所發(fā)生的這種形變叫作彈性形變。（2）彈性：物體受力時會發(fā)生形變，不受力時又恢復(fù)原來的形狀，物體的這種性質(zhì)叫作彈性。例如彈簧、氣球等發(fā)生的形變。物體的彈性有一定的限度，超過這個限度，撤去力后物體也不能恢復(fù)原狀。例如使用彈簧時不能超過它彈性限度，否則會使彈簧損壞。（3）塑性：有些物體，形變后不能自動地恢復(fù)到原來的形狀，物體的這種特性叫作塑性。例如橡皮泥、鋁線等發(fā)生的形變。2.彈力：發(fā)生形變的物體，要恢復(fù)原狀，對與它接觸的物體會產(chǎn)生力的作用，這種力叫作彈力。3.對彈力的理解（1）彈力產(chǎn)生的條件：一是兩物體直接接觸；二是物體間要發(fā)生彈性形變。二者缺一不可。彈力是接觸力，物體間不接觸不會產(chǎn)生彈力，但相互接觸的物體間不一定產(chǎn)生彈力。（2）常見的彈力：我們平時所說的推力、拉力、壓力和支持力，都屬于彈力的范圍。（3）彈力的大小：在彈性限度內(nèi)，物體彈性形變程度越大，其產(chǎn)生的彈力越大。（4）彈力的施力物體與受力物體：彈力是由于物體發(fā)生彈性形變而產(chǎn)生的，因此彈力的施力物體是發(fā)生形變的物體，受力物體是與它接觸使其形變的物體。（5）彈力的方向：物體間的彈力方向都與接觸面垂直，與物體形變的方向相反，即與物體恢復(fù)原狀的方向相同，或與使物體發(fā)生形變的力的方向相反。實(shí)例分析：以足球放在木板上為例，分析足球和木板間發(fā)生的彈力情況。以足球?yàn)檠芯繉ο螅阂驗(yàn)樽闱蚴鼓景灏l(fā)生了彈性形變，木板要恢復(fù)原狀，所以會對足球產(chǎn)生一個豎直向上的彈力，習(xí)慣叫支持力F支。以木板為研究對象：因?yàn)槟景迨棺闱虬l(fā)生了彈性形變，足球要恢復(fù)原狀，所以會對木板有一個豎直向下的彈力，習(xí)慣叫壓力F壓。因?yàn)槲矬w形變的方向與水平面垂直，所以足球放在水平木板上時，足球和木板間的彈力方向都與水平面垂直。（6）幾種常見的彈力①壓力：作用點(diǎn)在被壓物體的表面，方向垂直于接觸面指向被壓物體。②繩的拉力：作用點(diǎn)在繩與被拉物體的接觸點(diǎn)上，方向沿著繩子指向繩子收縮的方向。支持力：作用點(diǎn)在支持物體與被支持物體的接觸面上，方向垂直于接觸面，指向被支持物體。A對斜面的壓力繩子的拉力斜面對物體的支持力二、彈簧測力計(jì)1.測力計(jì)：測量力的大小的工具叫作測力計(jì)。人們制造了多種類型的測力計(jì)，廣泛應(yīng)用于生活、生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中。物理實(shí)驗(yàn)室中常用的測力計(jì)是彈簧測力計(jì)。2.彈簧測力計(jì)（1）彈簧測力計(jì)的構(gòu)造：彈簧測力計(jì)的主要構(gòu)造有彈簧、指針、刻度盤、掛鉤等。如圖所示是實(shí)驗(yàn)室常用的一些彈簧測力計(jì)。一些彈簧測力計(jì)（2）彈簧測力計(jì)的使用方法①認(rèn)清量程和分度值：加在彈簧測力計(jì)上的力不允許超過它的最大測量值，否則會損壞彈簧測力計(jì)。如圖所示，彈簧測力計(jì)的量程為0?5N，分度值為0.2N，示數(shù)為3.6N。②檢查零刻度線：檢查彈簧測力計(jì)的指針是否指在零刻度線上，若不在，調(diào)節(jié)彈簧測力計(jì)，使指針與零刻度線重合。③沿彈簧的軸線方向輕輕來回拉動掛鉤幾次，放手后觀察指針能否回到零刻度線的位置，以防彈簧卡殼。④拉力的方向與彈簧的軸線方向一致，以免掛鉤桿與外殼之間產(chǎn)生過大的摩擦。⑤讀數(shù)時，視線要與指針對應(yīng)的刻度線垂直。⑥記錄數(shù)據(jù)要帶單位。讀數(shù)時不需要估讀。⑦待測的力（物體）一定要在彈簧測力計(jì)的掛鉤一端，嚴(yán)禁倒掛。3.實(shí)驗(yàn)“探究彈簧測力計(jì)的測力原理”【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】本實(shí)驗(yàn)需要研究彈簧的伸長量與拉力的關(guān)系，拉力的改變通過在彈簧下每次增加兩個鉤碼（每個鉤碼對彈簧的拉力均為0.5N）來實(shí)現(xiàn)；彈簧的伸長量通過利用刻度尺測量彈簧的長度得出，裝置如圖所示。【實(shí)驗(yàn)器材】彈簧、鉤碼（數(shù)個）、鐵架臺、刻度尺等。【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)1234567拉力F/N0123456彈簧伸長量ΔL/cm00.400.801.701.602.002.40（1）將彈簧懸掛在支架上，用刻度尺測出彈簧自然伸長狀態(tài)時的長度L0，即原長，記入表格中；（2）在彈簧下掛2個鉤碼，通過刻度尺讀出彈簧的伸長量△L，記入表格中。（3）在彈簧下每次增加2個鉤碼，通過刻度尺讀出每次彈簧的總伸長量，記入表格中。（4）實(shí)驗(yàn)完成后，將所有鉤碼取下，觀察彈簧的形狀。【數(shù)據(jù)處理】根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以拉力F為橫坐標(biāo)，彈簧的伸長量ΔL為縱坐標(biāo)，畫出彈簧伸長量ΔL與彈簧受到的拉力F的關(guān)系圖象。【分析論證】分析圖像可知，在0～6N的范圍內(nèi)，圖像是一條過原點(diǎn)的傾斜的直線，說明彈簧的伸長量與拉力的大小成正比。【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】通過實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，在彈性限度內(nèi)，彈簧受到的拉力越大，彈簧的伸長量就越長，且彈簧的伸長量與彈簧受到的拉力成正比，這就是彈簧測力計(jì)的測力原理。【交流與評估】當(dāng)彈簧超過彈性限度時，彈簧的伸長量與所受拉力不再成正比關(guān)系，撤去外力，彈簧也無法恢復(fù)到原來的形狀。4.材料的力學(xué)性能（1）材料的力學(xué)性能材料的力學(xué)性能，是指材料受力時的變形行為及其抵抗破壞的能力，通常包括彈性與塑性、脆性與韌性等。無論是何種材料，一般受力時都要發(fā)生形變。有的會發(fā)生彈性形變，有的會發(fā)生塑性形變。不同材料發(fā)生彈性形變、塑性形變的難易程度不同。有些材料當(dāng)受力達(dá)到一定值時，會發(fā)生突然斷裂，且無明顯的塑性形變，這種性質(zhì)叫做脆性。例如，輕輕一掰，餅干就會變成碎片。（2）新材料隨著科技的發(fā)展，人們逐漸發(fā)明了很多具有特殊力學(xué)性能的新材料。有的材料雖然很輕，而且強(qiáng)度很高，例如鋁合金、碳纖維等。有的合金材料還具有形狀記憶功能，用這種材料制作的產(chǎn)品，經(jīng)過冷卻，可以揉做一團(tuán)，等到受熱后，形狀會自動恢復(fù)。第三節(jié)重力一、重力1.定義：由于地球的吸引而使物體受到的力叫作重力，常用字母G表示，重力的單位為N。2.重力的特點(diǎn)（1）重力的施力物體是地球，受力物體是地球附近的物體。（2）普遍性：地球附近的所有物體都受到重力的作用。不論它是運(yùn)動還是靜止，不論它是固態(tài)、液態(tài)還是氣態(tài)，都要受到重力的作用。（3）非接觸性：重力是非接觸力，空中的飛機(jī)、樹上的蘋果都受到重力。（4）不等性：重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的，但重力不是地球的吸引力，它只是地球吸引力的一個分力。二、重力的大小1.實(shí)驗(yàn)探究：重力大小跟質(zhì)量的關(guān)系【猜想與假設(shè)】通常我們感覺到物體的質(zhì)量越大，就越重。因此可作出猜想：物體所受的重力與質(zhì)量存在一定的關(guān)系，物體的質(zhì)量越大，所受的重力越大。【實(shí)驗(yàn)思路】要測量物體所受的重力，可以將物體懸掛在彈簧測力計(jì)上，當(dāng)物體靜止時，彈簧測力計(jì)的示數(shù)等于物體所受重力的大小。物體的質(zhì)量既可以用天平測量，也可以選用已知質(zhì)量的物體作為被測物體。最后根據(jù)測量結(jié)果找出重力跟質(zhì)量的關(guān)系。測量鉤碼所受的重力探究重力大小跟質(zhì)量的關(guān)系【實(shí)驗(yàn)過程】（1）把1個50g的鉤碼掛在彈簧測力計(jì)的掛鉤上，當(dāng)鉤碼靜止時，讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)，即為鉤碼所受的重力，記錄在表格中。實(shí)驗(yàn)序號123456鉤碼的質(zhì)量m/kg0.050.10.150.20.250.3鉤碼的重力G/N0.51.01.52.02.53.0重力跟質(zhì)量的比值N/kg（2）用同樣的方法分別測出2個、3個、4個、5個、6個鉤碼所受的重力，記錄在表格中。【分析論證】（1）數(shù)據(jù)處理：以質(zhì)量為橫坐標(biāo)、重力為縱坐標(biāo)建立坐標(biāo)系。描點(diǎn)連線，畫出G-m圖象。（2）歸納結(jié)論：①由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)質(zhì)量成倍增加時，重力也成倍增加，重力與質(zhì)量的比值不變。②由G-m圖像可知，圖像是一條過原點(diǎn)的傾斜直線，這是正比例函數(shù)圖像，說明物體所受的重力跟它的質(zhì)量成正比。【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】物體所受的重力跟它的質(zhì)量成正比，其比值約為9.8Nkg。如果用G表示重力，m表示質(zhì)量，g表示重力與質(zhì)量的比值，地球附近的物體所受的重力跟它的質(zhì)量之間的關(guān)系可以寫成g=G/m。2.重力的計(jì)算（1）公式：G=mg。G表示重力，單位是牛頓（N）；m表示質(zhì)量，單位是千克（kg）；g=9.8N/kg，表示質(zhì)量為1kg的物體在地球上受到的重力為9.8N。（2）關(guān)于g的說明①g=9.8N/kg是通常的取值，在地球上的不同位置，其值略有不同，但一般不考慮其變化，精確度要求不高時，也可以取g=10N/kg。②在其他星球上，物體也會受到重力作用，g值與在地球上不同，比如在月球上g月球=g地球/6。（3）使用公式G=mg時應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：①公式中各物理量都必須用國際單位制單位。②會將公式正確變形，并能靈活運(yùn)用。如已知物體的重力求質(zhì)量時，可將G=mg變形為m=G/g。3.重力和質(zhì)量比較物理量重力G質(zhì)量m概念由于地球的吸引而使物體受到的力物體所含物質(zhì)的多少影響因素物體所受的重力與質(zhì)量成正比質(zhì)量是物體的屬性，與形狀、狀態(tài)、位置無關(guān)單位Nkg方向豎直向下無方向測量工具天平、秤彈簧測力計(jì)聯(lián)系G=mg4.一些物體的重力大小：一瓶500ml可樂的重力約5N；物理課本的重力約2N；一個籃球重力約5N；一個中學(xué)生的重力約500N。三、重力的方向1.重力的方向總是豎直向下。“豎直向下”理解為與水平面垂直指向地心，不能說成“垂直向下”。2.重力方向豎直向下的應(yīng)用（1）檢查是否豎直：例如建筑工人在砌墻時常利用懸掛重物的細(xì)線來確定豎直方向，這是因?yàn)閼揖€的方向與重力方向在同一直線上，用這種原理來檢查墻壁是否豎直，或檢查裝飾畫是否豎直，這種懸掛重物的細(xì)線叫做鉛垂線，如圖甲所示。檢查是否豎直簡易水平儀（2）檢查是否水平：用如圖乙所示自制水平儀（由倒T形平板與鉛垂線組成），檢查時將水平儀放在物體表面上，若鉛垂線與水平板上的中心刻線（圖中紅色標(biāo)記）重合，則說明物體表面是水平的，若鉛垂線偏向刻線的右側(cè)，則表明物體表面左高右低。（選填“高”或“低”）四、重心1.重心：物體的每一部分都受到重力作用，對于整個物體，重力作用的表現(xiàn)作就好像它作用在某一個點(diǎn)上，這個點(diǎn)叫作物體的重心。2.對重心的理解（1）重心是一個物體各部分受到的重力作用的等效作用點(diǎn)。（2）形狀規(guī)則、質(zhì)量分布均勻的物體，其重心在它的