高中物理课件：力的作用与转换课件

力的作用与转换高中物理——核心知识力是物理学中最基本的概念之一，它描述了物体之间的相互作用在我们的日常生活中，力无处不在从走路时脚对地面的压力，到手机掉落时受到的——重力作用课件导语1解析力的本质及其作用规律深入理解力的定义、特征和基本性质，掌握力的三要素以及力与物体运动状态变化之间的关系，为后续学习奠定理论基础打基础，助力高考物理提分为什么要学习力的作用？解释宇宙万物运动与变化解决工程和生活中的实际问题力是理解自然界一切运动现象的关键从微观的原子结构到宏观力学知识在现代工程技术中有着广泛应用建筑师利用力学原理的天体运动，都遵循着力的基本规律掌握力的概念，我们就能设计稳固的建筑，工程师运用力的平衡设计桥梁，航空工程师通理解为什么行星围绕太阳运转，为什么物体会下落，为什么风能过理解升力和阻力原理制造飞机这些都体现了力学知识的实用推动帆船前进价值力的定义描述物体对物体的相互作用力不是物体本身具有的属性，而是物体之间相互作用的结果没有物体就没有力，力总是成对出现的当我们说一个物体受到力的作用时，必定存在另一个物体对它施力有大小、方向、作用点三要素力是矢量，具有大小和方向同时，力的作用点不同，产生的效果也不同例如，用同样大小的力推门，推在门把手附近比推在门轴附近更容易将门推开常见力的类型重力、弹力、摩擦力拉力、支持力、压力等这是我们日常生活中最常遇这些都是接触力的不同表现到的三种基本力重力使物形式拉力通过绳索等传体向地心方向运动，弹力来递，支持力由支撑物提供，源于物体的弹性变形，摩擦压力是物体间挤压产生的力阻碍物体间的相对运动它们的本质都是电磁力的宏观表现力的三要素详细解析方向有指向性力的方向决定了物体运动状态改变的方向同样大小的力，方向不同，产生的效果完全大小用牛表示N不同这就是为什么力必须用矢量来描述的原因力的大小反映了相互作用的强弱程度牛1顿约等于克物体的重力在实际问题100作用点受力点位置中，我们需要通过实验测量或理论计算来确定力的大小作用点的不同会影响力的作用效果，特别是对刚体的转动效果在实际分析中，我们通常将作用点移到物体的重心或几何中心来简化计算作用力与反作用力初探1只要有力，必有受力与施力物体力不能脱离物体而独立存在当我们分析某个物体受到的力时，必须明确这个力是哪个物体施加的2力的本质相互作用——物体间的相互作用总是相互的甲对乙施力的同时，乙也必然对甲施力这种相互性是力的本质特征牛顿第三定律作用力与反作用力总成对出现无论何时何地，只要有作用力存在，就必然有与之对应的反作用力它们是同一种相互作用的两个方面，不可分割大小相等，方向相反作用力与反作用力的大小始终相等，方向始终相反，且作用在不同的物体上这种关系不依赖于物体的运动状态，即使在加速运动中也成立牛顿第三定律例子

①两人掰手腕，双方受到的力等大反向在掰手腕比赛中，甲对乙的手施加向右的力，同时乙对甲的手施加等大向左的力胜负的关键在于谁能更好地利用身体其他部位提供支撑力的传递过程分析两人手臂间的作用力通过骨骼和肌肉传递到各自的身体，最终传递到地面整个系统的平衡取决于每个人与地面的摩擦力和身体的稳定性牛顿第三定律例子

②手拉弹簧，弹簧也拉手相互作用清晰可见1力的测量验证2两个测力计显示相同数值弹性形变产生反作用力3弹簧伸长提供恢复力牛顿第三定律例子

③坐椅推桌，桌反推人1推桌时感受到的阻力就是桌子的反作用力椅子提供支撑反作用力2人的重力通过椅子传递到地面地面承受所有重力3最终所有力都传递到地球上牛顿第三定律例子

④地球与物体产生的重力互为作苹果落地的双向作用用与反作用苹果受到地球牛顿的引力向下落，地6地球吸引物体向下，物体也以相同大小球也受到苹果牛顿的引力向上落，6的力吸引地球向上只是地球质量巨但地球质量太大，运动效果不明显大，加速度极小而难以察觉作用力与反作用力的关系2100%0作用在不同物体始终同时存在不能相互抵消这是区分作用力反作用力与平衡力的关键同时产生，同时消失，不存在先后顺序因为作用在不同物体上，所以不会抵消特征力的合成力的分解将一个力拆成两个分力力的分解是力的合成的逆过程，根据实际需要将一个力分解为两个或多个分力常见分解方向竖直、水平方向通常按照坐标轴方向或沿着特定的几何方向进行分解，便于后续的计算和分析力的合成与分解实际应用斜面推箱子的受力分析力的分解计算过程箱子在斜面上受到重力、支持重力分解为沿斜面向下的G力、摩擦力和推力四个力的作分力₁，垂直斜面G=mgsinθ用将重力分解为沿斜面向下向下的分力₂G=mgcosθ和垂直斜面向下两个分量，可这样分解后，可以分别分析沿以更清楚地分析箱子的运动状斜面方向和垂直斜面方向的力态的平衡条件力的图解法用矢量箭头图示力是物理学中重要的图解方法箭头的长度表示力的大小，箭头的方向表示力的方向，箭头的起点表示力的作用点矢量加减法遵循平行四边形法则和三角形法则力的平衡合力为零称为平衡当物体受到的所有外力的矢量和为零时，我们说物体处于力的平衡状态此时物体的运动状态不会发生改变物体静止或匀速直线运动的条件根据牛顿第一定律，物体在平衡力作用下将保持静止状态或匀速直线运动状态这是判断物体是否受平衡力的重要依据共点力的平衡条件平衡条件数学表达式物理意义矢量和为零所有力的合力为零∑F=0水平方向平衡水平分力代数和为零∑Fx=0竖直方向平衡竖直分力代数和为零∑Fy=0共点力是指作用线相交于一点的力系对于共点力的平衡，可以用矢量法、分力法或图解法来求解分力法是将所有力分解到两个相互垂直的方向上，分别列出平衡方程共点力平衡典型例题三绳拉球问题一个重球用三根绳子悬挂，求每根绳子的拉力这是经典的三力平衡问题，需要运用几何关系和力的平衡条件来求解关键是正确画出受力分析图受力分析图解首先确定研究对象为小球，然后分析小球受到的所有力重力向下，三根绳子的拉力分别沿绳子方向利用力的平衡条件和几何关系建立方程组求解非共点力与转动力矩定义作用点偏移导致转动当力的作用线不通过物体的转轴时，同样大小的力，作用点距离转轴越力会使物体产生转动效果力矩是描远，产生的转动效果越明显这就是述力使物体转动能力的物理量，它等为什么门把手安装在距离门轴最远的于力与力臂的乘积位置，螺丝刀手柄做得很粗的原因力矩的计算公式×（力×力臂）M=F d力矩的大小等于力的大小与力臂的乘积力臂是从转轴到力的作用线的垂直距离，不是从转轴到力的作用点的距离单位牛米（）·N·m力矩的单位是牛顿米，注意不要与功的单位焦耳混淆虽然量纲相同，但物理意义完全不同力矩描述转动效果，功描述能量转换力矩平衡实例1杠杆平衡条件当杠杆处于平衡状态时，顺时针力矩的总和等于逆时针力矩的总和这是阿基米德发现的杠杆原理的数学表达2左右力矩相等₁₁₂₂，其中₁、₂分别是左右两侧的力，₁、F L=F LF FL₂分别是对应的力臂通过调节力的大小或力臂的长度可以实L现平衡杠杆原理与应用翘翘板平衡分析翘翘板是典型的杠杆应用，重量不同的两人可以通过调整到支点的距离来实现平衡天平称重原理等臂天平利用力矩平衡原理，当左右两盘的重量相等时，天平保持水平平衡状态日常工具中的杠杆剪刀、钳子、开瓶器等都是杠杆的应用，通过改变力臂比例来获得力的放大效果典型案例分析天平称重摩擦力基础定义、方向、大小静摩擦、滑动摩擦区分摩擦力是阻碍物体相对运动或相对运动趋势的力方向总是与相静摩擦力存在于物体相对静止但有相对运动趋势的情况下，大小对运动方向相反或与相对运动趋势相反大小取决于接触面性质可变滑动摩擦力存在于物体相对滑动时，大小基本恒定，等于和正压力动摩擦系数与正压力的乘积摩擦力的影响因素压力大小正压力越大摩擦力越大接触面粗糙程度表面越粗糙摩擦系数越大材料性质不同材料组合有不同摩擦系数摩擦力在生活中的妙用鞋底防滑设计原理增加接触面积和粗糙程度提高摩擦力汽车轮胎花纹作用排水槽和花纹增强雨天路面附着力刹车系统摩擦原理利用摩擦力将动能转化为热能实现减速重力的定义和方向近地面g=

9.8N/kg地球引力作用效果在地球表面附近，重力加速度约为重力是地球对物体的万有引力在地表附这个数值会随地理位置略

9.8m/s²近的表现严格来说，重力是万有引力有变化，赤道处约为，两极

9.78m/s²和惯性离心力的合力，但在日常问题中处约为，高度每增加

9.83m/s²1000通常忽略惯性离心力的影响米减小约3m/s²弹力的来源与特点变形产生恢复力弹力是物体发生弹性形变时产生的恢复力当外力使物体发生形变时，物体内部会产生使其恢复原状的内力，这就是弹力的本质胶带、弹簧演示弹簧的拉伸和压缩、橡皮筋的伸长、尺子的弯曲等都会产生弹力弹力的大小与形变量成正比，这就是著名的胡克定律F=kx典型实例弹簧拉力实验支持力与压力桌面对书、地面对人支持力与压力关系分析支持力是接触面对物体垂直向压力和支持力是同一对相互作上的弹力书本放在桌面上用力人对地面的压力和地面时，书本因重力而压缩桌面，对人的支持力大小相等、方向桌面发生微小形变后产生向上相反，分别作用在地面和人身的支持力平衡书本的重力上它们是牛顿第三定律的典型体现牛顿第一定律回顾力与物体运动状态变化关系牛顿第一定律表明，物体具有保持原有运动状态的性质，这种性质称为惯性只有在不平衡力的作用下，物体的运动状态才会发生改变惯性定律的深层含义第一定律不仅描述了力与运动的关系，还定义了惯性参考系的概念在惯性参考系中，不受外力作用的物体将保持静止或匀速直线运动状态受力分析流程明确研究对象首先要明确分析哪个物体的受力情况，将研究对象从整个系统中分离出来，这是受力分析的第一步也是最关键的一步画出受力图将研究对象简化为一个质点，用箭头表示各个力，箭头的起点在质点上，方向表示力的方向，长度表示力的相对大小标注所有受力与方向逐一分析物体受到的所有力重力、弹力、摩擦力等，标明每个力的大小、方向和性质，确保不遗漏也不重复实验演示探究作用力与反作用力双弹簧测力计实验原理与数据使用两个完全相同的弹簧测力计，钩环相扣，向相反方向拉动观察两个测力计的示数，验证作用力与反作用力大小相等的规律实验中要保证两个测力计质量相同且校零准确两表指针等值反向运动实验现象显示，无论如何拉动，两个测力计的示数始终相等当左侧测力计显示时，右侧测力计也显示这直观地证明了作用力与反作3N3N用力大小相等的规律小组探究案例课桌推拉、受力讨论如何正确识别反作用力让学生亲身体验推拉课桌的过程，感引导学生思考当你推桌子时，桌子受手对桌子的作用力和桌子对手的反是否也在推你？如何证明？通过小组作用力通过身体感受来理解抽象的讨论和实验验证，帮助学生建立正确物理概念，增强学习的直观性和趣味的力学概念，避免常见的认知误区性力的作用效果运动与形变——力可以改变物体运动状态也可使物体发生形变力的第一个效果是改变物体的运动状态，包括速度的大小和方力的第二个效果是使物体发生形变当物体足够坚硬或力不够大向静止的物体在力的作用下开始运动，运动的物体在力的作用时，形变可能很小而难以察觉，但形变确实存在橡皮筋的拉下改变速度或运动方向这是力最主要和最常见的作用效果伸、海绵的压缩都是形变的明显例子日常实例汽车启动车轮推动地面，地面反推车轮摩擦力提供前进动力汽车启动时，发动机带动车轮转动，车如果地面光滑没有摩擦力，车轮只会原轮与地面之间产生摩擦力车轮向后推地空转而无法前进这就是为什么汽车地面，根据牛顿第三定律，地面向前推在冰面上容易打滑，以及为什么轮胎要车轮，这个向前的反作用力就是推动汽设计花纹来增加摩擦力的原因车前进的动力力的转换与联系不同类型力之间的相互转化实例在实际物理过程中，各种力往往相互关联、相互转化例如，汽车刹车时动能转化为热能，弹簧释放时弹性势能转化为动能，这些过程都伴随着力的转换能量守恒与力的关系力的转换过程通常伴随着能量的转换，但总能量保持守恒理解力与能量的关系有助于更深入地认识力学现象，为后续学习功和能的概念打下基础经典实验重力与弹力的转换按压弹簧储存弹性势能用手按压弹簧时，手对弹簧做功，将机械能转化为弹簧的弹性势能弹簧被压缩得越多，储存的弹性势能越大弹簧恢复推动物体运动松手后，弹簧恢复原状，弹性势能转化为物体的动能，物体获得向上的速度在上升过程中，动能又转化为重力势能能量形式循环转换整个过程体现了弹性势能、动能、重力势能之间的相互转换，验证了机械能守恒定律这种转换在很多实际应用中都有体现力的转换与能量守恒螺旋桨推进原理利用反作用力实现运动螺旋桨高速旋转推动空气向后流动空气反作用力推动飞机根据牛顿第三定律产生向前推力推力克服阻力实现飞行推力大于阻力时飞机加速前进小实验气球放飞喷气流带动气球反向飞行充气气球放开口子后，气体高速喷出气体向后喷射产生反作用力气球对气体施加向后的推力气球获得向前的推进力气体对气球产生向前的反作用力力学难题大比拼85%受力分析正确率正确识别物体受到的所有力78%力的合成分解掌握度运用平行四边形法则求解72%牛顿定律应用能力综合运用三大定律解题90%基础概念理解程度力的定义和性质掌握情况主观题训练高考物理主观题通常考查学生综合运用力学知识解决实际问题的能力解题时要遵循规范的步骤明确研究对象、进行受力分析、建立坐标系、列出方程、求解并检验答案的合理性易错点与概念混淆受力与施力对象区分作用力与反作用力不同于平衡力分析力时必须明确谁对谁施力力是物体对物体的作用，不能作用力与反作用力作用在不同物体上，不能相互抵消；而平衡力脱离物体而存在常见错误是只说受力不说施力物体，或者混淆作用在同一物体上，可以相互抵消作用反作用力同时产生同时受力对象和施力对象正确的表述应该是甲对乙施加的某某力消失，而平衡力可以独立存在这是学生最容易混淆的概念力的作用与转换综合提升题多情景整合考查力的知系统性思维培养识复杂问题需要运用系统性思综合性题目往往涉及多个物维，既要分析整体的运动状体、多种力的作用，需要学生态，也要分析局部的受力情综合运用受力分析、力的合成况通过整体法和隔离法的灵分解、牛顿定律等知识解题活运用，可以大大简化计算过关键是正确选择研究对象，分程步骤进行分析学以致用工程与生活中的力桥梁受力分析实例桥梁设计必须考虑自重、车辆荷载、风载等多种力的作用，确保在各种条件下都能保持稳定起重机力矩平衡塔式起重机通过配重和力矩平衡原理实现稳定吊装，体现了力学原理在工程中的直接应用建筑结构力学设计高层建筑的抗震设计、基础承载力计算都需要运用力学知识，确保建筑物的安全性和稳定性课时小结与核心记忆受力分析确定研究对象，画出受力图•明确研究对象牛顿三定律分析所有外力•惯性定律、加速度定律、作用反作用定律•画出力的示意图•第一定律惯性和力的概念合成与分解•第二定律，力与运动关系F=ma平行四边形法则，分力计算•第三定律作用力与反作用力•力的合成法则力的分解方法••正交分解法应用课后练习与思考道基础与提升练习题探索力的世界未解之谜10分析桌面上书本的受力情况思考题为什么同样的力作用在不同质量的物体上产生的加

1.速度不同？如果没有摩擦力，世界会变成什么样？力的本质计算斜面上物体的重力分解

2.究竟是什么？这些问题将在后续课程中逐步揭晓答案验证作用力与反作用力关系

3.求解三力平衡问题

4.分析杠杆力矩平衡条件

5.。