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7.1 力 (导学案)
【学习目标】
1. 知道力是物体对物体的相互作用。能通过生活实例,归纳总结出这一概念,并能解释生活中的相关
现象。并能正确读写力的符号和单位。
2. 认识力的作用效果,通过实验和生活体验,感受力的作用效果,能用力的作用效果解释生活中的一
些力现象。
3. 知道力的三要素。通过实验和对生活体验的分析、归纳,了解力的三要素对力的作用效果的影响。
会画力的示意图,并能根据力的示意图判断力的大小、方向和作用点。
4. 知道物体间力的作用是相互的。
【学习重点】
力的概念;力的作用效果和力的示意图的画法。
【学习难点】
物体间力的作用是相互的。
【自主预习】阅读教材,完成以下问题:
1. 力是物体对物体的作用,力用字母F表示。
2. 力的产生,至少存在两个物体,单独一个物体产生不了力。其中一个物体叫做施力物体,另一个叫
做受力物体(选填“受力物体”或“受力物体”)
3. 发生力的两个物体之间不一定接触(选填“一定”或“不一定”)。如磁铁对铁钉的吸引力。
4. 力的国际单位是牛顿 ,简称牛,用符号 N 表示。这个单位是为了纪念科学家牛顿而命名的。托起
两个鸡蛋的力大约为 1N 。
5. 力的作用效果:力可以使物体发生形变;力可以改变物体的运动状态。
6.把力的大小、方向和作用点叫做力的三要素。因为力的三要素决定了力的作用效果,所以我们要描
述一个力时,就必须指明该力的三个要素。
7.力的示意图:物理学中通常用一条带箭头的线段表示力,箭头表示力的方向,线段的起点或终点表
示力的作用点,力越大,线段应该越长,在力的示意图上用数值和单位标出力的大小。
8.力的作用是相互的。我们穿溜冰鞋去推墙壁时,发现自己会后退,是因为墙壁给人也有一个向后的
力(后两空均选填“墙壁”或“人”)。游泳、划船、撑杆跳等现象中都包含了力的相互性。
【合作探究】
探究一、力
1. 现象探究
(1)情景再现:观察下列各现象,体会物体之间的作用。(2)情景分析
①人对车有推的作用,表明:人施加了力,车受到了力;
②运动员对杠铃有举的作用,表明:手施加了力,杠铃受到了力;
③人拉弹簧,表明:人施加了力,弹簧受到了力;
④推土机推土,表明:推土机施加了力,土受到了力;
⑤起重机提集装箱,表明:起重机施加了力,集装箱受到力;
⑥磁铁对铁钉有吸的作用,表明:磁铁施加了力,铁钉受到了力。
物体之间发生的推、拉、举、提、吸引等,说明了有力的存在。在物理中常把生活中的“推”、
“拉”、“提”、 “吸引”等概括为“作用”。
2. 力的定义
力是物体对物体的作用,用F表示。
3. 理解力的定义
(1)施力物体与受力物体
发生作用的两个物体,一个是施力物体,另一个是受力物体。施力物体与受力物体同时存在。例如,
马拉车时,施力物体是马,受力物体是车;脚蹬自行车踏板时,施力物体是脚,受力物体是踏板。
(2)产生力的条件
【想一想】相互接触的两个物体间一定有力的作用吗?不接触的物体有力的作用吗?
【分析】相互接触的物体间不一定有力的作用,在水平面上,两个篮球刚好接触静止,它们之间没有
力的作用。不接触的物体可能有力的作用。例如,地球对它表面及其附近的物体有吸引力的作用。(以上
均选填“有”或“没有”)
【结论】产生力的条件:至少要有两个物体;物体间要有相互作用。
【想一想】力有大有小,怎样比较力的大小呢?
为了描述力的大小,在物理学中出现了力的单位。
4. 力的单位
(1)国际单位:力的单位是牛顿(牛),用符号N 表示。
(2)感知一些力的大小
托起两个鸡蛋用力约1N;拿起物理课本用力约2N;拿起500ml瓶装矿泉水用力约5N;托起一个篮球
所用的力约为5N;一名中学生对地面的压力约500N。
5. 物理学家— 牛顿
(1)简介:艾萨克·牛顿,英国皇家学会会长,英国著名的物理学家、数学家,百科全书式的“全
才”,著有《自然哲学的数学原理》、《光学》。
(2)主要成就①在1687年发表的论文《自然定律》里,对万有引力和三大运动定律进行了描述。
②阐明了动量和角动量守恒的原理。在光学上,发明了反射望远镜,发现了光的色散。
③牛顿与戈特弗里德·威廉·莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉,证明了广义二项式定理。
【例题1】下列关于力的看法,正确的是( D )
A. 没有接触的两个物体,一定没有力的作用
B. 相互接触的两个物体,一定有力的作用
C. 物体间发生力的作用,不一定有受力物体和施力物体
D. 力不能脱离物体独立存在
【解析】力是两个物体之间的相互作用,只要有力,就会有两个相互作用的物体,力不能脱离物体,
C错误,D正确;
两个相互作用的物体不一定相互接触,比如磁铁吸铁,相互接触的物体,如果没有推、拉、举、压等
作用,也不会有力的作用,A、B均错误。 故选D。
【例题2】用绳子系住水桶,手握住绳子从井中提水,手受到竖直向下的拉力,此拉力的施力物体是
( C )
A.地球 B.水桶 C.绳子 D.手
【解析】力是物体对物体的作用,拉力是绳子和手之间的相互作用。受力物体是手,施力物体是绳子。
故ABD不符合题意,C符合题意。 故选C。
探究二、力的作用效果
物理学中,人们常通过力的作用效果来认识和描述力。
1. 力可以使物体发生形变
(1)现象探究:运动员用力拉弓;用力戳气球。
现象分析:弓与气球在力的作用下形状都发生了变化,表明力可以使物体发生形变。
【总结】力可以使物体发生形变。
【想一想】力除了可以使物体发生形变,还有什么样的作用效果呢?
2. 力可以改变物体的运动状态
(1)演示实验
①一个小铁珠静止在水平桌面上,当磁铁靠近它时,会出现什么现象?
②让小铁球从斜面上滚下,沿着它的运动方向放一个磁体,观察小球运动速度的变化情况。③再次让小球从斜面上滚下。在它运动路径的侧旁放一个磁体,观察小铁球运动的变化情况。
【分析实验现象】
①静止的小铁珠被磁铁吸引,向磁铁方向运动。
②平面上做直线运动的小铁珠被正对运动方向的磁铁吸引,速度变快。
③水平面上做直线运动的小铁珠被与运动方向垂直的磁铁吸引,运动方向改变,偏向磁铁方向。
【归纳】物体由静开始运动或由运动到静止,以及运动快慢和运动方向的改变,都被认为它的运动状
态发生了改变。上面的实验现象表明:力可以改变物体的运动状态。
(2)实验结论:力可以改变物体的运动状态。
3. 力的作用效果
一是力可以改变物体的形状,即使物体发生形变;二是力可以改变物体的运动状态。
【例题3】“足球进校园”增强了青少年体质。如图现象中,说明力可以改变物体形状的是( D )
A.把静止在足球场上的足球踢飞 B.草地上滚动的足球最终停下来
C.守门员双手抱住飞过来的足球 D.足球把足球场上的小草压弯了
【解析】A.把静止在足球场上的足球踢飞,足球由静止变为运动,说明力可以改变物体的运动状态,
故A不符合题意;
B.草地上滚动的足球停下来,由运动变为静止,说明力可改变物体的运动状态,B不符题意;
C.守门员双手抱住飞过来的足球,足球由运动变为静止,说明力可以改变物体的运动状态,故C不
符合题意;
D.足球把足球场上的小草压弯了,说明力可以改变物体的形状,故D符合题意。故选D。
【例题4】下列运动场景中,对力的作用效果的描述与其他选项不同的是( B )
A.踢出去的足球在空中划出美丽的弧线 B.跳水运动员压弯跳板
C.篮球碰到篮板改变运动方向 D.百米短跑运动员加速冲过终点
【解析】ACD. 踢出去的足球在空中划出美丽的弧线、篮球碰到篮板改变运动方向、百米短跑运动员
加速冲过终点,运动速度或方向发生变化,说明力可以改变物体的运动状态;
B. 跳水运动员压弯跳板,说明力可以改变物体的形状;符合题意。故选B。
探究三、力的三要素和力的示意图
物理学中,人们常通过力的作用效果来认识和描述力。
1. 力的三要素【想一想】有哪些因素会影响力的作用效果?
(1)影响力的作用效果的因素
【实验】
①如图甲所示,用大小不同的力拉同一根弹簧,观察弹簧的形变程度。
②如图乙所示,用大小相同、方向不同的力分别拉、压缩同一根弹簧,观察弹簧的形变程度。
甲 乙 丙
③如图丙所示,用大小相同、方向相同,但是作用点不同的力推门,感受推开门的难易程度。
【分析】由实验①可得出:力的大小会影响力的作用效果。由实验②可得出:力的方向会影响力的作
用效果。由实验③可得出:力的作用点会影响力的作用效果。
【概括总结】力的大小、方向和作用点都会影响力的作用效果。
2. 力的三要素
(1)概念:力的大小、方向、作用点叫做力的三要素。
(2)理解力的三要素
①任何一个力都有大小、方向和作用点三个因素。
②力的三要素决定力,当其中的任何一个要素改变时,力的作用效果就会随之改变。
③因为力的三要素决定了力的作用效果,所以我们描述一个力时,就必须指明该力的三要素。
【想一想】一个力有三个要素,所以描述一个力,不仅要关心它的大小,还要关心它的方向和作用点,
如果用文字描述比较麻烦,能否用一个图把力的三要素都直观的表示出来?
类比用光线表示光的方法,它是用带箭头的直线表示光的传播路径和方向。我们也可以用一根带箭头
的线段就可以表示力的大小、方向和作用点。
3. 力的示意图
(1)力的示意图:用一条带箭头的线段来表示力,这样的图称为力的示意图。
(2)画法:在受力物体上沿力的方向画一条线段,在线段的末端画一个箭头表示力的方向,线段的
起点或终点表示力的作用点。如图所示是小车受到100N向右斜向上的拉力的示意图。
(3)画力的示意图的注意事项
①力的作用点要画在受力物体上,用圆点表示,不能画在施力物体上。
②如果要在图中画出物体受到的几个力,除了要画出各个力的作用点和方向,还应当用线段的长短粗略地区分力的大小。
③箭头要画在线段的末端,其长度计算在线段的长度内。
④若题中给出了力的大小或符号,要在箭头旁标示清楚。
【例题5】关于力的作用效果,下列说法中正确的是( D )
A. 大小相等的两个力作用效果一定相同
B. 作用点相同的两个力作用效果一定相同
C. 方向相同的两个力作用效果一定相同
D. 三要素都相同的两个力作用效果相同
【解析】力的三要素都会影响力的作用效果,一个要素改变,力的作用效果就会改变,两个力的作用
效果要一样,必须三要素都相同。故选D。
【例题6】如图所示,小华拉着箱子行走,拉杆对箱子的拉力为20N,拉力方向与水平面成45°角。试
画出箱子所受拉力的示意图。
【解析】如图所示,图中点O为力的作用点,线段的长度反映力的大小,箭头和标注的45°反映力的
方向。
【例题7】小车在100N拉力的作用下向前运动,如图所示是该拉力的示意图。以下说法不正确的是(
C )
A.该示意图把拉力的三要素表示出来了 B.在同一图中,力越大,线段应该越长
C.只有力的大小、方向会影响力的作用效果 D.图中小车所受100N拉力的施力物体是绳子
【解析】A. 该示意图把拉力的三要素表示出来了,故A正确;
B. 在同一图中,力越大,线段应该越长,故B正确;
C. 力的大小、方向、作用点,它们都影响力的作用效果,C错误;
D. 木块与绳子之间直接接触并有力的作用,所以木块所受拉力的施力物体是绳子,故D正确。
故选C。
探究四、力的作用是相互的
1. 探究:力的作用是相互的
(1)活动探究一:如图所示,小华和小明穿着旱冰鞋静止在地面上。如果小华用力推小明,会发生
什么现象?并解释发生的现象。【现象】会发现小明在前进的同时,小华也向后退。
【分析】小华用力推小明时,小华对小明施加了一个向前的作用力;同时小华后退,表明小明对小华
也施加了一个向后的作用力(均选填“前”或“后”)。
【结论】物体间力的作用是相互的。
(2)活动探究二
把两块蹄形磁铁固定在小车上,让它们的同名磁极相对,将两个小车在水平桌面上靠拢。进行下列操
作,观察以下三种情况下的现象。
①按住磁铁A,释放磁铁B;
②按住磁铁B,释放磁铁A;
③同时释放两个磁铁。
引导学生利用整理、归纳的方法概括出物体间力的作用是相互的。
研究 运动状态
观察现象 分析判断
对象 的改变
磁体B对磁体A施加排斥力,使
静止到
磁体A 磁体A的运动状态发生变化
运动
磁体A和磁 磁体A对磁体B施加排斥力,使
静止到
体B相互排 磁体B 磁体B的运动状态发生变化
运动
斥
都从静止到 磁体A对磁体B施力时,磁体B
磁体A与B
运动 对A也施加了力的作用
2. 探究结论
大量事例说明:当一个物体对另一个物体施力的同时,另一个物体也同样对它施加力的作用,这两个
力是同时发生的,也就是说:物体间力的作用是相互的。
物体间力的作用是相互的,施力物体同时也是受力物体,受力物体同时也是施力物体。
3. 理解力的相互性
(1)施力物体与受力物体
物体间力的作用是相互的,说明施力物体、受力物体是相对而言的,施力物体和受力物体也是同时存
在的,要确定是施力物体,还是受力物体,一般由研究对象来决定。例如,我们研究放在桌面上的书受到的支持力,书就是受力物体,支持书的桌面就是施力物体;要研
究书对桌面的压力,则桌面为研究对象,即桌面是受力物体,书是施力物体。
(2)相互作用力的同时性
物体间力的相互作用是同时产生、同时消失的,没有先后之分。例如,运动员用脚踢球的过程,球受
到脚的力的作用,同时脚也受到球的力的作用;当球飞离脚时,球不受脚的作用力,同时脚也不受球的作
用力(均选填“受”或“不受”)。
(3)拓展:探究相互作用的两个力的特点
【实验】准备两个弹簧测力计做下面的实验,以拓展探究相互作用的两个力之间的关系。
如图所示,将甲、乙两个弹簧测力计的秤钩相互钩挂在一起,两只手分别沿水平方向拉弹簧测力计,
可以看到两个弹簧测力计的指针同时移动,且示数相等。其中甲的示数是乙对甲的作用力的大小,乙的示
数是甲对乙的作用力的大小。
甲 乙
【实验结论】作用力与反作用力的关系:作用力与反作用力的大小相等,方向相反,且在同一条直线
上,但分别作用在两个物体上。
人们常常把相互作用的两个力分别叫作:作用力与反作用力。
【提问】一个鸡蛋与石头发生碰撞,鸡蛋会破碎,是何原因呢?这两个力的大小相等吗?
【分析】鸡蛋给了石头一个作用力的同时,石头也给鸡蛋一个反作用力。这两个力大小是相等的。但
是由于石头的硬度大,基本看不到形变,而鸡蛋的硬度没有石头的大,所以会破碎。
4. 利用力的相互性解释有关现象
(1)火箭升空
运载火箭产生的巨大推力使飞船获得一个很大的速度冲出了大气层。那么,这个力是谁给它的呢?
火箭对喷出的燃气有向下的推力,因为物体间力的作用是相互的,所以燃气会对火箭有一个向上的反
推力,使火箭加速向上运动(均选填“上”或“下”)。
(2)走路
人走路时,脚用力向后方蹬地,对地面有向后的力的作用,同时地面对脚产生一个反向的向前的作用
力,人在这个反向作用力的作用下前行。
(3)游泳
人游泳时,手用力向后方划水,对水有向后的力的作用,同时水对人产生一个向前的作用力,人在这个反向作用力的作用下前行。
【例题8】学习了力的知识后,小强对一些现象做了总结,下列说法正确的是( C )
A.火箭点火后腾空而起,说明一个物体也能产生力的作用
B.“以卵击石,卵裂而石无恙”的现象说明石头对鸡蛋产生的力更大
C.穿着轮滑鞋用手推墙壁,使人向相反的方向运动的力是墙壁施加的
D.常说“磁体吸引铁钉”,说明铁钉不能吸引磁体
【解析】A.火箭点火后腾空而起,火箭与燃气相互作用,不能说明一个物体也能产生力的作用,故
A错误;
B.物体间力的作用是相互的,“以卵击石,卵裂而石无恙”,石头与鸡蛋相互作用,相互作用力大
小相等,故B错误;
C.穿着轮滑鞋用手推墙壁,手与墙壁相互作用,使人向相反的方向运动的力是墙壁施加的,故C正
确;
D.物体间力的作用是相互的,“磁体吸引铁钉”,磁体与铁钉相互作用,铁钉也能吸引磁体,故D
错误。故选C。
【例题9】端午节是我国的传统节日,精彩的赛龙舟比赛在全国各地举行,如图,用桨在水中划龙舟
时,使龙舟前进的力是( A )
A.水对桨的推力 B.桨对水的推力 C.龙舟受到的浮力 D.龙舟受到的重力
【解析】运动员用桨向后划水,对水施加力的作用,由于物体间力的作用是相互的,水就会对船桨产
生向前的反作用力使龙舟前进,因此使龙舟前进的力是水对桨的推力,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A.
【归纳整理】【精讲点拨】
1. 力的概念
(1)力的作用至少有两个物体,离开物体或只有一个物体不会有力的作用。
(2)相互接触或不相互接触的物体间都可能发生力的作用。即便物体相互接触,也可能没有产生力
的作用。
2. 当力的三要素其中一个因素改变时,力的作用效果也会随之改变,要说明一个力,就必须指明其三
要素。
3. 力的示意图运用了模型法。模型法是物理学中常用的研究问题的方法,如光线的引入也是运用了模
型法。
4. 物体间的相互作用力大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,作用在两个物体上,同时产生,
同时消失,同时变化。
【课堂练习】
1.如图所示的几种现象中,力所产生的作用效果与其它三个不一样的是( )
A.手拉开弓 B.运动员罚点球 C.小明压弯跳板 D.熊猫拉弯竹子
【答案】B。
【详解】A.运动员对弓弦的拉力,使弓发生了形变;
B.运动员罚点球时,把足球踢出,足球由静止变为运动,改变了足球的运动状态;
C.小明对跳板的压力,使跳板发生了形变;
D.熊猫拉弯竹子,是力改变了竹子的形状;
由此可知,B中力的作用效果与其它三个力所产生的作用效果不同,故B符合题意,ACD不符合题意。
所以选B。
2.如图所示,在跳台跳水运动中,运动员对跳板施力的同时,由于力的作用是_____的,跳板对运动
员也施加力,但这两个力的效果不同,前者主要使跳板发生______,后者主要是改变了运动员的_____。
【答案】相互,形变,运动状态
【详解】在跳台跳水运动中,运动员对跳板施力的同时,也受到跳板对他的作用力,这是因为物体间
力的作用是相互的。运动员对跳板施力的时候,跳板会变弯,使形状发生了变化;跳板对运动员施力时,将运动员弹起,
使运动员的运动状态发生变化。
3.如图是一个正在摆动的小球,请作出绳子对小球的拉力。
【答案】见右图。
【详解】拉力的方向沿绳斜向上,作用点在绳子与球的接触点,如图所示。
4. 如图所示,小明与小红都穿上了旱冰鞋站在平地上,相互用双手击掌推对方。下列说法中正确的是
( )
A.小明对小红的推力的方向是指向小明后退方向的
B.小明对小红的推力使小明速度发生了改变
C.小明先对小红施加推力,小红后对小明施加推力
D.小明对小红的推力与小红对小明的推力是相互的
【答案】D。
【详解】A.小明对小红的推力的方向是指向小红后退方向,故A错误;
B.小红受到小明的推力,使小红速度发生了改变,故B错误;
CD.小明对小红的推力和小红对小明的推力属于相互作用力,两个力是同时产生的,故C错误,D正
确。所以选D。
5. 在2022年2月4日北京举行的第24届冬奥会上,将进行被称为“雪上马拉松”的越野滑雪比赛。
如图所示,运动员用力向后撑雪杖,人就向前运动,这说明______;同时观察到被雪杖撑过的地方,雪会
凹陷下去,这说明力可以使物体发生______;若滑雪运动员沿直线匀速滑行,则他的运动状态____(选填
“改变”或“不改变”)。【答案】力可以改变物体的运动状态;形变;不改变。
【详解】由于力可以改变物体的形状或运动状态,运动员用力向后撑雪杖,人就向前运动,运动状态
发生变化,这说明力可以改变物体的运动状态;被雪杖撑过的地方,雪会凹陷下去,形状发生了变化,这
说明力可以使物体发生变形。
若滑雪运动员沿直线匀速滑行,运动方向与速度都不变,则他的运动状态不改变。
6. 如图所示,使一薄钢条的下端固定,分别用不同的力(力的三要素不同)去推它,使其发生图
(a)(b)(c)(d)所示的形变,其中F =F =F >F ,那么:
1 3 4 2
(1)比较图(a)和图(b),说明力的作用效果跟力的_____有关;
(2)比较图(a)和图(c),说明力的作用效果跟力的_____有关;
(3)比较图(a)和图(d),说明力的作用效果跟力的_____有关。
【答案】(1)大小;(2)方向;(3)作用点。
【详解】力的三要素有:力的大小、方向、作用点,它们都影响力的作用效果;要探究力的作用效果
跟力的三要素是否有关,应该用控制变量法探究。即每次使力的大小、方向、作用点这三个要素只能改变
一个。
(1)比较图(a)和(b),力的方向和作用点相同时,F>F,研究力的作用效果跟力的大小的关系,
1 2
力越大钢条形变大。
(2)比较图(a)和(c),力的大小和作用点相同,力的方向不同,研究力的作用效果跟力的方向的
关系,力的方向不同,钢条的形变不同。
(3)比较图(a)和(d),力的大小和力的方向相同时,研究力的作用效果跟力的作用点的关系,
力的作用点不同,钢条的形变大小不同。
【课后反思】
本节课学习中,你有哪些收获,还有哪些问题?