师:同学们,大家好。前面我们已经学习了第七章“力”,今天进行这一章的复习。本章主要围绕“力”这个字展开,那力学当中有哪些知识呢?首先,力的定义是什么?是物体对物体的作用。怎么理解这句话呢?脱离物体的力存在吗?不存在。只有一个物体能够产生力的作用吗?也不能。力是物体对物体的作用,这意味着一个物体是施力物体,另一个物体是受力物体。力有大小,它的单位是什么?是牛顿,简称牛,符号为N。力在作用下会呈现一定的作用效果,力的作用效果是什么呢?力可以使物体发生形变,也可以使物体的运动状态发生改变。力的三要素是什么呢?是大小、方向、作用点。任何一个要素发生变化,力的作用效果都会改变。我们通常用力的示意图来表示力,用线段的长短表示力的大小,箭头的指向表示力的方向,箭尾通常代表作用点。
我们还知道物体间力的作用是相互的,怎么理解这个“相互”呢?比如人推墙,同时墙也在推人,这个人既是施力物体,同时也是受力物体。知道了这些力学知识,我们要学会分析力。怎么分析力呢?我们要明确受力物体是谁,施力物体是谁,为什么会施加这个力,以及力的三要素:大小、方向、作用点。我们不仅要会分析力,还要会表示力,也就是要会用力的示意图来表示力。对于有些力是可以测量的,我们要知道测量方法。今天这节课我们就从这三个方面来进行复习。
我们首先来看怎么进行力的分析。先看这几个图片,足球由静止变运动,这里又由运动变静止,还有运动方向发生了变化。我们说这三个图中足球的运动状态发生了改变,为什么会改变呢?是因为足球受到了力。再看这几个图,跳板形变了,撑杆形变了,蹦床也发生了形变,为什么会形变呢?是因为受到了力的作用,所以形变就是力的作用效果之一。这里要注意,形变分成两种,一种是弹性形变,即在力的作用下发生形变,撤去力能恢复原状;还有一类是受到力发生形变,撤去力无法恢复原状的塑性形变。有些形变容易观察,比如拉伸弹簧或者拉动橡皮筋,能清楚看到形变。但有些形变不容易观察,比如压桌面,看不到桌面形变,这种微小型变通常可以用放大的方法观察,但实际生活中不可能都用放大方法,所以我们通常通过判断两个物体间是否接触并且相互挤压,若存在就认为发生了形变。我们刚刚分析了力可以使物体运动状态改变或者发生形变,下面我们来分析网球与球拍碰撞时产生的力。
请同学们仔细看网球,它受到力了吗?分析它的运动状态,跟球拍碰撞时,速度由快变慢,被反弹回来,运动方向发生变化,然后速度又由慢变快,说明运动状态发生了变化,不仅如此,它还发生了形变,所以说网球受到了力。那球拍受到力了吗?它的运动状态有没有变化呢?从视频中能判断出变化了,它的形状发生变化了吗?也发生变化了,也就是说球拍也受到了力。
实际上还可以这样分析,前面说物体间力的作用是相互的,网球受到力,施力物体是球拍,同样网球也会给球拍施加一个力,所以球拍也受到力,大家会分析了吗?在本章中,我们还学习了两种性质的力,一种是重力,一种是弹力。我们要从力产生的原因、力的大小、力的方向、力的作用点来分析。请同学们跟着我回忆,首先重力产生的原因是什么?是由于地球的吸引。弹力产生的原因是发生弹性形变的物体,由于要恢复原状。那重力的大小呢?课本上告诉我们定量关系是G = mg。弹力的大小呢?课本上主要介绍了弹簧弹力的大小,在弹性限度内,形变量越大,产生的弹力越大。再看重力的方向,是竖直向下,这里的竖直是指跟水平面相垂直。那弹力的方向朝哪呢?是与弹性形变方向相反。重力的作用点是在重心上,对于规则均匀的物体,我们认为重心就在它的几何中心;对于不规则不均匀的物体,通常用悬挂法来测量重心。那弹力的作用点在哪里呢?由前面定义可知作用点在与物体接触面上,这些知识大家掌握了吗?下面我们来分析篮球受到重力的情况。
篮球受到重力吗?想象抛出去的篮球会画一条弧线,最终落向地面,它的运动状态在改变,说明受到了力的作用。谁施加的这个力呢?是地球,所以篮球受到了重力,作用点就在重心上,力的方向竖直向下,我们用G来表示它。再来分析这样一个情况,大家看图片中的实验装置,这是放置的一个平塑料板,在气球里装上水,称为水球。先看水球形状,当慢慢把它放到塑料板上时,观察塑料板和水球发生了什么变化。
看清楚变化过程了吗?下面回到图片。首先分析水球受到的支持力,由题意可知水球是受力物体,问题是谁施加的力?为什么施加?看到图片中塑料板发生了形变,它为了恢复原状要产生弹力,它形变方向是向下的,所以为了恢复原状产生的弹力方向向上,作用点在水球上,我们把这样的弹力也叫支持力,方向向上,用F支表示。下面再来分析塑料板受到的压力,这个压力施力物体是谁?是水球,因为水球也发生了形变,它形变方向朝哪呢?从实验可知形变方向向上,它为了恢复原状会给塑料板一个向下的压力,作用点在塑料板上,方向向下,我们用F压表示。我们不仅要会分析力,还要会表示力。表示力通常用力的示意图,线段长短表示力的大小,箭头指向代表力的方向,箭尾通常代表作用点。
下面用力的示意图画出小车受到的大小为100牛的拉力,这个拉力作用点在哪里?有人觉得是人施加的,但想一想,是人拉着绳又拉着车,所以真正作用在小车上的力是绳施加的,也就是说这个拉力是绳施加的,作用点应该在小车上。方向朝哪呢?当绳受到拉力,它会沿着绳的方向形变,所以产生力的方向也应该沿着绳的方向,我们沿着绳画一个有向线段,它的大小已知是100牛顿,所以用F = 100牛表示这个拉力的大小。大家知道怎么用力的示意图表示力了吗?下面再来看一个问题。
