自然界中的四种基本力是不需要物体相互接触就能起作用
高中物理必修1-3.2弹 力课文练习
§3.2 弹力【学习目标细解考纲】1.知道形变的概念及弹力产生的原因和条件。
2.知道压力、支持力、拉力、推力等都是弹力。
3.理解掌握胡克定律及劲度系数。
4.能正确画出弹力的方向。
【知识梳理双基再现】自然界的四种基本力_________(是或不)需要物体相互接触就能起作用，但弹力间生在__________并且发生___________形变的物体之间，常见弹力有__________、__________、_________、_________，压力和支持力的方向都__________于物体的接触面，指向被压或被支撑的物体。
拉力沿着绳而指向__________的方向，弹簧的弹力F跟_____________成正比，其表达式为_______________________。
【小试身手轻松过关】1.关于形变，下列说法正确的是（）A.物体形状的改变叫弹性形变B.物体受到外力作用后发生的形状改变叫弹性形变C.物体在外力去掉后能恢复原状的形变叫弹性形变D.任何物体在外力的作用下都能发生形变，不发生形变的物体是不存在的2.下列各力中属于弹力的是（）A.绳子对物体的拉力B.水中木块所受的浮力C.水对杯底的压力D.大气对地面的压力3.关于弹力，下列说法正确的是（）A.只要两个物体接触就一定产生弹力作用B.只有发生形变的物体才会对与它接触的物体产生弹力C.通常所说的压力、支持力和绳的拉力都是弹力D.压力和支持力的方向总是垂直于接触面（或切面）4.日常生活中说有的弹簧“硬”，有的弹簧“软”，指的是它们的劲度系数不同，那么关于弹簧的“软”“硬”与劲度系数的关系，下列说法中正确的是（）A.“软”弹簧劲度系数小B.“软”弹簧的劲度系数大C.“硬”弹簧劲度系数小D.“硬”弹簧的劲度系数大【基础训练锋芒初显】5.关于弹力的方向，下列说法正确的是（）A.放在水平桌面上的物体所受弹力的方向是竖直向下的B.放在斜面上的物体所受斜面的弹力的方向是竖直向上的C.将物体用绳吊在天花板上，绳所受物体的弹力方向是竖直向上的D.物体间互相挤压时，弹力的方向垂直接触面指向受力物体6.关于物体对水平支持物的压力F N，下列说法正确的是（）A. F N就是物体的重力B. F N是物体所受重力的平衡力C. F N的作用点在物体上D. F N 的作用点在支持物上7.下列说法正确的是（）A.木块静止地放在水平桌面上要受到一个竖直向上的弹力，这是由于木块发生微小的形变而产生的B.拿一根细竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿的弹力是由于木头发生形变而产生的C.挂在电线下面的电灯受到向上的拉力，这是因为电线发生微小的形变而产生的D.绳对物体拉力的方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向8.请画出物体所受的弹力【举一反三 能力拓展】9.如右图所示，原长分别为 L 1和L 2、劲度系数分别为k 1 和k 2的轻质弹簧竖直地悬挂在天花板下。
自然界中的四种基本力是不需要物体相互接
NB NA
B
光滑斜面
A
点与平面间弹力方向：
过接触点垂直平面指向受力物体
各种接触面间的弹力方向判断
• 曲面与
N
B
曲面与曲面间弹力方向：
与过接触点的公切面垂直并指向受力物体
三、几种弹力及其方向 （1）常见弹力：拉力、压力、支持力 （2）常见弹力的方向
① 支撑面的弹力 压力： 方向垂直于支持面而指向被压的物体 支持力：方向总是垂直于支持面，指向被支持的 物体． ②绳的弹力 由于绳被拉长而对所拉物体产生的弹力，通 常称为拉力．拉力的方向总是沿绳而指向绳收缩 的方向．
即物体是否接触，是否发生形变。（弹力产生的条件）
2、假设法
假设物体接触的地方不存在弹力，研究物体是否能保持原状。
巩固练习：判断A物体受到的弹力
A A
A
A
各种接触面间的弹力方向判断
• 曲面与平面接触
N` N N
曲面与平面间弹力方向：
过接触点垂直平面指向受力物体
各种接触面间的弹力方向判断
• 点与平面接触
弹力方向的确定
弹力方向垂直于过接触点的切线（或平面）指向受力物体
F4
F2 F3
F6
F5
F1
F2
F1
F2
F1
F3
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 在图3—2—5中，A、B两小球相互间一定有弹力作用 的图是……………( )
3.2
弹
力
一、接触力
自然界的四种基本力
自然界的四种基本力力是自然科学理论大厦的基石;力的发现和力学理论的建立，是自然科学从幼稚走向成熟的重要标志。
在牛顿以前，古希腊科学家解释自然现象的理论框架是"和谐"。
譬如，地球为什么是球形的?行星为什么作圆周运动?他们认为，球形和圆周运动最匀称、最饱满、最稳定，即最和谐。
所以，找到了和谐，也就找到了满意的答案。
在牛顿以后，科学家则用力的框架代替了和谐框架。
今天，科学家对自然现象的解释就是致力于寻找隐藏在现象背后的作用力，找到了作用力，也就等于找到了现象存在的原因。
显然，力的框架与和谐的框架相比具有明显的优越性。
它不仅可以精确地解释许多以前无法解决的难题，而且还能准确地预见许多自然现象。
今天，当我们用力的观点考察世界时发现，在自然界中，物质的运动无不受力的支配。
无论是物理运动、机械运动、化学运动，还是生物运动，都离不开力的作用。
强相互作用力、弱相互作用力、电磁力和万有引力支配着宇宙的一切运动。
同时，正如科学家们所言，科学理论的诠释之箭只有指向力学才是最基本的、最令人信服的。
因此，从研究各种自然力开始，并着手寻找它在生物系统和社会系统中的可能表现形式，就有可能找到物质系统与生物系统和社会系统之间的某种联系，发现存在于生物系统和社会系统中的新的作用力。
倘若如此，社会科学就有可能如同自然科学一样有一个坚实的基石，并最终实现与自然科学的联姻或统一。
从原子到美洲豹，从细菌到你我他，从鲜花到牛粪尿，从爱因斯坦的大脑到花岗岩，所有这些存在物虽然表现出的结构、形态和运动各不相同，但是从本质上讲，它们都是由自然界四种基本作用力所编制的"实体"。
因此，五彩缤纷的世界背后，蕴藏着一种令人难以置信的简单韵律～四种基本相互作用力在编制世界的过程中，分别统管着不同的层次和范围，各有职责，各尽其力。
它们既有共同点，也有不同点。
共同点是它们都有作用源，都有传递相互作用的"媒介"粒子。
力的概念、四种基本相互作用;三种常见力：重力、弹力、摩擦力
力的概念、四种基本相互作用；三种常见力：重力、弹力、摩擦力一、力的概念：1、力：物体间接相互作用。
2、力的作用效果：使物体发生形变或使物体的运动状态发生变化（产生加速度）3、力的性质：（1）物质性：力是物体对物体的作用，一个物体要受到力的作用，一定是另一个物体对它施加这种作用，力是不能离开物体而存在的。
即没有物体（受力物和施力物），就谈不上力的作用（2）力的作用的相互性：任何两个物体之间的作用总是相互的，施力物同时也是受力物。
（3）力的矢量性，力不仅有大小，还有方向，力是矢量，其去处遵守矢量运算法则—平等四边形定则。
（4）力的独立性，一个力作用于某个物体上产生的效果，与这个物体同时受其他力的作用无关，这就是力的独立性作用原理。
说明：物体间的相互作用并不一定要相互接触。
4、力的三要素：大小、方向盘、作用点。
5、力的测量：用测力计测量（最常用的测力计是测力计）6、力的单位：在SI制中，力的主单位是“牛顿”简称：牛，代号：N.7、力的分类：（1）根据力的性质分为：重力（万有引力）、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等。
（2）根据力的效果可分为：拉力、张力、压力、支持力、动力、阻力、向心力、回复力等。
说明：根据效果命名的不同名称的力的力，性质可相同；同一性质的力，其作用效果可能不同。
如上抛一小球，在球上升的过程中，重力是阻力，而小球越过最高点下落时，重力以成为动力，而将小球和地球看成一个系统时，重力以成为内力。
8、力的表示法：（1）力的图示：用一条有向线段可完整地把力的三要素地表达出来，带有的线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭头或箭尾表示力的作用点。
（2）力的示意图：不需要画出力的标度，只要用一箭头的线段示意出力的方向。
说明：①用力的图示法表示力时，标度的选取是任意的，实际问题中可根据实际力的在大小作恰当的选择，尽量使画出的力既容易分度，以使整个图面匀称、美观，不仅画出力的作用点和方向，还是要将线的长短按标度严格画出。
自然界的四种基本作用力
自然界的四种基本作用力四大基本的作用力，依强弱次序分别为：1、万有引力，又名引力相互作用或重力相互作用，在一般使用上常亦称为重力，是指具有质量的物体之间加速靠近的趋势。
引力是其中最弱的一种，两个质子间的万有引力只有它们间的电磁力的1／1035 ，质子受地球的引力也只有它在一个不强的电场1000伏／米的电磁力的1／1010。
因此研究粒子间的作用或粒子在电子显微镜和加速器中运动时，都不考虑万有引力的作用。
一般物体之间的引力也是很小的，例如两个直径为1米的铁球，紧靠在一起时，引力也只有2.83×10-4牛顿，相当于0.03克的一小滴水的重量。
但地球的质量很大，这两个铁球分别受到4×104牛顿的地球引力。
所以研究物体在地球引力场中的运动时，通常都不考虑周围其他物体的引力。
天体如太阳和地球的质量都很大，乘积就更大，巨大的引力就能使庞然大物绕太阳转动。
引力就成了支配天体运动的唯一的一种力。
恒星的形成，在高温状态下不弥散反而逐渐收缩，最后坍缩为白矮星、中子星和黑洞，也都是由于引力的作用，因此引力也是促使天体演化的重要因素。
2、电磁力，是一种相当强的作用力，在宇宙的四个基本的作用力中，它的强度仅次于强核作用力。
当进入到原子的尺度时(0.1nm)，会发现所有的物质都是由不同的原子构成的，而原子是由不同的原子核与电子构成的，带负电的电子与带正电的原子核（由质子与中子构成）经由电磁作用紧密地结合在一起。
但在原子的尺度时，我们必须用量子化的电磁场来描述，这种描述法，就是把两粒子之间的作用看成是在交换光子。
其实光就是一种电磁波，量子化的电磁作用也就是光电作用。
3、强相互作用是作用于强子之间的力，是所知四种宇宙间基本作用力最强的，也是作用距离第二短的（大约在10-15 m 范围内，比弱相互作用的范围大）。
核子间的核力就是强相互作用，它抵抗了质子之间的强大的电磁力，维持了原子核的稳定。
现在物理学家认为强相互作用的产生与夸克、胶子有关。
自然界中四种基本相互作用
自然界中四种基本相互作用自然界是一个包含广泛机制和相互作用的复杂系统。
这些基本相互作用构成了物理学和化学的基础，并随着科学的发展而不断被深入研究。
在这篇文章中，我们将简单地介绍自然界中的四种基本相互作用：重力、电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用。
1. 重力重力是自然界中最弱的相互作用，但它是最广泛的。
它的作用是引力，使得物体相互之间产生吸引力，使它们沿着曲线互相吸引并产生运动。
任何物体都会产生重力，其大小与质量有关。
重力的大小遵守牛顿万有引力定律，它与质量的乘积成正比，与距离的平方成反比。
2. 电磁相互作用电磁相互作用是一种作用于相同或不同电荷之间的相互作用力。
当两个电荷相互作用时，它们会产生电场和磁场。
如果一个电荷在其周围的电场中移动，它将对其他电荷产生吸引或排斥的作用。
这种相互作用力遵循库伦定律，大小与电荷的乘积成比例，与两个电荷之间距离的平方成反比。
弱相互作用是一种发生在粒子之间的相互作用力，它导致粒子之间的变换。
弱相互作用不同于其它相互作用，因为它不产生常规的力，而是导致粒子之间一些微小的反应。
弱相互作用的作用包括放射性衰变和太阳能产生的核反应。
弱相互作用不会影响材料的机械性能，但它是用于控制和驱动许多科技应用的基础。
强相互作用是一种发生在原子核内的相互作用力，它保持了质子和中子的结合状态。
强相互作用足以克服静电力的排斥作用，让质子和中子保持在一起形成原子核。
由于强相互作用的力量非常强大，它只在极短的距离内发生作用，从而形成原子核的结构。
强相互作用是核能的基础，也是高能物理学的重要组成部分。
总之，自然界中的四种基本相互作用构成了物理学和化学的基础，这些相互作用力被用于解释物质和宇宙的运动和性质。
虽然每种相互作用力的性质和效果不同，但它们在自然界和科技应用中发挥着重要的作用。
四种基本相互作用力
四种基本相互作用力：1，万有引力万有引力定律：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比。
计算公式两个可看作质点的物体之间的万有引力[1]，可以用以下公式计算：F＝GmM/r^2,即万有引力等于引力常量乘以两物体质量的乘积除以它们距离的平方。
其中G代表引力常量，其值约为6.67×10的负11次方单位N·m2/kg2。
为英国物理学家、化学家亨利·卡文迪许通过扭秤实验测得。
万有引力的推导：若将行星的轨道近似的看成圆形，从开普勒第二定律可得行星运动的角速度是一定的，即：ω=2π/T(周期)如果行星的质量是m，离太阳的距离是r，周期是T，那么由运动方程式可得，行星受到的力的作用大小为mrω^2=mr（4π^2）/T^2另外，由开普勒第三定律可得r^3/T^2=常数k'那么沿太阳方向的力为mr（4π^2）/T^2=mk'（4π^2）/r^2由作用力和反作用力的关系可知，太阳也受到以上相同大小的力。
从太阳的角度看，（太阳的质量M）（k''）（4π^2）/r^2是太阳受到沿行星方向的力。
因为是相同大小的力，由这两个式子比较可知，k'包含了太阳的质量M，k''包含了行星的质量m。
由此可知，这两个力与两个天体质量的乘积成正比，它称为万有引力。
如果引入一个新的常数（称万有引力常数），再考虑太阳和行星的质量，以及先前得出的4·π2，那么可以表示为万有引力=GmM/r^2两个通常物体之间的万有引力极其微小，我们察觉不到它，可以不予考虑。
比如，两个质量都是60千克的人，相距0.5米，他们之间的万有引力还不足百万分之一牛顿，而一只蚂蚁拖动细草梗的力竟是这个引力的1000倍！但是，天体系统中，由于天体的质量很大，万有引力就起着决定性的作用。
在天体中质量还算很小的地球，对其他的物体的万有引力已经具有巨大的影响，它把人类、大气和所有地面物体束缚在地球上，它使月球和人造地球卫星绕地球旋转而不离去。
3.2弹力
(1)
(2)
2. 绳的拉力与拉绳的力 方向: 沿绳而指向绳收缩的方向
例 分析绳的拉力方向
(1) T
(2)
2. 绳的拉力与拉绳的力 方向: 沿绳而指向绳收缩的方向
例 分析绳的拉力方向
(1) T
(2) T1
2. 绳的拉力与拉绳的力 方向: 沿绳而指向绳收缩的方向
例 分析绳的拉力方向
(1) T
(2) T1
2. 弹性形变: 物体在形变后能恢复 原状的形变。
任何物体都能发生形变 微小形变
3.弹性限度：如果形变过大，超过 一定的限度，撤去外力后，物体就不能 完全恢复原来的形状。
二、弹力
1. 弹力的定义：
二、弹力
1. 弹力的定义：发生弹性形变的物体 由于要恢复原状，对与他接触的物体会 产生力的作用。
二、弹力
物体 压力方向：
三、几种典型的弹力
1. 压力与支持力 (总是成对出现) 方向：总是垂直于支持面指向受力
物体 压力方向：指向被压的物体
三、几种典型的弹力
1. 压力与支持力 (总是成对出现) 方向：总是垂直于支持面指向受力
物体 压力方向：指向被压的物体 支持力方向：
三、几种典型的弹力
1. 压力与支持力 (总是成对出现) 方向：总是垂直于支持面指向受力
接触力与非接触力
1. 非接触力：自然界中的四种基 本力是不需要物体相互接触就能起作 用的。
2. 接触力：物体与物体直接接触 才发生的力。
(1)通常所说的拉力、支持力、阻 力等都是接触力。
(2)接触力按性质可归纳为： 弹力和摩擦力 它们在本质上都是由电磁相互作 用引起的。
一、形变与弹性形变
1. 形变: 物体在力的作用下形状或 体积的改变。
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一切物体在力的作用下都会产生形变 有的物体形变较为明显.(如拉伸的弹簧,弯曲的弓箭)
有的物体的形变极其微小(如重物放在桌面上)
观察微小形变
不能发生形变的物体是不存在的
发生形变的物体，对使它发生形变的物体有 什么作用效果呢？？ 为什么？ 因为它要恢复原状。
2、弹力 ： 定义： 发生弹性形变的物体由于要恢复原来的形 状，对与它接触的物体发生力的作用，这种力 叫做弹力 产生条件： ① 直接接触 ② 发生弹性形变
b
Tb
a
Ta
G
各种接触面间的弹力方向判断:“垂直于 接触面”
曲面与平面接触
N` N N
曲面与平面间弹力方向： 过接触点垂直平面指向受力物体
各种接触面间的弹力方向判断
点与平面接触
N` N
NB NA
B
光滑斜面
A
点与平面间弹力方向： 过接触点垂直平面指向受力物体
各种接触面间的弹力方向判断
点与曲面接触
G 球不可能静止，所以球与斜面 间没有弹力
轻绳与轻杆受力特点
轻绳的含义：
不计质量的柔软的绳子。
轻绳的受力特点：
1、只能拉不能压； 2、轻绳的拉力一定沿绳方向； 3、同一根绳子张力处处相等。
轻绳与轻杆受力特点
轻杆的含义：
不计质量不发生形变的杆
轻杆受力特点：
1、可拉可压； 2、杆所受的力不一定沿杆的方向；
三、几种弹力及其方向
1、常见弹力：拉力、压力、支持力
2、常见弹力的方向
① 支撑面的弹力 压力：方向垂直于支持面而指向被压的物体 支持力：方向总是垂直于支持面，指向被支持 的物体． F2
书 F2 书 F1 木板 F1 板
② 绳的弹力 由于绳被拉长而对所拉物体产生的弹力，通常 称为拉力．拉力的方向总是沿绳而指向绳收缩的方 向．
3. 2
弹 力
一、接触力
1、自然界中的四种基本力是不需要物体相互接触就 能起作用的。 2、接触力：物体与物体直接接触才发生的力。 （1）通常所说的拉力、支持力、阻力等都是接触力。 （2）接触力按性质可归纳为： 弹力和摩擦力，它们在本质上都是由电磁相互 作用引起的。
二、弹力：
1、形变： 物体在力的作用下发生的形状或体积改变 撑杆跳、拉箭、蹦蹦床、拍球、跳水 （1）弹性形变： 能恢复原来形状的形变。 （2）弹性限度： 如果形变过大，超过一定的限度，撤 去外力后，物体就不能完全恢复原来的形 状，这个限度叫做弹性限度。
四、胡克定律：
实验：探究弹力和弹簧伸长的关系 1、内容： 弹簧发生弹性形变时，弹力的大小跟弹簧伸 长（或缩短）的长度x成正比。 2、公式： F＝kx 其中：k——弹簧的劲度系数 单位：牛每米， 符号N/m x——弹簧伸长（或缩短）的长度
N1
NB N2
NA A
B
半球形的碗
点与曲面间弹力方向： 与过接触点的切面垂直并指向受力物体
各种接触面间的弹力方向判断
曲面与曲面接触
N A
半球形的碗
NB对A
N
B
曲面与曲面间弹力方向： 与过接触点的公切面垂直并指向受力物体
弹力有无的判断
对于微小形变，用假设推理法
假设A、B间有弹力
A B 光滑水平面并 排放着静止的 木块A、B
以B为研究对象，B受力： N地
NA→B G B不可能静止，所以A、B间没 有弹力
弹力有无的判断
假设球与斜面间有弹力 以球为研究对象，球受力：
T
N斜面→球
判断球与斜面 间有无弹力
G 球不可能静止，所以球与斜面 间没有弹力
弹力有无的判断
假设球与木块间有弹力 以球为研究对象，球受力： N
N木块→球
光滑球静止 在水平地面