师:同学们好,今天我们一起学习第六单元第二节——怎样描述力。首先回顾上节课知识。上节课我们学习了力的概念,力是一个物体对另一个物体的作用;还知道力的作用有个重要特点,即力的作用是相互的,如果 A 物体对 B 物体施加力,同时 B 物体也会对 A 物体施加反作用力;另外,我们学习了力的作用效果,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。以上就是上节课所学内容。
今天的学习从一个小问题开始,如果给大家一个球,思考如何让球发生形变?这个问题简单,大家应该都能想到可以用手挤压它。那怎样让球的形变更明显呢?我们来看个视频,一个弹力球,用力向下压,它会发生形变,当用更大的力向下压时,形变效果更明显。
从刚才这个实验能看到,两次施加力的大小不同,产生的作用效果也不同,这让我们想到力的大小会影响力的作用效果。请同学们思考,生活中还能找到类似例子吗?
我们来看这两种情况。第一种,轻轻地用力提地上的箱子,箱子不动;用力更大时,箱子被提起来了。这两次施加力的大小不同,产生的效果也不同。第二个例子,轻轻地踢球,球运动一小段距离;用力踢球,球运动很远的距离。这种情况下,两次施加力大小不同,作用效果也不同。由此能找到很多类似例子,通过大量示例,我们可以得出结论:力的大小会影响力的作用效果。
接下来思考,如果两个力大小相同,它们产生的效果一定相同吗?同学们先思考,看能否找到相应例子。
我们来看个小实验,这里有个弹簧竖直放在地面上,第一次用力向下压弹簧,第二次用相同大小的力拉弹簧。这两次力大小相同,但能明显看到作用效果不同,第一次弹簧长度变短,第二次弹簧长度增加。是什么原因导致这两次力的作用效果不同呢?我们会想到是这两次力的方向不同,所以力的方向好像会影响力的作用效果。
再看一个实验,一辆小车保持静止,当用竖直向下的力压它时,小车仍然静止;若使这个力沿倾斜方向施加,会发现小车可以沿水平方向运动。这两次力的作用效果不同。在刚才的视频中,对小车施加两次力,方向不同,产生不同作用效果,所以这个实验也能说明力的方向会影响力的作用效果。同学们在生活中还能找到类似例子吗?
来看这两个例子。第一个例子,一个螺母,顺时针拧它会越来越紧,逆时针拧它会越来越松,这两次施加力的方向不同,产生不同作用效果。第二个例子,一辆向右匀速行驶的小车,向右用力推它,小车会加速,向左用力拉它,小车会减速,这里两次施加给小车力的方向不同,也产生不同作用效果。当然还能找到很多类似例子,通过大量示例表明,力的方向会影响力的作用效果。
同学们,现在我们知道力的大小和方向会影响力的作用效果,那思考下面这个问题:如果两个力大小和方向都相同,产生的效果一定相同吗?
来看下面这个实验。一个木杆在水平位置保持静止,左右两边各挂一枚钩码,现在将左端悬挂点向左端移动一些,松手后左端会下沉;将其恢复原状,再将左边悬挂点向右端移动一些,松手后右端会下沉。这两次力的作用点改变了,作用效果也不同。在这个实验中,两次施加力的大小和方向均相同,但作用点不同,产生不同作用效果,所以力的作用点好像会影响力的作用效果。
再看一个小实验,一个矿泉水瓶,如果用力水平推它的底端,它可以水平移动;如果用力水平推它的顶端,它会倾倒。这两次力的作用点不同,产生的效果也不同。刚才这个实验同学们可以自己动手做,器材很简单。在这个实验中,看到两次推矿泉水瓶力的作用点不同,效果不同。同学们思考一下,生活中还能找到类似例子吗?
来看这两个例子。第一个,踢球时,如果脚踢在球不同位置,球会产生不同旋转,也就是说力作用的位置不同,即作用点不同,产生的作用效果不同。第二个例子,用手推门时,手的作用点离门轴远一点,会发现更容易推动门,这也说明作用点不同,产生的作用效果不同。类似例子还有很多,大量示例说明力的作用点会影响力的作用效果。
下面我们做个小结,通过刚才学习,我们认识到影响力的作用效果的因素有力的大小、力的方向和力的作用点。在物理中,我们把力的大小、力的方向和力的作用点统称为力的三要素,因为它们都会影响力的作用效果。
下面我们研究力的大小问题。同学们在前面学习中知道,要测量一个物理量的大小,需要有统一标准,这个统一标准就是测量单位。要测量力的大小,就要先学习力的单位。力的基本单位是牛顿,为纪念伟大物理学家牛顿,平时学习可把力的单位牛顿简称为牛,符号是大写的 N。
那么 1 牛到底有多大呢?我们来感受一下力的大小。同学们可以用手托起两个鸡蛋,此时托起两个鸡蛋所需的力大约为 1 牛。现在放下鸡蛋,托起旁边的物理课本,此时所需的力大约为 3 牛。如果举起旁边 500 毫升的矿泉水瓶,所需力大约为 5 牛。通过刚才感受,我们能认识生活中一些常见物体所需力的大小。
物理课本还介绍了很多其他力的大小情况,比如扛起 50 千克的化肥所用的力约为 500 牛,大型拖拉机的牵引力可达 36000 - 46000 牛,我国长征系列运载火箭推力可达 6×10? 牛,也就是约 600 万牛。当然现在火箭更先进,推力更大,能把更多更重的货物送到太空。
