高中物理 备课资料4《重力势能》 (1) 新人教版必修1.doc

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1、人教版高一物理必修1备课资料4《重力势能》(1)1.判断力的作用效果的简易方法(1)海绵垫法在A、B两块挡板和圆柱体之间垫上海绵(如图3-5-15),从海绵的形变情况可以粗略判断圆柱体所受的重力G产生的两个效果:垂直压向A板的分力F1和垂直压向B板的分力F2.海绵垫判断力的作用效果图3-5-15(2)塑尺皮筋法在一个直角木支架上,用塑料垫板作斜面.将一用橡皮筋拉着的小车放在斜面上,观察塑料垫板和橡皮筋的形变(如图3-5-16)垫板和皮筋的形变图3-5-16改变小车上的砝码数目,观察塑料垫板和橡皮筋的形变.从塑料垫板和橡皮筋的形变随小车和砝码总重力的变化情况可以明显看到小车重力对斜面和橡皮筋产生

2、的作用效果:垂直压紧斜面和沿橡皮筋方向拉紧橡皮筋的效果.2.拱形结构的几个实例一提到鸡蛋,人们总有一种累卵之危的联想,因为蛋壳很薄,拿着时唯恐落地被打破.孵化成熟的雏鸡能很轻易地破壳而出.然而有一种情况,可能会让你感到一个很普通的生蛋也不是脆弱的东西:把蛋壳放在两手的掌心之间,用力挤压它的两端要用很大的力气才能压碎它,这是因为它具有“拱形结构”.另外,直径约为10cm的灯泡周围所承受的空气压力有1800N左右,为什么也压不碎呢?这也是因为它具有“拱形结构”.我国最著名的古桥—赵州桥、宙城的城门洞等古今中外许多桥梁和建筑也都建造成“拱形结构”(如图3-5-17).图3-5-17拱形城门“拱形结构

3、”-2-为什么如此坚固呢?赵州桥是世界上现存的最早的大型石拱桥.拱形克服了石头不能承受拉力的缺点,使石头成为许多大桥和建筑物的栋梁.赵州桥是由28条并列的石条组成的,每一条石头都经过严格的加工,使每条石头之间能密切地配合成为一个整体.如果我们在石拱桥的顶上面取一楔形石块A进行分析,就会发现,拱桥顶上面的物体的重力G压在A上,对A施加向下的压力.由于石块是楔形的,所以不能向下移动,只能以分力F1和F2挤压在相邻的B、C两石块上而被两石块B、C的阻力抵消而平衡.依次类推,B、C两石块又分别被挤在旁边的两石块之间.因此,拱桥上面的重力是不会把桥压塌的(如图3-5-18).蛋壳实质也相当于“拱门”,不

4、过它是整块的,而不是由一块一块的(如石块)东西拼叠成的,因此,蛋壳虽然很薄很脆,却能承受外来的较大压力.图3-5-18人在奔跑、跳跃、骑车,甚至走路时,都要经受各种各样的振动冲击.计算表明,从高处跳下时,腿部受到的冲击力,有时可以达到几万牛,但是人体并没有因为这些冲击发生损坏.这要归功于人体中奇妙的构造:在人体中既有减震的弹簧又有结实的“拱桥”.人体像一个建在两个柱子上的大厦.上身的重力占人体的70%,这些重力都通过脊柱而加在两条腿上.按建筑学的原理,两条腿的中间应该有一根很粗的“梁”才能承受住这么大的重力,这根“梁”必须十分结实,因为人体在运动中所产生的冲击力,有时是体重的十几倍、几十倍,甚

5、至达到几万牛.但是,人体内找不到一根结实、厚重的“梁”.连接人体上身和两腿的是骨盆.骨盆很轻很薄,怎么能承受这么大的力量呢?原来骨盆实际上是一个“拱门”.拱的前下方通过耻骨拉紧,上身的重力通过脊柱末端的髂骨压到两个筋骨上,再传到大腿骨上.耻骨的连接使这个拱更加稳定,不受腿部运动的影响.这个拱不仅结实而且像弹簧一样能减震.在人的两只脚上有两个拱桥,就是平时我们所说的足弓,它是由一连串的小骨头组成的.它不仅能使人站立稳固,保护着足底的神经和血管免受压迫,还能起防震作用.-2-