《人教版高中物理选修（1-1）3.2《弹力》ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版高中物理选修（1-1）3.2《弹力》ppt课件（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二课时 弹力 相互作用 我国古代有 后羿射日 的民间传说 汉代有 但使龙城 飞将在 不叫胡马度阴山 的飞将李广 三国时有 辕门射戟 的吕布 百步穿杨 的黄忠 唐朝有 将军三箭定天山 壮 士长歌入汉关 的薛仁贵 隋朝有 一箭双雕 的长孙晟 元 代有 只识弯弓射大雕 的铁木真 这些英雄人物 创千秋功业 留万世英名 靠的就是 强弓劲箭 一张弯弓何以产生如此威力 1 知道什么是弹力以及弹力产生的条件 2 知道弹簧的弹力跟其伸长的长度成正比 知识清单 弹力和弹性形变 1 形变 物体在力的作用下 和 发生 改变 叫做形变 2 弹性形变 有些物体在形变后能够 这种 形变叫做弹性形变 3 弹性限度 如果 过
2、大 超过一定限度 撤去作 用力后 物体就不能 这个限度叫做弹性限度 4 弹力 的物体由于要恢复原状而对 的物体产生力的作用 这种力叫做弹力 1 形状 体积 2 恢复原状 3 形变 完全恢复原 来的形状 4 发生弹性形变 与它接触 综合拓展 1 弹力产生条件 两物体接触 有弹性形变 接触处是否挤压或拉伸 二者缺一不可 2 弹力是接触力 物体相互接触时才能产生的力称 为接触力 3 弹力有无的判断方法 对于形变明显的情况 由形变情况直接判断 对于 形变不明显的情况通常用 假设法 和 替换法 有时要根 据物体的运动状态直接判定 假 设 法 思 路 假设将与研究对象接触的物体解除接触 判断研 究对象的运
3、动状态是否发生改变 若运动状态不 变 则此处不存在弹力 若运动状态改变 则 此处一定存在弹力 例 证 图中细线竖 直 斜面光滑 因去掉斜面体 小球的状态 不变 故小球只受细线的拉 力 不受斜面的支持力 替 换 法 思 路 用细绳替换装置中的杆件 看能不能维持原来 的力学状态 如果能维持 则说明这个杆提供 的是拉力 否则 提供的是支持力 例 证 图中轻杆AB AC 用绳替 换AB 原装置状态不变 说明AB对A施加的是拉力 用绳替换AC 原状态不能 维持 说明AC对A施加的 是支持力 特别提示 注意弹力的产生条件有两点 缺一不可 除了接触外 还应分析接触处有无弹性形变 有的问题 不容易看出接触处是
4、不是发生了弹性形变 可以采用假设 法 尝试应用 1 关于弹力的产生说法正确的是 A 只要两物体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 D 2 A B二球紧挨着放在水 平面上 如右图所示 其间是否 有弹力作用 答案 A B两球间无弹力作用 知识清单 几种常见弹力 压力和支持力都是 力 它们的方向都 于物体的接触面 拉力也是 力 绳 的拉力沿着绳而指向绳 的方向 弹 垂直 弹 收缩 1 支持面的弹力 面面接触 包括平面与平面 弧面与平面 弧面与 弧面 之间的弹力的方向 如下图的甲
5、乙是面与面相接 触 物体A所受到的弹力的方向垂直于接触面 丙图是 圆弧 或球面 与平面接触 柱体 或球体 所受到的平面的 弹力过弧面 或球面 与平面接触点与平面垂直并指向圆 心 或球心 丁图是弧面与弧面 或球面与球面 接触 弹 力方向一定通过两弧面的圆心 或球心 的接触点 即垂 直于过接触点的切线 实际上是切面 点线接触或点面接触 戊图与己图是两杆所受到的 弹力方向 点线接触 如两图中的两个A点 点面接触 如 戊图中的B点 点与弧面 或球面 接触 己图中C点 均 与过接触点的切线 或切面 垂直 综合拓展 2 绳的弹力 绳状 或链条状 物体只能承受拉力 其形变方向与该 处的线状物的切线方向一致
6、在庚图中重物A所受的拉力 与沿绳伸长 即形变 方向相反 在辛图中绳对A点的作用力 方向即为过A点的切线方向 3 杆的弹力 杆对物体的弹力不同于绳 绳只能提供沿绳方向的拉 力 而杆具有压 拉 挑等作用 因此杆的弹力方向并不 一定沿杆的方向 归纳 类型方向的判定举例 接 触 方 式 面与面与接触面垂直 点与面 与接触面垂直且 过 点 点与点与公共切面垂直 轻绳沿收缩的方向 轻杆 拉伸时沿收缩的方 向 压缩时 沿伸 长的方向 特别提示 杆的弹力的方向不一定沿杆的方向 尝试应用 1 关于弹力的方向 下列说法正确的是 A 弹力方向一定垂直于接触面 B 弹力方向不一定垂直于接触面 C 轻质绳对物体的弹力方
7、向一定沿着绳子离开物体 的方向 因为绳子只会发生拉伸形变 D 轻质绳对物体产生的弹力一定垂直于与绳相连的 接触面 BC 2 如右图所示 绳倾斜拉住棒 则地面给棒的弹 力方向如何 答案 垂直于地面向上 知识清单 胡克定律 胡克定律 实验表明 弹簧发生 时 弹力的大 小F跟 或 的长度x成正比 即F 式中的k称为弹簧的 单位是 符号 用 表示 这个规律是英国科学家 发现的 叫做胡克定律 弹性形变 弹簧伸长 缩短 kx 劲度系数 牛顿每米 N m 胡克 综合拓展 1 关于胡克定律 要注意以下几点 1 定律的成立是有条件的 这就是弹簧发生 弹性形变 即必须在弹性限度内 2 表达式中的k是弹簧的劲度系数
8、 它反映了弹簧的 软 硬 程度 在国际单位制中k的单位为 N m 3 由于弹簧的形变量x通常以 cm 为单位 而劲度系数k 又往往以 N m 为单位 因而在应用上式时要注意将各物理 量的单位统一到国际单位制中 4 上述胡克定律的表达式F kx 仅表示弹簧的弹力与 弹簧形变量之间的大小关系 若同时要表示弹力方向与弹簧 形变方向相反 则表达式可写成F kx 2 弹力与弹簧伸长量的关 系可用Fx图象表示 如右图 图 象中的斜率表示弹簧的劲度系数 3 胡克定律的另一种表达形式 设劲度系数为k的弹簧 在形变量为x1 x2时产生的弹 力分别为F1 F2 则根据胡克定律F kx 有F1 kx1 F2 kx2
9、 两式相减 有F1 F2 k x1 x2 即 F k x 上式表明 弹簧发生弹性形变时 弹力的变化量 F 跟弹簧长度的变化量 x成正比 特别提示 1 弹簧的形变量x 是指弹簧的伸长量 或缩短量 而不是弹簧的长度 2 弹簧的劲度系数k 它表示了弹簧固有的力学 性质 大小由弹簧本身的物理条件决定 如材料 长度 截面积等 切勿认为k与F成正比 尝试应用 1 由胡克定律F kx可知 k F x 则下列判断中 正确的是 A F越大 k越小 B x越大 k越小 C k与x和F均无关 D 在弹性限度内 对于一个弹簧无论是拉长或缩 短 k值不变 CD 2 如下图所示 甲 乙两人分别用200 N的力拉 弹簧秤的
10、秤钩和拉环 则弹簧秤的示数为 A 400 N B 0 N C 100 N D 200 N D 弹力有无的判断 如下图所示 已知小球静止 甲中的细线 竖直 乙中的细线倾斜 试判断图中小球所受弹力的方 向 解析 小球除受重力外 还受其它力的作用 甲 乙 两图中均可采用 假设法 分析 在两图中 若去掉细线 则 小球将下滑 故两细线中均有沿线方向的拉力 在甲图中若 去掉斜面体 小球仍能在原位置保持静止状态 在乙图中若 去掉斜面体 则小球不会在原位置静止 答案 甲图中小球受细绳向上的拉力 乙图中受细线 斜向上的拉力和垂直斜面向上的弹力 名师点睛 因微小形变产生的弹力需借助于假设法判 断 即假设接触的两物
11、体间没有弹力 分析由此得出的是否 符合题意 如符合 则说明假设成立 物体间不存在弹力 反之 则存在弹力 变式训练 1 如右图所示 球放在两块固定 的光滑夹板之间 板1倾斜 板2恰好水 平 球静止 试分析小球的受力情况 解析 假设存在法 假设板1对小球有弹力作用 则小球的受力图如下图乙 小球不可能静止 故假设 不成立 即F不存在 小球的受力图如下图甲 甲 乙 答案 受力如图甲 弹力的方向 如右图所示 一根弹性杆的一端固定在倾角 为30 的斜面上 杆的另一端固定一个重量是2 N的小球 小球处于静止状态时 弹性杆对小球的弹力 A 大小为2 N 方向平行于斜面向上 B 大小为1 N 方向平行于斜面向上
12、 C 大小为2 N 方向垂直于斜面向上 D 大小为2 N 方向竖直向上 解析 选小球为研究对象 根据二力平衡条件可知 弹性杆对小球的弹力与小球的重力等大反向 弹力大小 为2 N 方向竖直向上 答案 D 名师点睛 绳只能产生拉伸形变 所以绳上的弹力 方向只能沿绳并且指向绳子收缩的方向 轻杆和绳不同 它既可以产生拉伸形变 也可以产 生压缩形变 弯曲形变和扭转形变 因此杆的弹力方向不 一定沿杆 变式训练 2 一氢气球下系一小重物G 重物只在重力和绳 的拉力F作用下做匀速直线运动 不计空气阻力和风力 的影响 而重物匀速运动的方向如下图中箭头所示的虚 线方向 图中气球和重物G在运动中所处的位置正确的 是
13、 A 胡克定律 如下图所示 两根相同的轻弹 簧S1 S2 劲度系数皆为k 4 102 N m 悬挂 的重物质量分别为m1 2 kg和m2 4 kg 若不 计弹簧质量 取g 10 m s2 则S1 S2平衡时 的伸长量分别为 A 5 cm 10 cm B 10 cm 5 cm C 15 cm 10 cm D 10 cm 15 cm 名师点睛 重物处于平衡状态时 悬挂重物的弹簧 弹力大小等于下面所悬挂重物的重力大小 计算弹簧的伸 长量时 注意将单位化为国际单位 变式训练 3 健身用的拉力器弹簧 每根长0 5 m 把它拉到1 0 m长时需拉力100 N 若在拉力器上并列装了5根这样的弹 簧 把它拉到
14、1 7 m长时 需多大的拉力 弹簧均在弹性 限度内 答案 1200N 探究弹力与弹簧伸长关系的实验 某同学用如右图所示装 置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验 他先测出不挂砝码时弹簧下端指针 所指的标尺刻度 然后在弹簧下端挂 上砝码 并逐个增加砝码 测出指针 所指的标尺刻度 所得数据列表如下 重力加速度g 9 8 m s2 砝码质 量m 102 g 01 002 003 004 005 006 007 00 标尺刻度 x 10 2 m 15 00 18 94 22 82 26 78 30 66 34 6042 0054 50 1 根据所测数据 在下图所示的坐标纸上作出弹簧指针 所指的标尺刻度x与砝
15、码质量m的关系图线 2 根据所测得的数据和关系曲线可以判断 在 N 范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律 这种规格弹簧 的劲度系数为 N m 解析 1 根据题目中所测量的数据进行描点 然后 用平滑的曲线 或直线 连接各点 在连接时应让尽量多 的点落在线上 偏差比较大的点舍去 不在线上的点尽 量平均分配在线的两侧 如下图 2 根据所画图象可以看出 当m 5 00 102 g 0 5 kg时 标尺刻度x与砝码质量m成正比例函数关系 所以当F 4 9 N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律 由胡克 定律F k x可知 图线的斜率的大小在数值上等于弹簧的 劲度系数k 即 答案 1 见解析 2
16、4 9 N 25 0 N m 名师点睛 在物理学中经常用图象处理物理问题 应 用图象的好处是 直观 方便 作图象时 首先根据测量 数据描点 然后用平滑的曲线将各点连接起来 在连接时 应让尽量多的点落在线上 误差较大的点舍去 不在线上 的点尽量均匀分布在两侧 变式训练 4 用如图甲所示的装置测定弹簧的劲度系数 被测弹 簧一端固定于A点 另一端B用细绳绕过定滑轮挂钩码 旁 边竖直固定一最小刻度为mm的刻度尺 当挂两个钩码时 绳上一定点P对应刻度如图乙中ab虚线所示 再增加一个钩 码后 P点对应刻度如图乙中cd虚线所示 已知每个钩码质 量为50 g 重力加速度g 9 8 m s2 则被测弹簧的劲度系数 为 N m 挂三个钩码时弹簧的形变量为 cm 70 10 水平测试 1 如右图所示 跳水运动员在跳板上起跳时 跳板 由于受压力作用而发生弯曲 当运动员跳离跳板时 跳板 将恢复到原来的形状 关于运动员和跳板的受力 下列叙 述中正确的是 A 跳板受到了向下的弹力 是因为跳板发生了弹性形变 B 跳板受到了向下的弹力 是因为运动员的脚底发生形变而 要恢复形变 C 运动员受到向上的弹力 是因为运动员的腿
