《2018-2019物理新学案同步必修一浙江专用版讲义：第三章 相互作用2 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018-2019物理新学案同步必修一浙江专用版讲义：第三章 相互作用2 （14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2 弹力弹力 考试要求 知识内容弹力 c 课时要求 1.知道形变和弹性形变，知道常见的弹力种类. 2.知道弹力产生的条件，会判断弹力的有无及弹力的方向. 3.理解劲度系数的物理意义，掌握胡克定律并能用此定律解决有关问题. 4.探究弹力与弹簧伸长量之间的关系.学会利用列表法、图象法、函数法处理实 验数据.能根据 Fx、Fl 图象求出弹簧的劲度系数. 一、弹性形变和弹力 1.形变：物体在力的作用下形状或体积发生的变化. 2.弹性形变：物体在形变后撤去作用力时能够恢复原状的形变. 3.弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物体不能(填“能”或“不能” )完全恢复原来的形状，这个限度叫做
2、弹性限度. 4.弹力 (1)定义：发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的力. (2)产生的条件：两物体直接接触；发生弹性形变. 二、几种弹力及方向 1.压力和支持力的方向都垂直于物体的接触面. 2.绳的拉力方向总是沿着绳子而指向绳子收缩的方向.绳中的弹力常常叫做张力. 三、胡克定律 1.内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小 F 跟弹簧伸长(或缩短)的长度 x 成正比，即 Fkx. 2.劲度系数：其中 k 为弹簧的劲度系数，单位为牛顿每米，符号是 N/m.是表示弹簧“软” “硬”程度的物理量. 1.判断下列说法的正误. (1)只要两物体接触就一定产生弹力.( ) (2)发生形变后
3、的物体撤去外力后都能够恢复原状.( ) (3)海绵受挤压发生形变，桌面受挤压不会发生形变.( ) (4)静止在水平地面上的物体受到向上的弹力是因为地面发生了形变.( ) (5)由 Fkx 可知，在弹性限度内弹力 F 的大小与弹簧的长度成正比.( ) 2.弹簧的原长为 10 cm，它下面挂一个重为 4 N 的物体时，弹簧长为 12 cm，则该弹簧的劲 度系数为_ N/m.若在它下面挂一个重为 6 N 的物体，则弹簧的伸长量为_ cm(弹簧始终在弹性限度内). 答案 200 3 一、形变和弹力 (1)如图所示，取一个扁玻璃瓶，里面盛满水， 用穿有透明细管的橡皮塞封口，使水面位于细管中，用手捏玻璃瓶
4、，会看到什么现象？说明 什么？ (2)用手压橡皮泥，橡皮泥发生形变；脚踩在松软的泥土上，留下了深深的脚印(形变)，这两 种形变与玻璃瓶的形变有什么不同？ (3)如图所示，被拉长的弹簧对手有一个拉力的作用，这个拉力是如何产生的？ 答案 (1)用手捏玻璃瓶，管中水面会上升(或下降).说明受压时玻璃瓶发生形变，体积变小 (或变大)了. (2)橡皮泥、泥土受力后发生的形变，在撤去外力后不能恢复原状(非弹性形变)，玻璃瓶的形 变在撤去外力后能恢复原状(弹性形变). (3)弹簧受到拉力后发生形变(伸长)，发生形变的弹簧要恢复原状，对手就产生了拉力. 1.弹性形变和非弹性形变 弹性形变：撤去外力后能恢复原状
5、的形变. 非弹性形变：撤去外力后不能恢复原状的形变. 发生弹性形变的物体，外力过大，超过一定的限度(弹性限度)，会变成非弹性形变. 2.弹力的产生必须同时具备两个条件：(1)两物体直接接触；(2)两物体接触处发生弹性形变. 例 1 关于弹力的产生，下列说法正确的是( ) A.木块放在桌面上受到一个向上的弹力，这是由于木块发生微小形变而产生的 B.木块放在桌面上，木块没有形变，所以对桌面没有施加弹力 C.拿一根细竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿的弹力，这是由于木头发生形变而产生的 D.挂在电线下面的电灯受到向上的拉力，是因为电线发生微小的形变而产生的 答案 D 解析 木块和桌面相互作用，都会发生
6、微小的形变.桌面发生微小形变对木块有向上的弹力 即支持力；木块由于发生微小形变对桌面有向下的弹力即压力，A、B 都错.木头受到的弹力 是由细竹竿发生形变而产生的，C 错.电灯受到的拉力是电线发生微小形变而产生的，D 对. 二、几种常见的弹力 1.一铁块放在海绵上，铁块和海绵都发生了形变，从而在它们之间产生了弹力，如图所示.海 绵对铁块的支持力是如何产生的？方向怎样？铁块对海绵的压力是怎样产生的？方向怎样？ 答案 (1)海绵对铁块的支持力：海绵发生弹性形变，对与它接触的铁块产生力的作用，方 向垂直于接触面向上(如图). (2)铁块对海绵的压力：铁块发生弹性形变，对与它接触的海绵产生力的作用，方向
7、垂直接 触面向下(如图). 2.如图所示，用橡皮绳斜向右上拉放在水平面上的物块.橡皮绳对物块的拉力是怎样产生的？ 方向怎样？ 答案 由于橡皮绳发生形变，对与它接触的物块产生力的作用，方向沿绳指向绳收缩的方向 (沿绳斜向右上). 1.压力、支持力的方向：总是垂直于接触面，若接触面是曲面，则垂直于接触面的切线；若 接触面是球面，弹力方向的延长线或反向延长线过球心. 2.绳的拉力方向：总是沿着绳并指向绳收缩的方向. 例 2 在如图 1 所示的各图中画出物体 P 受到的各接触点或接触面对它的弹力的示意图， 各图中物体 P 均处于静止状态. 图 1 答案 见解析图 解析 甲中属于绳的拉力，应沿绳指向绳收
8、缩的方向，因此弹力方向沿绳向上； 乙中 P 与斜面的接触面为平面，P 受到的支持力垂直于斜面向上； 丙中 A、B 两点都是球面与平面相接触，弹力应垂直于平面，且必过球心，所以 A 点弹力方 向水平向右，B 点弹力方向垂直于斜面指向左上方，且都过球心； 丁中 A 点属于点与球面相接触，弹力应垂直于球面的切面斜向上，且必过球心 O，B 点属于 点与杆相接触，弹力应垂直于杆向上. 它们所受弹力的示意图如图所示. 例 3 在图中，A、B 均处于静止状态，则 A、B 之间一定有弹力的是( ) 答案 B 解析 假设将与研究对象接触的物体逐一移走，如果研究对象的运动状态发生变化，则表示 它们之间有弹力；如果
9、运动状态无变化，则表示它们之间无弹力.四个选项中当 B 选项中的 B 物体移走后，A 物体一定会摆动，所以 B 选项中 A、B 间一定有弹力. 1.弹力有无的判断 (1)对于明显形变的情况，可以根据弹力产生条件直接进行判断. (2)对于不明显形变的情况，可利用假设法进行判断，具体有下列两种方法： 假设无弹力：假设撤去接触面，看物体还能否在原位置保持原来的状态，若能保持原来的 状态则说明物体间无弹力作用；否则，有弹力作用. 假设有弹力：假设接触物体间有弹力，画出假设状态下的受力分析图，判断受力情况与所 处状态是否矛盾，若矛盾，则不存在弹力；若不矛盾，则存在弹力. 如图 2 中，若 A 处有弹力，
10、则无法使球处于静止状态，故 A 处无弹力. 图 2 2.判断弹力有无的两个误区 (1)误认为两物体只要接触就一定存在弹力作用，而忽视了弹力产生的另一条件发生弹 性形变. (2)误认为有形变一定有弹力，而忽视了弹性形变和非弹性形变的区别. 三、胡克定律 对于同一根弹簧，被拉得越长，弹簧的弹力越大，关于弹簧弹力的大小，甲说：弹簧弹力大 小与其长度成正比；乙说：弹力的变化量 F 与弹簧形变的变化量 x 成正比.哪个同学说法 正确？ 答案 甲错，乙对.弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比，即 Fkx，也有 Fkx. 胡克定律 1.成立条件：在弹性限度内. 2.对 Fkx 的理解 (1)x 是弹簧的形变量，而
11、不是弹簧形变后的长度. (2)k 为弹簧的劲度系数，反映弹簧本身的属性，由弹簧自身的长度、粗细、材料等因素决定， 与弹力 F 的大小和伸长量 x 无关. (3)Fx 图象是一条过原点的倾斜直线(如图 3 所示)，直线的斜率表示弹簧的劲度系数 k. 图 3 (4)弹簧弹力的变化量 F 与形变量的变化量 x 也成正比，即 Fkx. 例 4 一根轻质弹簧一端固定，用大小为 50 N 的力压弹簧的另一端，平衡时长度为 L120 cm；改用大小为 25 N 的力拉弹簧，平衡时长度为 L235 cm；若弹簧的拉伸或压缩均在弹 性限度内，求弹簧的原长和劲度系数. 答案 30 cm 500 N/m 解析 设弹
12、簧原长为 L0，劲度系数为 k.由胡克定律得：F1k(L0L1) F2k(L2L0) 联立两式得：L00.3 m30 cm，k500 N/m. 1.轻弹簧有压缩和拉伸形变，既能产生压力，又能产生拉力，方向均沿弹簧的轴线方向. 2.如果题目中只告诉弹簧的形变量，并没有指出是伸长还是压缩，或只告诉弹簧弹力的大小， 并没有指出弹簧处于拉伸状态还是处于压缩状态，就要分别进行讨论. 3.轻弹簧的一端空载时弹力为零，不空载时两端弹力必然相等. 1.(对弹力概念的理解)(多选)在日常生活及各项体育运动中，有弹力出现的情况比较普遍， 如图 4 所示的跳水运动就是一个实例.请判断下列说法正确的是( ) 图 4
13、A.跳板发生形变，运动员的脚没有发生形变 B.跳板和运动员的脚都发生了形变 C.运动员受到的支持力，是跳板发生形变而产生的 D.跳板受到的压力，是跳板发生形变而产生的 答案 BC 解析 发生形变的物体，为了恢复原状，会对与它接触的物体产生弹力的作用，发生形变的 物体是施力物体.B、C 正确. 2.(弹力有无的判断)如图 5 所示，将一个钢球分别放在量杯、口大底小的普通茶杯和三角烧 杯中，钢球在各容器的底部与侧壁相接触，处于静止状态.若钢球和各容器都是光滑的，各 容器的底部均水平，则以下说法中正确的是( ) 图 5 A.各容器的侧壁对钢球均无弹力作用 B.各容器的侧壁对钢球均有弹力作用 C.量杯
14、的侧壁对钢球无弹力作用，其余两种容器的侧壁对钢球均有弹力作用 D.口大底小的普通茶杯的侧壁对钢球有弹力作用，其余两种容器的侧壁对钢球均无弹力作用 答案 A 解析 假设各容器侧壁对钢球均有弹力作用，作出各容器中钢球的受力分析图分别如图 a、b、c 所示，可见三种情况均与钢球静止的题设条件相矛盾，所以原假设不成立，各容器 的侧壁对钢球均无弹力作用.因此，本题正确选项为 A. 3.(弹力方向的判断)在图 6 中画出物体 A 所受弹力的示意图. 图 6 答案 如图所示 4.(胡克定律的应用)某同学利用如图 7a 装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验. 图 7 (1)他通过实验得到如图 b 所
15、示的弹力大小 F 与弹簧长度 x 的关系图线.由此图线可得该弹簧 的原长 x0_ cm，劲度系数 k_ N/m. (2)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧测力计，当弹簧测力计上的示数如图 c 所示 时，该弹簧的长度 x_ cm. 答案 (1)4 50 (2)10 解析 (1)当 F0 时，弹簧的长度即为原长，由胡克定律可知图象的斜率表示劲度系数大小， k N/m50 N/m. 80 204 102 (2)弹簧测力计的示数为 3 N，则伸长量为 m0.06 m6 cm，则长度为 6 cm4 cm10 3 50 cm. 一、选择题 1.关于形变与弹力的说法中正确的是( ) A.只有弹簧才可以产
16、生弹力 B.接触的物体之间发生的形变程度越大，它们之间的弹力越小 C.日常生活中所说的弹簧的“硬”与“软”是指弹簧的轻与重 D.日常生活中所说的弹簧的“硬”与“软”是指弹簧的劲度系数的大小 答案 D 2.杂技演员有高超的技术，能轻松地顶接从高处落下的坛子，如图 1.关于他顶坛时头顶受到 的压力，产生的直接原因是( ) 图 1 A.坛的形变 B.头的形变 C.物体受到的重力 D.人受到的重力 答案 A 解析 头顶受到的压力是由于坛子产生形变，对与之接触的头顶产生力的作用，选项 A 正 确，B、C、D 错误. 3.(多选)玩具汽车停在模型桥面上，如图 2 所示，下列说法正确的是( ) 图 2 A.桥面受向下的弹力，是因为汽车发生了形变 B.汽车没有发生形变，所以汽车不受弹力 C.汽车受向上的弹力，是因为桥梁发生了形变 D.汽车受向上的弹力，是因为汽车发生了形变 答案 AC 解析 因为施力物体发生形变
