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1、2 2弹力弹力自主阅读自我检测一、弹性形变和弹力1.形变和弹性形变(1)什么是接触力?提示:物体与物体相互接触时发生力的作用,这种相互作用称为接触力。(2)形变:物体在力的作用下发生体积或形状的改变。(3)什么是弹性形变和非弹性形变?提示:物体形变后能恢复原状的形变是弹性形变,反之称为非弹性形变。(4)阅读课本P54演示,思考这个实验现象说明了什么?这个实验应用了什么物理思想方法?提示:说明了桌面发生了形变。这个实验应用了微小量放大法。自主阅读自我检测2.弹力(1)定义:发生弹性形变的物体要恢复原状,对与它接触的物体产生的力。(2)产生条件:一是两物体直接接触;二是发生弹性形变。(3)什么是弹
2、性限度?提示:如果形变过大超过一定的限度,撤去作用力后物体就不能完全恢复原来的形状,这个限度叫作弹性限度。自主阅读自我检测二、几种弹力1.常见弹力:平时所说的压力、支持力和拉力都是弹力。2.弹力的方向(1)压力和支持力的方向垂直于物体的接触面。(2)绳的拉力沿着绳而指向绳收缩的方向,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。2.公式:F=kx,其中k为弹簧的劲度系数,单位是牛顿每米,单位的符号是N/m,它的大小反映了弹簧的软硬程度。自主阅读自我检测1.正误辨析(1)两个接触的物体间一定存在弹力。()解析:两个接触的物体间,
3、可能不存在弹力。答案:(2)若两物体间存在弹力,则它们一定接触。()解析:由弹力的产生条件可知,物体接触且发生形变是产生弹力的前提,故物体间存在弹力,则它们一定接触。答案:(3)弹簧的长度越长,弹力越大。()解析:弹簧被拉长时,它的长度越长,弹力越大;压缩时,弹簧越短弹力越大。答案:(4)只有在一定条件下,胡克定律才成立。()解析:胡克定律只适用于弹性限度以内的情况。答案:自主阅读自我检测2.(多选)下列各种情况中,属于弹性形变的有()A.撑竿跳高运动员起跳中,撑竿的形变B.当你坐在椅子上时,椅面发生的微小形变C.细钢丝被绕制成弹簧D.铝桶被砸扁解析:“撑竿的形变”“椅面发生的微小形变”均能恢
4、复原状,是弹性形变;“细钢丝被绕制成弹簧”不能恢复原状,“铝桶被砸扁”不能恢复原状,是非弹性形变。故选项A、B正确,C、D错误。答案:AB自主阅读自我检测3.如图所示,取一个圆玻璃瓶,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,细管中水柱上升,说明瓶子发生了形变。这里体现了什么物理思想方法?答案:微小量放大法知识点一知识点二知识点三物体间弹力有无的判断方法物体间弹力有无的判断方法问题导引如图所示,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,各容器的底部均处于水平面内,各容器的侧壁对钢
5、球有没有弹力作用?要点提示:在将容器的侧壁去掉时,钢球仍处于静止,故各容器的侧壁对钢球没有弹力作用。知识点一知识点二知识点三知识归纳1.弹力的产生外力作用等原因相互挤压或拉伸等发生弹性形变产生弹力2.弹力有无的判断方法知识点一知识点二知识点三知识点一知识点二知识点三典例剖析【例1】下图中,A、B均处于静止状态,则A、B之间一定有弹力的是()解析:在具体判断有没有弹力时,我们用假设法进行判断。在A图中,若拿去A球,则B球仍静止不动,故A、B间没有挤压,即A、B间没有弹力。在B图中,若拿去A球,则B球将向左运动,故A、B间存在相互挤压,故A、B间存在弹力。在C图中,若拿去A球,则B球仍静止,即A、
6、B间没有挤压,即A、B间没有弹力。在D图中若拿去A球,则B球可能静止,即A、B间可能没有挤压,即A、B间可能没有弹力。答案:B知识点一知识点二知识点三规律方法判断弹力有无的两大误区(1)误认为只要有接触就一定存在弹力作用,而忽略了弹力产生的另一个条件发生弹性形变。(2)误认为有形变一定有弹力,忽略了弹性形变与范性形变(撤去外力后不能恢复原状的形变)的区别。知识点一知识点二知识点三变式训练变式训练1如图所示,一个小球用两根轻绳挂于天花板上,球静止,绳1倾斜,绳2恰好竖直。则小球所受的作用力个数()A.一定是两个B.一定是三个C.可能是四个D.可能是两个,也可能是三个解析:假设去掉绳1,小球仍处于
7、原来的状态静止不动,所以绳1对小球不产生拉力作用;若去掉绳2,小球不会静止于原来的位置,所以绳2对小球产生拉力。所以小球受到重力和绳2对其拉力两个力的作用。答案:A知识点一知识点二知识点三弹力方向的确定弹力方向的确定问题导引体育课上一同学将足球踢向斜台,如图所示。足球与斜台作用时斜台给足球的弹力方向如何?要点提示:足球与斜台的作用是球面与斜面的相互作用,足球所受弹力方向垂直于斜台指向足球,即斜向左上方。知识点一知识点二知识点三知识归纳1.弹力的方向总与引起物体形变的外力方向相反,与施力物体恢复原状的方向相同。2.常见弹力的方向知识点一知识点二知识点三知识点一知识点二知识点三画龙点睛绳子只能产生
8、沿绳的拉力作用,杆可以产生沿杆的拉力、支持力和不沿杆的“挑”的作用力。知识点一知识点二知识点三典例剖析【例2】请在图中画出物体P受到的各接触点或面对它的弹力的示意图,其中甲、乙中的物体P处于静止状态,丙中物体P在水平面上匀速滚动。点拨:弹力方向垂直于接触面,与重心位置、物体的运动状态无关;轻绳的拉力沿着绳指向绳收缩的方向。知识点一知识点二知识点三解析:物体P受到的各接触点或面对它的弹力的示意图如图所示。答案:见解析规律方法判断弹力方向的一般步骤(1)确定物体之间弹力作用的类型。(2)确定产生弹力的物体。(3)找出使物体发生形变的外力方向。(4)确定物体形变的方向。(5)确定物体产生的弹力方向。
9、知识点一知识点二知识点三变式训练变式训练2如图所示,球A在斜面上,被竖直挡板挡住而处于静止状态。关于球A所受的弹力,以下说法正确的是()A.球A仅受一个弹力作用,弹力的方向垂直于斜面向上B.球A受两个弹力作用,一个水平向左,一个垂直于斜面向下C.球A受两个弹力作用,一个水平向右,一个垂直于斜面向上D.球A受三个弹力作用,一个水平向右,一个垂直于斜面向上,一个竖直向下解析:球A所受重力竖直向下,与竖直挡板和斜面都有挤压,斜面给它一个支持力,垂直斜面向上,挡板给它一个压力,水平向右,C正确。答案:C知识点一知识点二知识点三弹力的大小弹力的大小问题导引如图所示,图甲表示弹簧处于原长状态,图乙表示弹簧
10、处于拉伸状态,图丙表示弹簧处于压缩状态。试讨论:在公式F=kx中,x表示的是弹簧的长度吗?若不是,它表示什么意思?图甲中弹簧的原长为l0;图乙中在拉力F的作用下弹簧的长度为l1;图丙中在压力F的作用下,弹簧的长度为l2,则F和F分别等于多少?知识点一知识点二知识点三要点提示:x表示的是弹簧伸长的长度或缩短的长度,而不是弹簧的长度,图乙中弹簧伸长量为(l1-l0),图丙中弹簧压缩量为(l0-l2),所以F=k(l1-l0),F=k(l0-l2)。知识点一知识点二知识点三知识归纳1.对胡克定律的理解(1)定律的适用条件:弹簧发生弹性形变且必须在弹性限度内。(2)表达式中的x的意义:弹簧的形变量,即
11、弹簧伸长或缩短的长度,而不是弹簧的原长,也不是弹簧形变后的实际长度,同一弹簧伸长或压缩相同长度时,弹力大小相等,但方向不同。(3)表达式中的k的意义:弹簧的劲度系数,它反映了弹簧的“软”“硬”程度,是由弹簧本身的性质(材料、长度、粗细等)决定。在国际单位制中k的单位为“N/m”。知识点一知识点二知识点三知识点一知识点二知识点三2.弹力大小的计算方法(1)弹簧的弹力。应用胡克定律F=kx求解。(2)除弹簧之外的其他弹力大小的计算,一般要借助物体的运动状态所遵循的物理规律求解。比如悬挂在竖直细绳上的物体处于静止状态时,物体受绳向上的拉力和重力作用。根据二力平衡,可知绳的拉力大小等于物体重力的大小。
12、知识点一知识点二知识点三典例剖析【例3】由实验测得某弹簧所受弹力F和弹簧的长度l的关系图象如图所示,求:(1)该弹簧的原长为多少?(2)该弹簧的劲度系数为多少?知识点一知识点二知识点三解析:解法一:(1)弹簧不产生弹力时的长度等于原长,由题图可知该弹簧的原长为l0=15cm。解法二:根据胡克定律得F=k(l-l0),代入图象中的两点(0.25,50)和(0.05,-50)。解得l0=0.15m=15cm,k=500N/m。答案:(1)15cm(2)500N/m知识点一知识点二知识点三规律方法计算弹簧弹力时应注意的问题(1)胡克定律只能计算弹力的大小,而弹力的方向要根据弹簧的伸缩来确定,其方向总
13、是与弹簧恢复原状的方向相同。(2)弹簧弹力的大小(在弹性限度内)任何时候都可以用胡克定律求解,但只有在物体处于静止或匀速直线运动状态时,才能用二力平衡求解与物体相连的弹簧弹力。知识点一知识点二知识点三变式训练变式训练3探究弹力和弹簧伸长的关系时,在弹性限度内,悬挂15N重物时,弹簧长度为0.16m;悬挂20N重物时,弹簧长度为0.18m,则弹簧的原长l0和劲度系数k分别为()A.l0=0.02mk=500N/mB.l0=0.10mk=500N/mC.l0=0.02mk=250N/mD.l0=0.10mk=250N/m解析:由胡克定律可知15N=k(0.16m-l0),20N=k(0.18m-l
14、0),解得k=250N/m,l0=0.10m,故选项D正确。答案:D1231.(多选)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解析:压力或支持力的方向一定垂直于接触面,但是绳的拉力方向一定沿绳而且指向绳收缩的方向,它不一定垂直于与绳相连的接触面,选项A、D错误,B、C正确。答案:BC1232.一个球形物体O静止放在光滑的水平地面上,并与竖直墙壁相接触,A、B两点是球与墙和球与地面的接触点,则下列说法正确的是()A
15、.物体受三个力,重力、地面对物体的支持力、墙壁对物体的弹力B.物体受两个力,重力、地面对物体的支持力C.物体受两个力,重力、物体对地面的压力D.物体受三个力,重力、物体对地球的引力、物体对地面的压力解析:球形物体虽与墙接触,但它们之间无弹力作用,故物体只受重力和地面对物体的支持力两个力,B对。答案:B1233.一轻弹簧在10.0N的拉力作用下,长度由原长5.00cm伸长为6.00cm。则:(1)弹簧的劲度系数为多大?(2)当该弹簧长度为4.20cm时,弹簧的弹力大小有多大?解析:(1)由F=kx得F1=k(l1-l0)即(2)当该弹簧长度为4.20cm时,弹簧处于压缩状态,此时弹簧的弹力大小F2=k(l0-l2)=1103(5.00-4.20)10-2N=8N。答案:(1)1103N/m(2)8N
