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1、第二节第二节弹力弹力一、形变一、形变1、形变：物体形状和体积发生的改变、形变：物体形状和体积发生的改变拉伸拉伸压缩压缩弯曲弯曲扭转扭转一、形变一、形变（拉伸、压缩、弯曲、扭转等等）（拉伸、压缩、弯曲、扭转等等）桌上子放着本书，书和桌面有没有桌上子放着本书，书和桌面有没有发生形变呢？发生形变呢？问题问题演示演示 手挤压玻璃瓶，观察水柱的变化。（微小形变的演示）2、形变的分类、形变的分类 1）按形变程度分）按形变程度分 2）按可否恢复分）按可否恢复分明显形变明显形变微小形变微小形变非弹性形变非弹性形变(也叫范性形变也叫范性形变)弹性形变弹性形变发生形变的物体在停止发生形变的物体在停止受力后，能恢复
2、原状的受力后，能恢复原状的形变称为形变称为弹性形变弹性形变弹性限度弹性限度如果形变过大，超如果形变过大，超过一定限度，即使过一定限度，即使撤去作用力，物体撤去作用力，物体也不能完全恢复原也不能完全恢复原来的形状，这个限来的形状，这个限度叫度叫弹性限度弹性限度范性形变范性形变二、弹力：二、弹力：v指发生指发生弹性形变弹性形变的物体由于要恢复原装，的物体由于要恢复原装，对与它对与它接触的物体接触的物体产生力的作用产生力的作用物体物体1受到物体受到物体2的作用的作用物体物体1发生了形变发生了形变物体物体1对物体对物体2产生了弹力产生了弹力v作用过程作用过程二、弹力：二、弹力：施力物体：施力物体： 发
3、生形变的物体发生形变的物体受力物体：受力物体：与施力物体接触，使它发生形变，与施力物体接触，使它发生形变，并阻碍其恢复原状的物体并阻碍其恢复原状的物体产生的条件产生的条件（原因）（原因）1、物体间相互接触、物体间相互接触2、物体发生弹性形变、物体发生弹性形变接触力接触力例例1 关于弹力的产生下列说法（关于弹力的产生下列说法（ ）A、只要两物体接触就一定产生弹力、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、只要两物体相互吸引就一定产生弹力C、只要两物体发生形变就一定产生弹力、只要两物体发生形变就一定产生弹力D、只有发生弹性形变的物体才会对与它、只有发生弹性形变的物体才会对与
4、它接触的物体产生弹力作用接触的物体产生弹力作用ABC例例2 2、分析、分析A A对对C C有无弹力作用有无弹力作用D三、弹力的方向：三、弹力的方向：v从施力物体指向受力物体，与施力物体形变从施力物体指向受力物体，与施力物体形变方向相反（施力物体恢复形变的方向）。方向相反（施力物体恢复形变的方向）。受力分析只分析物体所受的力静止在地面上的篮球G GN N例例 题题分析书放在桌面或倾斜木板上时分析书放在桌面或倾斜木板上时, 书和木板所受的弹力书和木板所受的弹力书木板书板N1N1N2N2各种接触面间的弹力方向判断各种接触面间的弹力方向判断:垂垂直于接触面直于接触面v曲面与平面接触NNN曲面与平面间弹
5、力方向：过接触点垂直平面指向受力物体各种接触面间的弹力方向判断各种接触面间的弹力方向判断v点与平面接触NN点与平面间弹力方向：过接触点垂直平面指向受力物体光滑斜面ABNANB各种接触面间的弹力方向判断各种接触面间的弹力方向判断v点与曲面接触点与曲面间弹力方向：与过接触点的切面垂直并指向受力物体N1N2半球形的碗ABNANB各种接触面间的弹力方向判断各种接触面间的弹力方向判断v曲面与曲面接触曲面与曲面间弹力方向：与过接触点的公切面垂直并指向受力物体半球形的碗NABNNB对A判断下列支持面对物体弹力的方向判断下列支持面对物体弹力的方向平面与平面接触，弹力垂直平面。平面与平面接触，弹力垂直平面。点与
6、平面接触，弹力通过接触点而点与平面接触，弹力通过接触点而垂直平面。垂直平面。曲面和曲面接触，弹力通过接触点曲面和曲面接触，弹力通过接触点垂直于公切面。（相当于点与点）垂直于公切面。（相当于点与点）判断下列支持面对物体弹力的方向判断下列支持面对物体弹力的方向点和曲面接触，弹力通过接点和曲面接触，弹力通过接触点垂直于切面触点垂直于切面点和线接触，弹力通过接触点和线接触，弹力通过接触点垂直于线点垂直于线例例3：三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都：三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相等的光滑圆球相等的光滑圆球a，b，c，支点，支点P、Q在同一水平面上，在同一水平面上，a球的重心球的重心O，
7、位于球心，位于球心，b球和球和c球的重心球的重心Ob和和Oc分分别位于球心的正上方和球心的正下方，如图所示，三别位于球心的正上方和球心的正下方，如图所示，三球均处于平衡状态，支点球均处于平衡状态，支点P对对a球的弹力为球的弹力为Na，对，对b球球和和c球的弹力分别为球的弹力分别为Nb和和Nc则下列说法正确的是（则下列说法正确的是（ ）A.弹力弹力Na、Nb、Nc的方向均由的方向均由P 点指向球心点指向球心B.弹力弹力Na、Nb、Nc的方向均由的方向均由P 点指向重心点指向重心C.弹力弹力Na、Nb、Nc的方向都竖直向上的方向都竖直向上AbOaObOcPPPQQQac总结总结：绳上弹力方向：绳上
8、弹力方向总是沿着绳而指向绳子总是沿着绳而指向绳子收缩的方向收缩的方向绳子的拉力也是弹力，那么绳子的拉力的方向如何呢？绳子的拉力也是弹力，那么绳子的拉力的方向如何呢？v轻绳的受力特点：1、只能拉不能压、只能拉不能压；2、轻绳的拉力一定沿绳方向、轻绳的拉力一定沿绳方向；3、同一根绳子张力处处相等。、同一根绳子张力处处相等。轻绳受力特点轻绳受力特点G GT Ta aT Tb bab例如AA 分析下列物体所受的力ABBGTAGT2T112例：画出下列物体所受到的所有弹力。例：画出下列物体所受到的所有弹力。弹簧弹力方向又什么样的呢弹簧弹力方向又什么样的呢?弹簧两端的弹力方向，与弹簧中心弹簧两端的弹力方向
9、，与弹簧中心轴线重合，指向弹簧恢复原状方向轴线重合，指向弹簧恢复原状方向.轻杆受力特点轻杆受力特点v轻杆的含义：不计质量不发生形变的杆v轻杆受力特点：1、可拉可压；2、杆所受的力不一定沿杆的方向；可能沿任意方向弹力有无的判断弹力有无的判断v对于微小形变，用假设推理法A B光滑水平面并排放着静止的木块A、B假设A、B间有弹力以B为研究对象，B受力：GN地NABB不可能静止，所以A、B间没有弹力弹力有无的判断弹力有无的判断判断球与斜面间有无弹力假设球与斜面间有弹力以球为研究对象，球受力：GTN斜面球球不可能静止，所以球与斜面间没有弹力弹力有无的判断弹力有无的判断光滑球静止在水平地面假设球与木块间有
10、弹力以球为研究对象，球受力：GNN木块球球不可能静止，所以球与斜面间没有弹力例：画出下列物体所受到的所有弹力。例：画出下列物体所受到的所有弹力。我们对弹力方向做一个总结我们对弹力方向做一个总结1、弹簧两端的弹力方向，与弹簧中心轴线重合，指向弹簧恢复原状方向2、轻绳（或橡皮条）对物体的弹力方向，沿绳指向绳收缩的方向3、点与面接触时的弹力方向，过接触点垂直于接触面（或接触面切线方向）而指向受力物体。4、平面与平面接触时弹力的方向，垂直于接触面而指向受力物体5、曲面与平面接触时弹力的方向，在接触点与球心的连线上而指向受力物体6、曲面与曲面相接触时弹力的方向，垂直过接触点的分切面，通过两球球心而指向受
11、力物体两个物体两个物体A和和B，质量分量分别为M和和m，用跨，用跨过定定滑滑轮的的轻绳相相连，A静止于水平地面上，如静止于水平地面上，如图328所示不所示不计摩擦，摩擦，A对绳的作用力的大小的作用力的大小与地面与地面对A的作用力的大小分的作用力的大小分别为多少？多少？如如图A、B两物体重力分两物体重力分别是是GA=3N、GB=4N，A用用悬绳挂在天花板上，挂在天花板上，B放在水平地面上，放在水平地面上，A、B间的的轻弹簧的簧的弹力力F=2N，则绳中中张力力FT和和B对地面地面的的压力力FN的可能的可能值分分别为C、1N和和6ND、2N和和5NA、7N和和0NB、5N和和2N（ BC ）实验目的
12、实验目的1、探究弹力与、探究弹力与 的定量关系。的定量关系。2、学会利用图象研究两个物理量之间、学会利用图象研究两个物理量之间的关系的方法。的关系的方法。实验原理实验原理1、如图所示，弹簧在下端悬挂钩、如图所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与力与 大小相等。大小相等。2、用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量、用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量x，建，建立坐标系，以纵坐标表示弹力大小立坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的，以横坐标表示弹簧的伸长量伸长量x，在坐标系中描写实验所测得的各组（，在坐标系中描写实验所测得的各组
13、（x，F）对应）对应的点，用的点，用 的曲线连接起来，根据实验所得的图线，的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸长量间的关系。就可探知弹力大小与伸长量间的关系。弹簧伸长弹簧伸长所挂钩码的重力所挂钩码的重力平滑平滑探究弹力与弹簧伸长量的关系探究弹力与弹簧伸长量的关系五、胡克定律五、胡克定律： 实验器材实验器材 轻质弹簧（一根），钩码（一轻质弹簧（一根），钩码（一盒），刻度尺，铁架台，重垂线，盒），刻度尺，铁架台，重垂线，坐标纸，三角板坐标纸，三角板 实验步骤实验步骤1、如图所示，将铁架台放于桌面上（固定好），将弹簧的、如图所示，将铁架台放于桌面上（固定好），将弹簧的一端固定于铁
14、架台的横梁上，在挨近弹簧处将刻度尺（最小一端固定于铁架台的横梁上，在挨近弹簧处将刻度尺（最小分度为分度为mm）固定于铁架台上，并用）固定于铁架台上，并用 检查刻度尺检查刻度尺是否竖直。是否竖直。重垂线重垂线2、记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度、记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L03、在弹簧下端挂上一个钩码，待钩码静止后，记下弹簧下、在弹簧下端挂上一个钩码，待钩码静止后，记下弹簧下端所对应的刻度端所对应的刻度L14、用上面方法，记下弹簧下端挂、用上面方法，记下弹簧下端挂2个、个、3个、个、4个个 钩码钩码时，弹簧下端所对应的刻度时，弹簧下端所对应的刻度L2、L3、L4 ，并将所得数，并将所得
15、数据记录在表格中据记录在表格中5、用、用xn=LnL0计算出弹簧计算出弹簧挂挂1个、个、2个、个、3个个 钩码钩码时弹簧的伸长量，并根据当时弹簧的伸长量，并根据当地重力加速度值地重力加速度值g，计算出，计算出所挂钩码的总重力，这个总所挂钩码的总重力，这个总重力就等于重力就等于 的的大小，将所得数据填入表格。大小，将所得数据填入表格。弹簧弹力弹簧弹力6、根据所测数据在坐标纸上描点，最好以弹簧弹力为纵坐标，、根据所测数据在坐标纸上描点，最好以弹簧弹力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标。以弹簧的伸长量为横坐标。7、按照图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线、按照图中各点的分布与走向，尝试作出一条
16、平滑的曲线（包括直线）。所画的点不一定正好都在这条曲线上，但要注（包括直线）。所画的点不一定正好都在这条曲线上，但要注意使曲线意使曲线两侧的点数大致两侧的点数大致相同。相同。8、以弹簧的伸长为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试、以弹簧的伸长为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数，如果不行，则考虑二次函数。一次函数，如果不行，则考虑二次函数。9、解释函数表达式中常数的物理意义。、解释函数表达式中常数的物理意义。实验现象及注意事项实验现象及注意事项1、随着所挂钩码数量的增多，弹簧会越来越长，实验时，、随着所挂钩码数量的增多，弹簧会越来越长，实验时，弹簧下端所挂钩码不宜太多，以免超出弹
17、簧的弹性限度。弹簧下端所挂钩码不宜太多，以免超出弹簧的弹性限度。2、在建立坐标系描点时，我们要探求的是弹簧的伸长量与、在建立坐标系描点时，我们要探求的是弹簧的伸长量与弹力大小的关系，而不是弹簧的总长度。弹力大小的关系，而不是弹簧的总长度。3、实验中外力的大小（即钩码的重力）与弹力的大小是相、实验中外力的大小（即钩码的重力）与弹力的大小是相等的。等的。、测原长时必须把弹簧竖直挂起来、测原长时必须把弹簧竖直挂起来五、胡克定律五、胡克定律： 实验：探究弹力和弹簧伸长的关系实验：探究弹力和弹簧伸长的关系1、内容、内容： 弹簧发生弹性形变时，弹力的大小跟弹簧伸长弹簧发生弹性形变时，弹力的大小跟弹簧伸长（
18、或缩短）的长度（或缩短）的长度x成正比。成正比。2、公式：、公式： F k x 其中：其中：k弹簧的劲度系数弹簧的劲度系数 (与弹簧的丝的粗细、与弹簧的丝的粗细、材料、弹簧的直径、绕法和长度等量有关材料、弹簧的直径、绕法和长度等量有关) 单位：牛每米，单位：牛每米， 符号符号N/m x弹簧弹簧伸长（或缩短）伸长（或缩短）的长度的长度如如图325所示，所示，为一一轻质弹簧的簧的长度度L和和弹力力F大小的关系，大小的关系，试由由图线确定：确定：（1）弹簧的原簧的原长；（2）弹簧的簧的劲度系数；度系数；（3）弹簧簧长为0.2m时弹力的大小力的大小（1）10cm （2）200N/m （3）20NGA=
19、100N，GB40N，弹簧的劲度系数为500N/m，不计绳重和摩擦，求：物体A对支持面的压力和弹簧的伸长量。小结小结一、弹力产生条件：一、弹力产生条件： 直接接触直接接触 发生发生弹性形变弹性形变二、二、弹力方向弹力方向 1、压力和支持力：、压力和支持力： 方向都方向都垂直垂直于于接触面接触面指向被压或被支持的物体。指向被压或被支持的物体。 2、拉力：、拉力： 绳的拉力绳的拉力沿着绳沿着绳指向绳指向绳 收缩收缩的方向的方向三、弹力大小：三、弹力大小：1、弹簧弹力：胡克定律、弹簧弹力：胡克定律F k x 2、其它弹力：由物体受、其它弹力：由物体受其它力其它力和和运动状态运动状态求解求解如如图图所
20、所示示，A、B是是质质量量均均为为m的的两两条条磁磁铁铁，C为为木木块块，水水平平放放置置。静静止止时时B对对A的的弹弹力力为为F1，C对对B的弹力为的弹力为F2，则：（，则：（ ）A、F1mg，F2=2mgB、F1mg，F2=2mgC、F1mg，F2=2mg D、F1mg，F22mgNSNSABCB两根两根长均均为20cm的的弹簧，簧，劲度系数分度系数分别为k1200N/m，k2100N/m，弹簧簧k2固定在固定在A上，上，弹簧簧k1固定在固定在A、B上，上，B放在水平地面上，放在水平地面上，弹簧簧竖直，直，如如图所示。已知所示。已知A、B所受的重力都是所受的重力都是4N，今在，今在k2的端点的端点P施加一个施加一个竖直向上的力，直向上的力，缓慢地向上拉，慢地向上拉，当当P点向上升距离点向上升距离为多少多少 时，B和地面恰好接触而和地面恰好接触而没有作用力。没有作用力。弹簧自重不簧自重不计。
