物理：第2节《形变与弹力》课件（鲁科版必修1）

欢迎进入物理课堂 一 弹力的产生及判断 1 弹力产生的条件 1 两物体直接接触 2 接触面发生弹性形变 2 弹力是否存在的判断方法如果物体发生形变时能够明显察觉 如弹簧 橡皮条 海绵等 可以根据弹力产生的条件判断 如果物体间的形变很微小 不易观察到 常用以下两种方法判断 1 假设法 可假设该物体所接触的某接触面被撤去 看物体所处的状态是否发生变化 从而确定是否受该接触面的弹力 该方法较适合判断处于平衡状态的物体受到的弹力 例 如图所示 一球放在光滑水平面AC上 并和AB光滑面接触 球静止 分析球所受的弹力 假设去掉AB面 球仍保持原来的静止状态 可判断出在球与AB面的接触处没有弹力 假设去掉AC面 球将向下运动 故在与AC面的接触处球受到弹力 其方向垂直于AC面向上 2 根据物体的运动状态判断在如图所示的情况中 若AC面和AB面对球都有弹力 这两个弹力方向分别垂直于AC面和AB面 则球所受的力如图所示 由于AB面对球的弹力N2使球不能静止在原来位置 与球处于静止状态的实际情况不相符 故AB面对球的弹力N2不存在 相互接触的物体之间不一定产生弹力 两物体之间有弹力时一定相互接触并发生弹性形变 典例1 如图所示 弹簧上端固定 下端挂一质量为m的小球 小球下放着一光滑斜面 球与斜面接触且处于静止状态 弹簧竖直 关于小球受力的个数 下列说法正确的是A 1个B 2个C 3个D 2或3个 解题指导 解答本题应把握以下两个关键词语 1 处于 静止 状态 说明小球受到的合力为零 2 弹簧 竖直 说明弹簧对小球弹力方向为竖直方向 标准解答 选B 小球竖直悬挂受重力作用 要使小球处于静止状态 必定受弹簧的拉力 小球与斜面是否发生形变受弹力作用可采用假设法判断 假设斜面对小球产生弹力 则弹力的存在不能使弹簧处于竖直状态 与题设条件相矛盾 故题图中小球不受斜面的弹力 B正确 互动探究 若图中弹簧不竖直 小球靠在斜面上 斜面对小球有弹力作用吗 解析 假设撤去斜面 小球将向右方摆动 不会保持原来的静止状态 故小球受斜面的弹力作用 二 弹力方向的判断 1 弹力的方向弹力的方向总是与物体形变的趋向相反 1 压力的方向 垂直于支持面指向被压的物体 2 支持力的方向 垂直于支持面指向被支持的物体 3 绳对物体的拉力方向 沿着绳指向绳收缩的方向 2 几种常见弹力方向的对比 1 判断弹力方向的方法是 先明确两物体之间作用的类型 再根据各种类型的特点来判断弹力的方向 2 轻杆的弹力方向较为复杂 一般根据物体的平衡及运动状态确定杆的弹力的方向 典例2 2011 漳州高一检测 在半球形光滑容器内放置一细杆m 细杆与容器的接触点分别为A B两点 如图所示 容器上A B两点对细杆m的作用力的方向分别为 A 均竖直向上B 均指向球心C A点处的弹力指向球心O B点处的弹力竖直向上D A点处的弹力指向球心O B点处的弹力垂直于细杆向上 解题指导 解答本题应把握以下两点 标准解答 选D 支持力 压力的方向垂直于接触面或其切面 在A点 细杆的端点跟球面接触 弹力的方向垂直于该处球面的切面 指向球心 在B点 容器的边缘跟细杆的侧面接触 该处的支持力应垂直于细杆向上 D正确 A B C错误 规律方法 弹力的判断方法1 弹力有无的判断方法 1 根据弹力产生的条件判断 2 利用假设法判断 3 根据物体的运动状态判断 2 弹力方向的判断方法 1 确定物体之间作用的类型 2 确定产生弹力的物体 3 找出使该物体发生形变的外力方向 4 确定物体产生的弹力方向 变式训练 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 弹力的方向垂直斜面向上B 球A受两个弹力作用 一个水平向左 一个垂直斜面向下C 球A受两个弹力作用 一个水平向右 一个垂直斜面向上D 球A受三个弹力作用 一个水平向右 一个垂直斜面向上 一个竖直向下 解析 选C 球A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 故选项C正确 变式备选 画出图中物体所受弹力的示意图 图中各接触面均光滑 各物体均静止 解析 绳的弹力沿着绳指向绳收缩的方向 图 a 中物体与斜面之间是平面与平面接触 支持力垂直于接触面指向被支持的物体 图 b 中球面与球面接触 支持力的方向沿两球心的连线指向小球 答案 见解析图 三 对胡克定律的理解及应用 1 关于胡克定律应注意以下四点 1 成立条件 在弹性限度内 2 弹簧的形变量x 弹簧伸长 或缩短 的长度 不是弹簧的原长 3 劲度系数k 反映了弹簧的 软 硬 程度 由弹簧本身的性质决定 4 推论式 F k x 式中 F x分别表示弹力的变化量和形变的变化量 2 弹力与弹簧伸长量的关系图象表示 如图 3 弹力大小的计算 1 应用胡克定律F kx求解 2 除弹簧这样的弹性体之外的弹力大小的计算 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 物体受细绳向上的拉力和重力作用 根据二力平衡 可知细绳的拉力大小等于物体重力的大小 典例3 2010 新课标全国卷 一根轻质弹簧一端固定 用大小为F1的力压弹簧的另一端 平衡时长度为l1 改用大小为F2的力拉弹簧 平衡时长度为l2 弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内 该弹簧的劲度系数为A B C D 解题指导 正确写出弹簧伸长量和压缩量是解题的切入点和关键 标准解答 选C 设弹簧的劲度系数为k 原长为l0 根据胡克定律有 F1 k l0 l1 F2 k l2 l0 由以上两式解得 k C正确 变式训练 2011 济南高一检测 如图所示 重为10N的物体悬挂在弹簧的下端时 弹簧伸长了2cm 现换用另一重为20N的物体悬挂在弹簧的下端 仍在弹性限度内 这时弹簧的伸长量 劲度系数分别是 A 2cm 500N mB 2cm 1000N mC 4cm 500N mD 4cm 1000N m 解析 选C 由胡克定律F kx知弹簧的劲度系数k m 500N m 弹簧上的弹力与自由端施加的力是相等的 弹力F 20N 则x 0 04m 4cm 故C正确 胡克定律的另一种表述 F k x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 两式相减得F1 F2 k x1 x2 即 F k x 典例 如图所示的装置可用来测定弹簧的劲度系数 被测弹簧一端固定于A点 另一端用细线绕过定滑轮挂钩码 旁边附有一竖直放置的刻度尺 当挂两个钩码时 线上一定点P对应的刻度线如图中的ab虚线所示 当挂三个钩码时 P点对应的刻度线如图中的cd虚线所示 已知每个钩码的质量为50g 重力加速度g取9 8m s2 则被测弹簧的劲度系数为 N m 标准解答 当弹簧的弹力增加 F 0 49N时 弹簧的伸长量增加 x 7 10 3m 由 F k x得N m 70N m答案 70 对弹力产生的条件理解不透导致错误关于弹力的产生 下列说法中正确的是A 只要两物体相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 正确解答 产生弹力的条件是相互接触的物体发生弹性形变 有弹力则两物体一定接触 一定发生弹性形变 由此断定A B C错 D对 正确答案 D 易错分析 本题易错选C项 错误的根本原因是不理解形变和弹力的关系 当撤去使物体发生形变的外力后 能恢复原状的形变称为弹性形变 而不能恢复原状的形变称为范性形变 物体发生弹性形变时 由于要恢复原状 会对与它接触的物体产生力的作用 这种力叫弹力 弹力对应弹性形变 施力物体发生形变给受力物体施加弹力 1 关于弹性形变的概念 下面理解正确的是 A 物体形状的改变叫做弹性形变B 一根铁丝用力弯折后的形变就是弹性形变C 物体在外力停止作用后 能够恢复原状的形变叫做弹性形变D 物体在外力的作用下发生的形变叫做弹性形变 解析 选C 弹性形变是指发生形变的物体在去掉外力后仍能恢复原状的形变 故A B D错 C对 2 下列关于弹力的说法中正确的是 A 直接接触的两个物体间必然有弹力存在B 不接触的物体间也可能存在弹力C 只要物体发生形变就一定有弹力D 在直接接触且发生弹性形变的物体间才产生弹力 解析 选D 弹力产生的条件是物体直接接触且发生弹性形变 二者缺一不可 故A B C错误 D正确 3 如图所示为P物体对Q物体的压力的示意图 正确的是 解析 选A P物体对Q物体的压力应作用在Q物体上且力的方向应垂直于接触面并指向Q物体 故B C D均是错误的 4 关于胡克定律 下列说法中正确的是 A 由F kx可知 弹力F的大小与弹簧的长度成正比B 由k 可知 弹簧的劲度系数k与弹力F成正比 与弹簧的长度改变量x成反比C 弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的因素决定的 与弹力F和弹簧形变量x的大小无关D 弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长 或缩短 单位长度时弹力的大小 解析 选C D 对于确定的弹簧而言 在弹性限度内 弹簧弹力F的大小与弹簧的形变量x成正比 A错误 弹簧的劲度系数k由弹簧本身的因素决定 与弹力F的大小和形变量x的大小无关 k在数值上等于弹簧伸长 或缩短 单位长度时弹力的大小 B错误 C D正确 5 一根弹簧原长为20cm 当用15N的力拉它时 弹簧长为25cm 仍在弹性限度内 求此弹簧的劲度系数 解析 弹簧原长l0 20cm 0 2m 拉长后长度l 25cm 0 25m 由胡克定律F kx k l l0 得劲度系数k N m 300N m答案 300N m 一 选择题 本题包括5小题 每小题5分 共25分 每小题至少一个选项正确 1 下列叙述中正确的是 A 挂在电线下的电灯 受重力作用拉紧电线 使电线发生形变 对电灯产生向上的拉力B 电灯挂在电线下 电灯和电线同时发生形变 电灯受到向上的拉力是由于电灯发生了形变C 电灯挂在电线下 电灯对电线的拉力是由于电灯形变有向下恢复原状的趋势产生的D 挂在电线下的电灯对电线的拉力就是电灯受到的重力 解析 选A C 根据弹力的概念可以知道 物体发生形变后 由于要恢复原状 对跟它接触的物体 即使其发生形变的物体 会产生弹力的作用 电线发生形变后对电灯产生弹力 向上的拉力 电灯发生形变后对电线产生弹力 向下的拉力 所以A C正确 B错误 电灯对电线的拉力大小等于电灯的重力 但是它们是两种不同的力 D错误 2 2011 西安高一检测 匀速前进的车厢顶部用细线竖直悬挂一小球 如图所示 小球下方与一光滑斜面接触 关于小球的受力 下列说法正确的是 A 重力和细线对它的拉力B 重力 细线对它的拉力和斜面对它的弹力C 重力和斜面对它的支持力D 细线对它的拉力和斜面对它的支持力 解析 选A 小球受重力和细线的拉力 假设斜面对小球有弹力 则小球不能在原位置保持相对静止状态 故斜面对小球无支持力 小球对斜面无压力 小球受的细线的拉力和重力是一对平衡力 大小相等 方向相反 故A正确 B C D错误 3 2011 蚌埠高一检测 下面关于弹力的几种说法 其中正确的是 A 只要两物体接触就一定产生弹力B 静止在水平面上的物体所受的重力就是它对水平面的压力C 静止在水平地面上的物体 物体受到向上的弹力是因为地面发生了形变D 相互挤压的物体间弹力方向总是跟接触面相垂直 解析 选C D 弹力产生的条件是直接接触且发生弹性形变 A错误 静止在水平面上的物体所受的重力大小等于它对水平面的压力 但它们是不同性质的力 因此重力不是压力 B错误 地面由于发生形变对跟它接触的物体产生向上的弹力 C正确 相互挤压的物体间的弹力方向跟接触面垂直 D正确 4 2011 福州高一检测 如图所示 轻弹簧的两端各受10N拉力F作用 弹簧平衡时伸长了5cm 在弹性限度内 那么下列说法中正确的是 A 该弹簧的劲度系数k 200N mB 该弹簧的劲度系数k 400N mC 根据公式k F x 弹簧的劲度系数k会随弹簧弹力F的增大而增大D 弹簧的弹力为20N 解析 选A 弹簧的弹力为F 10N x 0 05m 由胡克定律F kx得k F x 10N 0 05m 200N m 故A正确 B D错误 弹簧的劲度系数由弹簧本身的性质决定 不随弹簧弹力F的增大而增大 C错误 5 台球以速度v0与球桌边框成 角撞击O点 反弹后速度为v1 方向与球桌边框夹角仍为 如图所示 OB垂直于桌边 则下列关于桌边对小球的弹力方向的判断中正确的是 A 可能沿OA方向B 一定沿OB方向C 可能沿OC方向D 可能沿OD方向 解析 选B 台球与球桌边框碰撞时 受到边框的弹力作用 弹力的方向应与边框垂直 即沿OB方向 故B正确 二 非选择题 本题包括3小题 共25分 要有必要的文字叙述 6 6分 2011 浦东区高一检测 如图所示 各球均处于静止状态 所有接触面均光滑且已固定 试画出小球的受力示意图 要求注明力的符号 解析 如图所示答案 见解析图 7 9分 蹦极 是一种极限运动 人自身所受的重力使其自由下落 被拉伸的橡皮绳又会产生向上的力 把人拉上去 然后人再下落 正是在这上上下下的振荡中 蹦极者体会到惊心动魄的刺激 如图所示 设一次蹦极中所用的橡皮绳原长为15m 质量为50kg的蹦极者运动到最低点时橡皮绳长为26 5m 当蹦极者停止振荡时橡皮绳长为17 5m 则蹦极者运动到最低点时受到橡皮绳的拉力为多大 g取10m s2 解析 当蹦极者停止振荡处于静止时 蹦极者处于平衡状态 由二力平衡得F1 mg 50 10N 500N此时橡皮绳的伸长量为x1 17 5m 15m 2 5m又由胡克定律得F1 kx1则橡皮绳的劲度系数为k N m 200N m当蹦极者运动到最低点时橡皮绳的拉力为F2 kx2 200 26 5 15 N 2300N 答案 2300N 方法技巧 绳 弹簧及杆的弹力 1 绳的弹力只能是拉力 不能是压力 且拉力方向沿着绳收缩的方向 2 弹簧的弹力可以是拉力 也可以是压力 且拉力 压力均沿弹簧的方向 3 杆的弹力可以是拉力 也可以是压力 但拉力或压力可沿杆的方向也可不沿杆的方向 可与杆的方向成任意角 4 弹力的大小可根据二力平衡求得 8 10分 挑战能力 量得一只弹簧测力计3N和5N两刻度线之间的距离为2 5cm 求 1 这只弹簧测力计3N 5N刻度线分别与零刻度线之间的距离 2 这只弹簧测力计所用弹簧的劲度系数 解析 弹簧测力计的刻度值应与该刻度线到零刻度线的距离成正比 1 设3N 5N刻度线到零刻度线的距离分别为x1 x2 弹簧的劲度系数为k 根据胡克定律F kx可得又x2 x1 2 5cm 由以上两式解得 x1 3 75cm x2 6 25cm 2 由F1 kx1可得N m 80N m 答案 1 3 75cm6 25cm 2 80N m Thankyou 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全