高中物理全程学习方略课件：3.2形变与弹力（鲁科必修1）

欢迎进入物理课堂 1 关于形变 下列说法正确的是 A 物体形状的改变叫弹性形变B 物体受到外力作用后发生的形状改变叫弹性形变C 物体在外力去掉后能恢复原状的形变叫弹性形变D 任何物体在外力的作用下都能发生形变 不发生形变的物体是不存在的 解析 选C D 物体受到外力作用后能发生形变 撤去外力后能恢复原来形状的形变叫弹性形变 故A B错误 C D正确 2 2010 厦门高一检测 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 关于弹力的方向 下列说法中正确的是 A 放在水平桌面上的物体所受弹力的方向是竖直向上的B 放在斜面上的物体所受斜面的弹力的方向是竖直向上的C 将物体用绳吊在天花板上 绳所受物体的弹力方向是竖直向上的D 物体间相互挤压时 弹力的方向垂直接触面指向受力物体 解析 选A D 放在水平桌面上的物体所受弹力为支持力 其方向为垂直于桌面向上 故A正确 放在斜面上的物体所受斜面的支持力方向垂直于斜面向上 故B错 D正确 绳子对物体的拉力总是沿绳子收缩的方向 而物体对绳子的弹力方向指向绳子伸长的方向 故C错 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 一轻质弹簧原长为10cm 在它的下端挂一个质量为400g的物体时 弹簧长度为12cm 若在它的下端挂上一个质量为800g的物体时 弹簧长度应为多长 解析 弹簧原长l0 10cm 当弹簧下挂质量m1 400g的物体时 弹力大小为F1 m1g 弹簧长度为l1 12cm 弹簧伸长为 l1 l1 l0 当挂质量m2 800g的物体时 弹力大小为F2 m2g 设此时弹簧长度为l2 则伸长量为 l2 l2 l0 所以则有解得所以代入数据解得l2 14cm 答案 14cm 典例1 如图4 2 4所示 用细绳悬挂的小球与光滑斜面相接触 并保持静止 甲中细绳倾斜 乙中细绳呈竖直方向 判断图甲 乙中小球是否受到斜面的弹力作用 思路点拨 解答本题应把握以下两点 标准解答 假设法 假设两图中的斜面不存在 则甲图中小球无法在原位置保持静止 乙图中小球仍静止 故甲图中小球受到斜面的弹力 乙图中小球不受斜面的弹力 状态法 若两图中斜面均对小球有弹力作用 则甲图中小球将仍能保持静止状态 乙图中小球则不能保持静止状态 所以乙图中小球不受斜面的弹力作用 甲图中小球受到斜面的弹力作用 变式训练 2010 盐城高一检测 如图4 2 5所示 一个球形物体O静止在光滑的水平地面上 并与竖直墙相接触 A B两点是球与墙和地面的接触点 则下列说法正确的是 A 物体受三个力 重力 B点的支持力 A点的弹力B 物体受两个力 重力 B点的支持力C 物体受三个力 重力 B点的支持力 地面的弹力D 物体受三个力 重力 B点的支持力 物体对地面的压力 解析 选B 球受重力和B点支持力 若A点对球有弹力 则球不能静止在光滑水平面上 故球形物体受两个力 B正确 典例2 2010 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4 2 6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 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 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 容器的边缘跟杆的侧面接触 该处的支持力应垂直于杆向上 D正确 A B C错误 变式训练 画出图4 2 7中物体所受弹力的示意图 题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 中物块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 典例3 如图4 2 9所示 一根轻弹簧的原长为20cm 竖直悬挂着 当用15N的力向下拉弹簧时 量得弹簧长24cm 若把它竖立在水平桌面上 用30N的力竖直向下压时 弹簧长多少 思路点拨 解答本题可按以下思路分析 自主解答 方法一 设弹簧原长为L1 当弹簧受向下的15N的拉力作用时 设弹簧长度为L2 由胡克定律知F1 k L2 L1 解得当用30N的力向下压时 设弹簧长为L3 由胡克定律知F2 k L1 L3 整理得方法二 由胡克定律知F1 k L2 L1 F2 k L1 L3 由以上两式得整理得答案 12cm 互动探究 本例中若将弹簧水平放置 两端各用22 5N的力水平拉弹簧 弹簧的长度为多少 在弹性限度内 解析 当两端各用22 5N的水平拉力时 设此时弹簧长度为L 原长为L1 弹簧的弹力为F 22 5N 由胡克定律F kx得 F k L L1 代入数据解得L 0 26m 26cm答案 26cm 典例4 如图所示 两木块质量分别为m1和m2 两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2 上面木块压在弹簧上 但不拴接 整个系统处于静止状态 现缓慢向上提上面的木块 直到它刚离开上面的弹簧 在这过程中下面木块移动的距离为 A m1g k1B m2g k1C m1g k2D m2g k2 思路点拨 解答本题应把握以下关键点 标准解答 选C 设未提木块之前 弹簧k2缩短的长度为x2 根据二力平衡和胡克定律有k2x2 m1 m2 g解得 当上面木块被提离弹簧时 弹簧k2缩短的长度变为x2 同样可求得所以下面木块向上移动的距离为故C正确 1 2010 湛江高一检测 关于弹力 下列说法正确的是 A 两个物体一接触就会产生弹力B 弹簧的弹力大小总是与弹簧的长度成正比C 弹簧的弹力大小总是与弹簧的伸长量成正比D 物体具有弹性形变是产生弹力的前提条件 解析 选D 两个物体相互接触并发生弹性形变时就会产生弹力 故A错误 D正确 在弹性限度内 弹簧的弹力大小与弹簧的伸长量成正比 故B C错误 2 2010 运城高一检测 下列两个实验中体现出的共同的物理思想方法是 A 极限法B 放大法C 控制变量法D 等效替代法 解析 选B 题图甲是利用光的多次反射将微小形变放大 题图乙是利用细管中液面的变化观察玻璃瓶的微小形变 故为放大法 B正确 3 2010 南京高一检测 关于弹力 下列说法中错误的是 A 物体受到的弹力是由于施力物体的形变而产生的B 弹力产生在直接接触而发生弹性形变的物体之间C 相互挤压的物体间弹力方向总是跟接触面相垂直D 相互接触的物体间一定存在弹力 解析 选D 物体受到的弹力是由跟它接触的物体的形变产生的 即施力物体的形变产生的 A正确 弹力产生的条件是直接接触且发生弹性形变 故B正确 D错误 压力 支持力的方向总是跟接触面垂直 C正确 4 2009 海南高考 两刚性球a和b的质量分别为ma和mb 直径分别为da和db da db 将a b球依次放入一竖直放置 内径为d的平底圆筒内 如图4 2 11所示 设a b两球静止时受圆筒侧面的压力大小分别为f1和f2 筒底对球a的压力大小为F 已知重力加速度大小为g 若所有接触面都是光滑的 则 A F ma mb gf1 f2B F ma mb gf1 f2C mag F ma mb gf1 f2D mag F ma mb gf1 f2 解析 选A 以a b整体为研究对象 受重力 ma mb g和支持力平衡 而侧壁产生的压力水平 不能增大对底部的挤压 所以F ma mb g 水平方向物体处于平衡 力的大小是相等的 即f1 f2 故A正确 5 2010 新泰高一检测 如图4 2 12所示 A B是两个相同的轻弹簧 原长都是L0 10cm 劲度系数k 500N m 若图中悬挂的两重物质量均为m 现测得两个弹簧的总长为26cm 则 g取10N kg A m 3kgB m 2kgC m 1 5kgD m 1kg 解析 选D 由胡克定律F kx得则2L0 xA xB L代入数据解得m 1kg 故D正确 1 2010 兰州高一检测 4分 一个物体放在水平地面上 下列关于物体和地面受力情况的叙述中正确的是 地面受到了向下的弹力是因为地面发生了形变 地面受到了向下的弹力是因为物体发生了形变 物体受到了向上的弹力是因为地面发生了形变 物体受到了向上的弹力是因为物体发生了形变A B C D 解析 选C 地面受到向下的弹力是因为物体发生形变要恢复原状时对地面产生的作用 正确 物体受到向上的弹力是由于地面发生了形变 要恢复原状时对跟它接触的物体产生作用 正确 故C正确 2 2010 漳州高一检测 4分 如图1 细绳下悬挂一小球 球和光滑斜面接触 平衡时悬线沿竖直方向 可知 A 绳的拉力和小球重力大小相等 方向相反 是一对平衡力B 绳的拉力小于小球重力C 小球受重力 绳的拉力和斜面支持力的作用D 小球对斜面无压力 解析 选A D 小球受重力和绳的拉力 若假设斜面体对小球有弹力 则小球不能在原位置保持静止状态 故斜面对小球无支持力 小球对斜面无压力 C错误 D正确 小球受绳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错误 3 4分 体育课上一学生将足球踢向墙壁 如图2所示 下列关于足球与墙壁作用时墙壁给足球的弹力方向的说法正确的是 A 沿v1的方向B 沿v2的方向C 先沿v1的方向后沿v2的方向D 沿垂直于墙壁斜向左上方的方向 解析 选D 足球与墙壁作用时是球面与平面的相互作用 足球所受弹力方向垂直于墙壁指向足球 即斜向左上方的方向 故D正确 4 2010 济南高一检测 4分 锻炼身体用的拉力器 并列装有四根相同的弹簧 每根弹簧的自然长度都是40cm 某人用600N的力把它们拉长至1 6m 则 A 人的每只手受到拉力器的拉力为300NB 每根弹簧产生的弹力为150NC 每根弹簧的劲度系数为93 75N mD 每根弹簧的劲度系数为500N m 解析 选B 人的每只手受到拉力器的拉力为600N A错误 由于人用600N的力拉并列装有四根相同弹簧的拉力器 故每根弹簧产生的弹力为150N B正确 又由于每根弹簧的伸长量为x 1 6m 0 4m 1 2m 根据胡克定律F kx 得故C D错误 5 4分 如图3所示 四个完全相同的弹簧都处于水平位置 它们的右端受到大小皆为F的拉力作用 而左端的情况各不相同 中弹簧的左端固定在墙上 中弹簧的左端受大小也为F的拉力作用 中弹簧的左端系一小物块 物块在光滑的桌面上滑动 中弹簧的左端系一小物块 物块在有摩擦的桌面上滑动 若认为弹簧的质量都为零 以l1 l2 l3 l4依次表示四个弹簧的伸长量 则有 A l2 l1B l4 l3C l1 l3D l2 l4 解析 选D 因为四个弹簧上各点受到的拉力都是F 由胡克定律可知 F kx 则四个弹簧的伸长量都相等 所以选项D正确 思维拓展 6 10分 画出图4中物体A和B所受重力 弹力的示意图 图中各接触面均光滑 各物体均静止 解析 如图所示 7 新题快递 10分 蹦极 是一种极限运动 人自身所受的重力使其自由下落 被拉伸的蹦极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5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 8 10分 如图6所示为一轻质弹簧的长度l和弹力F大小的关系图象 试由图线确定 1 弹簧的原长 2 弹簧的劲度系数 3 弹簧长为0 20m时弹力的大小 解析 读懂图象是求解本题的关键 1 当弹簧的弹力为零时 弹簧处于原长状态 由图可知原长l0 10cm 2 当弹簧长度为15cm时 弹力大小为10N 对应的弹簧伸长量为 l 15 10 cm 5 10 2m由胡克定律F kx得k N m 200N m 3 当弹簧长为0 20m时 弹簧伸长量为 l 0 20 0 10 m 0 10m由胡克定律F kx得F k l 200 0 10N 20N 答案 1 10cm 2 200N m 3 20N 1 书放在桌面上 会受到桌面对它的弹力的作用 产生这个弹力的直接原因是 A 书的形变B 桌面的形变C 书所受到的重力D 桌面所受到的重力 解析 选B 弹力是物体发生形变对其接触的物体施加的力 书受到桌面的弹力 是由桌面形变而产生的 故A错 B正确 另外弹力与其他力无直接关系 故C D均错 2 如图所示 下列各图中的物体A均处于静止状态 受到弹力作用的说法正确的是 A 图甲中地面是光滑水平的 A与B间存在弹力B 图乙中两斜面与水平地面的夹角分别为 两斜面均对A有压力的作用C 图丙中地面光滑且水平 A与竖直墙壁有力的作用D 图丁中A受到斜面B对它的支持力的作用 解析 选B C D 图甲中对B进行受力分析 B球受重力和支持力的作用 二力平衡 B球静止 不可能再受到A对B的弹力的作用 B选项中采用假设法 若除去左侧的斜面 A将运动 去掉右侧的斜面 A也将运动 所以两斜面对球A均有力的作用 C选项由物体的平衡条件知外力F与竖直墙壁对A的作用力平衡 墙对物体A有力的作用 D选项由弹力产生的条件 A与B接触且挤压 二者之间有弹力的作用 3 混凝土价廉且坚固耐压 但不耐拉 通常在混凝土建筑物需承受张力的部分用钢筋来加固 如图所示 平台和阳台的加固钢筋位置都正确的是 解析 选D 当有物体压在钢筋混凝土上的时候 在平台上表面受的是压力 下表面受的是拉力 在阳台的上表面受的是拉力 下表面受的是压力 为了使钢筋受到的是拉力 所以应当采用D所示的放置方式 故D正确 4 关于弹力 下列说法中正确的是 A 形变微小时 弹力很小B 形变量越大 弹力就越大 弹力大小总是与形变量成正比的C 放在水平桌面上的书对桌面的压力就是物体所受的重力D 通常所说的压力 支持力和绳的拉力都是弹力 解析 选D 弹力的大小与形变量有关 形变量越大 弹力就越大 但弹力与形变量的定量关系一般都很复杂 不一定是简单的正比关系 B错误 弹力的大小是相 对而言的 有的物体容易发生形变 虽形变量大 但产生的弹力可能小 而有的物体不容易发生形变 虽形变量微小 但产生的弹力可能很大 A错误 通常所说的压力 支持力和绳的拉力都是由弹性形变而产生的 因此都是弹力 D正确 书对桌面的压力在大小和方向上都与重力相同 但它们不是同一性质的力 压力是弹力 而且它们的产生也不相同 压力是书发生形变而对桌面产生的力 它发生在书与桌面之间 而重力是由于地球对物体的吸引而使物体所受的力 它发生在书与地球之间 故C错误 5 如图所示 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为4N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4N 方向平行于斜面向上B 大小为2N 方向平行于斜面向上C 大小为4N 方向垂直于斜面向上D 大小为4N 方向竖直向上 解析 选D 小球受重力和杆的弹力两个力的作用 且重力的方向竖直向下 由于小球处于静止状态 根据二力平衡条件可知 弹力与重力大小相等 方向相反 故弹力大小为4N 方向竖直向上 D正确 6 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 选D 由胡克定律F kx得F1 k L1 L0 F2 k L2 L0 将F1 15N L1 0 16m F2 20N L2 0 18m代入上述两式 解得L0 0 10m k 250N m 故D正确 7 如图所示 A B两物体的重力分别是GA 3N GB 4N A用细线悬挂在顶板上 B放在水平面上 A B间轻弹簧中的弹力F 2N 则细线中的张力T及B对地面的压力N的可能值分别是 A 7N和0NB 5N和2NC 1N和6ND 2N和5N 解析 选B C 此处弹簧的弹力可能是拉力 也可能是压力 若为拉力 以A为研究对象 GA F T1 所以T1 5N 以B为研究对象 F N GB 所以N 2N 故B正确 同理若为压力 则T2 1N N 6N 故C正确 8 如图所示 A B两弹簧的劲度系数均为k 两球重均为G 弹簧质量不计 则两弹簧伸长的长度之和为 A B C D 解析 选C 上面的弹簧伸长量为x1 则kx1 2G 下面的弹簧伸长量为x2 则kx2 G 故两弹簧伸长的长度之和为C正确 9 如图所示 一根弹簧 其自由端B在未悬挂重物时 正对刻度尺的零刻线 挂上100N重物时正对着刻度20 试问 1 当弹簧分别挂50N和150N重物时 自由端所对刻度尺读数应是多少 2 若自由端所对刻度是18 这时弹簧下端悬挂了多重的重物 解析 1 设挂50N和150N的重物时 自由端所对刻度值分别是x1 x2 由胡克定律F kx 得解得x1 10 x2 30 2 设自由端刻度是18时 所挂重物为G 由胡克定律得解得G 90N答案 1 1030 2 90N 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