高中物理《弹力》课件2（31张PPT）（沪科版必修1）

欢迎进入物理课堂 3 2弹力 1 接触力 弹性形变和弹力 1 物体在力的作用下或发生改变 叫做形变 一切物体都能发生形变 有些物体在形变后能够恢复原状 这种形变叫做 2 弹力的定义 发生的物体由于要 对与它的物体会产生力的作用 这种力叫做弹力 3 弹力产生的条件 物体间要 物体间要相互挤压而发生 形状 体积 弹性形变 弹性形变 恢复原状 接触 接触 弹性性变 2 弹力的方向压力和支持力的方向都 绳的拉力的方向的方向 3 胡克定律 1 弹力的大小跟形变的有关 形变越 弹力也越大 形变 弹力随之消失 2 胡克定律 弹簧发生弹性形变时 弹力跟成正比 即 式中k为弹簧的劲度系数 单位是 符号用表示 3 胡克定律表达式的适用条件 垂直于接触面 沿绳要收缩 大小 为零 形变量 F kx 牛每米 N m 弹性限度内 大 一 弹性形变 重点解读 1 定义 物体的形状或体积的改变叫形变 2 形变的种类 形变有拉伸形变 或压缩形变 弯曲形变 扭转形变等 本节主要讨论拉伸 或压缩 形变 3 弹性形变 物体在外力作用下发生形变 如果撤去外力后 形变能完全恢复 这种形变叫弹性形变 4 弹性限度 如果外力使物体的形变过大 超过一定限度 在撤去外力后 形变不能完全恢复 这个限度就叫弹性限度 疑点辨析形变与弹性形变形变有弹性形变和非弹性形变之分 1 弹性形变 物体在形变后能够恢复原状 如弹簧 橡皮筋等 这样的形变叫弹性形变 2 非弹性形变 物体在形变后不能恢复原状 如普通的泥巴 难点突破怎样观测微小形变 物体受到外力作用都将发生形变 但是有好多形变是很不明显的 需要借助于仪器或其他辅助物才能观测 课本上介绍了两种 最简单的方法是把一圆玻璃瓶装满水 瓶口用中间插有细管 透明 的瓶塞塞住 如右图所示 用手挤压玻璃瓶 细管中的水就会上升 松开手 水面又降回原处 想一想 如果换成扁玻璃瓶 按压 凸 面 扁 面效果一样吗 二 弹力产生的条件 要点梳理发生弹性形变的物体由于恢复原状而对与它接触的物体产生力的作用 这种力叫做弹力 可见 要产生弹力需同时满足两个条件 物体间直接接触 接触处发生弹性形变 相互接触是产生弹力的首要条件 但相互接触的物体间不一定存在弹力 只有两物体接触处产生弹性形变时 两物体间才有弹力产生 当形变不明显难以直接判断时 可用 假设法 判定 所谓 假设法 就是假设与研究对象接触的物体施加了弹力 画出假设状态下的受力图 判断受力情况与现实状态是否矛盾 若矛盾 假设不成立 则无弹力 三 弹力的方向 重点解读 1 书与桌面间的弹力如右图所示 一本书放在桌面上 书对桌面产向下的压力 弹力 桌面对书产生向上的支持力 弹力 因为两者都发生了形变 桌面向下 凹 了 书向上 凹 了 弹力的方向与接触面垂直 2 绳与物的弹力 如右图所示 一个同学用绳子拉水平面上的小车 绳子 小车都发生形变 两者都产生了弹力 这种情况 弹力的方向与绳在一条直线上 绳的拉力沿着绳而指向绳收缩的方向 绳的拉力作用在车上 绳的拉力就是车受到的力 如右图所示 绳吊起电灯 由于灯的重力作用 使绳发生微小形变 对与它接触的电灯产生弹力F1 即绳对灯有向上的拉力 方向沿绳向上 由于灯把的微小形变 对与它接触的吊绳产生了弹力F2 即灯对绳的拉力 方向沿绳向下 难点突破关于弹力方向的判定 1 物体所受弹力的方向总是指向该物体发生形变的方向 弹力的作用线总是通过两物体的接触点并沿其接触点共切面的垂直方向 大致有以下几种情形 2 弹簧两端的弹力与其中心轴重合 指向弹簧恢复原状的方向 3 绳子只能受拉力而发生形变 即绳子只能承受拉力 则绳子拉物体的弹力的方向总是沿着绳子指向其收缩的方向 4 轻杆的弹力不一定沿杆的方向 中学阶段有两种轻杆模型 四 胡克定律 难点突破弹簧弹力与弹簧伸长量 或压缩量 的关系 1 胡克定律 实验表明 弹簧发生弹性形变时 弹力的大小跟弹簧伸长 或缩短的长度x成正比 即F kx k称为弹簧的劲度系数 单位是牛顿每米 符号是N m 比较而言 k越大 弹簧越 硬 k越小 弹簧越 软 2 弹力与弹簧伸长量的关系可用F x图象表示 如下图所示 对弹力的理解及其有无的判断 如右图所示 物体A静置于水平桌面上 下列关于物体所受作用力的说法中正确的是 A 桌面受到的压力就是物体的重力B 桌面受到的压力是由它本身发生了微小的形变而产生的C 桌面由于发生了微小形变而对物体产生了垂直于桌面的支持力D 物体由于发生了微小形变而对桌子产生了垂直于桌面的压力 解析 在此 压力大小和方向都与重力相同 但不能说压力就是重力 它们的施力物体和受力物体都不同 性质也不同 桌面受到的压力是由物体下表面发生微小形变而产生的 故C D正确 答案 CD 1 1 2010年济南省级示范高中联考 如右图所示 小车内有一固定光滑斜面 一个小球通过细绳与车顶相连 小车在水平面上做直线运动 细绳始终保持竖直 关于小球的受力情况 下列说法正确的是 A 若小车静止 绳对小球的拉力可能为零B 若小车静止 斜面对小球的支持力一定为零C 若小车向右运动 小球一定受两个力的作用D 若小车向右运动 小球一定受三个力的作用 解析 若小车静止 则小球受力平衡 由于斜面光滑 不受摩擦力 小球受重力和绳子的拉力 且重力和拉力都沿竖直方向 如果受斜面的支持力 则没法达到平衡 因此在小车静止时 斜面对小球的支持力一定为零 绳子的拉力大小等于小球的重力 故A项错误 B项正确 若小车向右匀速运动时 小球受重力和绳子拉力作用 若小车向右做减速运动 则一定受斜面的支持力 可能受绳子的拉力 也可能不受绳子的拉力 故C D项都不对 答案 B 胡克定律的应用 如右图所示 一劲度系数为k的弹簧 下端悬挂一重物 重物质量 为m 平衡时物体在a位置 现用力将物体由a向下拉长x至b位置 则此时弹簧的弹力为 A kxB mg kxC mg kxD 以上说法都不正确 解析 公式法 本题中给出的x并非在原长基础上的形变量 因此 弹力F kx 开始时 物体在位置a静止 此时弹力与重力相等 即F1 mg 由F kx知 弹簧伸长量x1 又因为拉力使弹簧又伸长了x 则弹簧总的形变量为x1 x x 故弹簧弹力为k mg kx 巧解法 根据推论式F kx 得 F k x 物体在外力作用下又伸长x时 拉力的大小为F kx 考虑到弹簧原来的弹力为mg 故后来弹簧弹力为mg kx 答案 B 误区警示 运用胡克定律时 一定要注意公式F kx中x为弹簧的形变量 而非总长度 且弹簧受到的力是拉力和压力时 表达式是不同的 如右图所示 A B两个物体的重力分别为GA 3N GB 4N 弹簧的重力不计 整个装置沿竖直方向处于静止状态 这时弹簧的弹力F 2N 则天花板受到的拉力和地板受到的压力 有可能是 A 1N和6NB 5N和6NC 1N和2ND 5N和2N 解析 弹簧的弹力为2N 有两种可能的情形 拉伸或压缩状态 1 拉伸状态 由A B受力平衡可知 D正确 2 压缩状态 同理可知 A正确 答案 AD 2 1 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 指点迷津 当物体发生弹性形变时 即在弹性限度内 形变量越大 弹力越大 否则形变量越大 弹力不一定大 故选项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 故选项A错误 通常所说的压力 支持力和绳的拉力都是由于弹性形变而产生的 因此都是弹力 故选项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吸引而使物体所受的力 它发生在书与地球之间 故这两个力不是同一个力 即选项C错误 接触面处形变微小 不能因此说产生的弹力就很小 同样 我们观察不到接触面处的形变时 不能因此而否认形变的存在 因为有些形变必须借助仪器或其他显示方法才能观察到 答案 D 三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相同的光滑圆球a b c 支点P Q在同一水平面上 a的重心位于球心 b c的重心位于球心的正上方和正下方 如下图所示 三球皆静止 试分析三种情况下支点P Q对球的弹力方向是怎样的 指点迷津 相互作用的物体属于点接触 弹力的方向与过接触点的切面垂直 且指向球心 与重心位置无关 故三种情况下弹力方向是一致的 P Q两点弹力方向的判定不要受重心位置不同的影响 应由基本方法制定 答案 如下图所示 三种情况下弹力方向都过球心 利用 替换法 和 假设法 判定弹力的有无对于形变明显的情况 由形变情况直接判断 对于形变不明显的情况通常用 假设法 和 替换法 有时要根据物体的运动状态直接判定 1 关于弹性形变的概念 下列理解正确的是 A 物体形状的改变B 铁丝用力弯折后的形变C 在外力停止作用后 能够恢复原状的形变D 物体在外力作用下的形变 解析 弹性形变是指在外力停止作用后 能够恢复原状的形变 不是任何形变都一定能恢复原状的 如B中的铁丝 答案 C 2 关于弹力 下列说法正确的是 A 放在水平桌面上的书受到的支持力是由于书发生了形变而产生的B 悬绳下端悬着的物体受到的绳的拉力是由于绳发生了形变而产生的C 水平面上并排放着的两个物体间无弹力作用D 弹力是根据性质命名的力 答案 BD 3 如右图所示 用两把相同的弹簧测力计A B挂在一起 下端又挂上质量为m的物体C 已知每把弹簧测力计都是用质量为m0的外壳和轻质弹簧组成 g为当地重力加速度 则弹簧测力计A B的示数分别是 A m m0 g mgB m 2m0 g mgC m m0 g m m0 gD m 2m0 g m m0 g 解析 弹簧测力计的外壳与提环是固定在一起的 如题图所示的情形 则A弹簧的弹力为 m 2m0 g 而B弹簧的弹力为mg 答案 B 5 如右图所示 一根轻弹簧 其自由端B在未悬挂重物时 正对刻度尺的零刻线 挂上100N重物时正对的刻线为20 试问 1 当弹簧分别挂50N和150N重物时 自由端所对刻度尺的读数应是多少 2 若自由端所对刻线是18 这时弹簧下端悬挂了多重的重物 如右图所示 弹簧的劲度系数为k 小球重为G 平衡时球在A位置 今用力F将小球向下拉长x至B位置 则此时弹簧的弹力为 A kxB kx GC G kxD 以上都不对 解析 此题很容易误解而选A项 但选项A是错的 其原因是x不是弹簧变化后的长度与未发生形变时弹簧长度的差值 即不是弹簧的总形变量 球在A位置时弹簧已经伸长了 令它为 x 这样Fb k x x kx k x 因为球在A位置平衡 有G k x 所以Fb kx G 故选项B是正确的 答案 B 解析 1 设挂50N和150N重物时 自由端所对刻度尺的值分别是x1 x2 由胡克定律 由 可得 x1 10 x2 30 2 设自由端所对刻线是18时 所挂重物为G 由胡克定律得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