高中物理《弹力》课件9（36张PPT）（教科版必修1）

欢迎进入物理课堂 重力和弹力 一 概念复习 1 力的概念 1 力是物体和物体间的 力不能脱离物体而独立存在 相互作用 2 力的作用效果 使物体发生 或使物体发生变化 形变 运动状态 3 力是矢量 是力的三要素 大小 方向 作用点 用一根带箭头的线段表示力的大小 方向 作用点的方法 就是力的图示 问 两个物体间有相互作用就一定有相互接触吗 试举例说明 4 力的单位 测量工具是 牛顿 测力计 5 力的分类 重力 弹力 摩擦力 分子力 电磁力 核力等是按分类的 压力 支持力 动力 阻力 向心力 回复力等是按分类的 力的性质 力的效果 问 浮力是按什么命名的力 6 力的基本性质 力的物质性 力不能离开物体单独存在 力的相互性 力的作用是相互的 力的矢量性 力是矢量 既有大小也有方向 力的独立性 一个力作用于物体上产生的效果与这个物体是否同时受其它力作用无关 施力物体和受力物体 力总是成对出现的 施力物体同时也是受力物体 受力物体同时也是施力物体 力的运算遵从平行四边形定则 自然界中最基本的相互作用是 引力相互作用 电磁相互作用 强相互作用 弱相互作用 常见的重力是万有引力在地球表面附近的表现 常见的弹力 摩擦力是由电磁力引起的 例 关于力的说法正确的是 A 只有相互接触的物体间才有力的作用B 物体受到力的作用 运动状态一定改变C 施力物体一定受力的作用D 竖直向上抛出的物体 物体竖直上升 是因为竖直方向上受到升力的作用 C 2 重力 1 重力是由于对物体的吸引而使物体受到的力 地球 2 大小 在地球上不同位置 同一物体的重力大小略有不同 G mg 3 方向 竖直向下 4 重心 重力的 等效作用点 重心相对物体的位置由物体的分布决定 质量分布 形状的物体的重心在物体的几何中心 形状和质量 均匀 规则 重力大小不仅与物体质量有关 还与物体所处的位置 高度有关 问1 重心一定在物体上吗 问2 能用天平测重力的大小吗 例1 下列关于重心的说法 正确的是 A 重心就是物体上最重的一点B 形状规则的物体重心必与其几何中心重合C 直铁丝被弯曲后 重心便不在中点 但一定还在该铁丝上D 重心是物体的各部分所受重力的合力的作用点 解析 重力的作用点就是物体重心 但重心并不一定在物体上 如粗细均匀的铁丝被弯曲成圆 其重心在圆心处 而不在物体上 重心的位置不但与物体形状有关 而且与其质量分布是否均匀有关 D 例2 如图所示 一个空心均匀球壳里面注满水 球的正下方有一个小孔 当水由小孔慢慢流出的过程中 空心球壳和水的共同重心将会A 一直下降B 一直上升C 先升高后降低D 先降低后升高 D 例3 关于重力的说法正确的是 A 物体重力的大小与物体的运动状态有关 当物体处于超重状态时重力大 当物体处于失重状态时 物体的重力小B 重力的方向跟支承面垂直C 重力的作用点是物体的重心D 重力的方向是垂直向下 C 3 弹力 1 直接接触的物体间由于发生而产生的力 弹性形变 2 产生条件 两物体 物体发生 直接接触 弹性形变 3 弹力方向的确定 压力 支持力的方向总是于接触面 若接触面是曲则于过接触点的切面 指向被压或被的物体 绳的拉力方向总是沿绳指向绳的方向 杆一端受的弹力方向不一定沿杆的方向 可由物体平衡条件判断方向 垂直 垂直 支持 收缩 4 弹力大小的确定 弹簧在弹性限度内弹力的大小遵循胡克定律 F 一般情况下应根据物体的运动状态 利用牛顿定律或平衡条件来计算 kx 二 题型分析 1 弹力方向判断 弹力方向与物体形变的方向相反 作用在迫使物体发生形变的那个物体上 常见的几种情况 弹簧两端的弹力方向 轻绳的弹力方向 面与面接触的弹力方向 点与面接触的弹力方向 杆受力有拉伸 压缩 弯曲 扭转形变与之对应 杆的弹力方向具有多向性 不一定沿杆方向 若轻杆两端受到拉伸或挤压时会出现拉力或压力 拉力或压力的方向沿杆方向 因为此时只有轻杆两端受力 在这两个力作用下杆处于平衡状态 则这两个力必为平衡力 必共线 即沿杆的方向 1 根据物体产生形变的方向判断 2 根据物体运动情况 利用平衡条件或动力学规律判断 例1 标出各物体在A B C处所受的支持力的方向 例2 图中a b c为三个物块 M N为两个轻质弹簧 R为跨过定滑轮的轻绳 它们连接如图并处于平衡状态A 有可能N处于拉伸状态而M处于压缩状态B 有可能N处于压缩状态而M处于拉伸状态C 有可能N处于不伸不缩状态而M处于拉伸状态D 有可能N处于拉伸状态而M处于不伸不缩状态 AD 例3 小车上固定着一根弯成 角的曲杆 杆的另一端固定一个质量为m的球 试分析下列情况下杆对球的弹力的大小和方向 1 小车静止 2 小车以加速度a水平向右运动 解 1 物体平衡 受二力 二力平衡 故 N mg 方向竖直向上 2 选小球为研究对象 运动状况是加速 合力方向与加速度方向一致 受力分析 规律总结 根据物体运动情况 利用牛顿第二定律判断 关键在于先判定加速度方向 从而确定合力方向 例1 如图所示 均匀的球静止于墙角 若竖直的墙面是光滑的 而水平的地面是粗糙的 试分析均匀球的受力情况 2 弹力有无的判断 撤墙假设 1 条件判据 G N 2 假设撤墙 球仍静止 3 由此判断 无T 撤墙假设 不明智 1 物块A B叠放于水平面 2 撤去A B仍静止 3 由此判断 A对B无压力 f 1 假设有T 向右加速 2 为使平衡 应有f 3 如有f 球将转动 4 无f 无T 正确思路 分析除弹力以外其它力的合力 看该合力是否满足给定的运动状态 若不满足 则存在弹力 若满足则不存在弹力 例2 如图所示 细绳竖直拉紧 小球和光滑斜面接触 并处于平衡状态 则小球的受力是 A 重力 绳的拉力B 重力 绳的的拉力 斜面的弹力C 重力 斜面的弹力D 绳的拉力 斜面的弹力 A 例3 一块铁板折成如图形状 光滑的球置于水平面BC上 铁板和球一起 1 向右加速运动 2 沿垂直AB斜向上匀速运动问 AB对球有无弹力 1 有 2 无 3 弹力大小的计算 1 一般弹力的大小没有现成公式 只能利用物体的平衡条件或动力学规律求解弹力大小 例1 如图所示 一根弹性杆的一端固定在倾角300的斜面上 杆的另一端固定一个重量为2N的小球 小球处于静止状态时 杆对小球的弹力 A 大小为2N 方向平行于斜面向上B 大小为1N 方向平行于斜面向上C 大小为2N 方向垂直于斜面向上D 大小为2N 方向竖直向上 D 例2 如图所示 三根质量和形状都相同的光滑圆柱体 搁在两墙角上 它们的重心位置不同 将它们的重心画在同一截面上 重心的位置分别用1 2 3标出 重心2与圆心O重合 三个重心位置均在同一竖直线上 F1F2F3分别为三根圆柱体对墙的压力 则 A B C D A F F G 例3 如图所示 有一箱装得很满的土豆 以一定的初速度在动摩擦因数为 的水平地面上做匀减速运动 不计其他外力及空气阻力 则中间一质量为m的土豆A受到其他土豆对它的作用大小应是 A mgB mgC mgD mg 1 C 2 胡克定律 用于求弹簧产生的弹力或遵循胡克定律的橡皮条的弹力 在弹性限度内弹力的变化量与形变量的变化量成正比 公式 F kx k为劲度系数 x为形变量 或 F k x 例1 一个弹簧秤 由于更换弹簧 不能直接在原来的刻度上准确读数 经测试 不挂重物时 示数为2N 挂100N的重物时 示数为92N 弹簧仍在弹性限度内 那么当读数为20N时 所挂物体的实际重力为N 20 解析 设该弹簧秤刻度板上相差1N的两条刻度线的距离为a 其劲度系数为k 由胡克定律得 当挂100N重物时有 100 k 92 2 a 当示数为20N时有 G k 20 2 a 由 联立方程组可得G 20N 例2 如图所示 两木块的质量分别为m1和m2 两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2上面木块压在上面的弹簧上 但不拴接 整个系统处于平衡状态 现缓慢向上提上面的木块 直到它刚离开上面弹簧 在这过程中下面木块移动的距离为 A B C D C 例3 A B两个物块的重力分别是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 6NB 5N 6NC 1N 2ND 5N 2N AD 解析 弹簧的弹力为2N 有两种可能情形 弹簧处于拉伸状态 弹簧处于压缩状态 因此 应有两组解 规律总结 弹簧本身的特点决定了当弹簧处于拉伸和压缩时弹簧都能产生弹力 若无特殊指明 应考虑两种情况 例4 用手拉K1上端A 使它缓慢上移 当乙中弹力为原来的2 3时 甲上端移动的距离为多少 例5 S1和S2表示劲度系数分别为k1和k2两根轻质弹簧 k1 k2 A和B表示质量分别为mA和mB的两个小物块 mA mB 将弹簧与物块按图示方式悬挂起来 现要求两根弹簧的总长度最大则应使 A S1在上 A在上B S1在上 B在上C S2在上 A在上D S2在上 B在上 D 例6 一根大弹簧内套一根小弹簧 小弹簧比大弹簧长0 2m 它们的一端固定 另一端自由 如图所示 求这两根弹簧的劲度系数k1 小弹簧 和k2 大弹簧 分别为多少 k1 100N mk2 200N m 三 解题注意点 1 弹簧秤的读数 轻弹簧钩子上受的力即为弹簧秤的读数 5N 5N 读数 F 5N 平衡状态 加速上升 5N 读数 5N 例 如图所示 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 中弹簧的左端拴一小物块 物块在光滑的桌面上滑动 中弹簧的左端拴一小物块 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 试比较L1 L2 L3 L4 L1 L2 L3 L4 2 区别弹簧与刚性绳 剪断1绳瞬间A球所受合力 剪断1绳瞬间B球所受合力 A B 弹簧 发生的是宏观形变 恢复需要时间 刚性绳 发生的是微小形变 外力消失时 形变能立即消失 3 区别一根绳和两根绳 1 同一根绳中张力处处相等 从P移到Q 绳中张力如何变 滑轮所受力的方向 光滑挂钩 2 貌似同根绳 实则两根 结点 有摩擦 例 如图 滑轮本身的重力可以忽略不计 滑轮轴O安在一根轻木杆B上 一根轻绳AC绕过滑轮 A端固定在墙上 且绳保持水平 C端下面挂一重物 BO与竖直方向夹角 450系统保持平衡 若保持滑轮的位置不变 改变 的大小 则滑轮受到木杆的弹力大小变化情况是 A 只有 变小 弹力才变大B 只有 变大 弹力才变大C 不论角 变大或变小 弹力都变大D 不论角 变大或变小 弹力都不变 D 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