高一物理配套课件：第2章第3节《弹力》（教科版必修1）

欢迎进入物理课堂 第二章力 第三节 1 知道形变的概念及常见的形变 2 会判断弹力的有无及弹力的方向 3 会用胡克定律计算弹簧的弹力 4 了解弹性 弹性形变 弹性限度及弹力的应用 一 物体的形变1 形变 物体或发生改变的现象 2 弹性形变 物体在形变后能够 3 弹性限度 当形变超过一定限度时 撤去作用力后 物体不能完全恢复 形状 体积 恢复原状 原来形状 4 范性形变当撤去外力作用后物体的形变不能复原的 这类形变称为范性形变 二 什么是弹力1 定义 发生弹性形变的物体 由于要 对与它的物体产生力的 这种力称为弹力 2 方向 弹力的方向总是与相反 以便物体恢复原状 恢复原状 接触 作用 物体形变的方向 三 常见的弹力1 常见弹力 平时所说的 和都是弹力 2 弹力的方向 1 压力和支持力的方向垂直于物体的 2 绳的拉力沿着绳而指向绳的方向 3 弹簧的弹力方向沿弹簧的轴线 压力 支持力 拉力 接触面 收缩 3 胡克定律 1 内容 在弹性限度内 弹簧弹力的大小与弹簧伸长或的长度成正比 2 公式 F 3 劲度系数 是一个有单位的物理量 单位为 弹簧的劲度系数为1N m的物理意义为 弹簧伸长或缩短1m时 产生的弹力大小为1N 4 适用条件 在弹簧的内 缩短 kx N m 弹性限度 相互接触的物体间一定存在弹力作用吗 提示 弹力产生的条件有两个 相互接触和弹性形变 这两个条件必须同时具备才能产生弹力 因此两个相互接触的物体 如果不能判断它们是否发生形变 则无法判断它们之间是否一定存在弹力作用 一 弹力有无的判断方法1 由弹力产生的条件进行判定 1 物体直接相互接触 2 物体发生弹性形变 相互接触的物体不一定发生形变 因此不一定产生弹力 所以 1 为必要条件 2 为充要条件 只要弹性形变明确 可以断定有弹力 2 形变不明显的情况 可用以下方法判断 1 利用 假设法 判断要判断物体在某一接触处是否受到弹力作用 可假设在该处与物体接触的另一物体不存在 看物体是否能够保持原来的状态 从而判断物体在该处是否受到弹力作用 如图所示 有一球放在光滑水平面AC上 并和光滑斜面AB接触 球静止 分析球所受的弹力 可用 假设法 即假设去掉AB面 因球仍然能够保持原来的静止状态 则可以判断出在球与AB面的接触处没有弹力 假设去掉AC面 则球将向下运动 故在球与AC面的接触处球受到弹力 其方向垂直于AC面竖直向上 也可以假设AB面上有弹力 球将不能保持静止状态 与实际情况不符 故AB面对球的弹力是不存在的 2 根据相互作用判断相互作用的物体 如果一个物体是否受弹力无法判断 可以判断与之发生相互作用的另一个物体是否受弹力 如果受弹力 则这一对弹力是同时存在的 二 弹力方向的判定 注意 1 受力物体受到弹力作用 是施力物体形变引起的 因此受力物体受到的弹力方向与施力物体形变的方向相反 三 弹簧的弹力与形变量的关系 胡克定律1 实验探究 1 如图所示 将铁架台放在桌面上 固定好 将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上 在靠近弹簧处将刻度尺 最小分度为1mm 固定于铁架台上 并用重垂线检查刻度尺是否竖直 2 记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L0 3 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L1 4 用上面方法 记下弹簧下端挂2个 3个 4个 钩码时 弹簧下端所对应的刻度L2 L3 L4 并将所得数据记录在表格中 5 用xn Ln L0计算出弹簧挂1个 2个 3个 钩码时弹簧的伸长量 并根据当地重力加速度值g 计算出所挂钩码的总重力 这个总重力就等于弹簧弹力的大小 将所得数据填入表格 6 根据所测数据在坐标纸上描点 以弹簧弹力为纵坐标 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 包括直线 所画的点不一定正好都在这条曲线上 但要注意使曲线两侧的点数大致相同 8 实验结论 弹力与弹簧形变量的大小成正比 2 胡克定律及其应用 1 实验结论 胡克定律弹簧发生弹性形变时 弹力的大小F跟弹簧伸长 或缩短 的长度x成正比 这就是胡克定律 2 公式F kx式中k称为弹簧的劲度系数 其单位为牛顿每米 符号为N m 比较而言 k越大 弹簧越硬 k越小 弹簧越软 弹力有无的判断 在下列各图所示的情景中 两个物体a b a b均处于静止状态 接触面光滑 间一定有弹力的是 解析 选项A中 a b间如果存在弹力 则b给a的弹力水平向左 a将向左侧加速运动 显然与题设要求不符 或者假设拿掉任意一个物体 另一个物体的状态没有变化 则判断两者之间没有弹力 故选项A中a b间无弹力作用 同理 对于选项C可以判断出a b间没有弹力 对于选项D 也可以假设a b间有弹力 则a 斜面 对b的弹力将垂直于斜面向上 因此 b的合外力不为零 b受到向左的力的作用 即b不可能处于静止状态 故a b间无弹力作用 选项B 假设拿掉任意一个物体 则另一个的状态将要发生变化 故a b间一定存在弹力 答案 B 题后总结 本题通过假设法来判断弹力是否存在 可以假设有弹力 也可以假设无弹力 还可以假设拿掉其中的一个相接触的物体 然后根据假设 分析物体的状态变化情况 从而作出相应的判断 针对训练 1 如图所示 用细绳AO和BO将一小球悬挂 小球静止 其中AO水平 BO竖直 则小球受力个数为 A 1个B 2个C 3个D 4个解析 小球受重力 OB绳拉力 若AO绳有拉力 则小球不能静止 所以小球受2个力 答案 B 弹力方向的确定 在下图图中画出物体P受到的各接触点或面对它的弹力的示意图 其中甲 乙 丙中物体P处于静止状态 丁中物体P 即球 在水平面上匀速滚动 解析 甲属于绳的拉力 应沿绳指向绳收缩的方向 因此弹力方向沿绳向上 乙中A点属于点与球面相接触 弹力应垂直于球面的切面斜向上 必过球心O B点属于点与杆相接触 弹力应垂直于球面的切面斜向上 丙中A B两点都是球面与平面相接触 弹力应垂直于平面 且必过球心 所以A处弹力方向水平向右 B处弹力垂直于斜面向左上方 且都过球心 丁中小球P不管运动与否 都是属于平面与球面相接触 弹力应垂直于平面 且过球心 即向上 它们所受弹力的示意图如图所示 答案 见解析 题后总结 判断弹力方向应把握以下三种情况 1 当面与面 或曲面 接触 弹力垂直于面 2 绳上弹力沿绳并指向绳收缩方向 3 与球面接触的弹力方向延长线或反向延长线过球心 针对训练 2 画出图甲和乙所示的棒和球所受的弹力的方向 其中O为球心 解析 压力或支持力的方向垂直于接触面指向受力物体 所以甲 乙两物体所受弹力如图所示答案 见解析 实验探究 某同学在做 探究弹力和弹簧伸长的关系 的实验中 设计了如图所示的实验装置 所用的钩码每个的质量都是30g 他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度 然后再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端 每次都测出相应的弹簧总长度 将数据填在了下面的表中 弹力始终未超过弹性限度 g取9 8m s2 1 试根据这些实验数据在给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长L之间的函数关系图线 说明图象跟坐标轴交点的物理意义 其大小为 2 上一问所得图象的物理意义是 该弹簧的劲度系数k 解析 根据实验数据在坐标纸上描出的点基本上在同一条直线上 可以判定F和L间是一次函数关系 画一条直线 使尽可能多的点落在这条直线上 不在直线上的点均匀地分布在直线两侧 函数关系图象如图所示 该图线跟坐标轴交点的横坐标表示弹簧的原长 其长度为6 10 2m 答案 1 函数关系图线见解析表示弹簧的原长6 10 2m 2 表明弹簧弹力大小和弹簧伸长量大小成正比26 5N m 针对训练 3 如图甲所示 一个弹簧一端固定在传感器上 传感器与电脑相连 当对弹簧施加变化的作用力 拉力或压力 时 在电脑上得到了弹簧长度的形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图象如图乙所示 则下列判断错误的是 A 弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比B 弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比C 该弹簧的劲度系数是200N mD 该弹簧受到反向压力时 劲度系数不变 答案 A 误区 分析弹力时不结合物体运动状态或弹力产生条件 只看与之接触的物体导致错误 典型例题 用两轻绳AC AB将一小球悬挂 如图所示 其中AB竖直 AC与竖直方向成 角 则关于AC AB绳对小球的拉力 下列分析正确的是A AB与AC绳均对小球产生拉力B AB绳对小球有拉力 AC绳对小球无拉力 C AC绳对小球有拉力 AB绳对小球无拉力D 无法判定AC绳是否产生拉力 尝试解答 小球受重力 AB绳拉力 若AC绳产生拉力 则小球不可能处于静止状态 所以选B项 答案 B 误区警示 本题易错选A项 认为AC与球接触便产生弹力 实质上弹力的产生条件为接触且发生了弹性形变 AC绳只与球接触 但无形变 分析受力时一定要结合物体运动状态进行 谢谢观看 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