高中物理 2.3 弹力课件 教科版必修1

欢迎进入物理课堂 第二章 第3节 理解教材新知 把握热点考向 知识点一 知识点二 考向一 考向二 考向三 应用创新演练 随堂基础巩固 课时跟踪训练 知识点三 1 形变分为两种 一是弹性形变 能恢复原状的形变 二是范性形变 物体发生形变后不能恢复原状 2 弹力发生在两个相互接触且有弹性形变的物体间 其大小由弹性形变程度决定 其方向始终跟物体形变方向相反 或与使物体发生形变的外力方向相反 3 对于弹簧来说 其弹力的大小由胡克定律计算 在弹性限度内F kx k是劲度系数 由弹簧自身决定 x是形变量 而不是弹簧的长度 形变 自学教材 1 形变 1 定义 物体形状或的变化 2 常见的形变 缩短 扭曲 弯曲等 2 形变的分类 1 弹性形变 撤去外力作用后物体的形变 2 范性形变 撤去外力作用后物体的形变或多或少仍有保留而的形变 体积 伸长 能恢复原状 不能复原 3 弹性限度如果作用在物体上的外力过大 超出了一定的限度 撤去外力后物体就不能恢复原状 这个限度叫做弹性限度 重点诠释 1 任何物体受力后都会发生形变 只是有的物体受力后形变较小 不易观察到而已 2 物体的形变包括形状的改变和体积的变化 这两种情况既可能是弹性形变 也可能是范性形变 如弹簧在弹性限度内的伸长是弹性形变 超过了弹性限度就成了范性形变 1 关于形变下列说法正确的是 A 物体形状的改变叫做弹性形变B 物体受到外力作用后发生的形状改变叫做弹性形变C 在外力去掉后 物体能够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发生形变 在外力的作用下不发生形变的物体是不存在的 解析 物体形状的改变 叫形变 物体在外力的作用下发生形变 在撤去外力后能够恢复原状的形变 叫做弹性形变 任何物体在外力的作用下都能发生形变 不能发生形变的物体是不存在的 所以本题C D选项正确 答案 CD 弹力 自学教材 1 概念和特点 1 概念 发生形变的物体由于要恢复原状 对与它接触的物体会产生力的作用 这种力叫做弹力 2 特点 弹力是在物体和物体相互接触时才会产生的 所以是接触力 2 产生的条件 1 两物体相互 2 接触面之间发生 弹性 接触 弹性形变 3 弹力的方向总是与引起形变的作用力的方向 4 几种常见的弹力及其方向弹力常表现为 压力 支持力 1 压力或支持力的方向总是于支持面而指向被压或被支持的物体 2 绳子的拉力的方向总是而指向绳子要的方向 相反 拉力 垂直 沿着绳子 收缩 重点诠释 1 弹力有无的判断方法 1 根据弹力产生的条件直接判断 根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力 此方法多用于判断形变较明显的情况 2 利用假设法判断 对形变不明显的情况 可假设两个物体间弹力不存在 即把与我们所研究的物体相接触的其他物体去掉 看物体还能否保持原有的状态 若运动状态不变 则此处不存在弹力 若运动状态改变 则此处一定存在弹力 图2 3 1 如图2 3 1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 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 故在与AC面的接触处球受到弹力 其方向垂直于AC面向上 3 根据物体的运动状态分析 根据物体的运动状态分析弹力时 应将物体的受力与物体的运动状态相符合来判断物体间的弹力是否存在 2 弹力方向的判断 1 判断弹力方向应掌握以下三种情况 当与面 或曲面 接触时 弹力垂直于接触面或接触面的切面 绳上弹力沿绳并指向绳收缩的方向 与球面接触的弹力方向的延长线或反向延长线过球心 2 常见弹力的方向 2 下列关于弹力的说法正确的是 A 木块放在桌面上受到一个向上的弹力 这是由于木块发生了形变而产生的B 拿一根细竹竿拨动水中的木头 木头受到竹竿的弹力 这是由于木头发生了形变而产生的C 绳对物体的拉力方向总是沿着绳且指向绳收缩的方向D 挂在电线下的电灯受到向上的拉力 是因为电线发生微小形变而产生的 解析 发生弹性形变的物体对与之接触且使之发生形变的物体产生弹力作用 而不是对自身 故A B错误 D正确 绳对物体的拉力方向总是沿着绳且指向绳收缩的方向 C正确 答案 CD 弹力的大小 胡克定律 自学教材 1 弹力的大小跟物体的大小有关系 形变越大 弹力也越大 2 弹簧的弹力大小 胡克定律 内容 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 公式 F 其中k为弹簧的 单位 牛顿每米 符号 N m 它取决于弹簧本身的结构 材料 匝数 直径等 形变 正比 kx 劲度系数 重点诠释 1 胡克定律的适用条件及各物理量的意义 1 适用条件 胡克定律仅适用于在弹性限度内 计算像弹簧 橡皮条等弹性体的弹力 2 x的含义 x是弹性体的形变量 即发生弹性形变后弹性体的长度跟本身的自由长度比较后伸长 或缩短 的长度 不是弹性体的长度 3 k的含义 k是弹性体的劲度系数 由弹性体本身的性质 如材料 粗细 长度等 决定 与弹力大小无关 k反映了弹簧的 软 硬 程度 k越大 弹簧越硬 反之越软 图2 3 2 2 对胡克定律的理解 1 胡克定律的图像 用弹簧的伸长 或缩短 量x为横轴 以弹簧的弹力F为纵轴 画出的图像为一条过原点的直线 如图2 3 2所示 2 胡克定律的另一种表达式 因为在弹性限度内弹簧弹力F和形变量x成正比 故胡克定律又可以变形为 F k x 其中 F表示弹力的变化量 x表示弹簧形变量的变化量 3 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x成正比B 由k 可知 劲度系数k与弹力F成正比 与弹簧的长度形变量x成反比C 弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的性质决定的 与弹力F的大小和弹簧形变量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 胡克定律F kx中 x是弹簧伸长或缩短的长度 k是劲度系数 与弹簧本身的性质有关 与F x均无关 故选项A B错误 C D正确 答案 CD 弹力有无的判断 例1 如图2 3 3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 图2 3 3 思路点拨 解答此题时应注意以下两点 1 弹力的产生条件 2 分析弹力有无的常用方法 解析 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 如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 所以乙图中小球不受斜面弹力作用 甲图中小球受到斜面弹力作用 答案 见解析 借题发挥 弹力是接触力 弹力一定存在于物体的接触处 但接触处不一定有弹力 要产生弹力 接触 形变 两个条件必须同时具备 1 如图2 3 4所示 一个球形物体静止于光滑水平面上 并与竖直光滑墙壁接触 A B两点是球跟墙和地面的接触点 则下列说法正确的是 A 物体受重力 B点的支持力 A点的弹力作用B 物体受重力 B点的支持力作用C 物体受重力 B点的支持力 地面的弹力作用D 物体受重力 B点的支持力 物体对地面的压力作用 图2 3 4 解析 因水平地面与竖直墙壁均光滑 要保证球静止不动 A点处墙壁对球的弹力应为零 而地面对球一定有支持力 故B正确 答案 B 弹力方向的判断 例2 分别画出图2 3 5中物体P受到的弹力 图2 3 5 思路点拨 先判断物体P与周围物体的接触处是否有弹力 再根据接触处的特点判断弹力的具体方向 解析 A中物体P和其他物体有两处接触 首先判断这两处是否都存在弹力 假设将一侧斜面拿走 P会向下运动 所以P与斜面M N间有挤压 存在弹力 二者都属于点面接触 弹力垂直于斜面方向指向球心 如下图中A所示 B中物体P和其他物体的接触处有两处 用 拿去法 判断 显然两处都存在弹力 而左边接触处是点和平面的接触 此处产生的弹力应和平面垂直 指向竖直平面恢复形变的方向 右边接触处是点和曲面的接触 过接触点作曲面的切面 弹力应垂直于该切面 指向拐角处恢复形变的方向 故应指向P的球心 如下图中B所示 C中物体P被两条绳子拉着 P所受弹力应指向两绳收缩方向 如下图中C所示 D中物体P和其他物体只有一个接触点 过该接触点作切面 P所受弹力应和该切面垂直 故P所受弹力应指向凹槽圆心 如下图中D所示 E中物体P被绳子悬吊 并和其他物体接触 该接触处存在弹力 该接触处也是点 过该点作曲面的切面 弹力应与该切面垂直 并指向该曲面恢复形变的方向 即如下图中E所示 答案 见解析 借题发挥 解决判断弹力方向问题时应先确定接触面个数 再采用假设法 状态法等方法确定有几处存在弹力 根据弹力方向与接触面关系及弹力方向与形变方向间的关系最终确定弹力的方向 2 画出图2 3 6甲 乙中各静止物体A所受弹力的示意图 各接触面和点均光滑 图2 3 6 解析 因各处均光滑 图甲中左侧接触点无弹力 其他接触处的弹力方向如图所示 答案 见解析 胡克定律的应用 例3 如图2 3 7所示 质量为m的物体A与连在地面上的竖直轻弹簧B相连接 物体A处于静止状态 现用细绳跨过滑轮将物体A与另一轻弹簧C连接 当弹簧C处在水平位置且右端位于a点时它没有发生形变 已知弹簧B和弹簧C的劲度系数分别为k1和k2 不计定滑轮 细绳的质量和摩擦 将弹簧C的右端由a点沿水平方向拉到b点时 弹簧B刚好没有形变 求a b两点间的距离 图2 3 7 思路点拨 求解本题时应从以下两点入手 1 初 末状态对应两弹簧弹力的大小 2 a b两点间的距离与两弹簧形变大小的关系 借题发挥 1 胡克定律F kx中x是弹簧的形变量 对应弹簧伸长或缩短的长度 2 弹簧的弹力可用F kx求解 也可由物体的平衡条件求解 将弹簧C的右端由a点沿水平方向拉到d点时 弹簧B中的弹力为mg 试求a d两点间的距离 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