2019高中物理 第三章 研究物体间的相互作用 3.1 探究形变与弹力的关系课件 粤教版必修1.ppt

第一节探究形变与弹力的关系 目标导航 预习导引 目标导航 预习导引 二 三 一 四 一 认识形变1 物体形状发生变化称为形变 形变可分为拉伸形变 压缩形变 弯曲形变和扭曲形变等 2 显示微小形变的方法有多种 常用的有机械放大法 光学放大法等 弹簧和橡皮筋发生形变时有什么区别 提示 橡皮筋只能发生拉伸形变 弹簧既能发生拉伸形变 也能发生压缩形变 目标导航 二 三 一 四 预习导引 二 弹性与弹性限度1 弹簧具有恢复原状的性质称为弹性 2 任何物体受到外力作用后都会产生形变 撤去外力后 物体能完全恢复原状的形变 称为弹性形变 3 物体发生弹性形变的最大形变量叫做弹性限度 奥运会上进行的蹦床项目比赛中 所用蹦床发生的是什么形变 提示 弹性形变 目标导航 二 三 一 四 预习导引 三 探究弹力1 弹力的概念 发生形变的物体由于要恢复原状 就会对与它接触的物体产生力的作用 这种力叫做弹力 2 弹力的方向 弹力的方向总是与施力物体形变的方向相反 与施力物体要恢复原状的方向相同 绳子对物体的拉力 即绳子产生的弹力 方向总是指向绳子收缩的方向 压力的方向垂直于接触面指向被压的物体 支持力的方向垂直于接触面指向被支持的物体 3 弹力的大小 胡克定律 在弹性限度内 弹簧弹力的大小与弹簧的形变量成正比 其表达式为F kx 比例系数k叫做弹簧的劲度系数 单位 N m x为弹簧的形变量 单位 m 目标导航 二 三 一 四 预习导引 若把两个弹簧串接起来作为一个弹簧使用 其劲度系数会变大还是变小 提示 串接的弹簧在受到相同的拉力时 伸长量等于两个弹簧伸长之和 因此劲度系数变小了 目标导航 二 一 三 四 预习导引 四 力的图示1 力的示意图 用一条带箭头的线段表示力 箭头指向力的方向 箭尾 或箭头 表示力的作用点 2 力的图示 用线段的长度表示力的大小 箭头指向力的方向 箭尾 或箭头 表示力的作用点 知识精要 迁移应用 一 二 典题例解 一 如何判断弹力的存在1 弹力产生的原因弹力产生的条件是物体接触且有形变 我们分析和判断物体所受的弹力 首先要看物体跟哪几个物体有接触 只有和这个物体直接接触的物体才有可能给它以弹力的作用 然后看和这个物体接触的那些物体有没有发生形变 只有发生形变的物体才能产生弹力 三 知识精要 一 二 2 弹力有无的判断方法 1 直接法 对于形变比较明显的情况 可以根据弹力产生的条件判断 物体间相互接触 发生弹性形变 两个条件必须同时满足才有弹力产生 2 假设法 接触的地方不一定有形变 也就不一定有弹力 由于有些形变不容易看出 可以用 假设法 来判断弹力的有无 即假设凡是跟物体接触的地方都有弹力 看物体能否在原位置保持原状态 或假设去掉这些接触物 看物体能否在原位置保持原状态 三 迁移应用 典题例解 一 二 知识精要 迁移应用 典题例解 三 例1 多选 如图所示的四个图中球和接触面间均存在弹力的是 思路分析 对此类问题可采用假设法 假设其他物体有弹力 看该物体是否保持原状态 也可以假设不受弹力作用 看该物体是否能保持原状态 一 二 知识精要 迁移应用 典题例解 三 解析 选项A中由于球受到重力 与a面一定有挤压 但与b面不产生挤压 如果与b面挤压 则球不会静止 A项错误 选项B中若撤去a面或b面 球均不能静止 故球与a b面均产生挤压 B项正确 选项C中球与面间不挤压 如果挤压 弹力方向垂直于斜面 则球不会处于图中竖直位置 必使绳偏离竖直方向 故C项错误 D项正确 答案 BD 一 二 知识精要 三 迁移应用 典题例解 一 二 知识精要 迁移应用 典题例解 三 多选 如图所示 a的质量是2kg b的质量是1kg 设接触面是光滑的 a和b都静止不动 其中a受两个或两个以上弹力的有 答案 CD解析 图A B中物体a和b尽管接触 但两者并不挤压 所以a和b之间不产生弹力 a受的弹力只有地面的支持力 图C中a受到地面的支持力和b的压力两个弹力的作用 图D中因为b的质量小于a的质量 因此a受到地面的支持力和绳子的拉力两个弹力的作用 一 二 知识精要 二 弹力方向的判断 弹力的方向一般总是跟引起物体形变的外力方向相反 跟物体形变的方向相反 常见的几种弹力方向如下表所示 三 迁移应用 典题例解 一 二 知识精要 三 迁移应用 典题例解 一 二 知识精要 三 迁移应用 典题例解 例2 在半球形光滑碗内斜放一根筷子 如图所示 筷子与碗的接触点分别为A B 则碗对筷子A B两点处的作用力方向分别为 A 均竖直向上B 均指向球心OC A点处指向球心O B点处竖直向上D A点处指向球心O B点处垂直于筷子斜向上 一 二 知识精要 三 思路分析 分清弹力产生的类型 然后根据接触方式判断弹力的方向 解析 碗对筷子A B两点处的作用力属于弹力 而接触处的弹力总是垂直于接触面 因而寻找接触面便成为确定弹力方向的关键 在A点处的接触面是球面在该点的切面 此处的弹力与切面垂直 即指向球心O 在B点处的接触面与筷子平行 此处的弹力垂直于筷子斜向上 正确选项为D 答案 D 迁移应用 典题例解 一 二 知识精要 三 迁移应用 典题例解 一 二 知识精要 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力为2N的小球 小球处于静止状态 则弹性杆对小球的弹力 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 方向竖直向上答案 D解析 小球受重力和杆的支持力 弹力 作用处于静止状态 由二力平衡知识可知 杆对小球的弹力与重力等大 反向 故选D 三 迁移应用 典题例解 一 三 知识精要 二 迁移应用 典题例解 三 弹力大小的计算1 弹簧的弹力 1 应用胡克定律F kx求解 其中x为弹簧的形变量 可能为伸长量l l0 也可能为缩短量l0 l k为弹簧的劲度系数 2 弹力与弹簧伸长量的关系可用F x图象表示 如图所示 图线的斜率即为弹簧的劲度系数 2 除弹簧这样的弹性体之外的弹力大小的计算 一般要借助分析物体受到的其他力及物体的运动状态求解 一 三 知识精要 二 迁移应用 典题例解 例3 一根轻弹簧在弹性限度内 由原长伸长到9 0cm时 产生的弹力为36N 若将该弹簧压缩到4 0cm 产生的弹力为24N 求该弹簧的劲度系数 思路分析 形变量x l l0 由F kx求k解析 由F kx可得F1 k l1 l0 F2 k l0 l2 联立两式解得k 1 2 103N m 答案 1 2 103N m 一 三 知识精要 二 迁移应用 典题例解 一 三 知识精要 二 迁移应用 典题例解 原长为16cm的轻质弹簧 当甲 乙两人同时用100N的力在两端反向拉时 弹簧长度变为18cm 若将弹簧一端固定在墙上 另一端由甲一人用200N的力拉 这时弹簧的长度为多少 此弹簧的劲度系数为多少 答案 20cm5000N m解析 由胡克定律F kx可得F1 k l1 l0 F2 k l2 l0 解得l2 20cm k 5000N m