全国通用版2018-2019高中物理第三章相互作用2弹力学案新人教版必修1 .doc

2弹力学习目标1.知道形变的概念，能区分弹性形变和非弹性形变.2.知道弹力的定义及产生的条件，会判断两个物体间是否存在弹力，并会判断弹力的方向.3.掌握胡克定律并能用此定律解决有关问题.一、弹性形变和弹力1.形变：物体在力的作用下形状或体积发生的变化.2.弹性形变：物体在形变后撤去作用力时能够恢复原状的形变.3.弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物体不能(填“能”或“不能”)完全恢复原来的形状，这个限度叫做弹性限度.4.弹力(1)定义：发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的力.(2)产生的条件：两物体直接接触；发生弹性形变.二、几种弹力及方向1.压力和支持力的方向都垂直于物体的接触面.2.绳的拉力方向总是沿着绳子而指向绳子收缩的方向.绳中的弹力常常叫做张力.三、胡克定律1.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成正比，即Fkx.2.劲度系数：其中k为弹簧的劲度系数，单位为牛顿每米，符号是N/m.是表示弹簧“软”“硬”程度的物理量.1.判断下列说法的正误.(1)只要两物体接触就一定产生弹力.()(2)发生形变后的物体撤去外力后都能够恢复原状.()(3)海绵受挤压发生形变，桌面受挤压不会发生形变.()(4)静止在水平地面上的物体受到向上的弹力是因为地面发生了形变.()(5)由Fkx可知，在弹性限度内弹力F的大小与弹簧的长度成正比.()2.弹簧的原长为10 cm，它下面挂一个重为4 N的物体时，弹簧长为12 cm，则该弹簧的劲度系数为_ N/m.若在它下面挂一个重为6 N的物体，则弹簧的伸长量为_ cm(弹簧始终在弹性限度内).答案2003【考点】胡克定律【题点】胡克定律的应用一、形变和弹力(1)如图1所示，取一个扁玻璃瓶，里面盛满水，用穿有透明细管的橡皮塞封口，使水面位于细管中，用手捏玻璃瓶，会看到什么现象？说明什么？图1(2)用手压橡皮泥，橡皮泥发生形变；脚踩在松软的泥土上，留下了深深的脚印(形变)，这两种形变与玻璃瓶的形变有什么不同？(3)如图2所示，被拉长的弹簧对手有一个拉力的作用，这个拉力是如何产生的？图2答案(1)用手捏玻璃瓶，管中水面会上升(或下降).说明受压时玻璃瓶发生形变，体积变小(或变大)了.(2)橡皮泥、泥土受力后发生的形变，在撤去外力后不能恢复原状(非弹性形变)，玻璃瓶的形变在撤去外力后能恢复原状(弹性形变).(3)弹簧受到拉力后发生形变(伸长)，发生形变的弹簧要恢复原状，对手就产生了拉力.1.弹性形变和非弹性形变弹性形变：撤去外力后能恢复原状的形变.非弹性形变：撤去外力后不能恢复原状的形变.发生弹性形变的物体，外力过大，超过一定的限度(弹性限度)，会变成非弹性形变.2.弹力的产生必须同时具备两个条件：(1)两物体直接接触；(2)两物体接触处发生弹性形变.3.显示微小形变的方法显示微小形变可以用光学放大法(图3)和力学放大法(图1)，它们都是把微小的形变进行放大，便于观察.图3例1关于弹力的产生，下列说法正确的是()A.木块放在桌面上受到一个向上的弹力，这是由于木块发生微小形变而产生的B.木块放在桌面上，木块没有形变，所以对桌面没有施加弹力C.拿一根细竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿的弹力，这是由于木头发生形变而产生的D.挂在电线下面的电灯受到向上的拉力，是因为电线发生微小的形变而产生的答案D解析木块和桌面相互作用，都会发生微小的形变.桌面发生微小形变对木块有向上的弹力即支持力；木块由于发生微小形变对桌面有向下的弹力即压力，A、B都错.木头受到的弹力是由细竹竿发生形变而产生的，C错.电灯受到的拉力是电线发生微小形变而产生的，D对.【考点】物体的形变和弹力【题点】对弹力概念的理解二、弹力的方向弹力有无的判断1.弹力的方向与施力物体形变方向相反，作用在迫使物体发生形变的那个物体上，几种常见情况如下：(1)压力、支持力的方向：总是垂直于接触面，若接触面是曲面，则垂直于接触面的切线；若接触面是球面，弹力方向的延长线或反向延长线过球心，如图4所示.图4(2)绳的拉力方向：总是沿着绳并指向绳收缩的方向.2.弹力有无的判断：(1)对于明显形变的情况，可以根据弹力产生的条件直接进行判断.(2)对于不明显形变的情况，可利用假设法进行判断，具体有下列两种方法：假设无弹力：假设撤去接触面，看物体还能否在原位置保持原来的状态，若能保持原来的状态则说明物体间可能无弹力作用；否则，有弹力作用.假设有弹力：假设接触物体间有弹力，画出假设状态下的受力分析图，判断受力情况与所处状态是否矛盾，若矛盾，则不存在弹力；若不矛盾，则存在弹力.如图5中，若A处有弹力，则无法使球处于静止状态，故A处无弹力.图5例2在如图6所示的各图中画出物体P受到的各接触点或接触面对它的弹力的示意图，各图中物体P均处于静止状态.图6答案见解析图解析甲中属于绳的拉力，应沿绳指向绳收缩的方向，因此弹力方向沿绳向上；乙中P与斜面的接触面为平面，P受到的支持力垂直于斜面向上；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点弹力方向水平向右，B点弹力方向垂直于斜面指向左上方，且都过球心；丁中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，且必过球心O，B点属于点与杆相接触，弹力应垂直于杆向上.它们所受弹力的示意图如图所示.【考点】弹力方向和弹力有无的判断【题点】弹力方向的判断例3(多选)如图7所示，图中的物体A均处于静止状态，受到弹力作用的说法正确的是()图7A.图甲中地面是光滑水平的，A与B间存在弹力B.图乙中两斜面与水平地面的夹角分别为、，A对两斜面均有压力的作用C.图丙中A受到斜面B对它的弹力的作用D.图丁中A受到斜面B对它的弹力的作用答案BC解析题图甲中对B进行受力分析，B球受重力和地面的弹力的作用，二力平衡，B球静止.不可能再受到A对B的弹力作用；B选项中采用假设法，若去掉左侧的斜面，A将运动，若去掉右侧的斜面，A也将运动，所以球A对两斜面均有力的作用；C选项中假设斜面B不存在，则小球A无法在原位置保持静止，故丙图中小球受到斜面的弹力.D选项中假设斜面B对小球A有弹力作用，则小球A不能保持静止，所以丁图中小球不受斜面弹力的作用.【考点】弹力方向和弹力有无的判断【题点】弹力有无的判断判断弹力有无的两个误区1.误认为两物体只要接触就一定存在弹力作用，而忽视了弹力产生的另一条件发生弹性形变.2.误认为有形变一定有弹力，而忽视了弹性形变和非弹性形变的区别.针对训练1在图8中画出物体A所受弹力的示意图.图8答案见解析图解析支持力、压力的方向都要与接触面垂直并指向被支持或被压的物体，物体A所受弹力的示意图如图所示.【考点】弹力方向和弹力有无的判断【题点】弹力方向的判断三、胡克定律对于同一根弹簧，被拉得越长，弹簧的弹力越大，关于弹簧弹力的大小，甲说：弹簧弹力大小与其长度成正比；乙说：弹力的变化量F与弹簧形变的变化量x成正比.哪个同学说法正确？答案甲错，乙对.弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比，即Fkx，也有Fkx.胡克定律1.成立条件：在弹性限度内.2.对Fkx的理解(1)x是弹簧的形变量，而不是弹簧形变后的长度.(2)k为弹簧的劲度系数，反映弹簧本身的属性，由弹簧自身的长度、粗细、材料等因素决定，与弹力F的大小和伸长量x无关.(3)Fx图象是一条过原点的倾斜直线(如图9所示)，直线的斜率表示弹簧的劲度系数k.图9(4)弹簧弹力的变化量F与形变量的变化量x也成正比，即Fkx.例4一根轻弹簧在10.0 N的拉力作用下，其长度由原来的5.00 cm伸长为6.00 cm.(1)当这根弹簧长度为4.20 cm时，弹簧受到的力为多大？(2)当弹簧受到15 N的拉力时，弹簧的长度是多少？(弹簧始终在弹性限度内)答案(1)8.0 N(2)6.50 cm解析(1)弹簧原长L05.00 cm5.00102 m在拉力F110.0 N的作用下伸长到L16.00 cm6.00102 m根据胡克定律得F1kx1k(L1L0)解得弹簧的劲度系数k1.00103 N/m当压力为F2时，弹簧被压缩到L24.20 cm4.20102 m根据胡克定律得，压力F2kx2k(L0L2)1.00103 N/m(5.004.20)102 m8.0 N.(2)设弹簧的弹力F15 N时弹簧的伸长量为x.由胡克定律得x1.50102 m1.50 cm此时弹簧的长度为LL0x6.50 cm.【考点】胡克定律【题点】胡克定律的应用1.轻弹簧有压缩和拉伸形变，既能产生压力，又能产生拉力，方向均沿弹簧的轴线方向.2.如果题目中只告诉弹簧的形变量，并没有指出是伸长还是压缩，或只告诉弹簧弹力的大小，并没有指出弹簧处于拉伸状态还是处于压缩状态，就要分别进行讨论.3.轻弹簧的一端空载时弹力为零，不空载时两端弹力必然相等.针对训练2一根轻质弹簧一端固定，用大小为50 N的力压弹簧的另一端，平衡时长度为L120 cm；改用大小为25 N的力拉弹簧，平衡时长度为L235 cm；若弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，求弹簧的原长和劲度系数.答案30 cm500 N/m解析设弹簧原长为L0，劲度系数为k.由胡克定律得：F1k(L0L1)F2k(L2L0)联立两式得：L00.3 m30 cm，k500 N/m.【考点】胡克定律【题点】胡克定律的应用1.(对弹力概念的理解)(多选)在日常生活及各项体育运动中，有弹力出现的情况比较普遍，如图10所示的跳水运动就是一个实例.请判断下列说法正确的是()图10A.跳板发生形变，运动员的脚没有发生形变B.跳板和运动员的脚都发生了形变C.运动员受到的支持力，是跳板发生形变而产生的D.跳板受到的压力，是跳板发生形变而产生的答案BC解析发生形变的物体，为了恢复原状，会对与它接触的物体产生弹力的作用，发生形变的物体是施力物体.B、C正确.【考点】物体的形变和弹力【题点】对弹力概念的理解2.(弹力方向的判断)在图11中画出物体A所受弹力的示意图.图11答案如图所示【考点】弹力方向和弹力有无的判断【题点】弹力方向的判断3.(弹力有无的判断)下列各图中P、Q两球之间不存在弹力的是(所有接触面都是光滑的)()答案A解析A图中两球间若有弹力则小球Q将向右运动，所以P、Q间无弹力；B图中两球间若无弹力，则两球将向大圆弧底部运动，所以P、Q间有弹力；C图中两球间若无弹力则小球P将向下运动，所以P、Q间有弹力；D图中两球间若无弹力则小球P将向右下运动，所以P、Q间有弹力.故选A.【考点】弹力方向和弹力有无的判断【题点】弹力有无的判断4.(胡克定律的应用)如图12所示，锻炼身体用的拉力器，并列装有四根相同的弹簧，每根弹簧的自然长度都是40 cm，某人用600 N的力把它们拉长至1.6 m，则()图12A.人的每只手受到拉力器的拉力为300 NB.每根弹簧产生的弹力为150 NC.每根弹簧的劲度系数为93.75 N/mD.每根弹簧的劲度系数为500 N/m答案B解析每只手的拉力均为600 N，故A错误；每根弹簧的弹力为 N150 N，故B正确；每根弹簧的劲度系数k125 N/m，故C、D错误.【考点】胡克定律【题点】胡克定律的应用5.(胡克定律的应用)由实验测得某弹簧所受弹力F和弹簧的长度l的关系图象如图13所示，求：图13(1)该弹簧的原长为多少？(2)该弹簧的劲度系数为多少？答案(1)15 cm(2)500 N/m解析(1)弹簧不产生弹力时的长度等于原长，由题图可知该弹簧的原长为l015 cm.(2)解法一：据Fkx得劲度系数：k，由题图可知，该弹簧伸长l25 cm15 cm10 cm时，弹力F50 N.所以k N/m500 N/m.解法二：根据胡克定律得Fk(ll0)，代入题图中的两点(0.25，50)和(0.05，50).可得50k(0.25l0)50k(0.05l0)解得l00.15 m15 cm，k500 N/m.【考点】胡克定律【题点】胡克定律的应用一、选择题考点一物体的形变和弹力1.足球运动是目前全球体育界最具影响力的项目之一，深受青少年喜爱.如图1所示为三种与足球有关的情景.下列说法正确的是()图1A.甲图中，静止在草地上的足球受到的弹力就是它的重力B.乙图中，静止在光滑水平地面上的两个足球由于接触而受到相互作用的弹力C.丙图中，落在球网中的足球受到弹力是由于足球发生了形变D.丙图中，落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变答案D解析静止在草地上的足球受到的弹力，与重力相平衡，但不是它的重力，故A错误；静止在光滑水平地面上的两个足球虽然接触，但由于没有弹性形变，所以没有受到相互作用的弹力，B错误；足球撞到网上，球网被撑开，由于球网的形变，而使足球受到了弹力，故C错误，D正确.【考点】物体的形变和弹力【题点】对弹力概念的理解2.(多选)玩具汽车停在模型桥面上，如图2所示，下列说法正确的是()图2A.桥面受向下的弹力，是因为汽车发生了形变B.汽车没有发生形变，所以汽车不受弹力C.汽车受向上的弹力，是因为桥梁发生了形变D.汽车受向上的弹力，是因为汽车发生了形变答案AC解析因为施力物体发生形变而产生弹力，故桥受向下的弹力是因为汽车发生了形变，汽车受到向上的弹力是因为桥梁发生了形变.【考点】物体的形变和弹力【题点】对弹力概念的理解考点二弹力的有无及其方向的判断3.如图3所示，球A在斜面上，被竖直挡板挡住而处于静止状态，关于球A所受的弹力，以下说法正确的是()图3A. 球A仅受一个弹力作用，弹力的方向垂直斜面向上B.球A受两个弹力作用，一个水平向左，一个垂直斜面向下C.球A受两个弹力作用，一个水平向右，一个垂直斜面向上D.球A受三个弹力作用，一个水平向右，一个垂直斜面向上，一个竖直向下答案C解析由于球A对挡板和斜面接触挤压，挡板和斜面都产生弹性形变，它们对球A产生弹力，而且弹力的方向垂直于接触面，所以挡板对球A的弹力方向水平向右，斜面对球A的弹力方向垂直于斜面向上.故球A受两个弹力：一个水平向右，一个垂直斜面向上.【考点】弹力方向和弹力有无的判断【题点】弹力方向和弹力有无的判断4.如图4所示，是我国极地考察破冰船“雪龙号”.为满足破冰航行的要求，其船体结构经过特殊设计，船体下部与竖直方向成特殊角度.则船体对冰块的弹力示意图正确的是()图4答案C解析船体对冰块的弹力垂直于接触面，指向受力物体，故C正确，A、B、D错误.【考点】弹力方向和弹力有无的判断【题点】弹力方向的判断考点三胡克定律5.(多选)关于胡克定律，下列说法正确的是()A.由Fkx可知，在弹性限度内弹力F的大小与弹簧形变量x成正比B.由k可知，劲度系数k与弹力F成正比，与弹簧的形变量成反比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答案ACD解析在弹性限度内，弹簧的弹力与形变量遵守胡克定律Fkx，A正确；弹簧的劲度系数是由弹簧本身的性质决定，与弹力F及形变量x无关，B错误，C正确；由胡克定律得k，可理解为弹簧伸长(或缩短)单位长度时受到的弹力的值与k相等，D正确.【考点】胡克定律【题点】胡克定律的理解6.(多选)一根轻弹簧一端固定，用大小为F1的力压轻弹簧的另一端，平衡时长度为l1，若改用大小为F2的力拉轻弹簧，则平衡时长度为l2.轻弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，则下列说法正确的是()A.轻弹簧的劲度系数为B.轻弹簧的劲度系数为C.轻弹簧的原长为D.轻弹簧的原长为答案BC解析设轻弹簧原长为l0，劲度系数为k，根据胡克定律得F1k(l0l1)，F2k(l2l0)，两式联立得k，l0，选项B、C正确，A、D错误.【考点】胡克定律【题点】胡克定律的应用二、非选择题7.(胡克定律)如图5所示为一轻质弹簧的弹力F大小和长度L的关系图象，试由图线求：图5(1)弹簧的原长；(2)弹簧的劲度系数；(3)弹簧伸长0.10 m时，弹力的大小.(弹簧在弹性限度内)答案(1)10 cm(2)200 N/m(3)20 N解析(1)由题图知，当弹簧的弹力F0时，弹簧的长度L10 cm，这就是弹簧的原长.(2)由题图知，当弹簧的长度L115 cm，即伸长量x1L1L5 cm时，弹簧的弹力F110 N.由胡克定律得F1kx1，则k200 N/m.(3)当弹簧伸长0.10 m时，Fkx2200 N/m0.10 m20 N.【考点】胡克定律【题点】胡克定律的应用