高中物理 第3章 力与相互作用 3.2 弹力课件 沪科版必修1.ppt

3 2弹力 第3章力与相互作用 目标定位 1 知道形变的概念 并会区分某种形变是弹性形变还是非弹性形变 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 内容索引 知识探究新知探究点点落实 达标检测当堂检测巩固反馈 知识探究 1 如图1所示 取一个圆玻璃瓶 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 一 形变和弹力 答案手捏玻璃瓶 管中水面上升 说明受压时玻璃瓶发生形变 体积变小了 答案 问题设计 图1 2 用手压橡皮泥 橡皮泥发生形变 脚踩在松软的土地上 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 答案橡皮泥 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 答案 3 用手拉弹簧 弹簧会对手产生一个拉力 如图2所示 这个拉力是如何产生的 答案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 答案 图2 1 弹性形变和弹力 1 弹力 发生的物体 由于要恢复原状 就会对跟它接触使它发生形变的物体产生力的作用 这种力叫做弹力 2 弹性形变 作用在物体上的外力撤去后 物体能的形变 3 范性形变 外力撤去后 物体的形变 2 弹力产生的条件 1 两物体 2 发生 要点提炼 弹性形变 恢复原状 不能恢复原状 相互接触 弹性形变 如图3所示 为一弹簧测力计 弹簧测力计的刻度是否均匀 这说明什么 二 胡克定律 答案均匀 说明弹簧测力计的弹力与弹簧的形变量成正比 答案 问题设计 图3 1 内容 在内 弹簧弹力的大小f跟 成正比 2 公式 f 3 说明 1 应用条件 弹簧发生形变时必须在内 2 x是弹簧的形变量 而不是弹簧形变后的长度 3 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 要点提炼 弹性限度 弹簧伸长 或缩短 的长度x kx 弹性限度 4 f x图像是一条过原点的倾斜直线 如图4所示 直线的斜率表示弹簧的 图4 5 弹簧弹力的变化量 f与形变量的变化量 x也成正比 即 f k x 劲度系数k 1 一铁块放在海绵上 铁块和海绵都发生了形变 从而在它们之间产生了弹力 如图5所示 海绵对铁块的支持力是如何产生的 方向怎样 铁块对海绵的压力是怎样产生的 方向怎样 三 弹力的方向 问题设计 图5 答案 答案 1 海绵对铁块的支持力 海绵发生弹性形变 对与它接触的铁块产生力的作用 方向垂直于接触面向上 如图甲 甲 乙 2 铁块对海绵的压力 铁块发生弹性形变 对与它接触的海绵产生力的作用 方向垂直接触面向下 如图乙 2 如图6所示 用橡皮绳斜向右上拉放在水平面上的物块 橡皮绳对物块的拉力是怎样产生的 方向怎样 图6 答案由于橡皮绳发生形变 对与它接触的物块产生力的作用 方向沿绳指向绳收缩的方向 沿绳斜向右上 答案 1 压力 支持力的方向 总是于接触面 若接触面是曲面 则垂直于 若接触面是球面 弹力方向延长线或反向延长线过 2 绳的拉力方向 总是并指向绳收缩的方向 要点提炼 垂直 接触面的切线 球心 沿着绳 如图7所示 把一个球形物体a放在半球形容器b内 在图中画出a受到的弹力 延伸思考 图7 答案a受到的弹力垂直于两接触面的切线 弹力方向的延长线过球心 如图所示 答案 一 弹力的产生例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 解析 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 二 弹力的方向例2画出图8中静止物体a所受弹力的示意图 答案 解析 答案见解析图 图8 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 a物体所受弹力的示意图如图所示 针对训练在如图9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9 答案 解析 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 三 胡克定律例3竖直悬挂的弹簧下端 挂一重为4n的物体时弹簧长度为12cm 挂一重为6n的物体时弹簧长度为13cm 则弹簧原长为多少 劲度系数为多少 答案 解析 答案10cm200n m 解析弹簧下端悬挂物体时弹簧要伸长 由胡克定律知 弹簧的拉力与弹簧伸长量成正比 即f kx 其中k为劲度系数 x为弹簧伸长量 x在数值上等于弹簧伸长后总长度l减去弹簧原长l0 即x l l0 改变悬挂重物的重力 伸长量变化 这样可以列出两个方程 通过方程组可求出弹簧原长和劲度系数 设弹簧的原长为l0 劲度系数为k 设挂g1 4n的重物时弹簧的长度为l1 挂g2 6n的重物时弹簧的长度为l2 则l1 12cm l2 13cm 由胡克定律得 g1 k l1 l0 g2 k l2 l0 代入数据解得 l0 10cm k 200n m即弹簧原长为10cm 劲度系数为200n m 课堂要点小结 达标检测 1 弹力的产生 下列有关物体所受的弹力及形变的说法正确的是a 有弹力作用在物体上 物体一定发生形变 撤去此力后 形变完全消失b 有弹力作用在物体上 物体不一定发生形变c 弹力作用在硬物体上 物体不发生形变 弹力作用在软物体上 物体才发生形变d 一切物体受到弹力都要发生形变 撤去弹力后 形变不一定完全消失 答案 1 2 3 4 解析 解析力是物体间的相互作用 弹力的施力物体和受力物体都会发生形变 故b项错误 发生形变后的物体 当撤去外力后 有些能完全恢复原状 有些不能完全恢复原状 a项错误 d项正确 不管是硬物体还是软物体 只要有弹力作用 都会发生形变 c项错误 1 2 3 4 2 弹力的产生 杂技演员具有高超的技术 如图10所示 他能轻松地顶住从高处落下的缸 关于他顶缸时头顶受到的压力产生的直接原因是a 缸的形变b 头的形变c 缸受到重力d 人受到重力 答案 图10 1 2 3 4 解析 解析头顶受到的压力的施力物体是缸 受力物体是头顶 头顶受到的压力产生的直接原因是缸的形变 间接原因是缸受到重力 a项正确 3 弹力的方向 三个相同的支座上分别放着三个质量和直径均相同的光滑圆球a b c 支点p q在同一水平面上 a的重心位于球心 b c的重心分别位于球心的正上方和正下方 如图11所示 三球皆静止 试分析三种情况下支点p q对球的弹力方向是怎样的 1 2 3 4 解析 图11 答案 答案见解析 解析三种情况都是点与点接触 圆球所受弹力的方向都是垂直于接触面指向球心 即沿半径指向球心 如图所示 弹力的方向与重心的位置无关 1 2 3 4 4 胡克定律 由实验测得某弹簧所受弹力f和弹簧的长度l的关系图像如图12所示 求 1 2 3 4 图12 1 该弹簧的原长为多少 2 该弹簧的劲度系数为多少 解析 答案 答案 1 15cm 2 500n m 解析解法一 1 弹簧不产生弹力时的长度