高中物理 第三章 相互作用（第2课时）弹力课件 新人教版必修

第2课时弹力 研究学考 明确要求 知识点一弹性形变和弹力 基础梳理 1 弹性形变和弹力 1 形变 物体在力的作用下 或 的改变 弹性形变 物体在形变后 撤去作用力时能够 的形变 非弹性形变 外力撤去后不能完全恢复原状的形变 2 弹性限度 当形变超过一定的限度 撤去作用力后物体 填 能 或 不能 完全恢复原来的形状 这个限度叫做弹性限度 3 弹力 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 形状 体积 恢复原状 不能 弹性 2 弹力产生的条件 1 两物体 2 发生 形变 思考 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1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 相互接触 弹性 图1 2 如图2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2 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 铁块对海绵的压力 发生形变的铁块要恢复原状 对与它接触的海绵产生的作用 方向垂直接触面向下 如图乙 2 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 即学即练 1 下列关于弹力的说法中正确的是 A 相互接触的两个物体间必然有弹力存在B 不接触的物体间也可能存在弹力C 只要物体发生形变就一定有弹力D 在相互接触且发生弹性形变的物体间才产生弹力解析弹力产生的条件是两物体相互接触且发生弹性形变 所以D正确 A B C错误 答案D 2 一玩具汽车停在模型桥面上 如图3所示 下列说法正确的是 图3 A 桥面受到向下的弹力 是因为桥面发生了弹性形变B 汽车没有发生形变 所以汽车不受弹力C 汽车受到向上的弹力 是因为桥面发生了弹性形变D 汽车受到向上的弹力 是因为汽车发生了弹性形变 解析由于车 轮胎 发生了弹性形变 对桥面有向下的弹力 选项A错误 汽车与桥面相互挤压 都发生了形变 选项B错误 由于桥面发生了弹性形变 对汽车有向上的弹力 选项C正确 D错误 答案C 技巧点拨 弹力的产生是因为施力物体发生了弹性形变 对受力物体产生与施力物体形变方向相反的作用力 解题时要注意弄清是谁对谁的弹力 并注意区分是施力物体还是受力物体发生了弹性形变 知识点二几种弹力及方向 基础梳理 1 压力 支持力的方向 总是 于接触面 若接触面是曲面 则垂直于接触面的 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 的方向 3 几种常见的弹力发生弹性形变的物体 由于恢复原状产生弹力 弹力的方向由施力物体的形变的方向决定 弹力的方向总与施力物体形变的方向相反 垂直 切线 球心 沿着绳 收缩 思考如何判断弹力的有无 答案 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 物体间相互接触和发生弹性形变 假设法假设将与研究对象接触的物体撤去 判断研究对象的运动状态是否发生改变 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 状态法因为物体的受力必须与物体的运动状态相吻合 所以可以依据物体的运动状态由相应的规律 如二力平衡等 来判断物体间的弹力 典例精析 例1 在图中 A B均处于静止状态 则A B之间一定有弹力的是 解析假设将与研究对象接触的物体逐一移走 如果研究对象的运动状态发生变化 则表示它们之间有弹力 如果运动状态无变化 则表示它们之间无弹力 四个选项中当B选项中的B物体移走后 A物体一定会摆动 所以B选项中A B间一定有弹力 答案B 易错警示 判断弹力有无的两大误区 1 误认为只要有接触一定存在弹力作用 而忽略了弹力产生的另一个条件 发生弹性形变 2 误认为有形变一定有弹力 忽略了弹性形变与范性形变 撤去外力后不能恢复原状的形变 的区别 例2 在半球形光滑碗内 斜搁一根筷子 如图4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 图4 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 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 当筷子滑动时 筷子与碗的接触点在碗的内表面 半球面 上滑动 所以在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 当筷子滑动时 筷子与碗的接触点在筷子的下表面上滑动 所以在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 故正确答案为D 答案D 技巧点拨 判断弹力方向的方法方法1 先明确两物体之间弹力的作用类型 再根据各种类型的特点来判断弹力的方向 方法2 根据物体的运动情况 利用平衡条件判断 即学即练 3 画出图5甲 乙 丙中小球A和丁中杆所受的弹力方向 图5 答案 知识点三胡克定律 基础梳理 1 内容 在 内 弹簧弹力的大小F跟弹簧伸长 或缩短 的长度x成 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 弹性限度 正比 kx 弹性限度 4 F x图象是一条过原点的倾斜直线 如图6所示 直线的斜率表示弹簧的 劲度系数k 图6 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 4 探究弹力和弹簧伸长量的关系 1 实验目的 探究弹力与弹簧伸长量之间的关系 学会利用列表法 图象法 函数法处理实验数据 2 实验原理 图7 如图7所示 在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长 平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等 弹簧的原长l0与挂上钩码后弹簧的长度l可以用刻度尺测出 其伸长量x可以用弹簧的长度减去原长来求得 即x l l0 3 实验步骤 将弹簧放在水平光滑桌面上 让其自然伸长 用刻度尺测出弹簧自然伸长时的长度 即原长l0 图8 如图8所示 在弹簧下端挂上质量为m1的钩码 量出此时弹簧的长度l1 记录m1和l1求出弹簧的伸长量x1 并填入自己设计的表格中 改变所挂钩码的质量 量出对应的弹簧长度 记录m2 m3 m4 m5和相应的弹簧长度l2 l3 l4 l5 并求出每次弹簧的伸长量x2 x3 x4 x5 填入表格中 4 数据处理 以弹力F 大小等于所挂钩码的重力 为纵坐标 以弹簧的伸长量x为横坐标 描点后连接各点 得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线 以弹簧的伸长量为自变量 写出曲线所代表的函数 首先尝试一次函数 如果不行则考虑二次函数 得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系 解释函数表达式中常数的物理意义 典例精析 例3 探究弹力和弹簧伸长的关系时 在弹性限度内 悬挂15N重物时 弹簧长度为0 16m 悬挂20N重物时 弹簧长度为0 18m 则弹簧的原长L0和劲度系数k分别为 A L0 0 02m k 500N mB L0 0 10m k 500N mC L0 0 02m k 250N mD L0 0 10m k 250N m 答案D 例4 在 探究弹力和弹簧伸长量的关系 实验中 1 以下说法正确的是 A 弹簧被拉伸时 可以超出它的弹性限度B 用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力 应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态C 用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量D 用几个不同的弹簧 分别测出几组拉力与伸长量 得出拉力与伸长量之比相等 2 某同学由实验测得某弹簧的弹力F与长度L的关系如图9所示 则弹簧的原长L0 cm 劲度系数k N m 图9 答案 1 B 2 1050 技巧点拨 分析弹簧的F L图象的思路 1 找截距 图象在横轴的截距表示弹簧的原长 2 求斜率 图象的斜率表示弹簧的劲度系数 3 列方程 恰当选取图象上的点列方程或方程组 同时注意坐标轴对应物理量的单位 即学即练 4 一个实验小组在 探究弹力和弹簧伸长的关系 的实验中