3.2弹力 教案

1、适用学科高中物理适用年级高一适用区域沪科版区域课时时长分钟2课时知识点1.弹力的概念2.弹力产生的条件3.弹力的方向4.弹力的大小5.胡克定律教学目标1.了解弹力的概念2.理解弹力产生的条件3.掌握弹力方向的判定4.掌握弹簧弹力大小的计算教学重点1.弹力产生的条件 2.弹力方向的判定3.弹簧弹力的计算教学难点1.弹力方向的判定 2.胡克定律的应用教学过程一、导入下面几幅图中,分别有什么力？分析这些力有什么共性？根底知识回忆在初中我们已经学习了力的相关概念,包括重力和摩擦力的产生和其三要素,对于弹力的产生没有提到。弹力如何产生,其三要素是什么？二、知识讲解一考点解读1.力的概念：力是物体对物体的

2、作用。力不能离开物体而独立存在,有力就一定有“施力和“受力两个物体。二者缺一不可。2.力的作用是相互的：其中一个力叫做作用力,另一个力叫做反作用力。3.有力的作用不一定要接触,比方：磁铁之间的作用力。不接触但是能够产生的力一般叫做场力。4.力的三要素：力的大小、方向、作用点。5.力的作用效果：力可以使物体发生形变；力可以改变物体的运动状态。6.力的测量工具：弹簧测力计7.力是矢量,既有大小也有方向。考点1 弹力1.弹力：发生弹性形变的物体由于要恢复原来的形状就要对他所接触的物体产生力的作用,这种力叫做弹力。2.弹力的产生条件弹力的产生条件是两个：一是物体直接接触,二是发生弹性形变。或是要有挤压

3、3.弹力的方向：1弹力的方向总是垂直于接触面指向受力物体。2压力、支持力的方向总是垂直于接触面指向被压或被支持的物体。3绳对物体的拉力总是沿着绳收缩的方向。 4杆对物体的弹力不一定沿杆的方向。如果轻直杆只有两个端点受力而处于平衡状态,那么轻杆两端对物体的弹力的方向一定沿杆的方向,这种杆叫做二力杆。4.弹力的作用点在接触处,但可以把它平移到物体的重心。 常见的几种弹力的方向 a.面与面接触时弹力的方向,垂直于接触面而指向受力物体。 b.点与面接触时弹力的方向,过接触点垂直于接触面或接触面的切面,而指向受力物体。 c.球与面接触时弹力的方向,在接触点与球心的连线上,而指向受力物体。 d.球与球相接

4、触时弹力的方向,垂直于过接触点的公切面,而指向受力物体。 e.弹簧两端的弹力方向,与弹簧中心轴线相重合,指向弹簧恢复原状的方向。 f.轻绳对物体的弹力方向,沿绳指向绳收缩的方向。 g.轻杆两端受到拉伸或挤压时会出现弹性拉力或压力,拉力或压力的方向沿轻杆方向。 当杆受力较复杂时,要具体分析。杆的弹力可以向任何方向,而不一定非要沿杆的方向判断弹力有无的方法假设法：假设与受力物体接触的另外的物体不存在,观察受力物体的运动状态是否发生变化,如果没有发生变化那么就没有挤压,如果发生了变化就有挤压。考点1 弹力的大小反证法：由运动状态及有关条件,利用平衡条件或牛顿运动定律进行逆向分析推理。1胡克定律选讲弹

5、力是由形变产生的,弹力的大小与形变的程度有关一般情况下,形变越大,弹力越大弹簧在弹性限度内拉伸、压缩时产生的弹力遵照胡克定律,即：F=kx式中x为弹簧的伸长量或压缩量,不是伸长或压缩后弹簧的长度。k为比例系数称劲度系数,不同的弹簧通常有不同的劲度系数国际单位制中k的单位是：N/m,劲度系数与弹簧的材料、粗细、长短等有关,与弹簧受力大小、形变程度均无关.适用范围：各种类型的弹性形变.成立条件：在弹性限度内.所谓弹性限度,是指能够在撤去外力后恢复原状的最大形变程度.2对没有明显形变的物体,如桌面、绳子等物体,弹力大小由物体的受力情况和运动情况配合决定运用力的平衡或是牛顿第二定律来解决。三 、例题精

6、析例题1画出以下列图中物体A受力的示意图。【参考答案】见解析【解析】例题2(多项选择)如下列图为位于水平面上的小车,固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为,在斜杆的下端固定有质量为m的小球。以下关于杆对球的作用力F的判断中,正确的选项是()A.小车静止时,Fmgsin,方向沿杆向上B.小车静止时,Fmgcos,方向垂直于杆向上C.小车向右匀速运动时,一定有Fmg,方向竖直向上D.小车向右匀加速运动时,一定有F>mg,方向可能沿杆向上【参考答案】CD【解析】小车静止或匀速向右运动时,小球的加速度为零,合力为零,由平衡条件可得,杆对球的作用力竖直向上,大小为Fmg,故A、B错误,C正确；假

7、设小车向右匀加速运动,小球的合力沿水平方向向右,由牛顿第二定律可得：Fymg,Fxma,F>mg, tan,当a的取值适宜时,可以等于,故D正确。例题3以下的四个图中,AB、BC均为轻质杆,各图中杆的A、C端都通过铰链与墙连接,两杆都在B处由铰链连接,且系统均处于静止状态。现用等长的轻绳来代替轻杆,能保持平衡的是()A.图中的AB杆可以用轻绳代替的有甲、乙、丙B.图中的AB杆可以用轻绳代替的有甲、丙、丁C.图中的BC杆可以用轻绳代替的有乙、丙、丁D.图中的BC杆可以用轻绳代替的有甲、乙、丁 【参考答案】 B 【解析】图中的杆均有固定转轴,那么杆上的力均沿杆,如果杆端受拉力作用,可以用与之

8、等长的轻绳代替,如果杆端受压力作用,那么不可用等长的轻绳代替,如图中甲、丙、丁中的AB杆均受拉力作用,而甲、乙、丁中的BC杆均受沿杆的压力作用,故A、C、D均错误,B正确。例题4关于弹力,以下说法正确的选项是 A.相互接触的物体间必定有弹力的作用 B.压力和支持力总是跟接触面垂直的C.轻杆产生弹力的作用线一定与轻杆重合 D.轻绳产生弹力的作用线一定与轻绳重合 【参考答案】BD 【解析】弹力产生的条件是首先要相互接触,另外是要发生弹性形变。压力和支持力都是弹力范畴,其方向都是与接触面垂直。轻杆的弹力方向不一定沿着杆子,要看具体问题。轻绳的弹力只能沿着绳子收缩的方向。例题5判断图1中静止在光滑水平

9、面上的球是否受到斜面对它的弹力作用？图1GN1 图2GN1N2 【参考答案】如下列图 【解析】要判断图1中静止在光滑水平面上的球是否受到斜面对它的弹力作用,可先假设有弹力N2存在如图2,那么此球在水平方向所受合力不为零,必加速运动,与所给静止状态矛盾,说明此球与斜面间虽接触,但并不挤压,故不存在弹力N2。四 、课堂运用根底1、【题干】如图4所示,小车上固定一个弯成角的曲杆,杆的另一端固定一个质量为m的球。试分析以下两种情况下杆对球的弹力的方向及大小： 小车处于静止状态； 小车以向右匀速运动。图4 【参考答案】方向 竖直向上； 竖直向上 大小 N=mg N=mg 【解析】小车不管是处于静止状态还

10、是匀速运动状态所受合力都是零,小球受到重力作用,另一个力必须与之平衡,所以必须与重力大小相等方向相反。2、【题干】一刚性很强的钢板水平放置,其上放一张纸处于静止状态,以下关于钢板与纸之间作用力的判断,正确的选项是 A.板的刚性强,纸放在钢板上,钢板无形变,即钢板对纸没有弹力B.纸放在钢板上,钢板无形变,但钢板对纸有弹力C.纸放在钢板上,钢板不一定有形变,但纸一定受到钢板的弹力D.纸放在钢板上,钢板一定有微小形变,纸一定受到钢板的弹力【参考答案】D【解析】纸放在钢板上静止,受到重力和支持力。支持力是钢板提供的,钢板的弹力是因为钢板发生弹性形变。3、【题干】关于弹力的方向,以下说法正确的选项是 A

11、压力的方向总是垂直于接触面,并指向被压物B支持力的方向总是垂直于支持面,并指向被支持物C绳对物体拉力的方向总是沿着绳,并指向绳收缩的方向D杆对物体的弹力总是沿着杆,并指向杆收缩的方向【参考答案】ABC【解析】弹力的方向是垂直于接触面的,沿着恢复形变的方向。压力和支持力都是弹力,其方向都是垂直于接触面的。绳子只能提供拉力,其方向是沿着绳子收缩的方向。杆的弹力方向不一定是沿着杆的。稳固1、【题干】如下列图,光滑但质量分布不均匀的小球的球心在O点,重心在P点,静止在竖直墙和桌边之间。试画出小球所受弹力。F2APOF1B【参考答案】 如下列图【解析】由于弹力的方向总是垂直于接触面,在A点,弹力F1应该

12、垂直于球面,所以沿半径方向指向球心O；在B点弹力F2垂直于墙面,因此也沿半径指向球心O。注意弹力必须指向球心,而不一定指向重心。又由于F1、F2、G为共点力,重力的作用线必须经过O点,因此P和O必在同一竖直线上,P点可能在O的正上方不稳定平衡,也可能在O的正下方稳定平衡。2、【题干】一根绳子受200N的拉力就会被拉断。如果两人沿反方向同时拉绳,每人用力为_N时,绳子就会被拉断。如果将绳的一端固定,一个人用力拉绳的另一端,那么该人用力为_N时,绳子就会被拉断。【参考答案】200,200【解析】绳子所承受的最大拉力是200N,两个人沿相反方向拉绳和绳子一端固定两种情况是等效的。根据力的作用是相互的

13、,绳子拉人的力和人拉绳子的力大小是相等的。3、【题干】如下列图,重力不可忽略的均匀杆被细绳拉住而静止,试画出杆所受的弹力。F1F2AB【参考答案】如下列图【解析】A端所受绳的拉力F1沿绳收缩的方向,因此沿绳向斜上方；B端所受的弹力F2垂直于水平面竖直向上。由于此直杆的重力不可忽略,其两端受的力可能不沿杆的方向。拔高1、【题干】如下列图,细绳竖直拉紧,小球和光滑斜面接触,那么小球受到的力是(). A.重力、绳的拉力 B.重力、绳的拉力、斜面的弹力C.重力、斜面的弹力 D.绳的拉力、斜面的弹力【参考答案】A【解析】分析小球的受力可知,小球受到重力,而重力竖直向下,所以绳子必须要有一个拉力。小球和斜

14、面有无弹力是需要进一步判断的。假设将斜面移走,小球仍可处于原来的状态,故小球不受到斜面的弹力。2、【题干】关于弹簧的劲度系数K,以下说法正确的选项是 A与弹簧所受的拉力大小有关,拉力越大,K 值也越大B由弹簧本身决定,与弹簧所受的拉力大小及形变程度无关C与弹簧发生的形变的大小有关,形变越大,K 值越小D与弹簧本身特性、所受拉力的大小,形变大小都无关【参考答案】D【解析】弹簧的劲度系数与拉力和形变程度无关,取决于弹簧自身属性,及弹簧的结构。3、【题干】图中AC为竖直墙面,AB为均匀横梁,其重为G,处于水平位置。BC为支持横梁的轻杆,A、 B、C三处均用铰链连接。试画出横梁B端所受弹力的方向。FA

15、BC【参考答案】如下列图【解析】轻杆BC只有两端受力,所以B端所受压力沿杆向斜下方,其反作用力轻杆对横梁的弹力F沿轻杆延长线方向斜向上方。课堂小结1.弹力的大小对有明显形变的弹簧,弹力的大小可以由胡克定律计算。对没有明显形变的物体,如桌面、绳子等物体,弹力大小由物体的受力情况和运动情况配合决定。胡克定律可表示为在弹性限度内：F=kx,还可以表示成F=kx,即弹簧弹力的改变量和弹簧形变量的改变量成正比。 “硬弹簧,是指弹簧的k值较大。同样的力F作用下形变量x较小课后作业根底1、如图5,GA=100N,GB40N,不计绳重和摩擦,求：1物体A对支持面的压力。2选做假设弹簧的劲度系数为500N/m,

16、和弹簧的伸长量。【参考答案】160N； 20.12m【解析】B物体是静止的,所以弹簧的拉力等于B的重力,拉力应为40N。A物体受到支持力、拉力和重力。根据三力平衡可知支持力等于60N,压力大小等于支持力。根据胡克定律F=kx,可算得弹簧的形变量为0.12m。2、【题干】以下关于产生弹力的条件说法正确的选项是 .只要两个物体接触就一定产生弹力.二物体间有弹力作用就一定是相互接触的.只要物体发生形变就一定有弹力产生.只有发生弹性形变的物体间才产生弹力【参考答案】【解析】弹力产生的条件是首先要相互接触,另外是要发生弹性形变。3、【题干】如下列图的各图中,光滑球A和球B之间一定有弹力的是 【参考答案】

17、【解析】判断弹力的有无可以采用假设法。对于假设没有弹力,那么均可以处于原状态不变,所以均无弹力。对于如果没有弹力的话那么不能处于原状态。稳固1. 如下列图,两个光滑金属球a、b置于一个桶形容器中,两球的质量mamb,对于图中的两种放置方式,以下说法正确的选项是A两种情况对于容器底部的弹力大小相同B两种情况对于容器右壁的弹力大小相同C两种情况对于容器左壁的弹力大小相同D两种情况两球之间的弹力大小相同【参考答案】A【解析】由几何知识可知,两种情况下两球球心的连线互相平行,也就是说,下面小球对上面小球弹力的方向相同上面小球受到的弹力的竖直方向上的分力大小等于重力,水平方向上的分力等于对左壁的弹力,显

18、然a球在上面时对左壁的弹力大,两球之间的弹力也大；将两球看做整体分析可知,在同一容器里对左壁的弹力大小等于对右壁的弹力大小,所以是b球在下面时对右壁作用力大,而对底部的作用力大小相同所以A正确,BCD错误2. 【题干】小车上固定一根弹性直杆A,杆顶固定一个小球B(如下列图),现让小车从光滑斜面上自由下滑,在以下列图的情况中杆发生了不同的形变,其中正确的选项是()【参考答案】C【解析】小车沿光滑的斜面下滑时的加速度agsin,即小球沿斜面方向的合力为mgsin,杆只对小球施加了垂直于斜面向上的支持力,故C正确。3、【题干】如下列图,小车内一根轻质弹簧沿竖直方向和一条与竖直方向成角的细绳拴接一小球

19、。当小车和小球相对静止,一起在水平面上运动时,以下说法正确的选项是()A细绳一定对小球有拉力的作用B轻弹簧一定对小球有弹力的作用C细绳不一定对小球有拉力的作用,但是轻弹簧对小球一定有弹力D细绳不一定对小球有拉力的作用,轻弹簧对小球也不一定有弹力 【参考答案】D 【解析】假设小球与小车一起匀速运动,那么细绳对小球无拉力；假设小球与小车有向右的加速度agtan,那么轻弹簧对小球无弹力,D正确。拔高1如下列图,自动卸货车始终静止在水平地面上,车厢在液压机的作用下改变与水平面间的倾角,用以卸下车厢中的货物。当倾角增大到时,质量为M的木箱A与装在箱内的质量为m的物体B一起以配合的速度v沿车厢底匀速滑下,那么以下说法正确的选项是()AA、B间没有静摩擦力BA受到B的静摩擦力方向沿车厢底向上CA受到车厢底面的滑动摩擦力大小为MgsinDA与车厢底面间的动摩擦因数tan【参考答案】D【解析】因为A、B一起匀速下滑,以整体为研究对象,由平衡条件得：(Mm)gsin(Mm)gcos,所以tan,选项C错误,D正确；以B为研究对象,由平衡条件可知B受静摩擦力的作用,且方向沿车厢底向上,由牛顿第三定律知,A受到B的静摩擦力方向沿车厢底向下,选项A、B错误。2【题干】如以下列图所示,水平传送带上放一物块,当传送带向右以速度v匀速传动时,物体在