2018-2019学年高中物理沪科版必修1检测： 第3章 3.2　弹力

1、.3.2弹力学 习 目 标知 识 脉 络1知道弹力产生的条件重点2掌握胡克定律及其应用重点3学会判断弹力方向和有无难点4探究弹力与弹簧伸长量之间的关系难点自 主 预 习·探 新 知知识梳理一、形变弹力及其方向1形变：任何物体即使受到很小的力，都会发生形变2弹性形变与范性形变1弹性形变：外力撤去后物体可以恢复原状的形变2范性形变：外力撤去后物体不能恢复原状的形变3弹力：发生弹性形变的物体，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4弹力产生的条件：1接触2弹性形变5形变的分类：1压缩与拉伸形变2弯曲形变3改变形变4剪切形变6弹力的方向1平板状物体：平板受压后产生的弹力

2、，方向垂直于平板，指向压它的物体2绳索弹力：方向沿着绳索、指向绳索收缩的方向 .二、弹力的大小1弹力的大小与形变形变越大，弹力也越大；形变消失，弹力随之消失2胡克定律1弹性限度：作用在弹簧上的力超过一定的程度时，弹簧就不能恢复原状，这个限度叫做弹性限度2胡克定律内容：在弹性限度内，弹力的大小F跟弹簧伸长或缩短的长度x成正比公式：Fkx.k为劲度系数：单位N/m ，表示弹簧伸长或缩短单位长度所施加的力根底自测1考虑判断1书本放在桌子上，书本和桌子都发生了形变2用泥坯捏泥人时，泥坯发生了弹性形变×【提示】捏泥人时泥坯发生的是范性形变3只要物体接触，物体间就存在弹力×【提示】弹力

3、产生的条件是接触并发生弹性形变4平常我们说的物体间的压力和支持力都是弹力，绳中的张力叫绳的弹力5任何物体发生弹性形变，其弹力均适用于Fkx.×【提示】只有弹簧的弹力适用于胡克定律Fkx.6对某一只弹簧，把它拉得越长，其劲度系数k越大×【提示】劲度系数的大小与形变量无关7弹力一定产生于两个互相接触的物体间，不互相接触的物体间一定不存在弹力2在以下各图中，A、B两球间一定有弹力作用的是ABCDBA、C图中假设拿去B球，A球均静止不动，故A、B间无弹力作用，B图中假设拿去B球，悬挂A球的细绳将会变成竖直方向，故A、B间一定有弹力作用，D图中A、B两球在上面小球的压力作用下有向两侧

4、运动的趋势，A、B两球互相间应无弹力作用，故B正确3如图3­2­1所示，一只松鼠站在倾斜的树枝上，那么树枝对松鼠的弹力的方向为图3­2­1A竖直向上B竖直向下C垂直树干斜向上D沿树干方向C支持力的方向总是垂直于接触面指向被支持的物体，应选项C正确合 作 探 究·攻 重 难弹力和弹力的方向1.弹力有无的判断方法1方法一：对于形变比较明显的情况，可以根据弹力产生的条件判断：物体间互相接触；发生弹性形变两个条件必须同时满足才有弹力产生2方法二：对于形变不明显的情况，通常采用假设法判断2几种常见弹力的方向类型方向图示接触方式面与面垂直公共接触面指向被支

5、持物体点与面过点垂直于面指向被支持物体点与点垂直于公共切面指向受力物体且力的作用线一定过球圆心轻绳沿绳收缩方向轻杆可沿杆伸长方向收缩方向可不沿杆轻弹簧沿弹簧形变的反方向收缩方向伸长方向请在图3­2­2中画出物体P受到的各接触点或面对它的弹力的示意图，其中甲、乙、丙中的物体P处于静止状态，丁中物体P在程度面上匀速滚动甲乙 丙丁图3­2­2解析物体P受到的各接触点或面对它的弹力的示意图如图：甲乙 丙丁答案见解析判断弹力方向的一般步骤1确定物体之间弹力作用的类型2确定产生弹力的物体3找出使物体发生形变的外力方向4确定物体形变的方向5确定物体产生的弹力方向针对训

6、练1以下关于弹力产生条件的说法正确的选项是A只要两个物体接触就一定有弹力产生B只要两个物体互相吸引就一定有弹力产生C只要物体发生形变就一定受到弹力作用D只有发生弹性形变的物体才会产生弹力D弹力产生的条件：接触并产生弹性形变，二者缺一不可A、C中都只有弹力产生的一个条件，故A、C都不一定能产生弹力B中只说“互相吸引，只能证明有力存在，不一定能产生弹力D项同时具备两个条件，应选D.2以下画出的弹力FN的示意图，合理的是ABCDDA图中弹力FN的方向应指向球心，B图中弹力FN的方向应竖直向上，C图中弹力FN的方向应竖直向上，D图中FN的方向应垂直于杆斜向上，应选项D正确. 弹力大小的计算1.对胡克定

7、律的理解1弹簧发生形变时必须在弹性限度内2x是弹簧的形变量，不是弹簧形变后的实际长度3F­x图像为一条经过原点的倾斜直线如图3­2­3所示，图像斜率的大小表示弹簧的劲度系数，对于同一根弹簧来说，劲度系数是不变的图3­2­34由于F1kx1，F2kx2，故FF2F1kx2kx1kx.因此，弹簧弹力的变化量F与形变量的变化量也成正比关系2计算弹力大小的两种方法1公式法：利用公式Fkx计算适用于弹簧这样的弹性体弹力的计算2平衡法：假如悬挂在竖直细绳上的物体处于静止状态，求解细绳的拉力时，可用二力平衡得到拉力的大小等于物体重力的大小目前主要分析二力平衡

8、的情况一轻弹簧在10.0 N的拉力作用下，长度由原长5.00 cm伸长为6.00 cm.那么：1弹簧的劲度系数为多大？2当该弹簧长度为4.20 cm时，弹簧的弹力有多大？解析1由Fkx得F1kl1l0即k1×103 N/m.2当该弹簧长度为4.20 cm时，弹簧处于压缩状态，此时弹簧的弹力F2kl0l21×103×5.004.20×102 N8 N.答案11×103 N/m28 N针对训练3一轻质弹簧原长为8 cm，在4 N的拉力作用下伸长了2 cm，弹簧未超出弹性限度那么该弹簧的劲度系数为A40 m/NB40 N/mC200 m/N D200

9、 N/mD由Fkx知，弹簧的劲度系数k N/m200 N/m，选项D正确4一根弹簧原长为20 cm，当用15 N的力拉它时，弹簧长为25 cm.1求此弹簧的劲度系数2假设此弹簧受21 N的压力，那么弹簧长度变为多少？解析1弹簧原长l020 cm0.2 m，如今长度l25 cm0.25 m由胡克定律Fkxkll0得：劲度系数k300 N/m.2由胡克定律Fkxkl0l1得l1l0 cm13 cm.答案1300 N/m213 cm探究弹力与弹簧伸长量的关系1.实验原理1弹簧受力会发生形变，形变的大小与受到的外力有关沿着弹簧的方向拉弹簧，当形变稳定时，弹簧的弹力与使它发生形变的拉力在数值上是相等的用

10、悬挂法测量弹簧的弹力，利用的是钩码和弹簧静止时弹簧的弹力与挂在弹簧下面的钩码的重力相等2弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可由弹簧拉长后的长度减去弹簧的原长来计算3建立坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组x，F对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探究弹力大小与伸长量间的关系2实验器材轻弹簧、钩码一盒、刻度尺、铁架台、三角板、重垂线、坐标纸图3­2­43实验步骤1按图3­2­4安装实验装置，记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0.2在弹簧下悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的总长度并记下

11、钩码的重力3增加钩码的个数，重复上述实验过程，将数据填入表格，以F表示弹力，l表示弹簧的总长度，xll0表示弹簧的伸长量1234567F/N0l/cmx/cm04.数据处理1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，用描点法作图连接各点，得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线如图3­2­5所示图3­2­52以弹簧伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数首先尝试一次函数，假如不行那么考虑二次函数3得出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系，研究并解释函数表达式中常数的物理意义5误差分析1本实验误差的主要来源为读数和作图时的偶尔误差为了减小误差，要尽

12、量多测几组数据2弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响会带来系统误差为了减小误差，实验中应使用轻质弹簧6本卷须知1所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度2每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标纸上描的点尽可能稀一些，这样作出的图线更准确3测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大误差4描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧5记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码实验测出了砝码质量m与弹簧长度l

13、的相应数据，其对应点已在图3­2­6上标出g取9.8 m/s2图3­2­61作出ml的关系图线；2弹簧的劲度系数为_N/m.解析1根据图示各点，用平滑曲线将各点连接起来，如下图2根据胡克定律有mgkl，那么kg×9.8 N/m0.259 N/m.答案1见解析图20.2590.2480.262均可针对训练5多项选择在“探究弹力与弹簧伸长量的关系实验中，以下说法正确的选项是A弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度B用悬挂砝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用直尺测量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

14、力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等AB弹簧的伸长量是指弹簧伸长后的长度减去弹簧的原长，故C错误；做实验时要用同一个弹簧来测量，故D错误，正确选项为A、B.6某同学在“探究弹力与弹簧伸长量的关系时，安装好实验装置，让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐，在弹簧下端挂1个钩码，静止时弹簧长度为l1，如图3­2­7甲所示，图3­2­7乙是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺最小分度是1毫米上位置的放大图，示数l1_cm.在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个一样钩码，静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5.每个钩码质量是50 g，挂2个钩码时，弹簧弹力F2_N当地重

15、力加速度g9.8 m/s2要得到弹簧伸长量x，还需要测量的是_，作出F­x曲线，得到弹力与弹簧伸长量的关系甲乙图3­2­7解析由图乙可估读为25.85 cm.挂2个钩码时，弹簧弹力等于钩码的重力，即F22mg0.98 N由于弹簧伸长量等于弹簧如今的长度减去弹簧原长，因此要得到伸长量，还需要测量弹簧原长答案25.850.98弹簧原长当 堂 达 标·固 双 基1如图3­2­8所示，长方体木块搁在光滑方形槽中，那么长方体木块除重力外还受到弹力的个数是 【导学号：79092058】图3­2­8A1个B2个C3个 D4个C长

16、方体木块搁在光滑方形槽中，与槽接触的地方三处，并且都有互相作用，故长方体木块除重力外还受到弹力的个数是3个，故C正确2如图3­2­9所示，一根弹簧的自由端未挂重物时指针B正对刻度5，当挂上80 N重物时未超出弹性限度指针正对刻度45，假设要指针正对刻度20，应挂重物的重力为图3­2­9A40 NB30 NC20 ND不知弹簧的劲度系数k的值，无法计算B当挂上80 N重物时指针正对刻度45，知弹簧形变量为45540.指针正对刻度20时，弹簧的形变量为15.根据胡克定律Fkx得k，所以，解得G30 N故B正确，A、C、D错误3“蹦极是一种非常刺激的户外休闲运动，人从水面上方某处的平台上跳下，靠自身所受的重力自由下落，被拉伸的蹦极绳又会产生向上的力，把人拉上去，然后人再下落正是在这上上下下的运动中，蹦极者体会到惊心动魄的刺激，如图3­2­10所示设一次蹦极中所用的橡皮