重力与弹力第2课时 课件- 高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

第1节重力与弹力第2课时第三章相互作用——力“蹦床”比赛是北京奥运会的比赛项目之一，在“蹦床”上我们会看到运动员跳得越来越高。用手拉弹簧会感觉手也受到拉力的作用，蹦床和弹簧有什么共同特征呢？新知探究知识点形变1新知探究[猜想]：物体发生弹性形变后要恢复原状，对与它接触的物体会有什么作用呢？我们现在一起来进行下面的操作：用手扯住弹簧或橡皮筋的两端，在其的弹性限度范围内拉弹簧或橡皮筋，使其发生形变。在操作的同时，用心体会一下手与弹簧或橡皮筋之间的相互作用。知识点形变1新知探究两手拇指根处相互挤压，发生形变。用心体会两手间的相互作用。[猜想]：物体发生弹性形变后要恢复原状，对与它接触的物体会有什么作用呢？知识点形变形变物体在力的作用下形状或体积的变化。弹性形变物体形变后撤去作用力时能够恢复原状的形变。弹性限度当形变超过一定限度时，撤去作用力后物体不能完全恢复原来的形状，这个限度叫弹性限度。1新知探究知识点弹力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。弹力产生的条件：直接接触+发生弹性形变弹力产生在直接接触并发生弹性形变的物体之间。2新知探究知识点弹力2新知探究两个相互接触的物体间一定会产生弹力吗？如何判断弹力的存在？设想，如果右面墙壁撤去时，A物体会“动”，则有弹力，否则没有。AT知识点弹力2新知探究如图所示，将一个钢球分别放在量杯、口大底小的普通茶杯和三角烧杯中，钢球在各容器的底部与侧壁相接触，处于静止状态。若钢球和各容器都是光滑的，各容器的底部均处于水平面内，各容器的侧壁对钢球有没有弹力作用？提示：在将容器的侧壁去掉时，钢球仍处于静止，故各容器的侧壁对钢球没有弹力作用。知识点弹力1．对于形变明显的情况(如弹簧)可由形变直接判断。2．对于形变不明显的情况通常有以下三种方法。2新知探究知识点弹力(1)假设法：可以假设将与物体接触的物体撤去，看物体还能否保持原来的状态，若能则无弹力，若不能，则存在弹力。(2)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。(3)替换法：可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换，如将侧壁、斜面用海绵来替换、将硬杆用轻弹簧来替换。2新知探究知识点弹力例：如图所示，细绳下悬挂一小球D，小球与光滑的静止斜面接触，且细绳处于竖直状态，则下列说法中正确的是()A．斜面对D的支持力垂直于斜面向上B．D对斜面的压力竖直向下C．D与斜面间无相互作用力D．因D的质量未知，所以无法判定斜面对D支持力的大小和方向2新知探究知识点弹力解析对D进行受力分析可知，D一定受到竖直向上的绳的拉力和竖直向下的重力，其中有无弹力可用假设法。假设去掉斜面，D仍保持原来的静止状态，可判断出D与斜面间无相互作用力。答案C2新知探究知识点弹力2新知探究体育课上一学生将足球踢向斜台，如图所示，足球与斜台作用时斜台给足球的弹力方向如何？提示：足球所受弹力方向垂直于斜台指向足球。知识点弹力方向①压力和支持力的方向垂直于物体的接触面。②绳的拉力沿着绳而指向绳收缩的方向。2新知探究知识点弹力弹力的方向2新知探究知识点弹力2新知探究知识点弹力2新知探究特别提醒：(1)压力、支持力的方向都垂直于接触面，确定它们方向的关键是找准它们的接触面或接触点的切面。(2)轻杆的弹力方向具有不确定性，一般要根据物体的运动状态结合平衡条件确定轻杆的弹力方向。知识点弹力例：在下图所示图中画出物体P所受到的各接触点或面对它的弹力的示意图，其中甲、乙、丙中物体P处于静止状态，丁中物体P（即球）在水平面上匀速滚动。2新知探究知识点弹力解题指导：判断弹力方向应把握以下三种情况：(1)当面(或曲面)接触，弹力垂直于面。(2)绳上弹力沿绳并指向绳收缩方向。(3)与球面接触的弹力方向延长线或反向延长线过球心。2新知探究知识点弹力解析：甲属于绳的拉力，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，必过球心O，B点属于点与杆相接触，弹力应垂直于杆斜向上；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处弹力方向水平向右，B处弹力垂直于斜面向左上方，且都过球心；丁中小球P不管运动与否，都是属于平面与球面相接触，弹力应垂直于平面，且过球心，即向上。它们所受弹力的示意图如图所示。2新知探究知识点弹力2新知探究知识点胡克定律弹力的大小弹力的大小跟形变的大小有关系，在弹性限度内，形变越大，弹力也越大，形变消失，弹力也消失。3新知探究知识点胡克定律胡克定律的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。其中：k——弹簧的劲度系数单位：牛顿每米，符号N/mx——弹簧伸长（或缩短）的长度3新知探究知识点胡克定律应用胡克定律F＝kx求解其中x为弹簧的形变量(可能为伸长量l－l0，也可能为缩短量l0－l)；k为弹簧的劲度系数，k只与弹簧本身有关，由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定。它反映了弹簧的软硬程度，k越大，弹簧越硬，其长度越难改变。3新知探究知识点胡克定律弹力与弹簧伸长量的关系可用F－x图象表示，如图，图线的斜率即为弹簧的劲度系数。由于F1＝kx1，F2＝kx2，故ΔF＝F2－F1＝kx2－kx1＝k(x2－x1)＝kΔx，因此，弹簧上弹力的变化量ΔF与形变量的变化量也成正比关系，即ΔF＝kΔx。3新知探究知识点胡克定律非弹簧的弹力大小的计算弹力的大小与物体的形变程度有关，一般要借助物体的运动状态所遵循的物理规律求解。比如悬挂在竖直细绳上的物体处于静止状态时，物体受绳向上的拉力和重力作用。根据二力平衡，可知绳的拉力大小等于物体重力的大小。3新知探究知识点胡克定律3新知探究特别提醒：(1)无论是应用胡克定律计算弹簧弹力大小还是判断弹簧弹力方向，都要注意弹簧是被拉伸，还是被压缩。(2)物体不处于平衡状态时，物体所受的拉力或支持力不等于物体所受的重力。知识点胡克定律例1：关于胡克定律F=kx中的x，下列说法正确的是()A．x是弹簧伸长后或压缩后的长度B．x是弹簧原来的长度C．x是弹簧变化（伸长或压缩）的长度D．x是弹簧原长加后来的长度3新知探究Ｃ知识点胡克定律例2：如图所示，A、B两物体的重力分别是GA＝3N，GB＝4N。A用细线悬挂在顶板上，B放在水平面上，A、B间轻弹簧中的弹力F＝2N，则细线中的张力FT及B对地面的压力FN的可能值分别是()A．5N和6NB．5N和2NC．1N和6ND．1N和2N3新知探究知识点胡克定律解析弹簧如果处于被拉伸的状态，它将有收缩到原状的趋势，会向下拉A，向上提B，则B正确；如果处于被压缩的状态，将向两边恢复原状，会向上顶A，向下压B，则C正确，故选B、C。答案BC3新知探究知识点实验：探究弹簧弹力与形变量的关系实验思路通过改变弹簧下端的钩码数量，控制弹簧产生的弹力，用刻度尺测量弹簧的形变量，由此探究弹簧弹力和形变量的定量关系。4新知探究知识点实验：探究弹簧弹力与形变量的关系实验过程（1）将弹簧的一端固定在铁架台的横杆上，让其自由下垂，用刻度尺测出弹簧自然状态的长度，即原长。4新知探究知识点实验：探究弹簧弹力与形变量的关系实验过程（2）将钩码悬挂在弹簧的下端，平衡时测量弹簧的总长度，并计算钩码受到的重力，弹簧的弹力等于钩码的重力。（3）改变所挂钩码的个数，重复实验过程多次。4新知探究知识点实验：探究弹簧弹力与形变量的关系数据分析4新知探究知识点实验：探究弹簧弹力与形变量的关系注意事项(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，从而使坐标上描的点尽可能稀一些，这样作出的图线更精确。(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。4新知探究1．下列说法正确的有()A．木块放在桌面上要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．拿一细杆拨动水中的木头，木头受到细杆的弹力，这是由于木头发生形变而产生的C．绳对物体的拉力方向总是沿着绳而指向绳子收缩的方向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形变而产生的课堂训练答案CD解析由弹力的概念可知，发生形变的桌子，由于要恢复原状，对跟它接触的木块产生了力的作用，即木块受到弹力是由于桌子发生形变而产生的，不是木块自己发生形变引起的，同理，木块受到细杆作用力是由于细杆发生形变而产生的，所以选项A、B是错误的；用绳悬挂物体时，对物体的拉力是因为绳子发生形变，由于要恢复原状，对物体产生力的作用，故绳对物体的拉力是指向绳子收缩的方向，所以C、D是正确的，应选C、D。课堂训练2．关于弹力的方向，以下说法正确的是()A．压力的方向总是垂直于接触面，并指向被压物体B．支持力的方向总是垂直于支持面，并指向被支持物体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．杆对物体的弹力方向总是沿着杆，并指向杆收缩的方向课堂训练答案ABC解析需要注意的是杆对物体产生的弹力可能沿杆方向，也可能不沿杆方向，这点与绳是不同