物理第三章第一节

第三章研究物体间的相互作用第一节探究形变与弹力的关系第三章研究物体间的相互作用学习目标1.知道形变的概念及弹力产生的原因和条件，并会判断弹力的方向．2．知道压力、支持力、拉力都是弹力，加强学生理论联系实际的意识．3．了解胡克定律及计算弹簧弹力的方法．4．初步了解用图象处理实验数据，提高学生的探究兴趣和能力．5．会作力的图示和力的示意图．新知初探自主学习一、认识形变[自研教材]1．形变(1)定义：物体形状发生变化简称为形变．(2)分类:_________、_________、弯曲形变和扭曲形变．2．弹性：弹簧具有恢复_________的性质．3．弹性形变：任何物体受到外力作用后都会产生形变，撤去外力后,物体能完全恢复_____的形变,称为弹性形变．4．弹性限度：形变过大，超过一定限度，物体的形状不能___________，这个限度叫弹性限度．压缩形变拉伸形变原状原状完全恢复[成功体验]有些物体受到力的作用后可以发生明显的形变，而有些物体受到力的作用后，无法观察到它的形变，如用手压桌面等，是不是这些比较硬的物体不发生形变？提示：任何物体受到力的作用后都发生形变，只不过有些明显，有些不明显，但我们可以通过显示微小形变的装置来观察．二、探究弹力[自研教材]1．弹力的概念：产生____的物体由于要恢复原状，会对与它____的物体产生力的作用，这种力称为弹力．2．弹力的方向(1)压力和支持力的方向：_____于支持面指向______物体或___________的物体．(2)绳子的拉力的方向：沿绳子指向绳子_______的方向．形变接触垂直被压被支持收缩[成功体验]判断正误(1)物体间只要接触就一定能产生弹力．(

)(2)物体只要发生形变就一定产生弹力．(

)提示：(1)物体间若要产生弹力必须同时具备两个条件：接触且发生弹性形变，故错误．(2)中的形变不一定是弹性形变，不一定产生弹力，故错误．3．胡克定律[自主探究]下表是某同学为“探究弹力F和弹簧伸长x的关系”所测的几组数据，并作出了F－x图象．根据图象得到的结论是：弹力大小与弹簧的伸长量成________.实验序号123456F/N00.981.962.943.924.90x/cm01.002.053.003.955.00正比[成功发现](1)内容：在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧的_______________量x成正比．(2)表达式：_____________.k称为弹簧的劲度系数，单位为_____，读作牛顿每米．不同的弹簧，其劲度系数_______．伸长(或缩短)F＝kxN/m不同三、力的图示[自研教材]长度箭头[成功体验]一个物体受多个力，在作多个力的图示时，选标度时需要注意什么？提示：画同一物体受到的不同的力时要用同一标度，这样才能比较各力的大小．要点探究讲练互动要点一力的图示1．力的图示(1)为了更形象、直观地表达力，我们可用一根带箭头的线段来表示一个力的大小、方向和作用点．这种表示力的方法，叫做力的图示．(2)画力的图示的三个步骤：①选定标度(用多少毫米的线段表示多少牛的力)；②从作用点沿力的方向画一线段，根据选定的标度和力的大小按比例确定线段的长度，并在线段上加上刻度；③在线段的一端加箭头表示力的方向，箭尾(或箭头)在力的作用点上，力的方向所在的直线叫力的作用线．2．力的示意图(1)力的示意图只画出力的作用点和方向，表示物体在这个方向上受到了力．(2)力的图示与力的示意图不同，力的示意图只表示物体受哪些力的作用及力的方向如何，不需要选定标度严格画出线段的长度．物体A对物体B的压力为20N，如图所示，试画出这个力的图示．【审题指导】

解答本题时应把握以下三点：(1)明确受力物体是A物体还是B物体．(2)明确力的大小、方向和作用点．(3)严格按照力的图示画法进行作图．例1【精讲精析】画力的图示的方法，首先要选定一个合适的标度．(1)选取标度．选取5mm长的线段表示5N的力，如图所示．(2)从力的作用点O沿竖直方向画一线段，线段的长度为标度的4倍，即取20mm长，并在线段上加上刻度．(3)在线段端点处加上箭头，表示力的方向，如图所示．【答案】见精讲精析【规律方法】画力的图示应按上述三个步骤进行，同时应注意选定标度的科学性、规范性．注意：(1)不能用不同标度画同一物体所受的各个力．(2)选标度应根据力的大小合理设计．一般情况下，线段应分为2～5段．(3)对于规则物体，力的作用点一般画在受力物体的几何中心处．跟踪训练1(2013·武汉高一检测)图甲、乙中A的重量均为10N，画出它们所受重力的图示．解析：此题按以下步骤进行作图：①选定标度：此题用4mm长的线段表示2N的力．②从作用点(重心)沿力的方向画一线段，根据选定的标度，线段长短和力的大小成正比，线段上加刻度，如图所示，沿竖直向下的方向画一段五倍于标度(即20mm)的线段；③在线段上加箭头表示力的方向．答案：见解析要点二弹力的产生和弹力有无的判断方法1．弹力的成因相互接触的物体间不一定存在弹力，只有当两个物体相互挤压或拉伸产生弹性形变时，由于物体要恢复原状，才在接触位置对与它接触的物体产生弹力．所以弹力产生的直接原因是由施力物体发生形变引起的．2．弹力产生的过程3．弹力有无的判断方法(1)根据弹力产生的条件来判断，弹力产生的条件有两个：物体间相互接触并且发生弹性形变，两个条件必须同时满足才有弹力产生．(2)对于形变不明显的情况，可用以下两种方法来判断．①利用假设法判断可假设在该处把与物体接触的另一个物体去掉．看此物体还能否在原位置保持原来的状态，若能保持原来的状态则说明物体间无弹力作用；否则，有弹力作用．②利用力的作用效果分析如果相互接触的物体间存在弹力，则必有相应的作用效果，或使受力物体发生形变或改变受力物体的运动状态，看物体的受力是否与物体的运动状态相符合，从而确定物体所受弹力的有无．(单选)在下图中，A、B之间一定有弹力的是(

)例2【关键提醒】

解答本题时应把握以下两点：(1)首先明确两物体间是否相互接触．(2)利用假设法判定弹力是否存在．【精讲精析】两物体间产生弹力的条件除了相互接触外，还要相互挤压产生弹性形变．A、C、D图中A、B间虽有相互接触，但不一定相互挤压，故选B.【答案】

B【规律方法】

分析两物体间是否有弹力，关键是明确弹力产生的两个条件(1)相互接触(2)发生弹性形变是否同时具备．跟踪训练2如图所示，有一球放在光滑水平面AC上，并和光滑斜面AB接触，球静止，分析球所受的弹力．解析：可用“假设法”，即假设去掉AB面，球仍然能够保持原来的静止状态，则可以判断球与AB面的接触处没有弹力；假设去掉AC面，则球将向下运动，故在与AC面的接触处球受到弹力，其方向垂直于AC面向上．答案：球与AB面无弹力；球与AC面有弹力要点三弹力方向的确定弹力的方向与施力物体形变方向相反，作用在迫使物体发生形变的那个物体上，几种常见情况如下表：类型方向示意图接触方式面与面垂直公共接触面点与面过点垂直于面点与点垂直于切面类型方向示意图轻绳沿绳收缩方向轻杆可沿杆可不沿杆轻弹簧沿弹簧形变的反方向特别提醒：判断弹力方向的方法是：先明确两物体之间作用的类型,再根据各种类型的特点来判断弹力的方向．在如图所示的图中画出物体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．【关键提醒】

解答本题时应把握以下三点：(1)当物体与平面(或曲面)接触，弹力垂直于面(或曲面接触点处切面)．(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．例3【精讲精析】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．【答案】见精讲精析【规律方法】

作弹力示意图时确定力的方向的方法(1)若接触面之一为平面，则弹力一定垂直于该平面；(2)若接触面之一为球面，则弹力一定过球心；(3)若接触面之一为曲面，则弹力一定垂直于过接触点的切面；(4)若接触处之一为一直线，则弹力一定垂直于该直线．跟踪训练3(2013·华南师大附中高一检测)分别对下列A、B图中小球、C图中杆画出受力示意图．(A中小球用细绳挂在光滑的墙上，B中小球用细绳拴着搁在角上，C中杆放在光滑的半球型碗中)解析：各物体受力如图所示：答案：见解析要点四胡克定律的理解1．关于胡克定律应注意以下四点(1)成立条件：在弹性限度内．(2)弹簧的形变量x：弹簧伸长(或缩短)的长度，不是弹簧的原长．(3)劲度系数k：反映了弹簧的“软”、“硬”程度，由弹簧本身的性质决定．(4)推论式：ΔF＝kΔx，式中ΔF、Δx分别表示弹力的变化量和形变的变化量．2．弹力与弹簧伸长量的关系图象表示(如图)特别提醒：无论是应用胡克定律计算弹簧的弹力大小还是判断弹簧的弹力方向，都要注意弹簧是被拉伸，还是被压缩．

寻规探法思维启迪胡克定律与F－x图象【范例】

(10分)一根轻弹簧，其弹力F的大小与长度x的关系如图中的线段a和b所示．求：(1)弹簧原长为多少？(2)弹簧的劲度