2023学年完整公开课版弹力

[读教材·填要点]1．弹性形变和弹力(1)接触力：①定义：相接触的物体间产生的相互作用力，如：拉力、压力、支持力等。②分类：按性质可分为

和

两类，它们在本质上都是由

引起的。弹力摩擦力电磁力(2)弹性形变与弹力：①形变：物体在力的作用下

或

会发生改变的现象。②弹性形变：物体在形变后撤去作用力时能够

。形状体积恢复原状(3)弹力：①定义：发生

的物体由于要

，对与它接触的物体产生的力的作用。②产生条件：两物体

；发生

。

(4)弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物体不能

恢复原来的形状，这个限度叫做弹性限度。弹性形变恢复原状相互接触弹性形变完全2．几种弹力(1)常见弹力：平时所说的、都是弹力。(2)弹力的方向：①压力和支持力的方向垂直于物体的

。②绳的拉力沿着绳而指向绳

的方向。接触面收缩拉力压力和支持力

3．胡克定律

(1)内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧

成正比。

(2)公式：

，其中k为弹簧的

，单位：牛顿每米，符号

。伸长(或缩短)的长度xF＝kx劲度系数N/m[试身手·夯基础]1．关于弹力产生的条件，下列说法正确的是(

)A．只要两个物体接触就一定产生弹力B．只要两个物体相互吸引就一定有弹力C．只要物体处于运动状态，就一定有弹力D．只要物体间相互接触且发生弹性形变就一定有弹力解析：弹力一定发生在直接接触且发生弹性形变的物体之间，故只有D正确。答案：D2．关于弹力的方向，下列说法正确的是(

)A．弹力方向一定垂直于接触面B．弹力方向不一定垂直于接触面C．轻质绳对物体的弹力方向一定沿着绳子离开物体的方向，因为绳子只会发生拉伸形变D．轻质绳对物体产生的弹力一定垂直于与绳相连的接触面解析：压力或支持力的方向一定垂直于接触面，但是绳的拉力方向一定沿绳而且指向绳收缩的方向，它不一定垂直于与绳相连的接触面，如图所示，绳对物块的弹力就不垂直于物块的上表面，所以A、D不正确，B、C正确。答案：BCC．弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的性质决定的，与弹力F的大小和弹簧伸长(或缩短)的长度x的大小无关D．弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的大小答案：ACD1．弹力的产生条件(1)物体相互接触；(2)接触面相互挤压发生弹性形变。2．判断弹力有无的方法

(1)假设法：假设把与物体接触的面或点去掉，看物体还能否在原位置保持原来的状态，从而判断该物体是否受弹力作用。如将图3－2－1乙中与小球接触的斜面去掉，小球无法在原位置保持静止，而把图甲中的斜面去掉，小球仍静止，故甲球不受斜面的弹力，乙球受斜面的弹力。图3－2－1(2)力的作用效果判断：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。[名师点睛]

相互接触是产生弹力的首要条件，但相互接触的物体间不一定存在弹力，只有两个物体接触并产生弹性形变时，两物体间才有弹力产生。1．试分析如图3－2－2中球是否受弹力作用，若受弹力，试指出其施力物体。图3－2－2[思路点拨]

判断弹力的有无可采用假设法：假设把与物体接触的面或点去掉，看物体还能否在原位置上保持原来的状态，从而判断该物体是否受弹力作用。

[解析]

采用假设法可判定：(1)图中球受到绳的拉力、竖直墙壁的弹力；(2)图中球受到绳的拉力；(3)图中球受到绳的拉力；(4)图中球受到绳的拉力、斜面的支持力；(5)图中球受到水平面的支持力；(6)图中球受到斜面的支持力、竖直挡板的弹力。

[答案]

见解析物体所受弹力的方向总是与物体形变的趋向相反，弹力的作用线总是通过两物体的接触点并沿其接触点公共切面的垂线方向。常见弹力的方向(见下表)：类型方向图例接触方式面与面垂直公共接触面指向受力物体点与面过接触点，垂直于接触面(或接触面的切面)指向受力物体点与点垂直于过接触点的公切面指向受力物体类型方向图例轻绳沿绳指向绳收缩方向轻杆拉伸时沿杆收缩方向，压缩时沿杆伸长方向类型方向图例轻杆当杆的受力较复杂时，杆的弹力方向要具体问题具体分析轻弹簧沿弹簧形变的反方向[名师点睛](1)弹簧和杆都可以产生拉力或压力，但绳只能产生拉力。(2)杆与物体间的弹力方向不一定沿杆的方向。2．请在图3－2－3中画出杆和球所受的弹力。图3－2－3

[解析]

(1)杆在重力作用下对A、B两处都产生挤压作用，故A、B两点处对杆有弹力，弹力方向与接触点的平面垂直，如图(1)所示。

(2)球挤压墙壁且拉紧绳子，所以墙对球的弹力与墙面垂直；绳子对球的弹力沿绳斜向上。如图(2)所示。

[答案]

见解析判断弹力的方向，应先明确被分析的弹力，找准接触类型，然后确定施力物体，分析施力物体的形变方向，从而确定弹力的方向。1．实验目的(1)探究弹簧弹力与弹簧伸长的关系。(2)学会用列表法、图像法、函数法处理实验数据。

2．实验原理弹簧上的弹力与使它发生形变的外力在数值上是相等的，用悬挂法测量弹簧的弹力时，当弹簧下端悬挂的钩码静止时，弹力大小与挂在弹簧下面的钩码的重力相等；弹簧的原长与挂上钩码后弹簧的长度可以用刻度尺测出，其伸长量可以用弹簧的长度减去原长来求得，这样就可以定量研究弹力与弹簧伸长之间的关系了。

3．实验器材铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、坐标纸。

4．实验步骤

(1)将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0，即原长。

(2)如图3－2－4所示，将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时测出弹簧的总长并计算钩码的重力，填写在记录表格里。图3－2－412345F/NL/cmx/cm(3)改变所挂钩码的质量，重复上步的实验过程多次。

5．数据处理

(1)用公式x＝L－L0计算出弹簧各次的伸长量，填入上表。

(2)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。

(3)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，如果不行则考虑二次函数。

(4)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。

6．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，从而使在坐标上描的点尽可能稀一些，这样作出的图线精确。

(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直线上，但应注意一定要使各点均匀分布在直线的两侧。

(5)记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。

7．误差分析

(1)由于弹簧原长及伸长量的测量都不便于操作，故存在较大的测量误差。

(2)由于弹簧自身的重力的影响造成误差。

(3)当未放重物时，弹簧在自身重力的作用下，已经有一个伸长量，这样在作图线时，图线与x轴有一截距。

3．某同学在做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中，所用实验装置如图3－2－5所示，所用的钩码每只质量都是30g。他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，并将数据填在下表中。实验中弹簧始终未超过弹性限度，取g＝10m/s2。试根据这些实验数据在如图3－2－6所示的坐标系中作出弹簧所受弹力大小与弹簧总长度之间的函数关系的图线。则：图3－2－5图3－2－6

钩码质量(g)0306090120150弹簧总长度(cm)6.007.008.009.0010.0011.00

(1)写出该图线的数学表达式F＝________N；

(2)图线与横轴的交点的物理意义是___________；

(3)该弹簧的劲度系数k＝________N/m；

(4)图线延长后与纵轴的交点的物理意义是_____。

[审题指导]

解答本题需要把握以下两点：

(1)图线斜率的意义(或切线斜率的意义)；

(2)图线与纵轴、横轴交点的物理意义。图像法是处理实验数据的一种常用方法。

[解析]描点作图，图像如图所示。

(1)由图像可以得出图线的数学表达式为F＝(30L－1.8)N；

(2)图线与横轴的交点表示，弹簧所受弹力F＝0时弹簧的长度，即弹簧的原长；

(3)图线的斜率即为弹簧的劲度系数k＝30N/m；

(4)图线延长后与纵轴的交点表示弹簧长度为5cm时的弹力，此时弹簧被压缩了1cm，即表示弹簧被压缩1cm时的弹力。[答案]

(1)(30L－1.8)

(2)弹簧原长(3)30(4)弹簧被压缩1cm时的弹力

1．弹力产生的条件：(1)直接接触；(2)接触处发生弹性形变。

2．弹力的方向总是垂直于接触面，或接触点的切面，指向受力物体。

3．绳的拉力的方向一定沿绳，指向绳收缩的方向，而杆的弹力不一定沿杆。

4．弹簧的弹力F与弹簧形变量x的大小关系：F＝kx，其中k为弹簧的劲度系数，由弹簧本身因素决定。1.拉力挂在绳下的物体，在重力的作用下拉紧绳子，使物体和绳子同时发生微小的形变。物体对绳子的拉力绳子