探究形变与力的关系

关于探究形变与力的关系2一、力的分类二、弹力三､胡克定律四、力的图示第2页,共46页，2024年2月25日，星期天一、力的分类从力的作用效果来分类有：拉力、压力、支持力、动力、阻力、吸引力、排斥力、向心力、浮力

从力的性质来分类有：重力、弹力、摩擦力、万有引力、分子力、电场力、磁场力，以及各种场注意：作用效果相同的力，它们的性质可能不同；性质相同的力作用效果可能不同。第3页,共46页，2024年2月25日，星期天1.形变

(1)定义:物体在力的作用下发生的________和________的改变.

(2)弹性限度:如果形变过大,超过一定限度,物体的形状不能________,这个限度叫弹性限度.

(3)形变一般包括________形变(或压缩形变)､________形变､________形变.

(4)微小形变放大法形状体积完全恢复拉伸弯曲扭转2.弹力

(1)定义:发生________的物体,由于要恢复原状,对跟它________的物体产生的作用力.

(2)产生条件:①两物体相互______;②发生______.形变接触接触弹性形变二、弹力第4页,共46页，2024年2月25日，星期天(3)方向:

①压力(支持力)的方向垂直于________指向被压(被支持)的物体.

②绳的拉力方向总是沿着________而指向绳________的方向.

(4)大小:弹力的大小跟________的大小有关,形变越大,弹力也越________.支持面绳收缩形变大第5页,共46页，2024年2月25日，星期天4､弹力有无的判断方法（1）.弹力的产生条件：a:物体相互接触

b:接触面相互挤压发生弹性形变

（2）.判断弹力有无的方法

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着弹力,只有物体接触产生弹性形变时,才有弹力产生,当形变不明显,难以直接判断时,经常用以下两种方法判断.

第6页,共46页，2024年2月25日，星期天a:“撤物法”判断

要判断物体在某一接触处是否受到弹力作用,可假设在该处将与物体接触的另一物体去掉,看物体是否在该位置保持原来的状态,如保持原状态,说明没弹力,如状态改变,说明有弹力,从而判断物体在该处是否受到弹力作用.第7页,共46页，2024年2月25日，星期天b:用“假设法”判断

如上图(右)所示,光滑水平面上的球靠在竖直面上静止,竖直面是否对球产生力的作用?假设竖直面对球产生了力的作用,由力的作用效果可知,球不会静止,故可判定没有水平弹力产生.第8页,共46页，2024年2月25日，星期天5､弹力方向的判断

物体所受弹力的方向总是指向该物体发生形变的方向,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直方向.

压力的方向是垂直于支持面指向被压的物体。

支持力的方向是垂直于支持面指向被支持的物体。

拉力的方向指向绳收缩的方向。共同特点：弹力方向是垂直于两物体的接触面。第9页,共46页，2024年2月25日，星期天通常有如下三种情况:

a.面面接触:弹力方向垂直于接触面.

b.点面接触:弹力方向垂直于接触面.

c.点点接触:弹力方向垂直于公共切面.

几种重要模型:

项目轻绳轻杆弹簧形变情况伸长忽略不计认为长度不变可伸长

可缩短施力与受

力情况只能受拉力

或施出拉力能受拉或受压,可

施出拉力或压力同杆力的方向始终沿绳不一定沿杆沿弹簧轴

线方向力的变化可发生突变同绳只能发

生渐变第10页,共46页，2024年2月25日，星期天

提示:

(1)弹簧和杆都可以产生拉力或压力,绳只能产生拉力;

(2)杆与物体间弹力方向不一定沿杆的方向;

(3)中学阶段,弹簧､绳､杆都不计质量,所以称为轻弹簧､轻绳､轻杆.

第11页,共46页，2024年2月25日，星期天三､胡克定律

1.内容:在弹性限度内,弹簧的弹力F的大小与弹簧的

伸长(或缩短)量x成正比,这一结论称为胡克定律.

2.表达式:F=kx,还可以表示成ΔF=kΔx.

3.关于胡克定律,要注意以下几点:

第12页,共46页，2024年2月25日，星期天(1)定律的成立是有条件的,这就是弹簧发生“弹性形变”,即必须在弹性限度内.

(2)表达式中的x是弹簧的形变量,是弹簧伸长(或缩短)的长度,而不是弹簧的原长,也不是弹簧形变后的实际长度.

(3)表达式中的k是弹簧的劲度系数,生活中常说有的弹簧“硬”,有的弹簧“软”指的就是它们的劲度系数不同.弹簧的劲度系数跟弹簧丝的粗细､材料､弹簧的直径､绕法､弹簧的长度等量有关,这个量反映了弹簧本身的一种物理性质,与外力无关.

在国际单位制中k的单位为“N/m”.

第13页,共46页，2024年2月25日，星期天(4)由于弹簧的形变量通常以“cm”为单位,而劲度系数k又往往以“N/m”为单位,因而在应用上式时要注意将各物理量的单位统一到国际单位制中.

第14页,共46页，2024年2月25日，星期天4.弹力F与形变量x的关系图象.

提示:图象中的斜率表示弹簧的劲度系数,由图象可知,对同一弹簧来说,劲度系数是不变的.

第15页,共46页，2024年2月25日，星期天四、力的图示力的三要素：大小、方向、作用点画力的方法力的图示力的示意力的图示能更准确的表示出力；第16页,共46页，2024年2月25日，星期天用一根带箭头的线段来表示力的大小、方向和作用点，这种表示力的方法叫力的图示线段的长度表示力的大小（标度：用多长的线段表示多大的力）线段的箭头指向力的方向箭头或箭尾表示力的作用点注意：1、标度：用多长的线段表示多大的力2、力的作用线：力的方向所沿的直线3、线段上加上刻度第17页,共46页，2024年2月25日，星期天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不需要选定标度，严格画出线段的长度第18页,共46页，2024年2月25日，星期天例1:关于弹力,下列说法正确的是()

A.形变微小时,弹力很小

B.形变量越大,弹力就越大,弹力大小总是与形变量成正比

C.通常所说的压力､支持力和拉力都是弹力

D.放在水平桌面上的书对桌面的压力就是书所受到的重力

答案:C

第19页,共46页，2024年2月25日，星期天变式训练1:一辆拖拉机停在水平地面上,则下列说法正确的是()

A.地面受到了向下的弹力,是因为地面发生了弹性形变;拖拉机没有发生形变,所以拖拉机不受弹力

B.地面受到了向下的弹力,是因为地面发生了弹性形变;拖拉机受到了向上的弹力,是因为拖拉机也发生了形变

C.拖拉机受到向上的弹力,是因为地面发生了形变;地面受到向下的弹力,是因为拖拉机发生了形变

D.以上说法都不正确

答案:C

第20页,共46页，2024年2月25日，星期天题型二弹力有无的判断

例2:如图所示,一小球放在两块固定的光滑夹板之间,板1倾斜,板2恰好水平,球静止.试分析小球的受力情况.

答案:见解析

第21页,共46页，2024年2月25日，星期天

解析:解法一:撤物法:将夹板2撤离,小球必会下落,说明小球与板2间相互挤压,即板2对小球有弹力作用.假想撤去板1,因为板2是水平的,小球不会发生滚动,可见板1与小球间没有弹力作用.

故小球受到重力G和板2的支持力N的作用,如下图(左)所示.

第22页,共46页，2024年2月25日，星期天解法二:假设法.假设板1对小球有弹力作用,则小球的受力图如上图(右)所示,这样小球不可能静止,故假设不成立.即F不存在,小球的受力图如上图(左)所示.

第23页,共46页，2024年2月25日，星期天变式训练2:如图所示,球与接触面是否存在弹力?

第24页,共46页，2024年2月25日，星期天解析:把甲图中的斜面去掉,小球仍静止,故甲球不受斜面的弹力;把乙图中的斜面去掉,小球无法在原位置保持静止,故乙球受斜面的弹力.

答案:甲球不受斜面的弹力,乙球受斜面的弹力.

第25页,共46页，2024年2月25日，星期天题型三弹力方向的判定

例3:按下列要求画出弹力的方向:

第26页,共46页，2024年2月25日，星期天(1)搁在光滑竖直墙与粗糙水平地面间的棒在A､B两处受到的弹力(下图a);

(2)搁在光滑半球形槽内的棒在C､D两处受到的弹力(下图b);

(3)用细绳悬挂､靠在光滑竖直墙上的小球受到的弹力答案:(1)A,B两处弹力方向如图d所示;

(2)C,D两处弹力方向如图e所示;

(3)小球受到的弹力方向如图f所示.

第27页,共46页，2024年2月25日，星期天变式训练3:在下图中画出A物体受到的弹力的示意图.

第28页,共46页，2024年2月25日，星期天答案:A物体受到的弹力如下图所示第29页,共46页，2024年2月25日，星期天题型四胡克定律的理解和应用

例4:如右图所示,a、b为两根相连的轻质弹簧,它们的劲度系数分别为ka=1×103N/m,kb=2×103N/m,原长分别为La=6cm,Lb=4cm.在下端挂一物体G,物体受到的重力为10N,平衡时()

第30页,共46页，2024年2月25日，星期天A.弹簧a下端受到的拉力为4N,b下端受到的拉力为6N

B.弹簧a下端受到的拉力为10N,b下端受到的拉力为10N

C.弹簧a的长度变为7cm,b的长度变为4.5cm

D.弹簧a的长度变为6.4cm,b的长度变为4.3cm

答案:BC

第31页,共46页，2024年2月25日，星期天解析:由于物体平衡,弹簧b对物体的拉力和重力是一对平衡力,又b下端受的拉力与弹簧b对物体的拉力是一对相互作用力,即大小都等于10N,将弹簧b和物体看成整体,又因为是轻质弹簧,所以a下端受的拉力大小为10N,故B正确.题目中两弹簧都属伸长性形变,由胡克定律得

Fa=(L1-La)·ka,Fb=(L2-lb)·kb

即10=(L1-6×10-2)\5(1×103),L1=7cm,10=(L2-4×10-2)

×2×103,L2=4.5cm.

第32页,共46页，2024年2月25日，星期天题型五杆的弹力方向的判定

例5:如图所示,一根弹性杆的一端固定在倾角为30°的斜面上,杆的另一端固定一个重为2N的小球,小球处于静止状态时,弹性杆对小球的弹力()

A.大小为2N,方向平行于斜面向上

B.大小为1N,方向平行于斜面向上

C.大小为2N,方向垂直于斜面向上

D.大小为2N,方向竖直向上

第33页,共46页，2024年2月25日，星期天解析:小球受重力和杆的弹力作用,因小球静止,故重力和弹力必定大小相等,方向相反,所以弹力大小为2N.

答案:D

点评:绳的拉力方向一定沿绳,而杆的弹力方向不一定沿杆,因此判断杆的弹力方向时一定要结合物体的运动状态.

第34页,共46页，2024年2月25日，星期天变式训练5:如图所示,小车上固定着一根弯成α角的轻杆,杆的另一端固定一个质量为m的球,试分析当小车静止时杆对球的弹力大小和方向.

解析:因为小球静止,故弹力与重力等大反向

答案:mg竖直向上

第35页,共46页，2024年2月25日，星期天1.关于弹力的产生,下列说法中正确的是()

A.只要两物体接触就一定产生弹力

B.只要两物体相互吸引就一定产生弹力

C.只要物体发生形变就一定有弹力产生

D.只有发生弹性形变的物体才会对与它接触的物体产生弹力作用答案:D

第36页,共46页，2024年2月25日，星期天2.关于胡克定律F=kx中的x,下述说法正确的是()

A.x是弹簧伸长后或压缩后的长度

B.x是弹簧变化(伸长或压缩)的长度

C.x是弹簧原来的长度

D.x是弹簧原长加后来的长度解析:F=kx中的x是指弹簧的形变量.

答案:B

第37页,共46页，2024年2月25日，星期天3.关于物体对水平面的压力F,下列说法正确的是()

A.F就是物体的重力

B.F是由于支持面发生微小形变而产生的

C.F的作用点在物体上

D.F的作用点在支持面上答案:D

第38页,共46页，2024年2月25日，星期天4.一个铁球放在水平地面上,下列关于铁球和地球受力情况的叙述中,正确的是()

A.地面受到向下的弹力是因为地面发生了形变

B.地面受到向下的弹力是因为铁球发生了形变

C.铁球受到向上的弹力是因为地面发生了形变

D.铁球受到向上的弹力是因为铁球发生了形变

答案:BC

第39页,共46页，2024年2月25日，星期天5.两匹马各用1000N的力(如下图所示),向两边拉一只质量不计的弹簧秤,在没超过弹性限度的情况下,秤的指针应该指示()

A.2000N B.500N

C.1000N D.无法确定

答案:C

解析:弹簧秤的读数应为1000N.

第40页,共46页，2024年2月25日，星期天6.如右图所示,某球用A､B两根绳悬挂起来,若A绳竖直,且A､B两绳的延长线都通过球心,若移去B绳后,球仍处于静止状态,球原来受几个力()

A.1个 B.2个

C.3个 D.无法确