教科版高中物理必修第一册第三章相互作用2弹力课件

1.形变:物体在力的作用下形状或体积会发生变化。2.弹性形变:有些发生形变的物体在撤去外界的作用力后能恢复原状,这种形变称为弹性形

变。3.弹性限度:如果形变过大,超过一定的限度,撤去作用力后,物体不能完全恢复原来的形状,这

个限度叫作弹性限度。1弹力知识点1形变必备知识清单破1.定义:发生形变的物体,由于要恢复原状,会对与它接触的物体产生力的作用,这种力叫弹

力。2.方向:弹力的方向总是与该物体所发生的形变方向相反。3.常见的弹力(1)压力或支持力的方向总是垂直于接触面而指向被压或被支持的物体。(2)绳子拉力的方向总是沿着绳子而指向绳子收缩的方向。知识点2弹力1.实验原理(1)弹簧弹力F的确定:弹簧下端悬挂钩码,静止的钩码处于平衡状态,弹力大小与所挂钩码的

重力大小相等,即F=mg。(2)弹簧的伸长量x的确定:弹簧的原长l0与挂上钩码后弹簧的长度l可以用刻度尺测出,弹簧的

伸长量x=l-l0。(3)图像法处理实验数据:作出弹簧弹力F与形变量x的关系图像,根据图像可以分析弹簧弹力

和形变量的关系。2.实验步骤(1)将弹簧的上端固定在铁架台的横杆上,用刻度尺测出弹簧自然下垂时的长度l0,即原长。(2)如图所示,在弹簧下端悬挂质量为m1的钩码,测出此时弹簧的长度l1,记录m1和l1。知识点2实验:探究弹簧弹力与形变的关系

(3)改变所挂钩码的质量,测出对应的弹簧长度,记录m2、m3、m4、m5…和相应的弹簧长度l2、l

3、l4、l5…。(4)计算出每次弹簧的形变量x(x=l-l0)和弹簧受到的拉力F(F=mg)。3.数据处理(1)以弹簧弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵轴、弹簧的伸长量x为横轴,建立直角坐标

系,用描点法作图,得到弹力F随弹簧伸长量x变化的图线。

(2)以弹簧伸长量x为自变量,写出弹力F和弹簧伸长量x之间的函数关系式。关系式中的常数

即弹簧的劲度系数,这个常数也可根据F-x图线的斜率求解,k=

。4.实验注意事项(1)所挂钩码不要过多,以免超出弹簧的弹性限度。(2)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。(3)记录数据时要注意弹力和弹簧伸长量的对应关系及单位。(4)估读要求:实验使用的刻度尺的分度值一般为1mm,读数时要估读到0.1mm。(5)用描点法画图线时,要用刻度尺画线,使线尽可能通过较多的点迹,个别离线较远的点迹应

舍去。1.胡克定律(1)内容:在弹性限度内,弹簧弹力F的大小与弹簧伸长(或缩短)量x成正比。(2)公式:F=kx。2.劲度系数(1)公式中的比例系数k称为弹簧的劲度系数,单位是牛顿每米,符号为N/m。(2)劲度系数取决于弹簧本身的结构(材料、匝数、直径等)。知识点4胡克定律知识辨析1.只要两物体接触就一定产生弹力吗?不一定。产生弹力的两个条件是相互接触和发生弹性形变。2.发生形变后的物体撤去外力后都能够恢复原状吗?不一定。若物体发生的是塑性形变,则不能恢复原状。3.海绵受挤压发生形变,桌面受挤压不会发生形变,这种说法正确吗?不正确。桌面受挤压也发生形变,只是不明显。提示提示提示4.放在水平桌面上的书与桌面相互挤压,书对桌面产生的弹力F1竖直向下,常称作压力;桌面对书产生的弹力F2竖直向上,常称作支持力,如图所示。F1与F2分别是哪个物体发生形变产生

的?F1是书发生形变产生的,作用在桌面上;F2是桌面发生形变产生的,作用在书上。5.由F=kx可知,在弹性限度内弹力F的大小与弹簧的长度成正比,这种说法正确吗?不正确。胡克定律F=kx中,x指弹簧的形变量,而不是弹簧的总长度。6.描点作图时,应使所有的点落在画出的线上,必要时可画出折线,这种说法正确吗?不正确。应使尽量多的点落在画出的直线上,不在直线上的点均匀分布于直线两侧,画出的线不应是折线。提示提示提示关键能力定点破定点1弹力有无的判断方法方法内容举例条件法根据物体间是否直接接触并

发生形变来判断是否存在弹

力。此方法多用来判断形变

较明显的情况图中弹性绳与手直接接触,弹

性绳发生形变,手与弹性绳之

间一定存在弹力

假设法对形变不明显的情况,可假设

两个物体间不存在弹力,看物

体能否保持原来的状态,若状

态不变,则此处不存在弹力;

若状态改变,则此处一定有弹

力如图用细线悬挂小球,细线竖

直,斜面是光滑的,若去掉斜

面,小球的状态不变,则小球

只受细线的拉力和重力,不受

斜面的弹力

替换法将硬的、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,看研究对象

能否保持原来的状态,若状态

不变,说明物体间不存在弹

力;若状态改变,说明物体间

存在弹力图中小球静止在光滑水平面

上,将图中的侧壁和底部分别

用海绵替换,发现侧壁海绵不

发生形变,说明侧壁对球无弹

力;而底部海绵明显凹陷,说

明底部对球有弹力

弹力是发生形变的物体由于要恢复原状而对与它接触的物体产生的作用力,因此弹力总

是与施力物体形变的方向相反,或者说与施力物体恢复原状的方向相同。1.有明显形变的情况下,根据物体的形变方向来判断:弹力的方向与施力物体形变的方向相

反,与受力物体形变的方向相同。2.发生微小形变时,形变方向不易观察,应根据物体间接触面的特点进行分析。几种常见弹力

的方向如下:定点2弹力方向的判断

方向图例接触方式面与面垂直于公共接触面

点与面过点且垂直于接触面

点与点垂直于公切面,即沿圆弧面对应的半径方向

3.几种常见典型模型的弹力特点

弹力方向特点轻绳弹力沿绳指向绳收缩的方向

a.通常忽略绳子的质量,绳上

各点的张力大小相等;b.一般轻绳的形变量可以忽

略,因此绳上的弹力能够发生

突变;c.轻绳只能提供拉力轻杆轻杆的弹力可沿杆

a.轻杆的质量可以忽略不计;b.杆上的弹力可以发生突变;c.杆上的弹力可以沿杆,也可

以不沿杆;杆上的力可以是拉

力,也可以是支持力轻杆的弹力可不沿杆

轻质弹簧弹簧的弹力沿弹簧的轴线,指

向弹簧形变的反方向

a.轻弹簧的质量可以忽略,弹

簧上各点的张力大小相等;b.弹簧上有作用力时,弹簧的

形变较大,因此弹簧的弹力不

能发生突变;c.弹簧对物体的弹力既可以

是拉力,也可以是支持力弹力属于被动力,它的大小一般根据物体的受力情况来具体分析处理。如绳的拉力、接

触面的支持力或压力是由于绳或接触面发生形变而产生的弹力,但是发生的形变十分微小,

这类弹力的大小就不便于由形变的大小来确定。而对于弹簧,在弹性限度内,可由胡克定律

来确定弹力的大小。1.计算弹力大小的两种方法(1)公式法:利用公式F=kx计算。适用于在弹性限度内的弹簧、橡皮筋等物体的弹力的计

算。(2)平衡法:利用二力平衡的条件计算。例如:悬挂在竖直细绳上的物体处于静止状态时,细绳

对物体的拉力等于物体重力。定点3弹力大小的计算2.对胡克定律的理解(1)胡克定律的成立条件:在弹性限度内。(2)对F=kx的理解①x是弹簧的形变量,即弹簧的伸长量(l-l0)或压缩量(l0-l),注意不是弹簧形变后的长度。②k为弹簧的劲度系数,反映弹簧本身的属性,由弹簧自身的长度、粗细、材料等因素决定,与

弹力F的大小和形变量x无关。③F-x图像是一条过原点的倾斜直线(如图所示),直线的斜率表示弹簧的劲度系数k。

3.胡克定律的应用(1)推论式ΔF=kΔx:由F-x图像可知,弹簧弹力的变化量ΔF与形变量的变化量Δx也成正比。特别提醒

a.如果弹簧的初、末两个状态同是伸长或压缩状态,则ΔF=F2-F1,Δx=x2-x1。b.如果弹簧的初、末两个状态分别是伸长和压缩状态,则ΔF=F1+F2,Δx=x1+x2。(2)弹簧串联和并联的处理方法弹簧串联和并联时,每根弹簧的弹力都遵循胡克定律。弹簧串联时,弹簧间相互作用力

大小相等,因此两弹簧的弹力大小相等;弹簧并联时,两弹簧的弹力之和作用在接触物体上,每

根弹簧的弹力大小根据其形变单独应用胡克定律求解。即弹簧串联:k1x1=k2x2=mg;弹簧并联:

k1x1+k2x2=mg。典例如图所示,木块1、2的质量分别为m1和m2,轻质弹簧A、B的劲度系数分别为k1、k2,木块1压在上面的弹簧A上(但不拴接),整个系统处于平衡状态【1】。现缓慢【2】向上提木块1,直到它刚离开弹簧A【3】。木块1移动多大的距离时才能恰好离开弹簧A?上述过程中木块2移动的距离为多大?(重

力加速度为g)信息提取

【1】初始状态两弹簧均处于压缩状态。【2】整个过程中系统一直处于平衡状态。【3】木块1刚离开弹簧A的瞬间,弹簧A刚好恢复原长。思路点拨

根据题意,画出初、末状态的示意图如图所示:(1)木块2移动的距离h2即弹簧B的形变量的变化量【4】。(2)木块1移动的距离h1等于弹簧A的形变量的变化量(即木块1相对木块2移动的距离)与弹簧

B的形变量的变化量之和【5】。解析

解法一初始状态:A弹簧上的弹力F1=m1g(由【2】得到)根据胡克定律得,A弹簧的压缩量x1=

(由【1】得到)B弹簧上的弹力F2=(m1+m2)g(由【2】得到)根据胡克定律得,B弹簧的压缩量x2=

(由【1】得到)末状态:A弹簧恢复原长,B弹簧上的弹力F2'=m2g(由【2】【3】得到)则B弹簧的压缩量x2'=

(由【1】得到)所以木块2向上移动的距离h2=x2-x2'=

(由【4】得到)木块1向上移动的距离为h1=x1+h2=

m1g(由【5】得到)解法二初状态B弹簧上的弹力F2=(m1+m2)g(由【2】得到)末状态B弹簧上的弹力F2'=m2g(由【2】得到)从初状态到末状态,弹簧B的弹力改变量ΔF2=F2-F2'=m1g根据胡克定律的推论式ΔF=kΔx可知弹簧B