探究形变与弹力的关系课件

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1.形变：物体在外力的作用下________或________发生变化称为形变.形状体积拉伸(1)形变的种类有：________形变、________形变、________形变和________形变.扭曲放大

(2)任何物体都会发生形变.微小的形变常采用________法显示.压缩弯曲2.弹性形变：发生形变的物体，当外力撤除后，物体能够__________原状的形变.完全恢复3.非弹性形变：发生形变的物体，当外力撤除后，物体不能够__________原状的形变.完全恢复最大

4.弹性限度：发生弹性形变的物体，外力撤除后能够完全恢复原状的________形变.5.关于弹性形变的概念，下列说法中正确的是()

A.物体形状的改变叫弹性形变

B.物体在外力停止作用后的形变，叫弹性形变

C.一根铁杆用力弯折后的形变就是弹性形变

D.物体在外力停止作用后，能够完全恢复原来形状的形变，叫弹性形变

解析：根据弹性形变的定义，能够完全恢复原状的形变叫弹性形变可知A、B、C错误，D正确.

答案：D6.(双选)关于弹力的产生，下列说法正确的是()

A.木块在桌面上受到的向上的弹力，是由于木块发生微小形变而产生的

B.木块在桌面上受到的向上的弹力，是由于桌面发生微小形变而产生的

C.挂在悬线下的物体受到的向上的拉力，是由于悬线发生微小形变而产生的

D.挂在悬线下的物体受到的向上的拉力，是由于物体发生微小形变而产生的

解析：木块受到的弹力是因为桌面发生了微小的形变而要恢复原状，从而对木块产生向上的弹力，A错误，B正确；挂在悬线下的物体受到的弹力是因为线受力而发生伸长的形变，悬线要恢复原状，从而对物体产生向上的弹力，C正确，D错误.答案：BC知识点1弹力的产生弹力接触弹性

如图3-1-1所示，圆木被弯曲的细木棍推开，圆木被推开的原因是它受到细木棍的____________作用.细木棍对圆木产生弹力需要两个条件：一是细木棍与圆木相互________；二是细木棍与圆木相互挤压产生________形变.

图3-1-11.发生形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的、并使它发生形变的另一个物体产生的作用力叫弹力.2.产生弹力的条件：两物体既要接触，又要发生形变.3.形变和物体间弹力是同时产生、同时变化、同时消失的.4.通常所说的压力、推力、拉力、张力、浮力、支持力等，本质上都是弹力.

5.形变不明显时弹力是否存在的判断方法(假设法)：假设在该处将与物体接触的另一物体去掉，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.

【例1】分析图

3-1-2中甲、乙、丙中接触面对小球(物块)是否有弹力作用？(甲、乙、丙三图的物体均处于静止状态)图3-1-2

解析：甲图：如果物块与斜面体间不存在弹力，则物块所受合力不能为零，物块不能处于静止状态；乙图：如果水平面与小球间没有弹力，则小球将竖直向下掉，挡板与小球间如果没有存在弹力，挡板将不能处于静止状态；丙图：水平面如果没有弹力则小球将在重力作用下向下运动，斜面若有弹力则小球运动状态将改变，故斜面与小球间没有弹力.

点评：掌握产生弹力的条件是理解弹力概念的前提，采用撤力法是分析弹力是否存在最常用的方法，特别是分析微小形变产生的弹力.【触类旁通】1.在下图中，a、b两个小球相互间一定有弹力作用的是(其中A、B两图中a、b两球均用轻绳悬挂)()ABCD

解析：由弹力产生的条件可知，物体之间有接触但不一定互相挤压，是否挤压可以用假设法进行判断：撤去其中一物体，看另一物体是否运动，故A、C、D错误，B正确.

答案：B知识点2弹力的方向左右相反

情景一：2012年3月27日，中国射箭队奥运选拔赛第二阶段比赛在广州黄村训练基地全部结束，男女队共6名出征伦敦奥运会的运动员名单揭晓，运动员刘招武将与邢宇、戴小祥组成新的男子“三箭客”，代表中国队参加比赛.如图3-1-3所示，弦的形状向______发生了形变，对箭有一个向______的弹力.形变的方向与弹力的方向__________.图3-1-3

情景二：北京时间3月11日，2012年国际田联室内世锦赛在土耳其伊斯坦布尔展开最后一日的争夺，在女子撑杆跳高决赛中，俄罗斯撑杆跳女皇伊辛巴耶娃尽管三次冲击5米02世界纪录失败，但仍以4米80轻松夺冠.如图3-1-4所示，杆向______发生了形变，对人有一个向______的弹力，形变的方向与弹力的方向________.下上相反图3-1-41.弹力的方向：总是和作用在物体上、使物体发生形变的外力的方向相反，或者说和形变方向相反.2.支持力的方向(1)面面接触：垂直于支持面.(2)点面接触：垂直于支持面，指向被支持的物体.(3)点点接触：垂直于接触点处的切面.3.绳子产生的弹力(通常称为拉力)：方向总沿着绳子而指向绳子收缩的方向.4.杆子产生的弹力(1)方向可能是沿杆子方向，起拉力或支持力作用.(2)方向也可能不沿杆子方向，起支持力或拉力作用.

拓展：分析弹力的方向是个难点，要想准确地分析出弹力的方向，必须从以下几个方面着手：首先判断那些接触点或接触面处是否有弹力存在.其次分析弹力的种类是绳子产生的弹力，杆子产生的弹力还是支持面产生的弹力.最后按各种弹力方向的特点画出弹力的方向.【例2】如图

3-1-5所示，物体A静止，画出A所受弹力的示意图.图3-1-5答案：如图3-1-6所示.图3-1-6【触类旁通】2.如图3-1-7所示，杆的A端被绳子拉住，B端放在一个球形容器内.试分析画出杆AB受到的弹力的方向.图3-1-7

解：如图D2

所示，A端受到的是绳子产生的弹力TA，其方向沿绳子收缩方向；B端和容器的接触方式是“点点接触”，所以B端受到的弹力NB，垂直于接触点处的切面指向球心，而不沿杆子方向.图D2知识点3胡克定律越远形变弹力

情景一：2012年3月27日，为期一年的射箭奥运资格赛终于结束，广东女子射箭新秀方玉婷以总积分第二名的身份，获得2012年伦敦奥运会射箭女子个人/团体赛参赛资格.如图3-1-8所示，方玉婷把弓拉得越满则箭射得______；因为弓拉得越满，________越大，________越大.

图3-1-8

情景二：英国力学家胡克经过多年研究总结出弹性定律.胡克的弹性定律指出：在弹性限度内，弹簧的弹力F和弹簧的长度变化量x成________，即F＝－kx.k是弹簧的劲度系数，它由弹簧的______决定，负号表示弹簧所产生的弹力与其伸长(或压缩)的方向______.正比材料相反1.在弹性限度内，弹力和弹簧的形变量x大小成正比，即F＝－kx.k成为劲度系数，其单位为N/m.2.劲度系数k的物理意义：数值上等于弹簧发生单位长度形变时产生的弹力大小.

3.决定劲度系数k的因素：由弹簧的材料、粗细、长度、单位长度内弹簧的匝数等决定，与弹力的大小、形变量无关. 4.胡克定律的另一种表述：因为在弹性限度内弹簧的弹力F和x成正比，故胡克定律又可以变形为ΔF＝kΔx，其中ΔF为弹力的变化量，Δx为形变量的变化量.【例3】如图

3-1-9所示为一轻质弹簧的长度L和弹力F大小的关系，试由图线确定：(1)弹簧的原长________；(2)弹簧的劲度系数k＝________；(3)弹簧伸长0.05m时，弹力的大小________.图3-1-9解析：(1)由胡克定律得：当F＝0时，弹簧处于原长L0＝10cm；(2)由图可知当弹簧伸长或压缩5cm时，F＝10N，根据ΔF＝kΔx可知k＝200N/m；(3)弹簧伸长0.05m时，根据ΔF＝kΔx可知F＝10N.答案：(1)10cm(2)200N/m(3)10N

【触类旁通】

3.(2014年广州天河区期末)一个弹簧挂3N的重物时，弹簧总长为15cm，若改挂8N的重物时，弹簧总长为20cm，则弹簧的劲度系数为()A.100N/mB.200N/mC.300N/mD.400N/m＝100N/m，故选A.答案：A探究弹力和弹簧伸长的关系【实验目的】(1)探究弹力和弹簧伸长量之间的关系.(2)学会利用图象法处理实验数据.【实验原理】(1)在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等.

(2)弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算.这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了.【实验器材】铁架台、坐标纸、弹簧、铅笔、钩码若干、重锤线、三角板、毫米刻度尺.【实验步骤】(1)按图3-1-10安装实验装置，记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L0.图3-1-10实验次数1234567F/NL/cmx/cm(2)在弹簧下悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的总长度并记下钩码的重力.

(3)增加钩码的个数，重复上述实验过程，将数据填入表格，以F表示弹力，L表示弹簧的总长度，x＝L－L0

表示弹簧的伸长量.

(4)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(如图3-1-11所示)，用描点法作图，连接各点，得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图象.图3-1-11

(5)以弹簧伸长量为自变量，写出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系，函数表达式中的常数即为弹簧的劲度系数，这个常【实验结论】弹簧发生弹性形变时，弹力大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比：F＝－kx.其中：k为弹簧的劲度系数；x为弹簧伸长(或缩短)的长度.【注意事项】(1)所挂钩码不要过重，以免弹簧超出它的弹性限度.(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疏一些，这样作出的图线较为精确.

(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图线上，但应注意一定要使各点均匀分布在图线的两侧.(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.【例4】下列关于“探究弹力与弹簧伸长的关系”实验的说法中正确的是()

A.实验中k的具体数值必须计算出来

B.如果没有测出弹簧原长，用弹簧长度L代替x，F－L图线也是过原点的一条直线

C.利用F－x直线可求出k值

D.实验时要把所有点连到线上，才能探索得到真实规律

解析：本实验是探究弹力F和弹簧伸长量x之间的关系，若画出F－x图象，则斜率为k值，若用弹簧长度L代替x，则图线不过原点，会与横轴L有一截距L0，L0为弹簧原长，所以A、B错，C对.把描出的各点连线时，不一定把所有的点都连在线上，只要使不在线上的各点均匀分布在线的两侧即可，D错.答案：C

【例5】某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上砝码后测出弹簧伸长后的长度L，把(L－L0)作为弹簧的伸长量x，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是图象中的()

解析：本题主要考查用图象法来描述弹簧的弹力与其伸长量间的关系.由于考虑弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量x≠0.