粤教版高中物理必修第一册第三章第二节弹力课件

第二节弹力第三章相互作用1．知道形变、弹性形变、弹性限度的概念，认识弹力产生的原因和条件．2．知道压力、支持力和拉力都是弹力，会分析弹力的有无及方向．了解弹力在生产生活中的应用，体会物理学与生产生活的紧密联系．3．通过实验探究弹簧弹力和形变量的关系，了解胡克定律，会计算弹簧的弹力．学习任务必备知识·自主预习储备知识点一形变、弹性与弹性限度1．形变(1)形变：物体发生____或体积的变化．(2)形变的种类：________、________、弯曲形变和扭曲形变等．形状压缩形变拉伸形变2．弹性与弹性限度(1)弹性：物体具有________的性质．(2)弹性形变：撤去外力后，物体能完全________的形变，称为弹性形变．(3)弹性限度：如果外力过大，撤去外力后物体形状____________，我们称这种现象超过了物体的弹性限度．(4)范性形变：停止用力后，物体____恢复原状的形变叫范性形变．恢复原状恢复原状不能完全恢复不能体验

1．(1)所有形变在撤去外力后都能恢复原来的形状． (

)(2)物体在外力停止作用后，能够恢复原状的形变叫弹性形变．

(

)(3)两个接触的物体，若它们间有弹性形变，则一定有弹力的作用．

(

)×√√知识点二认识弹力、胡克定律、弹力的应用1．弹力：发生________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)压力方向____________指向____的物体；(2)支持力的方向____________指向被____的物体；(3)绳子对物体的拉力方向沿绳子指向绳子____的方向．弹性形变接触垂直于支持面被压垂直于支持面支持收缩3．胡克定律(1)内容：在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧的伸长量(或压缩量)x成____．(2)公式：F＝__，其中k为弹簧的________，单位：____，读作牛顿每米．不同的弹簧，其劲度系数不同．正比kx劲度系数N/m4．弹力的应用(1)弹簧的弹性具有缓冲减震的作用．(2)弹簧可以起到自动复位的作用．(3)弹簧应用于各种安全阀超压保护装置中．(4)弹性材料应用在工程中．提醒

弹力的方向与施力物体形变方向相反，指向受力物体．

体验

2．(1)弹簧劲度系数与施加的拉力大小有关． (

)(2)弹簧劲度系数与制作弹簧的材料有关． (

)(3)弹簧劲度系数与弹簧压缩的长度有关． (

)(4)一轻质弹簧原长为8cm，在4N的拉力作用下伸长了2cm，弹簧未超出弹性限度．则该弹簧的劲度系数为________N/m．×√×200关键能力·情境探究达成在日常生活及各项体育运动中，有弹力出现的情况比较普遍，如图所示的跳水运动就是一个实例．请探究：(1)李明同学说跳板发生了形变，脚没有发生形变，这个说法对吗？(2)脚受的支持力的施力物体是什么？(3)弹力产生的条件是什么？提示：(1)不正确，跳板和脚都发生了弹性形变．(2)支持力是由跳板发生弹性形变施加在脚上的，施力物体是跳板．(3)接触、弹性形变．考点1弹力1．产生弹力必备的两个条件(1)两物体相互接触．(2)发生弹性形变．2．判断弹力有无的三种常见方法(1)直接判断：对于形变较明显的情况，可根据弹力产生条件直接判断．(2)利用“假设法”判断：对形变不明显的情况，可假设将与研究对象接触的物体撤去，判断研究对象的运动状态是否发生改变．若运动状态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此处一定存在弹力．(3)根据物体所处的状态判断：静止(或匀速直线运动)的物体都处于受力平衡状态，这可以作为判断某个接触面上弹力是否存在的依据．3．几种常见弹力的方向如下表类型方向图示平面产生的弹力垂直于平面指向受力物体点产生的弹力过点垂直于和点接触的平面(或曲面的切面)类型方向图示曲面产生的弹力垂直于曲面的切面轻绳产生的弹力沿绳指向绳收缩的方向类型方向图示轻弹簧产生的弹力沿弹簧与形变方向相反类型方向图示轻杆产生的弹力可沿杆可不沿杆【典例1】如图所示，有一个光滑楔形槽BAC，槽底边AC水平，一钢球置于槽内，现给钢球施加一个水平向左的推力F．

分析槽壁AB、AC对钢球的弹力是否存在，如果存在，方向如何．思路点拨：根据作用效果可判断有无弹力，点面处弹力垂直接触面．

[解析]

钢球在水平推力作用下，与AB和AC相互挤压，因而钢球与AB、AC间均有弹力产生．AB对钢球的弹力垂直AB向下，AC对钢球的弹力竖直向上．[答案]

见解析规律方法

弹力有无的判断方法(1)条件法：对于发生明显形变的物体，可直接根据弹力产生的条件判断．(2)对于形变不明显的物体，通常采用以下方法：①假设法：假设将与研究对象接触的物体撤去，判断研究对象的运动状态是否发生改变．若运动状态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此处一定存在弹力．②替换法：可以将硬的、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，看能不能维持原来的力学状态．如将侧壁、斜面用海绵来替换，将硬杆用轻弹簧(橡皮条)或细绳来替换．③状态法：因为物体的受力必须与物体的运动状态相吻合，所以可以依据物体的运动状态由相应的规律(如二力平衡等)来判断物体间的弹力．[一题多变]在上题中，若将F去掉，再分析槽壁AB、AC对钢球的弹力．[解析]

去掉推力后，钢球只与AC挤压，受到AC对钢球竖直向上的弹力．假设此时把AB“拿走”，钢球仍可静止于AC上，所以AB与钢球虽接触但并未产生形变，AB与钢球间无弹力作用．

[答案]

见解析A

B

C

D[跟进训练]角度1弹力有无的判断1．在下图中，a、b表面均光滑且静止，天花板和地面均水平．a、b间一定有弹力的是(

)√角度2弹力方向的判断2．下列情境中关于球所受弹力的描述，正确的是(

)A．甲图中，反弹出去的篮球在空中运动时，受到沿运动方向的弹力作用B．乙图中，竖直细线悬挂的小球静止在光滑斜面上时，受到沿细线向上的拉力及垂直斜面的支持力C．丙图中，静止在墙角的篮球受到竖直向上的支持力D．丁图中，静止在杆顶端的铁球受到沿杆向上的弹力√C

[题图甲中，反弹出去的篮球在空中运动时，只受到重力作用，不受沿运动方向的弹力作用，故A错误；题图乙中，竖直细线悬挂的小球静止在光滑斜面上时，受到沿细线向上的拉力及竖直向下的重力，不受垂直斜面的支持力，故B错误；题图丙中，静止在墙角的篮球，受竖直向下的重力和竖直向上的支持力，故C正确；题图丁中，静止在杆顶端的铁球受竖直向下的重力和竖直向上的弹力，故D错误．故选C．]考点2胡克定律1．探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系(1)实验目的①探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系．②了解弹簧测力计的工作原理．(2)实验器材铁架台、带挂钩的弹簧、钩码、刻度尺．(3)实验原理与设计将已知质量的钩码悬挂于弹簧挂钩上，由二力平衡可知，弹簧对钩码的弹力大小等于钩码所受重力的大小．通过改变悬挂的钩码个数来改变弹簧弹力的大小，测出弹簧未挂钩码时的长度(弹簧原长)及挂钩码后的长度，可得出挂不同数量钩码情况下弹簧的伸长量．由此可进一步得出弹簧弹力的大小与弹簧伸长量的关系．(4)实验步骤①按照图所示安装实验装置．②用刻度尺测量弹簧原长．③在弹簧挂钩上依次挂下不同数量的钩码，并分别记下实验所挂钩码的总质量及弹簧长度．(5)数据分析①将数据及计算结果填入表中．弹簧弹力的大小与伸长量的关系弹簧原长l0＝________cm次数12345钩码质量m/g

弹簧弹力F/N

弹簧长度l/cm

弹簧的伸长量x/cm

②在坐标纸上作出弹簧弹力大小随伸长量变化的图像，并进行分析讨论．(6)实验结论①弹簧的弹力随伸长量的增大而增大．②在误差允许范围内，弹簧的弹力大小与伸长量成正比．(7)注意事项①所挂钩码总重不要太大，以免弹簧被过度拉伸，超出弹簧的弹性限度．②每次所增加钩码的质量尽量大一些，从而使坐标图上描的点尽可能分布在较大区域上，这样作出的图线更精确．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，以免增大误差．④记录数据时要注意弹力大小及弹簧伸长量的对应关系及单位．(8)误差分析误差种类产生原因减小方法系统误差弹簧自身重力的影响尽量选用质量较轻的弹簧偶然误差弹簧长度测量不准①在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量；②多测几次求平均值作图不准确①坐标轴选取合适的标度；②描点画线时一定要让尽量多的点落在图线上，不在图线上的点要均匀分布在图线的两侧2．对胡克定律的理解(1)胡克定律成立的条件是：弹簧发生弹性形变，即必须在弹性限度内．(2)F＝kx中的x是弹簧的形变量，是弹簧伸长或缩短的长度，而不是弹簧的总长度．(3)F＝kx中的k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的大小和伸长量x无关．(4)由F＝kx可知，弹簧弹力的变化量ΔF与形变量的变化量Δx也成正比关系，即ΔF＝kΔx．角度1探究“胡克定律”【典例2】某同学在做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验时，实验装置如图甲所示，所用钩码每个质量是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，g取10m/s2．试根据这些实验数据在如图乙所示的坐标系中作出弹簧所受弹力F与弹簧长度L之间的函数关系图线．甲

乙钩码质量/g0306090120150弹簧总长/cm6.007.008.009.0010.0011.00(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____________________________________．30L－1.8弹簧的原长为6cm30弹簧被压缩了1cm时的弹力为0.3N[解析]

描点作图，得出弹簧弹力与其长度的关系图像，如图所示．(1)由图像可以得出该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时弹簧的长度为6cm，即弹簧的原长．(3)图线的斜率表示弹簧的劲度系数，即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时的弹力为0.3N．角度2胡克定律的应用【典例3】一根轻质弹簧一端固定，用大小为50N的力压弹簧的另一端，平衡时长度为L1＝20cm；改用大小为25N的力拉弹簧，平衡时长度为L2＝35cm；若弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，求弹簧的原长和劲度系数．思路点拨：①弹簧受压力时的压缩量为(L0－L1)．②弹簧受拉力时的伸长量为(L2－L0)．[解析]

设弹簧原长为L0，劲度系数为k．由胡克定律得F1＝k(L0－L1) ①F2＝k(L2－L0) ②联立①、②两式得L0＝0.3m＝30cm，k＝500N/m．[答案]

30cm

500N/m规律方法

弹力大小的计算(1)公式法：利用公式F＝kx计算(适用于弹簧这样的弹性体弹力的计算)．(2)平衡法：如果悬挂在竖直细绳上的物体处于静止状态，求解细绳的拉力时，可由二力平衡知拉力的大小等于物体重力的大小(目前主要分析二力平衡的情况)．[跟进训练]3．(角度1)(1)某次研究弹簧所受弹力F与弹簧长度L关系实验时，得到如图甲所示的F-L图像，由图像可知：弹簧原长L0＝________cm，求得弹簧的劲度系数k＝________N/m．甲乙3.0200(2)按如图乙的方式挂上钩码(已知每个钩码重G＝1N)，使(1)中研究的弹簧压缩，稳定后指针指示如图乙，则指针所指刻度尺示数为________cm．由此可推测图乙中所挂钩码的个数为________个．1.503[解析]

(1)由胡克定律F＝k(L－L0)，结合题图甲中数据得L0＝3.0cm，k＝200N/m．(2)由题图乙知指针所示刻度为