高中物理 第三章 相互作用（第2課時）彈力課件 新人教版必修

第2課時彈力 研究學考 明確要求 知識點一彈性形變和彈力 基礎梳理 1 彈性形變和彈力 1 形變 物體在力的作用下 或 的改變 彈性形變 物體在形變后 撤去作用力時能夠 的形變 非彈性形變 外力撤去后不能完全恢復原狀的形變 2 彈性限度 當形變超過一定的限度 撤去作用力后物體 填 能 或 不能 完全恢復原來的形狀 這個限度叫做彈性限度 3 彈力 發(fā)生 形變的物體 由于要恢復原狀 對與它接觸的物體產生的力 形狀 體積 恢復原狀 不能 彈性 2 彈力產生的條件 1 兩物體 2 發(fā)生 形變 思考 1 一鐵塊放在海綿上 鐵塊和海綿都發(fā)生了形變 從而在它們之間產生了彈力 如圖1所示 海綿對鐵塊的支持力是如何產生的 方向怎樣 鐵塊對海綿的壓力是怎樣產生的 方向怎樣 相互接觸 彈性 圖1 2 如圖2所示 用橡皮繩斜向右上拉放在水平面上的物塊 橡皮繩對物塊的拉力是怎樣產生的 方向怎樣 圖2 答案 1 海綿對鐵塊的支持力 海綿發(fā)生彈性形變 對與它接觸的鐵塊產生力的作用 方向垂直于接觸面向上 如圖甲 鐵塊對海綿的壓力 發(fā)生形變的鐵塊要恢復原狀 對與它接觸的海綿產生的作用 方向垂直接觸面向下 如圖乙 2 由于橡皮繩發(fā)生形變 對與它接觸的物塊產生力的作用 方向沿繩指向繩收縮的方向 沿繩斜向右上 即學即練 1 下列關于彈力的說法中正確的是 A 相互接觸的兩個物體間必然有彈力存在B 不接觸的物體間也可能存在彈力C 只要物體發(fā)生形變就一定有彈力D 在相互接觸且發(fā)生彈性形變的物體間才產生彈力解析彈力產生的條件是兩物體相互接觸且發(fā)生彈性形變 所以D正確 A B C錯誤 答案D 2 一玩具汽車停在模型橋面上 如圖3所示 下列說法正確的是 圖3 A 橋面受到向下的彈力 是因為橋面發(fā)生了彈性形變B 汽車沒有發(fā)生形變 所以汽車不受彈力C 汽車受到向上的彈力 是因為橋面發(fā)生了彈性形變D 汽車受到向上的彈力 是因為汽車發(fā)生了彈性形變 解析由于車 輪胎 發(fā)生了彈性形變 對橋面有向下的彈力 選項A錯誤 汽車與橋面相互擠壓 都發(fā)生了形變 選項B錯誤 由于橋面發(fā)生了彈性形變 對汽車有向上的彈力 選項C正確 D錯誤 答案C 技巧點撥 彈力的產生是因為施力物體發(fā)生了彈性形變 對受力物體產生與施力物體形變方向相反的作用力 解題時要注意弄清是誰對誰的彈力 并注意區(qū)分是施力物體還是受力物體發(fā)生了彈性形變 知識點二幾種彈力及方向 基礎梳理 1 壓力 支持力的方向 總是 于接觸面 若接觸面是曲面 則垂直于接觸面的 若接觸面是球面 彈力方向延長線或反向延長線過 2 繩的拉力方向 總是 并指向繩 的方向 3 幾種常見的彈力發(fā)生彈性形變的物體 由于恢復原狀產生彈力 彈力的方向由施力物體的形變的方向決定 彈力的方向總與施力物體形變的方向相反 垂直 切線 球心 沿著繩 收縮 思考如何判斷彈力的有無 答案 直接法對于形變比較明顯的情況 可以根據(jù)彈力產生的條件判斷 物體間相互接觸和發(fā)生彈性形變 假設法假設將與研究對象接觸的物體撤去 判斷研究對象的運動狀態(tài)是否發(fā)生改變 若運動狀態(tài)不變 則此處不存在彈力 若運動狀態(tài)改變 則此處一定存在彈力 狀態(tài)法因為物體的受力必須與物體的運動狀態(tài)相吻合 所以可以依據(jù)物體的運動狀態(tài)由相應的規(guī)律 如二力平衡等 來判斷物體間的彈力 典例精析 例1 在圖中 A B均處于靜止狀態(tài) 則A B之間一定有彈力的是 解析假設將與研究對象接觸的物體逐一移走 如果研究對象的運動狀態(tài)發(fā)生變化 則表示它們之間有彈力 如果運動狀態(tài)無變化 則表示它們之間無彈力 四個選項中當B選項中的B物體移走后 A物體一定會擺動 所以B選項中A B間一定有彈力 答案B 易錯警示 判斷彈力有無的兩大誤區(qū) 1 誤認為只要有接觸一定存在彈力作用 而忽略了彈力產生的另一個條件 發(fā)生彈性形變 2 誤認為有形變一定有彈力 忽略了彈性形變與范性形變 撤去外力后不能恢復原狀的形變 的區(qū)別 例2 在半球形光滑碗內 斜擱一根筷子 如圖4所示 筷子與碗的接觸點分別為A B 則碗對筷子A B兩點處的作用力方向分別為 圖4 A 均豎直向上B 均指向球心OC A點處指向球心O B點處豎直向上D A點處指向球心O B點處垂直于筷子斜向上 解析碗對筷子A B兩點處的作用力屬于彈力 而接觸處的彈力總是垂直于接觸面 因而尋找接觸面便成為確定彈力方向的關鍵 在A點處 當筷子滑動時 筷子與碗的接觸點在碗的內表面 半球面 上滑動 所以在A點處的接觸面是球面在該點的切面 此處的彈力與切面垂直 即指向球心O 在B點處 當筷子滑動時 筷子與碗的接觸點在筷子的下表面上滑動 所以在B點處的接觸面與筷子平行 此處的彈力垂直于筷子斜向上 故正確答案為D 答案D 技巧點撥 判斷彈力方向的方法方法1 先明確兩物體之間彈力的作用類型 再根據(jù)各種類型的特點來判斷彈力的方向 方法2 根據(jù)物體的運動情況 利用平衡條件判斷 即學即練 3 畫出圖5甲 乙 丙中小球A和丁中桿所受的彈力方向 圖5 答案 知識點三胡克定律 基礎梳理 1 內容 在 內 彈簧彈力的大小F跟彈簧伸長 或縮短 的長度x成 2 公式 F 3 說明 1 應用條件 彈簧發(fā)生形變時必須在 內 2 x是彈簧的形變量 而不是彈簧形變后的長度 3 k為彈簧的勁度系數(shù) 反映彈簧本身的屬性 由彈簧自身的長度 粗細 材料等因素決定 與彈力F的大小和伸長量x無關 彈性限度 正比 kx 彈性限度 4 F x圖象是一條過原點的傾斜直線 如圖6所示 直線的斜率表示彈簧的 勁度系數(shù)k 圖6 5 彈簧彈力的變化量 F與形變量的變化量 x也成正比 即 F k x 4 探究彈力和彈簧伸長量的關系 1 實驗目的 探究彈力與彈簧伸長量之間的關系 學會利用列表法 圖象法 函數(shù)法處理實驗數(shù)據(jù) 2 實驗原理 圖7 如圖7所示 在彈簧下端懸掛鉤碼時彈簧會伸長 平衡時彈簧產生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等 彈簧的原長l0與掛上鉤碼后彈簧的長度l可以用刻度尺測出 其伸長量x可以用彈簧的長度減去原長來求得 即x l l0 3 實驗步驟 將彈簧放在水平光滑桌面上 讓其自然伸長 用刻度尺測出彈簧自然伸長時的長度 即原長l0 圖8 如圖8所示 在彈簧下端掛上質量為m1的鉤碼 量出此時彈簧的長度l1 記錄m1和l1求出彈簧的伸長量x1 并填入自己設計的表格中 改變所掛鉤碼的質量 量出對應的彈簧長度 記錄m2 m3 m4 m5和相應的彈簧長度l2 l3 l4 l5 并求出每次彈簧的伸長量x2 x3 x4 x5 填入表格中 4 數(shù)據(jù)處理 以彈力F 大小等于所掛鉤碼的重力 為縱坐標 以彈簧的伸長量x為橫坐標 描點后連接各點 得出彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線 以彈簧的伸長量為自變量 寫出曲線所代表的函數(shù) 首先嘗試一次函數(shù) 如果不行則考慮二次函數(shù) 得出彈力和彈簧伸長量之間的定量關系 解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義 典例精析 例3 探究彈力和彈簧伸長的關系時 在彈性限度內 懸掛15N重物時 彈簧長度為0 16m 懸掛20N重物時 彈簧長度為0 18m 則彈簧的原長L0和勁度系數(shù)k分別為 A L0 0 02m k 500N mB L0 0 10m k 500N mC L0 0 02m k 250N mD L0 0 10m k 250N m 答案D 例4 在 探究彈力和彈簧伸長量的關系 實驗中 1 以下說法正確的是 A 彈簧被拉伸時 可以超出它的彈性限度B 用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力 應保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài)C 用直尺測得彈簧的長度即為彈簧的伸長量D 用幾個不同的彈簧 分別測出幾組拉力與伸長量 得出拉力與伸長量之比相等 2 某同學由實驗測得某彈簧的彈力F與長度L的關系如圖9所示 則彈簧的原長L0 cm 勁度系數(shù)k N m 圖9 答案 1 B 2 1050 技巧點撥 分析彈簧的F L圖象的思路 1 找截距 圖象在橫軸的截距表示彈簧的原長 2 求斜率 圖象的斜率表示彈簧的勁度系數(shù) 3 列方程 恰當選取圖象上的點列方程或方程組 同時注意坐標軸對應物理量的單位 即學即練 4 一個實驗小組在 探究彈力和彈簧伸長的關系 的實驗中