高中物理 第三章 相互作用（第2課時(shí)）彈力課件 新人教版必修

第2課時(shí)彈力 研究學(xué)考 明確要求 知識(shí)點(diǎn)一彈性形變和彈力 基礎(chǔ)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(shí)能夠 的形變 非彈性形變 外力撤去后不能完全恢復(fù)原狀的形變 2 彈性限度 當(dāng)形變超過(guò)一定的限度 撤去作用力后物體 填 能 或 不能 完全恢復(fù)原來(lái)的形狀 這個(gè)限度叫做彈性限度 3 彈力 發(fā)生 形變的物體 由于要恢復(fù)原狀 對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生的力 形狀 體積 恢復(fù)原狀 不能 彈性 2 彈力產(chǎn)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(chǎn)生了彈力 如圖1所示 海綿對(duì)鐵塊的支持力是如何產(chǎn)生的 方向怎樣 鐵塊對(duì)海綿的壓力是怎樣產(chǎn)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(duì)物塊的拉力是怎樣產(chǎn)生的 方向怎樣 圖2 答案 1 海綿對(duì)鐵塊的支持力 海綿發(fā)生彈性形變 對(duì)與它接觸的鐵塊產(chǎn)生力的作用 方向垂直于接觸面向上 如圖甲 鐵塊對(duì)海綿的壓力 發(fā)生形變的鐵塊要恢復(fù)原狀 對(duì)與它接觸的海綿產(chǎn)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(duì)與它接觸的物塊產(chǎn)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(xué)即練 1 下列關(guān)于彈力的說(shuō)法中正確的是 A 相互接觸的兩個(gè)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(chǎn)生彈力解析彈力產(chǎn)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(cuò)誤 答案D 2 一玩具汽車(chē)停在模型橋面上 如圖3所示 下列說(shuō)法正確的是 圖3 A 橋面受到向下的彈力 是因?yàn)闃蛎姘l(fā)生了彈性形變B 汽車(chē)沒(méi)有發(fā)生形變 所以汽車(chē)不受彈力C 汽車(chē)受到向上的彈力 是因?yàn)闃蛎姘l(fā)生了彈性形變D 汽車(chē)受到向上的彈力 是因?yàn)槠?chē)發(fā)生了彈性形變 解析由于車(chē) 輪胎 發(fā)生了彈性形變 對(duì)橋面有向下的彈力 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 汽車(chē)與橋面相互擠壓 都發(fā)生了形變 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 由于橋面發(fā)生了彈性形變 對(duì)汽車(chē)有向上的彈力 選項(xiàng)C正確 D錯(cuò)誤 答案C 技巧點(diǎn)撥 彈力的產(chǎn)生是因?yàn)槭┝ξ矬w發(fā)生了彈性形變 對(duì)受力物體產(chǎn)生與施力物體形變方向相反的作用力 解題時(shí)要注意弄清是誰(shuí)對(duì)誰(shuí)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(shí)點(diǎn)二幾種彈力及方向 基礎(chǔ)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(zhǎng)線或反向延長(zhǎng)線過(guò) 2 繩的拉力方向 總是 并指向繩 的方向 3 幾種常見(jiàn)的彈力發(fā)生彈性形變的物體 由于恢復(fù)原狀產(chǎn)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(wú) 答案 直接法對(duì)于形變比較明顯的情況 可以根據(jù)彈力產(chǎn)生的條件判斷 物體間相互接觸和發(fā)生彈性形變 假設(shè)法假設(shè)將與研究對(duì)象接觸的物體撤去 判斷研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否發(fā)生改變 若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變 則此處不存在彈力 若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變 則此處一定存在彈力 狀態(tài)法因?yàn)槲矬w的受力必須與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相吻合 所以可以依據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)由相應(yīng)的規(guī)律 如二力平衡等 來(lái)判斷物體間的彈力 典例精析 例1 在圖中 A B均處于靜止?fàn)顟B(tài) 則A B之間一定有彈力的是 解析假設(shè)將與研究對(duì)象接觸的物體逐一移走 如果研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化 則表示它們之間有彈力 如果運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)變化 則表示它們之間無(wú)彈力 四個(gè)選項(xiàng)中當(dāng)B選項(xiàng)中的B物體移走后 A物體一定會(huì)擺動(dòng) 所以B選項(xiàng)中A B間一定有彈力 答案B 易錯(cuò)警示 判斷彈力有無(wú)的兩大誤區(qū) 1 誤認(rèn)為只要有接觸一定存在彈力作用 而忽略了彈力產(chǎn)生的另一個(gè)條件 發(fā)生彈性形變 2 誤認(rèn)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(fù)原狀的形變 的區(qū)別 例2 在半球形光滑碗內(nèi) 斜擱一根筷子 如圖4所示 筷子與碗的接觸點(diǎn)分別為A B 則碗對(duì)筷子A B兩點(diǎn)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(diǎn)處指向球心O B點(diǎn)處豎直向上D A點(diǎn)處指向球心O B點(diǎn)處垂直于筷子斜向上 解析碗對(duì)筷子A B兩點(diǎn)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(guān)鍵 在A點(diǎn)處 當(dāng)筷子滑動(dòng)時(shí) 筷子與碗的接觸點(diǎn)在碗的內(nèi)表面 半球面 上滑動(dòng) 所以在A點(diǎn)處的接觸面是球面在該點(diǎn)的切面 此處的彈力與切面垂直 即指向球心O 在B點(diǎn)處 當(dāng)筷子滑動(dòng)時(shí) 筷子與碗的接觸點(diǎn)在筷子的下表面上滑動(dòng) 所以在B點(diǎn)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(diǎn)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(lèi)型 再根據(jù)各種類(lèi)型的特點(diǎn)來(lái)判斷彈力的方向 方法2 根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況 利用平衡條件判斷 即學(xué)即練 3 畫(huà)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(shí)點(diǎn)三胡克定律 基礎(chǔ)梳理 1 內(nèi)容 在 內(nèi) 彈簧彈力的大小F跟彈簧伸長(zhǎng) 或縮短 的長(zhǎng)度x成 2 公式 F 3 說(shuō)明 1 應(yīng)用條件 彈簧發(fā)生形變時(shí)必須在 內(nèi) 2 x是彈簧的形變量 而不是彈簧形變后的長(zhǎng)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(zhǎng)度 粗細(xì) 材料等因素決定 與彈力F的大小和伸長(zhǎng)量x無(wú)關(guān) 彈性限度 正比 kx 彈性限度 4 F x圖象是一條過(guò)原點(diǎn)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(zhǎng)量的關(guān)系 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系 學(xué)會(huì)利用列表法 圖象法 函數(shù)法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 2 實(shí)驗(yàn)原理 圖7 如圖7所示 在彈簧下端懸掛鉤碼時(shí)彈簧會(huì)伸長(zhǎng) 平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等 彈簧的原長(zhǎng)l0與掛上鉤碼后彈簧的長(zhǎng)度l可以用刻度尺測(cè)出 其伸長(zhǎng)量x可以用彈簧的長(zhǎng)度減去原長(zhǎng)來(lái)求得 即x l l0 3 實(shí)驗(yàn)步驟 將彈簧放在水平光滑桌面上 讓其自然伸長(zhǎng) 用刻度尺測(cè)出彈簧自然伸長(zhǎng)時(shí)的長(zhǎng)度 即原長(zhǎng)l0 圖8 如圖8所示 在彈簧下端掛上質(zhì)量為m1的鉤碼 量出此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度l1 記錄m1和l1求出彈簧的伸長(zhǎng)量x1 并填入自己設(shè)計(jì)的表格中 改變所掛鉤碼的質(zhì)量 量出對(duì)應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度 記錄m2 m3 m4 m5和相應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度l2 l3 l4 l5 并求出每次彈簧的伸長(zhǎng)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(biāo) 以彈簧的伸長(zhǎng)量x為橫坐標(biāo) 描點(diǎn)后連接各點(diǎn) 得出彈力F隨彈簧伸長(zhǎng)量x變化的圖線 以彈簧的伸長(zhǎng)量為自變量 寫(xiě)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(zhǎng)量之間的定量關(guān)系 解釋函數(shù)表達(dá)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(zhǎng)的關(guān)系時(shí) 在彈性限度內(nèi) 懸掛15N重物時(shí) 彈簧長(zhǎng)度為0 16m 懸掛20N重物時(shí) 彈簧長(zhǎng)度為0 18m 則彈簧的原長(zhǎng)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(zhǎng)量的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)中 1 以下說(shuō)法正確的是 A 彈簧被拉伸時(shí) 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(yīng)保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài)C 用直尺測(cè)得彈簧的長(zhǎng)度即為彈簧的伸長(zhǎng)量D 用幾個(gè)不同的彈簧 分別測(cè)出幾組拉力與伸長(zhǎng)量 得出拉力與伸長(zhǎng)量之比相等 2 某同學(xué)由實(shí)驗(yàn)測(cè)得某彈簧的彈力F與長(zhǎng)度L的關(guān)系如圖9所示 則彈簧的原長(zhǎng)L0 cm 勁度系數(shù)k N m 圖9 答案 1 B 2 1050 技巧點(diǎn)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(zhǎng) 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(dāng)選取圖象上的點(diǎn)列方程或方程組 同時(shí)注意坐標(biāo)軸對(duì)應(yīng)物理量的單位 即學(xué)即練 4 一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組在 探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn)中