第三章1第2課時(shí)彈力有無(wú)的判斷胡克定律

1、第2課時(shí)彈力有無(wú)的判斷胡克定律學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道判斷彈力有無(wú)的方法，會(huì)判斷物體之間有無(wú)彈力.2.掌握胡克定律，并能解決有關(guān)問(wèn)題一、彈力有無(wú)的判斷1彈力產(chǎn)生的條件(1)相互接觸；(2)擠壓發(fā)生彈性形變2常見(jiàn)彈力有無(wú)的判斷方法(1)條件判斷方法(2)假設(shè)法二、胡克定律1彈性形變：物體在發(fā)生形變后，如果撤去作用力能夠恢復(fù)原狀的形變2彈性限度：如果形變過(guò)大，超過(guò)一定的限度，撤去作用力后物體不能(填“能”或“不能”)完全恢復(fù)原來(lái)的形狀，這個(gè)限度叫作彈性限度3內(nèi)容：在彈性限度內(nèi)，彈簧發(fā)生彈性形變時(shí)，彈力F的大小跟彈簧伸長(zhǎng)(或縮短)的長(zhǎng)度x成正比，即Fkx.4勁度系數(shù)：式中k叫作彈簧的勁度系數(shù)，單位是牛頓每米

2、，符號(hào)是N/m.是表示彈簧“軟”“硬”程度的物理量1判斷下列說(shuō)法的正誤(1)相互接觸的物體之間一定存在彈力(×)(2)水杯放在桌面上，因?yàn)闆](méi)有觀察到桌面發(fā)生形變，則沒(méi)有產(chǎn)生彈力(×)(3)由k知，彈簧的勁度系數(shù)與彈力成正比(×)(4)由Fkx可知，在彈性限度內(nèi)彈力F的大小與彈簧的長(zhǎng)度成正比(×)2彈簧的原長(zhǎng)為10 cm，它下面掛一個(gè)重為4 N的物體時(shí)，彈簧長(zhǎng)度變?yōu)?2 cm，則該彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)N/m.若在它下面掛一個(gè)重為6 N的物體，則彈簧的長(zhǎng)度為_(kāi)cm(彈簧始終在彈性限度內(nèi))答案20013一、彈力有無(wú)的判斷1對(duì)于明顯形變的情況，可以根據(jù)彈力產(chǎn)生的條

3、件直接進(jìn)行判斷2對(duì)于形變不明顯的情況，可利用假設(shè)法進(jìn)行判斷(1)假設(shè)無(wú)彈力：假設(shè)撤去接觸面，看物體還能否在原位置保持原來(lái)的狀態(tài)，若能保持原來(lái)的狀態(tài)，則說(shuō)明物體間無(wú)彈力作用；否則，有彈力作用(2)假設(shè)有彈力：假設(shè)接觸物體間有彈力，畫(huà)出假設(shè)狀態(tài)下的受力示意圖，判斷受力情況與所處狀態(tài)是否矛盾，若矛盾，則不存在彈力；若不矛盾，則存在彈力如圖1，接觸面光滑，若A處有彈力，則無(wú)法使球處于靜止?fàn)顟B(tài)，故A處無(wú)彈力圖1(3)狀態(tài)法：根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利用牛頓第二定律(第四章學(xué)習(xí))或共點(diǎn)力平衡條件(第5節(jié)學(xué)習(xí))判斷彈力是否存在(多選)如圖所示，各接觸面是光滑的，A、B處于靜止?fàn)顟B(tài)，則A、B間無(wú)彈力作用的是()答

4、案AC解析判斷物體之間是否存在彈力，我們可以利用假設(shè)法：假設(shè)物體間存在彈力，看看物體是否能保持原來(lái)的狀態(tài)；或者用消除法：假設(shè)拿走其中一個(gè)物體，如果另一個(gè)物體會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，則說(shuō)明兩者之間必然存在彈力作用對(duì)于A、C來(lái)說(shuō)，如果我們假設(shè)物體A和B之間存在彈力，A、C選項(xiàng)中的物體均無(wú)法保持靜止，故物體之間無(wú)彈力；對(duì)于B、D來(lái)說(shuō)，如果我們拿走B物體，A物體都會(huì)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，故物體間存在彈力針對(duì)訓(xùn)練1(多選)下列各圖中所有接觸面都是光滑的，P、Q兩球之間存在彈力的是()答案CD二、胡克定律1對(duì)胡克定律Fkx的理解(1)x是彈簧的形變量，而不是彈簧形變后的長(zhǎng)度(2)k為彈簧的勁度系數(shù)，反映彈簧本身的屬性，由彈簧自身

5、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)2Fx圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線(如圖2所示)，直線的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)k.即k.圖23胡克定律的適用條件：彈簧在彈性限度內(nèi)發(fā)生形變一根輕質(zhì)彈簧在10.0 N的拉力作用下，其長(zhǎng)度由原來(lái)的5.00 cm伸長(zhǎng)為6.00 cm.求：(彈簧始終在彈性限度內(nèi))(1)當(dāng)這根彈簧長(zhǎng)度為4.20 cm時(shí)，彈簧受到的壓力多大；(2)當(dāng)彈簧受到15.0 N的拉力時(shí)，彈簧的長(zhǎng)度是多少答案(1)8.00 N(2)6.50 cm解析(1)彈簧原長(zhǎng)L05.00 cm5.00×102 m在拉力F110.0 N的作用下伸長(zhǎng)到L16.00 cm6.00&#

6、215;102 m根據(jù)胡克定律得F1kx1k(L1L0)解得彈簧的勁度系數(shù)k1.00×103 N/m設(shè)當(dāng)壓力為F2時(shí)，彈簧被壓縮到L24.20 cm4.20×102 m根據(jù)胡克定律得，壓力F2kx2k(L0L2)1.00×103 N/m×(5.004.20)×102 m8.00 N.(2)設(shè)彈簧的彈力F15.0 N時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量為x.由胡克定律得x1.50×102 m1.50 cm此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度為L(zhǎng)L0x6.50 cm.針對(duì)訓(xùn)練2一個(gè)彈簧受10 N拉力時(shí)總長(zhǎng)為7 cm，受20 N拉力時(shí)總長(zhǎng)為9 cm，已知彈簧始終在彈性限度內(nèi)，則彈簧原

7、長(zhǎng)為()A8 cm B9 cm C7 cm D5 cm答案D解析彈簧在大小為10 N的拉力作用下，其總長(zhǎng)為7 cm，設(shè)彈簧原長(zhǎng)為l0，根據(jù)胡克定律公式Fkx，有：F1k(l1l0)彈簧在大小為20 N拉力作用下，其總長(zhǎng)為9 cm，據(jù)胡克定律公式Fkx，有：F2k(l2l0)，聯(lián)立解得：l05 cm.故D正確，A、B、C錯(cuò)誤1(彈力有無(wú)的判斷)如圖3所示，所有的球都是相同的，且形狀規(guī)則、質(zhì)量分布均勻甲球放在光滑斜面和光滑水平面之間，乙球與其右側(cè)的球相互接觸并放在光滑的水平面上，丙球與其右側(cè)的球放在一個(gè)大的球殼內(nèi)部并相互接觸，丁球用兩根輕質(zhì)細(xì)線吊在天花板上，且其中右側(cè)細(xì)線是沿豎直方向的關(guān)于這四個(gè)球

8、的受力情況，下列說(shuō)法中正確的是()圖3A甲球受到兩個(gè)彈力的作用B乙球受到兩個(gè)彈力的作用C丙球受到兩個(gè)彈力的作用D丁球受到兩個(gè)彈力的作用答案C解析甲球受重力和地面對(duì)它的豎直向上的彈力兩個(gè)力，斜面對(duì)甲球沒(méi)有彈力，若有，甲球不會(huì)靜止，故A錯(cuò)誤；乙球受重力和地面對(duì)它的豎直向上的彈力兩個(gè)力，與乙接觸的球不會(huì)對(duì)乙球有彈力作用，如果有，乙球不會(huì)靜止，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；丙球受重力、球殼給它的指向球心的彈力和與它接觸的小球?qū)λ难貎汕蚯蛐倪B線向左的彈力，如果兩球間不存在彈力，丙球不能保持靜止?fàn)顟B(tài)，故丙球受兩個(gè)彈力的作用，故選項(xiàng)C正確；丁球受重力和右側(cè)細(xì)線對(duì)它的豎直向上的拉力，傾斜的細(xì)線不會(huì)對(duì)它有拉力的作用，若有，丁

9、球不能保持平衡狀態(tài)，故丁球只受一個(gè)向上的彈力，故D錯(cuò)誤2(彈力有無(wú)的判斷)如圖4所示，球A在斜面上，被豎直擋板擋住而處于靜止?fàn)顟B(tài)，關(guān)于球A所受的彈力，以下說(shuō)法正確的是()圖4A. 球A僅受一個(gè)彈力作用，彈力的方向垂直斜面向上B球A受兩個(gè)彈力作用，一個(gè)水平向左，一個(gè)垂直斜面向下C球A受兩個(gè)彈力作用，一個(gè)水平向右，一個(gè)垂直斜面向上D球A受三個(gè)彈力作用，一個(gè)水平向右，一個(gè)垂直斜面向上，一個(gè)豎直向下答案C解析由于球A對(duì)擋板和斜面接觸擠壓，擋板和斜面都發(fā)生彈性形變，它們對(duì)球A產(chǎn)生彈力，而且彈力的方向垂直于接觸面，所以擋板對(duì)球A的彈力方向水平向右，斜面對(duì)球A的彈力方向垂直于斜面向上，故球A受兩個(gè)彈力作用，

10、一個(gè)水平向右，一個(gè)垂直斜面向上3(勁度系數(shù))關(guān)于彈簧的勁度系數(shù)k，下列說(shuō)法中正確的是()A與彈簧所受的拉力大小有關(guān)，拉力越大，k值也越大B由彈簧本身決定，與彈簧所受的拉力大小及形變程度無(wú)關(guān)C與彈簧發(fā)生的形變的大小有關(guān)，形變?cè)酱?，k值越小D與彈簧本身特性、所受拉力的大小、形變程度都無(wú)關(guān)答案B4(胡克定律的應(yīng)用)由實(shí)驗(yàn)測(cè)得某彈簧所受彈力F和彈簧的長(zhǎng)度l的關(guān)系圖像如圖5所示，求：圖5(1)該彈簧的原長(zhǎng)；(2)該彈簧的勁度系數(shù)答案(1)0.15 m(2)500 N/m解析解法一(1)當(dāng)彈簧的彈力F0時(shí)彈簧的長(zhǎng)度等于原長(zhǎng)，由題圖可知該彈簧的原長(zhǎng)為l015×102 m0.15 m.(2)據(jù)Fkx

11、得勁度系數(shù)k，由題圖可知，該彈簧伸長(zhǎng)x(2515)×102 m10×102 m時(shí)，彈力F50 N.所以k N/m500 N/m.解法二根據(jù)胡克定律得Fk(ll0)，代入題圖中的兩點(diǎn)(0.25,50)和(0.05，50)可得50 Nk(0.25 ml0)50 Nk(0.05 ml0)解得l00.15 m，k500 N/m.1(2020·新余市高一期中)圖1兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)出的共同的物理思想方法是()圖1A極限法 B放大法C控制變量法 D等效替代法答案B2(2019·玉門(mén)一中高一期末)在下圖中，a、b表面均光滑，且a、b均處于靜止?fàn)顟B(tài)，天花板和地面均水平a、b

12、間一定有彈力的是()答案B解析圖A中a、b間無(wú)彈力，因?yàn)閍、b無(wú)相互擠壓，沒(méi)有發(fā)生形變，故A錯(cuò)誤圖B中a、b間有彈力，細(xì)繩偏離豎直方向，則a、b相互擠壓，產(chǎn)生彈力，故B正確假設(shè)圖C中a、b間有彈力，a對(duì)b的彈力方向水平向右，b將向右滾動(dòng)，而題設(shè)條件b是靜止的，所以a、b間不存在彈力，故C錯(cuò)誤假設(shè)圖D中a、b間有彈力，a對(duì)b的彈力垂直于斜面向上，b球不可能靜止，故D錯(cuò)誤3如圖2所示，將一個(gè)鋼球分別放在量杯、口大底小的普通茶杯和口小底大的茶杯中，鋼球與各容器的底部和側(cè)壁相接觸，均處于靜止?fàn)顟B(tài)若鋼球和各容器側(cè)壁都是光滑的，各容器的底部均處于水平面內(nèi)，則以下說(shuō)法正確的是()圖2A各容器的側(cè)壁對(duì)鋼球均無(wú)

13、彈力作用B各容器的側(cè)壁對(duì)鋼球均有彈力作用C量杯的側(cè)壁對(duì)鋼球無(wú)彈力作用，其余兩種容器的側(cè)壁對(duì)鋼球均有彈力作用D口大底小的普通茶杯的側(cè)壁對(duì)鋼球有彈力作用，其余兩種容器的側(cè)壁對(duì)鋼球均無(wú)彈力作用答案A解析假設(shè)容器側(cè)壁對(duì)鋼球無(wú)彈力作用，則鋼球受重力和容器底部對(duì)它的支持力作用，鋼球仍將處于靜止?fàn)顟B(tài)，故鋼球與容器側(cè)壁雖然接觸但沒(méi)有發(fā)生形變，容器側(cè)壁對(duì)鋼球無(wú)彈力作用我們也可以假設(shè)容器側(cè)壁對(duì)鋼球有彈力作用，作出各容器中鋼球的受力示意圖如圖所示，可見(jiàn)三種情況均與鋼球靜止的題設(shè)條件相矛盾，所以原假設(shè)不成立，各容器的側(cè)壁對(duì)鋼球均無(wú)彈力作用，因此，本題正確選項(xiàng)為A.4(2019·惠州市期末)如圖3所示，一根彈

14、性桿的一端固定在傾角為30°的斜面上，桿的另一端固定一個(gè)重2 N的小球，小球處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，彈性桿對(duì)小球的彈力()圖3A大小為2 N，方向平行于斜面向上B大小為2 N，方向豎直向上C大小為2 N，方向垂直于斜面向上D由于未知形變大小，故無(wú)法確定彈力的方向和大小答案B解析對(duì)小球進(jìn)行受力分析可知，小球受重力、彈力的作用而處于靜止?fàn)顟B(tài)，根據(jù)二力平衡條件可知，小球所受的彈力大小等于重力大小，即FG2 N，方向豎直向上，選項(xiàng)B正確5下列選項(xiàng)中，物體A受力示意圖正確的是()答案C解析圖A中重力方向應(yīng)豎直向下，圖B中彈力F2方向應(yīng)指向半球形槽的球心，圖D中小球還受墻壁的彈力作用，只有圖C正確6(多

15、選)關(guān)于胡克定律，下列說(shuō)法正確的是()A由Fkx可知，在彈性限度內(nèi)彈力F的大小與彈簧形變量x的大小成正比B由k可知，勁度系數(shù)k與彈力F成正比，與彈簧的形變量x成反比C彈簧的勁度系數(shù)k是由彈簧本身的性質(zhì)決定的，與彈力F的大小和彈簧形變量x的大小無(wú)關(guān)D彈簧的勁度系數(shù)在數(shù)值上等于彈簧伸長(zhǎng)(或縮短)單位長(zhǎng)度時(shí)彈力的數(shù)值答案ACD解析在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力與形變量遵守胡克定律Fkx，A正確；彈簧的勁度系數(shù)由彈簧本身的性質(zhì)決定，與彈力F及形變量x無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤，C正確；由胡克定律得k，則可理解為彈簧伸長(zhǎng)(或縮短)單位長(zhǎng)度時(shí)彈力的數(shù)值與k數(shù)值相等，D正確7.如圖4所示，一根彈簧的自由端B在未懸掛重物時(shí)指針正

16、對(duì)刻度5，在彈性限度內(nèi)，當(dāng)掛上80 N重物時(shí)指針正對(duì)刻度45，若要指針正對(duì)刻度30，則所掛重物的重力是()圖4A40 NB50 NC60 N D因k值未知，無(wú)法計(jì)算答案B解析根據(jù)胡克定律Fkx得，F(xiàn)1k(L1L0)，F(xiàn)2k(L2L0)，則，即，解得F250 N，選項(xiàng)B正確8(2019·廣州市高一期中)如圖5所示的裝置中，三個(gè)相同的輕彈簧在未受力狀態(tài)下的原長(zhǎng)相等，小球的質(zhì)量均相同，彈簧和細(xì)線的質(zhì)量均不計(jì)，一切摩擦忽略不計(jì)平衡時(shí)各彈簧的長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)1、L2、L3，彈簧在彈性限度內(nèi)，其大小關(guān)系是()圖5AL1L2L3 BL1L2L3CL1L3L2 DL3L1L2答案A解析在題圖甲中，以下面

17、小球?yàn)檠芯繉?duì)象，由二力平衡可知，彈簧的彈力等于小球的重力G；在題圖乙中，以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，由二力平衡條件得知，彈簧的彈力等于小球的重力G；在題圖丙中，以任意一個(gè)小球?yàn)檠芯繉?duì)象，由二力平衡可知，彈簧的彈力等于小球的重力G；所以平衡時(shí)各彈簧的彈力大小相等，即有F1F2F3，由Fkx知，L1L2L3，故選A.9.(2020·全國(guó)高一課時(shí)練習(xí))兩個(gè)勁度系數(shù)分別為k1和k2的輕質(zhì)彈簧a、b串接在一起，a彈簧的一端固定在墻上，如圖6所示，開(kāi)始時(shí)彈簧均處于原長(zhǎng)狀態(tài)，現(xiàn)用水平力F作用在b彈簧的P端向右拉動(dòng)彈簧，已知a彈簧的伸長(zhǎng)量為L(zhǎng)，則()圖6Ab彈簧的伸長(zhǎng)量也為L(zhǎng)Bb彈簧的伸長(zhǎng)量為CP端向右移動(dòng)的

18、距離為2LDP端向右移動(dòng)的距離為(1)L答案B解析兩根輕質(zhì)彈簧串接在一起，彈力大小相等，根據(jù)胡克定律Fkx得Fk1Lk2L，解得b彈簧的伸長(zhǎng)量為L(zhǎng)，故A錯(cuò)誤，B正確；P端向右移動(dòng)的距離等于兩根彈簧伸長(zhǎng)量之和，即為L(zhǎng)(1)L，C、D錯(cuò)誤10(2019·蕪湖市模擬)一根輕質(zhì)彈簧一端固定，用大小為F1的力壓彈簧的另一端，平衡時(shí)長(zhǎng)度為l1；改用大小為F2的力拉彈簧，平衡時(shí)長(zhǎng)度為l2.彈簧的拉伸或壓縮均在彈性限度內(nèi)，該彈簧的勁度系數(shù)為()A. B. C. D.答案C解析由胡克定律有Fkx，式中x為彈簧形變量，設(shè)彈簧原長(zhǎng)為l0，則有F1k(l0l1)，F(xiàn)2k(l2l0)，聯(lián)立方程組解得k，C正確11.(2020·衡水中學(xué)高一月考)三個(gè)重力均為10 N的相同木塊a、b、c和兩個(gè)勁度系數(shù)均為500 N/m的相同輕彈簧p、q，用細(xì)線連接如圖7，其中a放在光滑的水平桌面上開(kāi)始時(shí)，p彈簧處于原長(zhǎng)，木塊都處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)用水平力緩慢地向左拉p彈簧的左端，直到c木塊剛好離開(kāi)水平地面為止該過(guò)程p彈簧的左端向左移動(dòng)的距離是(輕彈簧和細(xì)線的重量都忽略不計(jì))()圖7A4 cm B6 cm C8 cm D10 cm答案C解析對(duì)物塊b受力分析可知，q彈簧初始時(shí)壓縮量為：x1 m0.02 m2 cm對(duì)