32弹力学案1(人教版必修1)

第1页共7页学案2弹力[学习目标定位]1.知道形变的概念，并会区分某种形变是弹性形变还是非弹性形变.2.知道弹力的定义及产生的条件，会判断两个物体间是否存在弹力，并会判断弹力的方向.3.掌握胡克定律并能用此定律解决有关问题．一、弹性形变和弹力1．形变：物体在力的作用下形状或体积发生的变化．2．弹性形变：物体在形变后撤去作用力时能够恢复原状的形变．3．弹性限度：当形变超过一定的限度，撤去作用力后物体不能(填“能”或“不能”)完全恢复原来的形状，这个限度叫做弹性限度．4．弹力：发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的力．二、几种弹力1．压力和支持力的方向都垂直于物体的接触面．2．绳的拉力沿着绳且指向绳收缩的方向．三、胡克定律1．内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比．2．公式：F＝kx，其中k为弹簧的劲度系数，单位：牛顿每米，符号：N/m，它的大小反映了弹簧的“软”、“硬”程度．一、弹性形变和弹力[问题设计](1)如图1所示，取一个圆玻璃瓶，里面盛满水，用穿有透明细管的橡皮塞封口，使水面位于细管中，用手捏玻璃瓶，会看到什么现象？说明什么？(2)用手压橡皮泥，橡皮泥发生形变；脚踩在松软的土地上，留下了深深的脚印(形变)，这两种形变与玻璃瓶的形变有什么不同？图1第2页共7页(3)用手拉弹簧，弹簧会对手产生一个拉力(如图2所示)，这个拉力是如何产生的？图2答案(1)手捏玻璃瓶，管中水面上升．说明受压时玻璃瓶发生形变，体积变小了．(2)橡皮泥、泥土受力后发生的形变，在撤去外力后不能恢复原状(非弹性形变)，玻璃瓶的形变在撤去外力后能恢复原状(弹性形变)．(3)弹簧受到拉力后发生形变(伸长)，发生形变的弹簧要恢复原状，对手就产生了拉力．[要点提炼]1．弹力的成因：当两个物体相互挤压或拉伸产生弹性形变时，由于物体要恢复原状，才在接触位置对与它接触的物体产生弹力，所以弹力产生的直接原因是由受力物体发生形变引起的．2．弹力产生的条件：(1)两物体相互接触；(2)发生弹性形变．二、几种弹力[问题设计]1.一铁块放在海绵上，铁块和海绵都发生了形变，从而在它们之间产生了弹力，如图3所示．海绵对铁块的支持力是如何产生的？方向怎样？铁块对海绵的压力是怎样产生的？方向怎样？图3答案(1)海绵对铁块的支持力：海绵发生弹性形变，对与它接触的铁块产生力的作用，方向垂直于接触面向上(如图甲)．甲乙(2)铁块对海绵的压力：铁块发生弹性形变，对与它接触的海绵产生力的作用，方向垂直接触面向下(如图乙)．2.如图4所示，用橡皮绳斜向右上拉放在水平面上的物块．橡皮绳对物块的拉力是怎样产生的？方向怎样？答案由于橡皮绳发生形变，对与它接触的物块产生力的作用，图4方向沿绳指向绳收缩的方向(沿绳斜向右上)．[要点提炼]1．压力、支持力的方向：总是垂直于接触面，若接触面是曲面，则垂直于接触面的切线；若接触面是球面，弹力方向延长线或反向延长线过球心．第3页共7页2．绳的拉力方向：总是沿着绳并指向绳收缩的方向．[延伸思考]如图5所示，把一个球形物体A放在半球形容器B内，在图中画出A受到的弹力．图5答案A受到的弹力垂直于两接触面的切线(弹力方向的延长线过球心)，如图所示．三、胡克定律[要点提炼]1．内容：在弹性限度内，弹簧弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比．2．公式：F＝kx.3．说明(1)应用条件：弹簧发生形变时必须在弹性限度内．(2)x是弹簧的形变量，而不是弹簧形变后的长度．(3)F－x图象是一条过原点的倾斜直线(如图6所示)，直线的斜率表示弹簧的劲度系数k.图6(4)弹簧弹力的变化量ΔF与形变量的变化量Δx也成正比，即ΔF＝kΔx.一、弹力的产生例1下列关于弹力的几种说法，其中正确的是()A．只要两物体接触就一定产生弹力B．静止在水平面上的物体所受重力就是它对水平面的压力C．静止在水平面上的物体受到向上的弹力是因为地面发生了形变第4页共7页D．只要物体发生形变就一定有弹力产生解析两物体接触并发生弹性形变才会产生弹力，A、D错误．静止在水平面上的物体所受重力的施力物体是地球，而压力的施力物体是该物体，受力物体是水平面，两力不同，B错误，C正确．答案C二、弹力的方向例2画出图7中静止物体A所受弹力的示意图．图7解析支持力、压力的方向都要与接触面垂直并指向被支持或被压的物体，A物体所受弹力的示意图如图所示．答案见解析图针对训练分别画出图8甲、乙中小球、丙中杆的受力示意图．(甲中小球用细绳挂在光滑的墙壁上，乙中小球用细绳拴着静止在桌角上，丙中杆一端放在光滑的半球形碗中，另一端靠在墙壁上)图8答案受力示意图如图所示第5页共7页三、胡克定律例3由实验测得某弹簧所受弹力F和弹簧的长度L的关系图象如图9所示，求：(1)该弹簧的原长为多少？(2)该弹簧的劲度系数为多少？图9解析解法一：(1)弹簧不产生弹力时的长度等于原长，由题图可知该弹簧的原长为L0＝15cm.(2)据F＝kx得劲度系数：k＝Fx＝ΔFΔL，由图线可知，该弹簧伸长ΔL＝(25cm－15cm)＝10cm时，弹力ΔF＝50N．所以k＝ΔFΔL＝5010×10－2N/m＝500N/m.解法二：根据胡克定律得F＝k(L－L0)，代入图象中的两点(0.25,50)和(0.05，－50)．可得50＝k(0.25－L0)－50＝k(0.05－L0)解得L0＝0.15m＝15cm，k＝500N/m.答案(1)15cm(2)500N/m弹力弹性形变：撤去作用力时能够恢复原状的形变弹力定义产生条件1两物体相互接触2发生弹性形变弹力的方向支持力：垂直于接触面指向被支持的物体压力：垂直于接触面指向被压的物体绳的拉力：沿着绳指向绳收缩的方向胡克定律内容公式：F＝kx，其中k为劲度系数第6页共7页1.(弹力的产生)下列有关物体所受的弹力及形变的说法正确的是()A．有弹力作用在物体上，物体一定发生形变，撤去此力后，形变完全消失B．有弹力作用在物体上，物体不一定发生形变C．弹力作用在硬物体上，物体不发生形变；弹力作用在软物体上，物体才发生形变D．一切物体受到弹力都要发生形变，撤去弹力后，形变不一定完全消失答案D解析力是物体间的相互作用，弹力的施力物体和受力物体都会发生形变，故B项错误；发生形变后的物体，当撤去外力后，有些能完全恢复原状，有些不能完全恢复原状，A项错误，D项正确；不管是硬物体还是软物体，只要有弹力作用，都会发生形变，C项错误．2．(弹力的方向)三个相同的支座上分别放着三个质量和直径均相同的光滑圆球a、b、c，支点P、Q在同一水平面上．a的重心位于球心，b、c的重心分别位于球心的正上方和正下方，如图10所示，三球皆静止，试分析三种情况下支点P、Q对球的弹力方向是怎样的？图10答案见解析解析三种情况都是点与点接触，圆球所受弹力的方向都是垂直于接触面指向球心，即沿半径指向球心，如图所示，弹力的方向与重心的位置无关．3．(胡克定律)如图11所示，一根轻质弹簧的原长为20cm，竖直悬挂着，当用15N的力向下拉弹簧时，量得弹簧长24cm.问：图11(1)弹簧的劲度系数为多少？(2)若把它竖立在水平桌面上，用30N的力竖直向下压时，弹簧长为多少？答案(1)375N/m(2)12cm解析(1)当弹簧受向下的15N的拉力作用时，由胡克定律知F1＝k(L1－L0)，即15＝k(0.24－0.2)．第7页共7页解得劲度系数k＝150.04N/m＝375N/m(2)当用30N的力竖直向下压时，设弹簧长为L2，由胡克定律知F2＝k(L0－L2)整理得L2＝L0－F2k＝0.2m－30375m＝0.12m＝12cm.