高中物理 第3章 第2节 弹力精品课件 新人教版必修1

第二节弹力课标定位学习目标：1.知道形变的概念及弹力产生的原因和条件，并会判断弹力的方向．2．了解显示微小形变的方法．3．掌握胡克定律计算弹簧弹力的方法．重点难点：1.弹力方向的判断及弹力大小的计算．2．弹力有无的判断．3．胡克定律的理解及应用．核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练第二节弹力课前自主学案一、弹性形变和弹力1．接触力：通常所说的拉力、压力、支持力、阻力等都是_________．接触力按性质可归纳为弹力和摩擦力，它们在本质上都是由________引起的．2．形变：物体在力的作用下______或_____发生改变．3．弹性形变：有些物体在形变后撤去作用力时能够__________，这种形变叫做弹性形变．4．弹力：发生形变的物体由于要_________，对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫弹力．接触力电磁力形状体积恢复原状恢复原状5．弹性限度：如果形变过大，超过一定限度，撤去作用力后物体的形变不能_________，这个限度叫做弹性限度．弹力产生的条件有两个：(1)物体间相互接触；(2)在接触面上相互_______．完全恢复挤压二、几种弹力弹力的方向总是与物体形变的方向______，具体如下：1．压力的方向垂直于支持面而指向_____物体；2．支持力的方向垂直于支持面而指向________的物体；3．绳拉力的方向沿绳指向绳______的方向；4．轻杆的弹力不一定沿杆，要具体情况具体分析．说明：绳的弹力一定沿着绳，轻杆的弹力可能沿着杆，也可能不沿着杆．相反被压被支持收缩三、胡克定律1．内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧的伸长(或缩短)量x成_______．2．表达式：F＝_____.3．劲度系数：公式中的比例系数k，单位是________.正比kxN/m核心要点突破一、弹力是否存在的判断方法1．根据弹力产生的条件来判断，弹力产生的条件有两个：物体间相互接触并且发生弹性形变，两个条件必须同时满足才有弹力产生．2．对于形变不明显的情况，可用以下两种方法来判断．(1)利用假设法判断可假设在该处把与物体接触的另一物体去掉．看此物体还能否在原位置保持原来的状态，若能保持原来的状态则说明物体间无弹力作用；否则，有弹力作用．(2)利用力的作用效果分析如果相互接触的物体间存在弹力，则必有相应的作用效果，或使受力物体发生形变或改变受力物体的运动状态，看物体的受力是否与物体的运动状态相符合，从而确定物体所受弹力的有无．特别提醒：相互接触是产生弹力的首要条件，但相互接触的物体间不一定存在弹力．即时应用(即时突破，小试牛刀)1．关于弹力产生的条件，下列说法正确的是()A．相互接触的物体间一定有弹力B．发生形变的物体一定对与之接触的物体产生弹力作用C．先有弹性形变，后有弹力D．不接触的两物体之间不可能发生相互的弹力作用解析：选D.相互接触是产生弹力的首要条件，但相互接触的物体间不一定存在弹力，只有两个物体接触并产生弹性形变时，两物体间才有弹力产生．综上所述，只有D项正确．二、弹力方向的确定弹力的方向与施力物体形变方向相反，作用在受力物体上，几种常见情况如下表：类型方向图示接触方式面与面垂直公共接触面点与面过点垂直于面点与点垂直于切面类型方向图示轻绳沿绳收缩方向轻杆可沿杆可不沿杆轻弹簧沿弹簧形变的反方向特别提醒：判断弹力方向的方法是：先明确两物体之间作用的类型，再根据各种类型的特点来判断弹力的方向．即时应用(即时突破，小试牛刀)2．如图3－2－1为P物体对Q物体的压力示意图，有明显错误的是()图3－2－1解析：选BCD.P对Q物体的压力应作用在Q物体上且力的方向应垂直于接触面并指向Q物体，故B、C、D均是错误的．三、弹力大小的计算方法1．弹簧的弹力(1)应用胡克定律F＝kx求解．其中x为弹簧的形变量(可能为伸长量，也可能为缩短量)，k为弹簧的劲度系数，只与弹簧本身有关，由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定．(2)弹力与弹簧伸长量的关系可用F－x图象表示，如图3－2－2，图线的斜率即为弹簧的劲度系数．图3－2－2(3)弹簧上弹力的变化量ΔF与形变量的变化量也成正比关系，即ΔF＝kΔx.2．除弹簧这样的弹性体之外的弹力大小的计算，一般要借助物体的运动状态所遵循的物理规律求解．比如悬挂在竖直细绳上的物体处于静止状态时，物体受绳向上的拉力和重力作用．根据二力平衡，可知绳的拉力大小等于物体重力的大小．即时应用(即时突破，小试牛刀)3．如图3－2－3所示，一根弹性杆的一端固定在倾角为30°的斜面上，杆的另一端固定一个重量是2N的小球，小球处于静止状态时，弹性杆对小球的弹力()A．大小为2N，方向平行于斜面向上B．大小为1N，方向平行于斜面向上C．大小为2N，方向垂直于斜面向上D．大小为2N，方向竖直向上解析：选D.由于小球处于静止状态，故小球受力平衡，弹性杆对小球的弹力FN＝G＝2N，方向竖直向上．图3－2－3课堂互动讲练弹力存在与否的判断例1如图3－2－4所示，用细绳悬挂的小球与光滑斜面相接触，并保持静止，甲中细绳倾斜，乙中细绳呈竖直方向．判断图甲、乙中小球是否受到斜面的弹力作用？图3－2－4【思路点拨】根据物体所处的状态，利用“假设法”进行判断．【精讲精析】法一：假设法．假设两图中的斜面不存在，则甲图中小球无法在原位置保持静止，乙图中小球仍静止，故甲图中小球受到斜面的弹力作用，乙图中小球不受斜面的弹力作用．法二：作用效果法．如两图中斜面均对小球有弹力作用，则甲图中小球将仍能保持静止状态，乙图中小球则不能保持静止，所以乙图中小球不受斜面弹力作用，甲图中小球受到斜面弹力作用．【答案】见精讲精析变式训练1在图3－2－5中，A、B两球间一定有弹力作用的是()图3－2－5解析：选B.在具体判断有没有挤压时，我们用“拿去法”进行判断，在A中，若拿去A球，则B球静止不动，故A、B间没有挤压，故A、B间没有弹力．在B中，若拿去A球，则B球向左动，存在相互挤压，存在弹力．在C中，若拿去A球，则B球静止，故A、B间没有挤压，没有弹力．在D中，若拿去A球及容器壁，则B球向右动，故B对容器右壁有挤压，而对A球没有挤压，A、B间没有弹力．弹力方向的确定在图3－2－6所示图中画出物体P受到的各接触点或面对它的弹力的示意图，其中甲、乙、丙中物体P处于静止状态，丁中物体P(即球)在水平面上匀速滚动．图3－2－6例2【精讲精析】甲中属于绳的拉力，应沿绳指向绳收缩的方向，因此弹力方向沿绳向上；乙中A点属于点与球面相接触，弹力应垂直于球面的切面斜向上，必过球心O，B点属于点与杆相接触，弹力应垂直于杆斜向上；丙中A、B两点都是球面与平面相接触，弹力应垂直于平面，且必过球心，所以A处弹力方向水平向右，B处弹力垂直于斜面向左上方，且都过球心；丁中小球P不管运动与否，都属于平面与球面相接触，弹力应垂直于平面，且过球心，即向上．它们所受弹力的示意图如图3－2－7所示．图3－2－7【答案】见精讲精析变式训练2按下列要求画出图3－2－8中物体所受弹力的示意图．图3－2－8要求：甲斜面对物块的支持力．乙墙壁对球的支持力．丙大球球面对小球的支持力．解析：各物体所受支持力如图所示．答案：见解析胡克定律的应用例3将一根原长为40cm、劲度系数为100N/m的弹簧拉长为45cm，此时弹簧的弹力为()A．45NB．40NC．85ND．5N【自主解答】由题知条件，根据原长l0＝40cm，弹簧拉长后的长度l＝45cm，得x＝l－l0＝5cm＝0.05m，由胡克定律得：F＝kx＝5N.【答案】D【方法总结】要注意胡克定律F＝kx中，x是弹簧长度的变化量，而不是弹簧的长度，这一点容易出错．变式训练3在探究弹力和弹簧伸长的关系时，在弹性限度内，悬挂15N重物时，弹簧长度为0.16m；悬挂20N重物时，弹簧长度为0.18m，则弹簧的原长L0和劲度系数k分别为()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解析：选D.由胡克定律F＝kx可得，15＝k(0.16－L0)，20＝k(0.18－L0)．解得：k＝250N/m，L0＝0.10m，则选项D正确．