2019-2020学年高中物理 第2章 3 弹力课件 教科版必修1

3.弹力1.知道形变的概念及弹力产生的原因和条件.2.知道压力、支持力、拉力、推力等都是弹力.3.会用实验探究弹力与弹簧伸长的关系.4.理解并掌握胡克定律及劲度系数的含义.5.能正确判断出弹力的方向.项目弹力形变(1)形变:物体形状或体积的变化,分为弹性形变和范性形变(2)弹性形变:发生形变后能够恢复原状例如:弹簧、皮筋形变后恢复原状(3)范性形变:发生形变后不能恢复原状例如:橡皮泥形变后不会自发恢复原状(4)弹性限度:弹性形变最大限度,超出弹性限度,弹性形变变为范性形变例如:弹簧被拉长成为一根钢丝,超出弹性限度,不会恢复原状弹力概念发生弹性形变的物体由于要恢复原状,对与它接触的物体产生力的作用(包括:支持力、压力、拉力、推力等)弹力产生条件:直接接触和接触面发生弹性形变项目弹力方向和作用点方向:弹力的方向总是与引起形变的作用力的方向相反作用点:作用在接触面或接触点上胡克定律(1)定义:在弹性限度内,弹力与弹性形变大小(伸长或缩短的量)成正比(2)公式:F=kx.k为弹簧的劲度系数,单位为N/m,大小取决于弹簧的结构(材料、匝数、直径)探究一探究二探究三弹力“有无”的判断对于形变比较明显的情况,可以根据弹力产生的条件判断:①物体间相互接触;②发生弹性形变两个条件必须同时满足才有弹力产生先假设接触处存在弹力,看物体所处状态和条件是否矛盾,如果矛盾,则说明此处弹力不存在想象将与研究对象接触的物体去掉,看研究对象能否保持原来的状态,若能,则说明此处弹力不存在;若不能,则说明弹力存在①除了要研究的弹力外,看物体所受的其他作用力与物体的运动状态是否满足相应的规律(目前主要应用二力平衡的规律),若满足,则无弹力存在;若不满足,则有弹力存在②相互接触的物体间存在弹力,则必有相应的作用效果(或平衡其他作用力或改变受力物体的运动状态),利用作用效果确定弹力的有无探究一探究二探究三弹力的方向类型方向图示接触方式面与面垂直于公共接触面点与面过点垂直于面点与点垂直于切面探究一探究二探究三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探究一探究二探究三弹簧弹力的计算胡克定律在弹性限度内,弹力大小与弹簧伸长(或缩短)的长度成正比扩展在弹性限度内,弹力大小的变化量与弹簧长度的变化量成正比公式(1)以弹簧原长为起点:F=kx=k|li-l0|(2)以任意点为起点:ΔF=kΔx(胡克定律推广)图像k=Fx=F1x1=F2x2=𝛥F𝛥x=F2-F1x2-x1【例题1】判断图中小球是否受到弹力作用,若受到弹力,请指出其施力物体.解析:用假设法来判断小球是否受斜面的弹力,若将三个图中的斜面去掉,则题图甲中小球无法在原位置静止,题图乙、丙中小球仍静止,所以,题图甲中小球受到斜面的弹力,施力物体是斜面,同时受细绳的弹力,施力物体是细绳;题图乙中小球只受到细绳的弹力,施力物体是细绳,不受斜面的弹力;题图丙中小球只受水平面的弹力,施力物体是水平面,不受斜面的弹力.答案:见解析反思相互接触的物体之间不一定产生弹力,两物体之间有弹力时一定相互接触并发生弹性形变.【例题2】如图所示,一小球用两根轻绳系于天花板上,小球静止,绳1倾斜,绳2恰好竖直,则小球所受的作用力有()A.1个B.2个C.3个D.4个解析:假设绳1对小球有作用力,则该作用力方向沿绳向斜上方,另外,小球在竖直方向上受到重力和绳2的拉力作用,在这三个力的作用下,小球不可能保持静止,所以绳1不可能对小球产生拉力.答案:B反思判断有无弹力的步骤:(1)明确研究对象,明确接触情况;(2)假设将与物体相接触的物体去掉,分析研究对象是否还能在该位置保持原来的状态;(3)若研究对象不能保持原来的状态,说明该处有弹力,反之,就没有弹力.【例题3】在半球形光滑容器内放置一细杆,细杆与容器的接触点分别为A、B两点,如图所示,容器上A、B两点对细杆的作用力的方向分别为()A.均竖直向上B.均指向球心C.A点处的弹力指向球心O,B点处的弹力竖直向上D.A点处的弹力指向球心O,B点处的弹力垂直于细杆向上解析:支持力、压力的方向垂直于接触面或其切面.在A点,细杆的端点跟球面接触,弹力的方向垂直于该处球面的切面,指向球心;在B点,容器的边缘跟细杆的侧面接触,该处的支持力应垂直于细杆向上,选项D正确,选项A、B、C错误.答案:D反思(1)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.(2)轻杆的弹力方向较为复杂,一般根据物体的平衡及运动状态确定杆的弹力的方向.【例题4】(多选)如图所示,三个质量和形状都相同的光滑圆柱体搁在两墙之间,它们的重心位置不同,分别用1、2、3标出,O点为圆柱截面的圆心,则下列关于弹力的示意图正确的是()解析:支持力的方向一定与接触面垂直(本题为沿半径方向)、指向被支持的物体,与重心的位置无关.选项A、B正确.答案:AB反思正确确定接触面是分析此类问题的关键.对于点—面接触、面—面接触类问题容易确定,题目中出现的面为点—点接触面.对于点—点接触,过接触点的两个物体的公切面即为接触面.【例题5】一弹簧受到80N的拉力作用时弹簧伸长为14cm,弹簧受到40N的压力作用时,弹簧长度为8cm,试求该弹簧的劲度系数与原长.点拨:根据胡克定律列出方程,改变悬挂物体时,伸长量发生变化,这样可以列出两个方程,通过方程组可求出弹簧原长和劲度系数.解析:弹簧受拉力伸长时,有F1=k(l1-l0),即k(0.14m-l0)=80N;弹簧受压力缩短时,有F2=k(l0-l2),即k(l0-0.08m)=40N.联立两式可得:k=2000N/m,l0=10cm.答案:2000N/m10cm反思应用胡克定律计算时,其中x是弹簧的伸长量(或压缩量),x在数值上等于伸长后的长度减去原长l0(或原长l0减去压缩后的长度),即x=l-l0(或x=l0-l).