2020年高中物理 第3章 相互作用 第2节 弹力课件 新人教版必修1

第三章相互作用第2节弹力学习目标1．知道形变的概念，会区分弹性形变和非弹性形变．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，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．填一填、做一做、记一记课前自主导学|基础知识·填一填|一、弹性形变和弹力1．形变物体在力的作用下1___________或2___________发生改变，这种变化叫做形变．2．弹性形变物体在形变后撤去作用力时能够3___________，这种形变叫做弹性形变．形状体积恢复原状3．弹力发生形变的物体，由于要4___________，对与它5___________的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力．4．弹性限度如果物体的形变过大，超过一定限度，撤去作用力后物体不能完全6___________，这个限度叫做弹性限度．5．弹力产生的两个条件(1)物体间相互7___________；(2)在接触面上发生弹性8___________．恢复原状接触恢复原状接触形变二、几种弹力1．常见弹力平时所说的9________、10___________和拉力等都是弹力．2．弹力的方向(1)压力和支持力的方向11___________于物体的12___________，指向受力物体．(2)绳的拉力13___________而指向绳14________的方向．压力支持力垂直接触面沿着绳收缩三、胡克定律1．内容弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成15___________．2．公式F＝16_____，其中k为弹簧的17___________，单位：牛顿每米，符号：N/m.x为弹簧的18___________或缩短量．正比kx劲度系数伸长量|基础小题·做一做|1．正误判断(1)只要两物体接触就一定产生弹力．()(2)发生形变后的物体撤去外力后都能够恢复原状．()(3)海绵受挤压发生形变，桌面受挤压不会发生形变．()(4)静止在水平地面上的物体受到向上的弹力是因为地面发生了形变．()(5)由F＝kx可知，在弹性限度内弹力F的大小与弹簧的长度成正比．()×××√×2．玩具汽车停在模型桥面上，如图所示，下列说法正确的是()A．桥面受向下的弹力，是因为桥梁发生了弹性形变B．汽车没有发生形变，所以汽车不受弹力C．汽车受向上的弹力，是因为桥面发生了弹性形变D．汽车受向上的弹力，是因为汽车发生了形变解析：选C汽车与桥面相互挤压都发生了形变，B错误；由于桥面发生弹性形变，所以对汽车有向上的弹力，C正确，D错误；汽车发生了形变，会对桥面产生向下的压力，A错误．3．一轻质弹簧原长为8cm，在4N的拉力作用下伸长了2cm，弹簧未超出弹性限度．则该弹簧的劲度系数为________N/m.解析：由胡克定律可知，弹簧的劲度系数为k＝Fx＝40.02N/m＝200N/m.答案：200[思维拓展](1)如图所示，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？提示：由于橡皮绳发生形变，对与它接触的物块产生力的作用，方向沿绳指向绳收缩的方向(沿绳斜向右上)．(2)对于同一根弹簧，被拉得越长，弹簧的弹力越大，关于弹簧弹力的大小，甲说：弹簧弹力大小与其长度成正比；乙说：弹力的变化量ΔF与弹簧形变的变化量Δx成正比．哪个同学说法正确？提示：甲错，乙对．弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比，即F＝kx，也有ΔF＝k·Δx.|核心知识·记一记|1．弹力是物体由于发生弹性形变而产生的力，弹力的方向与物体的形变方向相反．2．弹力产生的条件：(1)两物体相互接触；(2)接触面之间发生弹性形变．3．压力和支持力的方向总垂直于物体的接触面指向被压或被支持的物体；绳的拉力沿着绳而指向绳收缩的方向．4．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，即F＝kx.5．弹簧的劲度系数由弹簧本身的因素决定，与所受外力大小无关．析要点、研典例、重应用课堂互动探究★要点一弹力有无的判定1．弹力产生的过程外力作用等原因→相互挤压或拉伸→发生弹性形变→产生弹力2．判断弹力有无的三种常见方法(1)直接判断：对于形变较明显的情况，可根据弹力产生条件直接判断．(2)间接判断：①分析物体所受其他力的情况．②根据物体的运动状态分析物体应具有的受力特点．③结合前两点推断物体是否还需受弹力作用．(3)“假设法”判断：常见以下三种情形．①假设研究对象与研究对象接触的物体之间解除接触，判断研究对象的状态是否变化，若状态不变，则此处不存在弹力，若状态变化，则此处存在弹力．②假设有弹力，看看研究对象还能否保持平衡或原来的运动状态．若能保持，则说明有弹力；若不能保持，则说明没有弹力．③假设没有弹力，看看研究对象还能否保持平衡或原来的运动状态．若能保持，则说明没有弹力；若不能保持，则说明有弹力．|例题展示|【例1】(多选)如图所示，图中的物体A均处于静止状态，受到弹力作用的说法正确的是()A．图甲中地面是光滑水平的，A与B间存在弹力B．图乙中两斜面与水平地面的夹角分别为α、β，A对两斜面均有压力的作用C．图丙中A受到斜面B对它的弹力的作用D．图丁中A受到斜面B对它的弹力的作用[解析]题图甲中对B进行受力分析，由于地面光滑，若A对B有作用力，则B将向左运动，与其静止矛盾；所以AB间没有作用力；B选项中采用假设法，若去掉左侧的斜面，A将运动，若去掉右侧的斜面，A也将运动，所以球A对两斜面均有力的作用；C选项中假设斜面B不存在，则小球A无法在原位置保持静止，故丙图中小球受到斜面的弹力；D选项中假设斜面B对小球A有弹力作用，则小球A不能保持静止，所以丁图中小球不受斜面弹力的作用．[答案]BC[易错警示]判断弹力有无的两个误区(1)误认为两物体只要接触就一定存在弹力作用，而忽视了弹力产生的另一条件——发生弹性形变．(2)误认为有形变一定有弹力，而忽视了弹性形变和非弹性形变的区别．|对点训练|1．下列关于弹力的说法中正确的是()A．相互接触的两个物体间必然有弹力存在B．不接触的物体间也可能存在弹力C．只要物体发生形变就一定有弹力D．在相互接触且发生弹性形变的物体间才产生弹力解析：选D弹力产生的条件是两物体相互接触且发生弹性形变．所以D正确，A、B、C错误．2．(多选)(2019·广东执信中学高一上期中)如图所示，各接触面是光滑的，A、B处于静止状态，则A、B间无弹力作用的是()解析：选AC在选项B、D的图中，因为物体A、B间有相互挤压，必定存在弹力，故选项B、D错误；在选项A的图中，假设A、B间有弹力，则A、B两物体均不能处于静止状态，故A、B间无弹力作用，故选项A正确；同理，在选项C的图中，物体A与其他物体间也没有弹力，否则会运动，故选项C正确．★要点二弹力方向的判定1．弹力的方向总是与作用在物体上使物体发生形变的外力的方向相反或与物体发生形变的方向相反，作用在迫使物体发生形变的那个物体上．2．常见弹力的方向类型方向示意图面与面垂直于接触面点与面过点垂直于面接触方式点与点垂直于切面类型方向示意图轻绳沿绳收缩方向可沿杆轻杆可不沿杆轻弹簧沿弹簧形变的反方向|例题展示|【例2】在如图所示的各图中画出物体P受到的各接触点或接触面对它的弹力的示意图，各图中物体P均处于静止状态．[解析]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P与斜面的接触面为平面，P受到的支持力垂直于斜面向上；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点弹力方向水平向右，B点弹力方向垂直于斜面指向左上方，且都过球心；丁中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，且必过球心O，B点属于点与杆相接触，弹力应垂直于杆向上．它们所受弹力的示意图如图所示．[答案]见解析图[规律方法]判断弹力方向的一般步骤明确要分析的弹力⇨确定施力物体⇨分析施力物体的形变方向⇨确定该弹力的方向|对点训练|3．关于弹力的方向，下列说法中正确的是()A．放在水平桌面上的物体所受弹力的方向是竖直向上的B．放在斜面上的物体所受斜面的弹力的方向是竖直向上的C．将物体用绳吊在天花板上，绳所受物体的弹力方向是竖直向上的D．物体间相互挤压时，弹力的方向垂直接触面指向施力物体解析：选A物体间相互挤压时，物体受到的弹力方向垂直于接触面而指向受力物体，D错误；放在水平桌面上的物体受到的弹力方向竖直向上，A正确；放在斜面上的物体受到的弹力方向垂直于斜面向上，B错误；吊在天花板上的物体受到绳竖直向上的拉力，而绳受到拉力是竖直向下的，C错误．4．请在图中画出杆或球所受的弹力．(1)甲图中杆靠在墙上；(2)乙图中球用细线悬挂在竖直墙上；(3)丙图中点1、2、3都可能是球的重心位置，点2是球心，1、2、3点在同一竖直线上．解析：(1)甲图中杆在重力作用下对A、B两处都产生挤压作用，故A、B两处对杆都有弹力，弹力方向与接触点的平面垂直，如图甲所示．(2)乙图中球挤压墙壁且拉紧绳子，所以墙对球的弹力与墙面垂直；绳子对球的弹力沿绳子向上，如图乙所示．(3)丙图中当重心不在球心处时，弹力作用线也必通过球心，如图丙所示．答案：见解析★要点三弹力大小的分析与计算1．对胡克定律F＝kx的理解(1)x是弹簧的形变量，而不是弹簧形变后的长度．(2)k为弹簧的劲度系数，反映弹簧本身的属性，由弹簧自身的长度、粗细、材料等因素决定，与弹力F的大小和伸长量x无关．(3)F­x图象是一条过原点的倾斜直线(如图所示)，直线的斜率表示弹簧的劲度系数k.(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.2．计算弹力大小的两种方法(1)公式法：利用公式F＝kx计算，适用于弹簧、橡皮筋等物体的弹力的计算．(2)二力平衡法：若物体处于静止状态，物体所受弹力与物体所受的其他力应为平衡力，可根据其他力的大小确定弹力的大小．|例题展示|【例3】一根轻质弹簧一端固定，用大小为50N的力压弹簧的另一端，平衡时长度为L1＝20cm；改用大小为25N的力拉弹簧，平衡时长度为L2＝35cm；若弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，求弹簧的原长和劲度系数．[思路点拨]解此题注意以下两点信息：①弹簧压缩量为L0－20cm时弹力为50N.②弹簧伸长量为35cm－L0时弹力为25N.[解析]设弹簧原长为L0，劲度系数为k.由胡克定律得F1＝k(L0－L1)①F2＝k(L2－L0)②联立①②两式得：L0＝0.3m＝30cm，k＝500N/m.[答案]30cm500N/m[易错警示]应用胡克定律的三点注意(1)胡克定律成立的条件：弹簧发生弹性形变，且必须在弹性限度内．(2)轻弹簧有压缩和拉伸形变，既能产生压力，又能产生拉力，方向沿弹簧的轴线方向．如果题目中只告诉弹簧的形变量，并没有指出是伸长还是压缩，或只告诉弹簧弹力的大小，并没有指出弹簧处于拉伸状态还是处于压缩状态，就要分别进行讨论．(3)轻弹簧的一端空载时弹力为零，不空载时两端弹力必然相等．|对点训练|5．如图甲、乙所示，弹簧测力计和细线的重力及一切摩擦不计，物重G＝1N，则弹簧测力计A和B的示数分别为()A．1N,0B．0,1NC．2N,1ND．1N,1N解析：选D题图中弹簧测力计A、B的受力情况是一样的，都是左右两端各受1N的拉力，此时弹簧测力计的读数都是1N，D正确．6．一根弹簧原长为20cm，当用15N的力拉它时，弹簧长为25cm.(1)求此弹簧的劲度系数；(2)若此弹簧受21N的压力，则弹簧长度变为多少？解析：(1)弹簧原长l0＝20cm＝0.2m，现在长度l＝25cm＝0.25m.由胡克定律F＝kx＝k(l－l0)得劲度系数k＝300N/m.(2)由胡克定律F＝kx＝k(l0－l)得l＝l0－Fk＝20－21300×102cm＝13cm.答案：(1)300N/m(2)13cm[课堂小结]