(2020新教材)新魯科版高中物理必修第一冊講義：第3章第2節(jié)第1課時彈力

1、第 2 節(jié)科學探究：彈力第 1 課時彈力學習目標核心素養(yǎng)形成脈絡1.知道形變的概念及分類.2 .知道彈力產生的條件，會判斷彈力的有無及彈 力的方向.3.知道勁度系數的概念及影響勁度系數的因素.4 .會用胡克定律計算彈簧的彈力 料碎丸科學感氏狀戀fit鄆徒.L彈力的有兀 彈力的方向學生用書 P50基礎梳理#、形變與彈力1.形變：物體發(fā)生的伸長、縮短、彎曲等變化稱為形變.2 .彈性體及彈性形變彈性體是撤去外力后能恢復原來形狀的物體.(2)彈性形變指彈性體發(fā)生的形變.3.范性形變：物體發(fā)生形變后不能恢復原來的形狀，這種形變叫范性形變.4.彈性限度：當彈性體形變達到某一值時，即使撤去外力，物體也不能恢

2、復原狀，這個值叫彈性限度.5.彈力及其方向(1)物體發(fā)生彈性形變時，由于要恢復原狀，會對與它接觸的物體產生力的作用，這種力叫彈力.彈力的方向總是與物體形變的方向相反.二、胡克定律1 .胡克定律(1) 內容：在彈性限度內，彈簧彈力F 的大小與彈簧伸 d(或縮短)的長度 x 成正比.(2) 公式：F = kx.2.勁度系數(1)公式 F = kx 中的 k 稱為彈簧的勁度系數，是一個有單位的物理量，單位為牛頓每米，符號 N/m .輔理知識夯實琮礎彈簧的勁度系數與彈性體的材料狀等因素有關.張自我檢測.o思維辨析(1) 發(fā)生形變后的物體撤去外力后都能夠恢復原狀.()(2) 只要兩物體接觸就一定產生彈力

3、.()(3) 發(fā)生形變的兩個物體之間一定有彈力.()(4) 靜止在水平地面上的物體受到向上的彈力是因為地面發(fā)生了形變.()(5) 由 F= kx 可知，在彈性限度內彈力F 的大小與彈簧的長度成正比.()(6) 物體的形變越大，彈力也越大.()彈簧的勁度系數 k 與彈力 F 有關.()提示：X(2)X(3)X(4)V(5)X(6)X(7)X日基礎理解如圖所示，在光滑水平面上，用力推動小車向左壓彈簧，彈簧對小車有彈力作用嗎？用 力推動小車向左壓橡皮泥，松手后橡皮泥對小車還有彈力作用嗎？(彈匿)(檬皮昵)提示：有沒有突破疑葩併煤提升- - - - 探究1形變和彈力學生用書 P511 如圖 1 所示，

4、取一個扁玻璃瓶，里面盛滿水，用穿有透明細管的橡皮塞封口，用手捏 玻璃瓶，會看到什么現象？說明什么？2 用手壓橡皮泥，橡皮泥發(fā)生形變；腳踩在松軟的泥土上，留下了深深的腳印(形變)，這兩種形變與玻璃瓶的形變有什么不同？3如圖 2 所示，被拉長的彈簧對手有一個拉力的作用，這個拉力是如何產生的?目_-自問題導引要點提示1用手捏玻璃瓶，管中水面會上升(或下降)說明受壓時玻璃瓶發(fā)生形變體積變小(或變大)了.圖22 .橡皮泥、泥土受力后發(fā)生的形變，在撤去外力后不能恢復原狀（非彈性形變），玻璃瓶的形變在撤去外力后能恢復原狀（彈性形變）.3.彈簧受到拉力后發(fā)生形變（伸長）,發(fā)生形變的彈簧要恢復原狀 ，對手就產生

5、了拉力.【核心深化】1 .彈性形變和非彈性形變彈性形變：撤去外力后能恢復原狀的形變.非彈性形變：撤去外力后不能恢復原狀的形變.發(fā)生彈性形變的物體，外力過大，超過一定的限度（彈性限度），會變成非彈性形變.2 .彈力的產生必須同時具備兩個條件（1）兩物體直接接觸；（2）兩物體接觸處發(fā)生彈性形變.3.顯示微小形變的方法顯示微小形變可以用光學放大法（如圖）和力學放大法（問題導引圖 1）,它們都是把微小的形變進行放大，便于觀察.辺I 關于彈力的產生，下列說法正確的是（）A .木塊放在桌面上受到一個向上的彈力，這是由于木塊發(fā)生微小形變而產生的B .木塊放在桌面上，木塊沒有形變，所以對桌面沒有施加彈力C.拿

6、一根細竹竿撥動水中的木頭，木頭受到竹竿的彈力，這是由于木頭發(fā)生形變而產生 的D .掛在電線下面的電燈受到向上的拉力，是因為電線發(fā)生微小的形變而產生的解析木塊和桌面相互作用，都會發(fā)生微小的形變.桌面發(fā)生微小形變對木塊有向上的彈力即支持力；木塊由于發(fā)生微小形變對桌面有向下的彈力即壓力，A、B 都錯.木頭受到的彈力是由細竹竿發(fā)生形變而產生的，C 錯.電燈受到的拉力是電線發(fā)生微小形變而產生的，D對.答案D問題導引探究2彈力有無及方向的判斷學生用書 P52觀察桌而微小形變1 如圖所示，放在桌面上的書和桌面之間有沒有彈力？簡述書對桌面的彈力和桌面對書 的彈力是怎樣產生的？其方向有何特點？2 如圖所示，用繩

7、子把物體懸掛起來，物體和繩子之間有沒有彈力？簡述繩子對物體的 彈力和物體對繩子的彈力是怎樣產生的？繩子彈力的方向有何特點？如果將繩子換成彈簧 呢？3如圖所示為三根輕質硬桿 A、B、C,物體均靜止，三桿對物體有沒有彈力？彈力的方 向如何？輕桿中的彈力一定沿桿嗎？要點提示1發(fā)生形變的書要恢復原狀，對跟它接觸的桌面產生向下彈力，這個力的作用效果是壓桌面，也叫壓力；發(fā)生形變的桌面要恢復原狀，對跟它接觸的書產生向上彈力這個力的作用效果是支持書 ，也叫支持力.2 發(fā)生形變的繩子要向上恢復原狀 ，對物體產生向上的彈力發(fā)生形變的物體要向下恢復原狀，對繩子產生向下的彈力繩子產生的彈力也叫拉力將繩子換成彈簧，彈簧

8、的彈力與繩子的彈力是一樣的，但彈簧會有明顯的伸長.3 圖中 A 桿給重物的彈力 F 類同于繩子的作用，為拉力，方向沿桿向上，如圖 a 所示; 圖中 B 桿給重物的彈力 F 類同于支持力，方向沿桿向上，如圖 b 所示；圖中 C 桿給重物的彈 力 F 并不沿著桿，根據二力平衡判斷出 F 的方向應豎直向上，如圖 c 所示.【核心深化】1 彈力的方向與施力物體形變方向相反，作用在迫使物體發(fā)生形變的那個物體上，幾種 常見情況如下：壓力、支持力的方向：總是垂直于接觸面，若接觸面是曲面，則垂直于接觸面的切線; 若接觸面是球面，彈力方向的延長線或反向延長線過球心，如圖所示.(2)繩的拉力方向：總是沿著繩并指向

9、繩收縮的方向.2 彈力有無的判斷(1) 對于明顯形變的情況，可以根據彈力產生的條件直接進行判斷.(2) 對于不明顯形變的情況，可利用假設法進行判斷，具體有下列兩種方法：1假設無彈力：假設撤去接觸面，看物體還能否在原位置保持原來的狀態(tài)，若能保持原 來的狀態(tài)則說明物體間無彈力作用；否則，有彈力作用.2假設有彈力：假設接觸物體間有彈力，畫出假設狀態(tài)下的受力分析圖，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，若 A 處有彈力，則無法使球處于靜止狀態(tài)，故A 處無彈力.n 關鍵能力 i 彈力有無的判斷込丄(多選)如圖所示，圖中的物體A 均處于靜止狀態(tài)，受到彈力作用的

10、說法正確的是A .圖甲中地面是光滑水平的，A 與 B 間存在彈力B 圖乙中兩斜面與水平地面的夾角分別為a 3,A 對兩斜面均有壓力的作用C.圖丙中 A 受到斜面 B 對它的彈力的作用Mb甲D .圖丁中 A 受到光滑斜面 B 對它的彈力的作用解析題圖甲中對 B 進行受力分析，B 球受重力和地面的彈力的作用 ，二力平衡，靜止，不可能再受到 A 對 B 的彈力作用；題圖乙中采用假設法 ，若去掉左側的斜面，A 將運 動，若去掉右側的斜面，A 也將運動，所以球 A 對兩斜面均有力的作用；題圖丙中假設斜面 B不存在，則小球 A 無法在原位置保持靜止，故丙圖中小球受到斜面的彈力；題圖丁中假設斜 面 B 對小

11、球A 有彈力作用，則小球 A 不能保持靜止，所以丁圖中小球不受斜面彈力的作用.答案BC關鍵能力 2 彈力方向的判斷込、 在如圖所示的各圖中畫出物體P 受到的各接觸點或接觸面對它的彈力的示意圖,各圖中物體 P 均處于靜止狀態(tài).解析甲中屬于繩的拉力，應沿繩指向繩收縮的方向，因此彈力方向沿繩向上;乙中 P 與斜面的接觸面為平面，P 受到的支持力垂直于斜面向上;丙中 A、B 兩點都是球面與平面相接觸 ，彈力應垂直于平面，且必過球心，所以 A 點彈力方向水平向右，B 點彈力方向垂直于斜面指向左上方 ，且都過球心；丁中 A 點屬于點與球面相接觸，彈力應垂直于球面的切面斜向上 ，且必過球心 O, B 點屬于

12、點與桿相接觸，彈力應垂直于桿向上.它們所受彈力的示意圖如圖所示.解析：選 B.兩物體若受水平方向的彈力 ，則兩繩子不會豎直靜止，故 A 錯誤；兩物體相答案見解析圖【達標練習】1 如圖所示的a、b（a、b 均處于靜止狀態(tài)，接觸面光滑）間一定有彈力的是（甲乙丙丁T互擠壓，故兩物體間一定有彈力，故 B 正確；地面光滑，兩物體保持靜止，若有擠壓，則 b 將運動，故 C錯誤；b 豎直懸掛，則 a、b 之間沒有相互擠壓，故 a、b 間沒有彈力，故 D 錯 誤.2 .在圖中畫出物體 A 所受彈力的示意圖.答案：見解析圖探究 3 彈力大小的計算學生用書 P53如圖是某根彈簧的伸長量 x 與所受拉力 F 之間的

13、關系圖.當彈簧伸長 20 cm 或壓縮 20 cm，彈力大小相等嗎？2 一8X10 N3要點提示由圖知 k= 2X10 N/m ,故 F = 2 OOOx.40X10 m相等解析：支持力、壓力的方向都要與接觸面垂直并指向被支持或被壓的物體,物體 A 所受彈力的示意圖如圖所示.TOK?同嚴x/mjfiTIS&(1)寫出圖線代表的函數表達式(x 的單位為m).【核心深化】1.對胡克定律 F = kx 的理解(1) 適用范圍：彈簧發(fā)生形變時必須在彈性限度內.(2) 公式中 x 的意義：是彈簧的形變量，既不是彈簧的原長，也不是彈簧形變后的長度.(3) 公式中 k 的意義：是彈簧的勁度系數，由彈

14、簧本身的材料、長度、粗細、匝數等因素 決定.(4) F x 圖像為一條經過原點的傾斜直線，圖像斜率表示彈簧的勁度系數同一根彈簧， 勁度系數不變.(5) 推論： F = kAx.2 計算彈力大小的兩種方法(1) 公式法：利用公式 F = kx 計算適用于彈簧、橡皮筋等物體的彈力的計算.(2) 平衡法：利用二力平衡的條件計算例如：懸掛在豎直細繩上的物體處于靜止狀態(tài)， 求解細繩的拉力時，可用二力平衡求得拉力的大小等于物體重力的大小.込 4一根輕彈簧在 10.0N的拉力作用下，其長度由原來的5.00 cm 伸長為 6.00 cm.(1)當這根彈簧長度為 4.20 cm 時，彈簧受到的力為多大？當彈簧受

15、到 15 N 的拉力時，彈簧的長度是多少？(彈簧始終在彈性限度內)2解析彈簧原長 Lo= 5.00 cm= 5.00 X 10m在拉力 F1= 10.0 N 的作用下伸長到2L1=6.00 cm=6.00X10m根據胡克定律得 F1= kx1= k(L1 Lo)解得彈簧的勁度系數F110 N3k=廠=1.00X10 N/mL1Lo(6.005.00) X102m當壓力為 F2時，彈簧被壓縮到 L2= 4.20 cm = 4.20X102m32根據胡克定律得，壓力 F2= kx2= k(L0 L2)= 1.00X10 N/mX(5.00 4.20)X10m= 8.0 N.設彈簧的彈力 F = 1

16、5 N 時彈簧的伸長量為 x.由胡克定律得 x= =100 N/m= 1.50X102m = 1.50 cm.此時彈簧的長度為 L = L0+x= 6.50 cm.答案(1)8.0 N (2)6.50 cm借發(fā)（1）輕彈簧有壓縮和拉伸形變，既能產生壓力，又能產生拉力，方向均沿彈簧的軸線方向.（2）如果題目中只告訴彈簧的形變量 ，并沒有指出是伸長還是壓縮，或只告訴彈簧彈力的大小，并沒有指出彈簧處于拉伸狀態(tài)還是處于壓縮狀態(tài)，就要分別進行討論.（3）輕彈簧的一端空載時彈力為零，不空載時兩端彈力必然相等.7典蹤川軌（2018 6 月浙江學考）如圖所示是一勁度系數為k 的彈簧，右上方為其對應的 F x

17、圖像.0 點對應彈簧自然伸展狀態(tài)，彈簧拉伸至xi時彈力為 Fi，拉伸至 X2時彈力為F2.則（）A. Fi= kxiC. Fi=k(x2xi)解析：選 A.橫坐標即為彈簧相應狀態(tài)的形變量 ,由胡克定律可知選項 A 正確.鞏固落實隨堂檢測學生用書 P54i .（多選）在日常生活及各項體育運動中，有彈力存在的情況比較普遍，如圖所示的跳水 運動就是一個實例.下列說法正確的是（）A .跳板發(fā)生形變，運動員的腳沒有發(fā)生形變B .跳板和運動員的腳都發(fā)生了形變C.運動員受到的支持力，是跳板發(fā)生形變而產生的D .跳板受到的壓力，是跳板發(fā)生形變而產生的解析：選 BC.發(fā)生形變的物體，為了恢復原狀，會對與它接觸的

18、物體產生彈力的作用，發(fā)生形變的物體是施力物體.B、C 正確.D . F2=k(x2xi)2.下列關于彈力的幾種說法，其中正確的是（）A .只要兩物體接觸就一定產生彈力B .靜止在水平面上的物體所受重力就是它對水平面的壓力C.靜止在水平面上的物體受到向上的彈力是因為地面發(fā)生了形變D .只要物體發(fā)生形變就一定有彈力產生解析：選 C.兩物體接觸并發(fā)生彈性形變才會產生彈力 ，A、D 錯誤.靜止在水平面上的物 體所受重力的施力物體是地球 ，而壓力的施力物體是該物體，受力物體是水平面，兩力不同， B 錯誤，C 正確.3 .關于彈力的方向，下列說法正確的是（）A .物體靜止在水平桌面上，桌面對物體的支持力方

19、向是豎直向下的B .物體沿斜面下滑時，斜面對物體的支持力方向是沿斜面向上的C.用繩懸掛物體時，繩對物體的拉力方向是沿繩收縮的方向D .用水平直桿固定路燈時，直桿對路燈的彈力方向一定在直桿所在直線上解析：選 C桌面（斜面）對物體的支持力方向垂直于桌面（斜面）指向物體，A、B 錯.繩對物體的拉力方向總是沿繩收縮的方向，C 對.根據二力平衡，直桿對路燈的彈力方向豎直向上D 錯.4. （2019 貴州黔東南州期末）如圖所示，輕質彈簧的勁度系數為k,A. kxD .以上都不對解析：選 B.原來彈簧上彈力大小等于重力G,后來繼續(xù)施加壓力，成正比，則彈力又增大了AF = kx,所以 B 正確.課時作業(yè)學生用

20、書 P132（單獨成冊）、單項選擇題1 .關于彈性形變，下列說法正確的是（）A .物體形狀的改變稱為彈性形變小球重 G,平衡時小彈簧的壓力與形變量C. G kxB. kx+ G球在 A 處，今用力 F 壓小球至( )B .一根鐵絲被用力折彎后的形變就是彈性形變C.物體在外力停止作用后，能夠恢復原狀的形變稱為彈性形變D .物體在外力作用下的形變稱為彈性形變解析：選 C外力停止作用后，能夠恢復原狀的形變稱為彈性形變 ，C 正確.2 足球運動是目前全球體育界最具影響力的項目之一，深受青少年喜愛如圖所示為四 種與足球有關的情景，下列說法正確的是（）甲乙丙丁A 甲圖中，靜止在草地上的足球受到的彈力就是它

21、的重力B 乙圖中，靜止在光滑水平地面上的兩個足球由于接觸而受到相互作用的彈力C.丙圖中，被豎直踩在腳下且靜止在水平草地上的足球可能受到4 個力的作用D 丁圖中，落在球網中的足球受到彈力是由于球網發(fā)生了形變解析：選 D甲圖中足球受到的彈力是地面的支持力，A 錯誤；靜止在光滑水平地面上的兩個足球雖然接觸，但是沒有彈力，B 錯誤；被豎直踩在腳下且靜止在水平草地上的足球受到 3 個力的作用，即重力，地面的支持力，腳對球的壓力，C 錯誤；落在球網中的足球受到彈力 是由于球網發(fā)生了形變，D 正確.3. （2019 云南邵通高一期末）體育課上一學生將足球踢向斜臺，如圖所示下列關于足球 與斜臺作用時，足球給斜

22、臺的彈力方向的說法正確的是（）A 沿 vi的方向B .沿 V2的方向C.沿垂直于斜臺斜向右下方的方向D 沿垂直于斜臺斜向左上方的方向解析：選 C.支持力是彈力，方向總是垂直于接觸面，并指向被支持物；所以斜臺給足球 的彈力的方向為垂直斜臺向左上方方向，那么足球給斜臺的彈力方向沿垂直于斜臺斜向右下方，故 C 正確，A、B、D 錯誤.4 .關于彈簧的勁度系數的說法中正確的是（）A .胡克定律可寫成 k =F，由此可知彈力越大，勁度系數越大XB .在彈性限度內，彈簧拉長一些后，勁度系數變小C.在彈性限度內，無論彈簧伸長或縮短勁度系數都不變D 勁度系數大的彈簧能夠產生更大的彈力解析：選 C彈簧的勁度系數

23、 k 是由彈簧本身的因素決定的 ，不同彈簧 k 一般不同，同一彈簧 k 一定，與彈力和形變量無關，故 C 正確，A、B 錯誤彈力的大小由勁度系數和形變量 共同決定，D 錯誤.5 .下列各選項圖為 P 物體對 Q 物體的壓力的示意圖，其中正確的是向 Q,故 B、C、D 均是錯誤的.6 .（2019 牡丹江一中期末）探究彈力和彈簧伸長的關系時， 在彈性限度內，懸掛 15 N 重物時，彈簧長度為 0.16 m，懸掛 20 N 重物時，彈簧長度為 0.18 m，則彈簧的原長 Lo和勁度系數k 分別為（）A. L0= 0.10 m, k= 500 N/mB. L0= 0.10 m, k= 250 N/m

24、C. L0= 0.20 m, k= 500 N/mD. L0= 0.20 m, k= 250 N/m解析：選 B.F1= k(L1 L0),有 15 N = k(0.16 m - L);k(L2-L),有 20 N = k(0.18 m -L),聯(lián)立得：L0= 0.10 m , k = 250 N/m.故 B 正確，A、C、D 錯誤.7 .如圖所示，一根彈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重為2 N 的小球，小球處于靜止狀態(tài)，則彈性桿對小球的彈力（B .大小為 1 N，方向平行于斜面向上C.大小為 2 N，方向垂直于斜面向上D .大小為 2 N,方向豎直向上解析：選 D.小

25、球受重力和桿的支持力（彈力）作用處于靜止狀態(tài)，由平衡知識可知，桿對小 球的彈力與重力等大、反向.解析：選 A. P 物體對 Q 物體的壓力應作用在Q 物體上，且力的方向應垂直于接觸面并指A .大小為CD2 N,8. （2019 濰坊高一檢測）如圖所示，鍛煉身體用的拉力器，并列裝有四根相同的彈簧，每根彈簧的自然長度都是40 cm,某人用 600 N 的力把它們拉長至 1.6 m,則（）A 人的每只手受到拉力器的拉力為300 NB 每根彈簧產生的彈力為150 NC.每根彈簧的勁度系數為93.75 N/mD .每根彈簧的勁度系數為500 N/m解析：選 B.每只手的拉力均為 600 N ,故 A 錯

26、誤；每根彈簧的彈力為6400N = 150 N ,故B 正確；每根彈簧的勁度系數k=E =150 N= 125 N/m ,故 C、D 錯誤.Ax（1.6-0.4）m二、多項選擇題9.4如圖所示，A、B 兩個物塊所受的重力分別是 GA= 3 N 和 GB=4 N,彈簧所受的重力不計, 整個裝置沿豎直方向處于靜止狀態(tài)，這時彈簧的彈力 F=2 N，則天花板受到的拉力和地板受 到的壓力分別可能是（）A . 3 N 和 4 NB . 5 N 和 6 NC. 1 N 和 6 ND . 5 N 和 2 N解析：選 CD.當彈簧由于被壓縮而產生 F= 2 N 的彈力時，由受力平衡可得，天花板受到 的拉力為GA

27、-F = 1 N ,地板受到的壓力為 GB+ F = 6 N;當彈簧由于被拉伸而產生 F = 2 N 的 彈力時，天花板受到的拉力為 GA+F = 5 N ,地板受到的壓力為 GB F = 2 N , C、D 正確.10. （2019 東深圳高一第一學期期中）兩個勁度系數分別為 k1和 k2的輕質彈簧 a、b 串接 在一起，a 彈簧的一端固定在墻上，如圖所示.開始時彈簧均處于原長狀態(tài).現用水平力作用 在 b 彈簧的 P 端向右拉動彈簧，當 a 彈簧的伸長量為 L 時（）abk1LA. b 彈簧的伸長量為k2B . b 彈簧的伸長量也為 LC. P 端向右移動的距離為 2L解析：選 AD.兩根輕彈簧串聯(lián)，彈力大小相等，根據胡克定律 F = kx 得 b 彈簧的伸長量為告故 B 錯誤，A 正確；P 端向右移動的距離等于兩