高中物理 3.2 彈力課件 新人教版必修1

1、第二課時(shí)彈力第二課時(shí)彈力 相互作用 我國(guó)古代有“后羿射日”的民間傳說(shuō)，漢代有“但使龍城飛將在，不叫胡馬度陰山”的飛將李廣，三國(guó)時(shí)有“轅門射戟”的呂布、“百步穿楊”的黃忠，唐朝有“將軍三箭定天山，壯士長(zhǎng)歌入漢關(guān)”的薛仁貴，隋朝有“一箭雙雕”的長(zhǎng)孫晟，元代有“只識(shí)彎弓射大雕”的鐵木真這些英雄人物，創(chuàng)千秋功業(yè)，留萬(wàn)世英名，靠的就是強(qiáng)弓勁箭一張彎弓何以產(chǎn)生如此威力？1知道什么是彈力以及彈力產(chǎn)生的條件2知道彈簧的彈力跟其伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度成正比知識(shí)清單知識(shí)清單彈力和彈性形變彈力和彈性形變1形變：物體在力的作用下_和_發(fā)生改變，叫做形變2彈性形變：有些物體在形變后能夠_，這種形變叫做彈性形變3彈性限度：如果_過(guò)大

2、，超過(guò)一定限度，撤去作用力后，物體就不能_，這個(gè)限度叫做彈性限度4彈力：_的物體由于要恢復(fù)原狀而對(duì)_的物體產(chǎn)生力的作用，這種力叫做彈力1形狀體積2.恢復(fù)原狀3.形變完全恢復(fù)原來(lái)的形狀4.發(fā)生彈性形變與它接觸綜合拓展綜合拓展1彈力產(chǎn)生條件：兩物體接觸；有彈性形變(接觸處是否擠壓或拉伸)二者缺一不可2彈力是接觸力(物體相互接觸時(shí)才能產(chǎn)生的力稱為接觸力)3彈力有無(wú)的判斷方法對(duì)于形變明顯的情況，由形變情況直接判斷，對(duì)于形變不明顯的情況通常用“假設(shè)法”和“替換法”，有時(shí)要根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)直接判定.假設(shè)法思路假設(shè)將與研究對(duì)象接觸的物體解除接觸，判斷研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否發(fā)生改變，若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，則此處不

3、存在彈力，若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，則此處一定存在彈力例證圖中細(xì)線豎直、斜面光滑，因去掉斜面體，小球的狀態(tài)不變，故小球只受細(xì)線的拉力，不受斜面的支持力替換法思路用細(xì)繩替換裝置中的桿件，看能不能維持原來(lái)的力學(xué)狀態(tài)，如果能維持，則說(shuō)明這個(gè)桿提供的是拉力；否則，提供的是支持力例證圖中輕桿AB，AC.用繩替換AB，原裝置狀態(tài)不變，說(shuō)明AB對(duì)A施加的是拉力；用繩替換AC，原狀態(tài)不能維持，說(shuō)明AC對(duì)A施加的是支持力.特別提示：注意彈力的產(chǎn)生條件有兩點(diǎn)，缺一不可，除了接觸外，還應(yīng)分析接觸處有無(wú)彈性形變，有的問(wèn)題不容易看出接觸處是不是發(fā)生了彈性形變，可以采用假設(shè)法嘗試應(yīng)用嘗試應(yīng)用1關(guān)于彈力的產(chǎn)生說(shuō)法正確的是()A只要兩

4、物體接觸就一定產(chǎn)生彈力B只要兩物體相互吸引就一定產(chǎn)生彈力C只要物體發(fā)生形變就一定有彈力產(chǎn)生D只有發(fā)生彈性形變的物體才會(huì)對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生彈力作用D2A、B二球緊挨著放在水平面上，如右圖所示，其間是否有彈力作用？答案：A、B兩球間無(wú)彈力作用知識(shí)清單知識(shí)清單幾種常見(jiàn)彈力幾種常見(jiàn)彈力壓力和支持力都是_力，它們的方向都_于物體的接觸面；拉力也是_力，繩的拉力沿著繩而指向繩_的方向彈垂直彈收縮1支持面的彈力面面接觸(包括平面與平面、弧面與平面、弧面與弧面)之間的彈力的方向：如下圖的甲、乙是面與面相接觸，物體A所受到的彈力的方向垂直于接觸面；丙圖是圓弧(或球面)與平面接觸，柱體(或球體)所受到的平面的彈

5、力過(guò)弧面(或球面)與平面接觸點(diǎn)與平面垂直并指向圓心(或球心)；丁圖是弧面與弧面(或球面與球面)接觸，彈力方向一定通過(guò)兩弧面的圓心(或球心)的接觸點(diǎn)，即垂直于過(guò)接觸點(diǎn)的切線(實(shí)際上是切面)點(diǎn)線接觸或點(diǎn)面接觸：戊圖與己圖是兩桿所受到的彈力方向點(diǎn)線接觸(如兩圖中的兩個(gè)A點(diǎn))、點(diǎn)面接觸(如戊圖中的B點(diǎn))、點(diǎn)與弧面(或球面)接觸(己圖中C點(diǎn))，均與過(guò)接觸點(diǎn)的切線(或切面)垂直綜合拓展綜合拓展2繩的彈力繩狀(或鏈條狀)物體只能承受拉力，其形變方向與該處的線狀物的切線方向一致在庚圖中重物A所受的拉力與沿繩伸長(zhǎng)(即形變)方向相反；在辛圖中繩對(duì)A點(diǎn)的作用力方向即為過(guò)A點(diǎn)的切線方向3桿的彈力桿對(duì)物體的彈力不同于繩

6、，繩只能提供沿繩方向的拉力，而桿具有壓、拉、挑等作用因此桿的彈力方向并不一定沿桿的方向歸納：類型方向的判定舉例接觸方式面與面與接觸面垂直點(diǎn)與面與接觸面垂直且過(guò)“點(diǎn)”點(diǎn)與點(diǎn)與公共切面垂直輕繩沿收縮的方向輕桿拉伸時(shí)沿收縮的方向，壓縮時(shí)沿伸長(zhǎng)的方向特別提示：桿的彈力的方向不一定沿桿的方向嘗試應(yīng)用嘗試應(yīng)用1關(guān)于彈力的方向，下列說(shuō)法正確的是()A彈力方向一定垂直于接觸面B彈力方向不一定垂直于接觸面C輕質(zhì)繩對(duì)物體的彈力方向一定沿著繩子離開(kāi)物體的方向，因?yàn)槔K子只會(huì)發(fā)生拉伸形變D輕質(zhì)繩對(duì)物體產(chǎn)生的彈力一定垂直于與繩相連的接觸面BC2如右圖所示，繩傾斜拉住棒，則地面給棒的彈力方向如何？答案：垂直于地面向上知識(shí)清

7、單知識(shí)清單胡克定律胡克定律胡克定律：實(shí)驗(yàn)表明，彈簧發(fā)生_時(shí)，彈力的大小F跟_(或_)的長(zhǎng)度x成正比，即F _.式中的k稱為彈簧的_，單位是_，符號(hào)用_表示這個(gè)規(guī)律是英國(guó)科學(xué)家_發(fā)現(xiàn)的，叫做胡克定律彈性形變彈簧伸長(zhǎng)縮短kx勁度系數(shù)牛頓每米N/m胡克綜合拓展綜合拓展1關(guān)于胡克定律，要注意以下幾點(diǎn)：(1)定律的成立是有條件的，這就是彈簧發(fā)生“彈性形變”，即必須在彈性限度內(nèi)(2)表達(dá)式中的k是彈簧的勁度系數(shù)，它反映了彈簧的“軟”“硬”程度，在國(guó)際單位制中k的單位為“N/m”(3)由于彈簧的形變量x通常以“cm”為單位，而勁度系數(shù)k又往往以“N/m”為單位，因而在應(yīng)用上式時(shí)要注意將各物理量的單位統(tǒng)一到國(guó)

8、際單位制中(4)上述胡克定律的表達(dá)式Fkx，僅表示彈簧的彈力與彈簧形變量之間的大小關(guān)系，若同時(shí)要表示彈力方向與彈簧形變方向相反，則表達(dá)式可寫成Fkx.2彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān) 系可用Fx圖象表示，如右圖，圖 象中的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)3胡克定律的另一種表達(dá)形式設(shè)勁度系數(shù)為k的彈簧，在形變量為x1、x2時(shí)產(chǎn)生的彈力分別為F1、F2，則根據(jù)胡克定律Fkx，有F1kx1，F(xiàn)2kx2.兩式相減，有F1F2k(x1x2)，即Fkx.上式表明：彈簧發(fā)生彈性形變時(shí)，彈力的變化量F跟彈簧長(zhǎng)度的變化量x成正比特別提示：1.彈簧的形變量x，是指彈簧的伸長(zhǎng)量或縮短量，而不是彈簧的長(zhǎng)度2彈簧的勁度系數(shù)k，它表示了彈簧

9、固有的力學(xué)性質(zhì)，大小由彈簧本身的物理?xiàng)l件決定，如材料、長(zhǎng)度、截面積等切勿認(rèn)為k與F成正比嘗試應(yīng)用嘗試應(yīng)用1由胡克定律Fkx可知：kF/x，則下列判斷中正確的是()AF越大，k越小Bx越大，k越小Ck與x和F均無(wú)關(guān)D在彈性限度內(nèi)，對(duì)于一個(gè)彈簧無(wú)論是拉長(zhǎng)或縮短，k值不變CD2如下圖所示，甲、乙兩人分別用200 N的力拉彈簧秤的秤鉤和拉環(huán)，則彈簧秤的示數(shù)為()A400 N B0 NC100 N D200 ND彈力有無(wú)的判斷 如下圖所示，已知小球靜止，甲中的細(xì)線豎直，乙中的細(xì)線傾斜，試判斷圖中小球所受彈力的方向解析：小球除受重力外，還受其它力的作用甲、乙兩圖中均可采用“假設(shè)法”分析：在兩圖中，若去掉細(xì)

10、線，則小球?qū)⑾禄蕛杉?xì)線中均有沿線方向的拉力；在甲圖中若去掉斜面體，小球仍能在原位置保持靜止?fàn)顟B(tài)；在乙圖中若去掉斜面體，則小球不會(huì)在原位置靜止答案：甲圖中小球受細(xì)繩向上的拉力；乙圖中受細(xì)線斜向上的拉力和垂直斜面向上的彈力名師點(diǎn)睛：因微小形變產(chǎn)生的彈力需借助于假設(shè)法判斷即假設(shè)接觸的兩物體間沒(méi)有彈力，分析由此得出的是否符合題意，如符合，則說(shuō)明假設(shè)成立，物體間不存在彈力，反之，則存在彈力變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1如右圖所示，球放在兩塊固定的光滑夾板之間，板1傾斜，板2恰好水平，球靜止，試分析小球的受力情況解析：假設(shè)存在法假設(shè)板1對(duì)小球有彈力作用，則小球的受力圖如下圖乙，小球不可能靜止，故假設(shè)不成立，即F不

11、存在，小球的受力圖如下圖甲 甲 乙答案：受力如圖甲彈力的方向 如右圖所示，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(gè)重量是2 N的小球，小球處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，彈性桿對(duì)小球的彈力()A大小為2 N，方向平行于斜面向上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：選小球?yàn)檠芯繉?duì)象，根據(jù)二力平衡條件可知，彈性桿對(duì)小球的彈力與小球的重力等大反向，彈力大小為2 N，方向豎直向上答案：D名師點(diǎn)睛：繩只能產(chǎn)生拉伸形變，所以繩上的彈力方向只能沿繩并且指向繩子收縮的方向輕桿和繩不同，它既可以產(chǎn)生拉伸形變，也可以產(chǎn)生壓縮形變、彎曲形變和扭轉(zhuǎn)形

12、變，因此桿的彈力方向不一定沿桿變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2一氫氣球下系一小重物G，重物只在重力和繩的拉力F作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，不計(jì)空氣阻力和風(fēng)力的影響，而重物勻速運(yùn)動(dòng)的方向如下圖中箭頭所示的虛線方向，圖中氣球和重物G在運(yùn)動(dòng)中所處的位置正確的是()A胡克定律 如下圖所示，兩根相同的輕彈簧S1、S2，勁度系數(shù)皆為k4102 N/m，懸掛的重物質(zhì)量分別為m12 kg和m24 kg，若不計(jì)彈簧質(zhì)量，取g10 m/s2，則S1、S2平衡時(shí)的伸長(zhǎng)量分別為()A5 cm,10 cm B10 cm,5 cmC15 cm,10 cm D10 cm,15 cm名師點(diǎn)睛：重物處于平衡狀態(tài)時(shí)，懸掛重物的彈簧彈力大小等于下面所

13、懸掛重物的重力大小計(jì)算彈簧的伸長(zhǎng)量時(shí)，注意將單位化為國(guó)際單位變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練3健身用的拉力器彈簧，每根長(zhǎng)0.5 m，把它拉到1.0 m長(zhǎng)時(shí)需拉力100 N，若在拉力器上并列裝了5根這樣的彈簧，把它拉到1.7 m長(zhǎng)時(shí)，需多大的拉力？(彈簧均在彈性限度內(nèi))答案：答案：1200N探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系的實(shí)驗(yàn) 某同學(xué)用如右圖所示裝置做探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)他先測(cè)出不掛砝碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，然后在彈簧下端掛上砝碼，并逐個(gè)增加砝碼，測(cè)出指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，所得數(shù)據(jù)列表如下：(重力加速度g9.8 m/s2)砝碼質(zhì)量m/102 g01.002.003.004.005.006.007.00標(biāo)尺

14、刻度x/102 m15.00 18.94 22.82 26.78 30.66 34.6042.0054.50(1)根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)，在下圖所示的坐標(biāo)紙上作出彈簧指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度x與砝碼質(zhì)量m的關(guān)系圖線(2)根據(jù)所測(cè)得的數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線可以判斷，在_N范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系滿足胡克定律，這種規(guī)格彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)N/m.解析：(1)根據(jù)題目中所測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行描點(diǎn)，然后用平滑的曲線(或直線)連接各點(diǎn)，在連接時(shí)應(yīng)讓盡量多的點(diǎn)落在線上(偏差比較大的點(diǎn)舍去)不在線上的點(diǎn)盡量平均分配在線的兩側(cè)，如下圖(2)根據(jù)所畫圖象可以看出，當(dāng)m5.00102 g0.5 kg時(shí)，標(biāo)尺刻度x與砝碼質(zhì)量m成正比例函數(shù)關(guān)系

15、，所以當(dāng)F4.9 N范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系滿足胡克定律由胡克定律Fkx可知，圖線的斜率的大小在數(shù)值上等于彈簧的勁度系數(shù)k，即答案：(1)見(jiàn)解析(2)4.9 N25.0 N/m名師點(diǎn)睛：在物理學(xué)中經(jīng)常用圖象處理物理問(wèn)題，應(yīng)用圖象的好處是：直觀、方便作圖象時(shí)，首先根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)描點(diǎn)，然后用平滑的曲線將各點(diǎn)連接起來(lái)，在連接時(shí)應(yīng)讓盡量多的點(diǎn)落在線上，誤差較大的點(diǎn)舍去，不在線上的點(diǎn)盡量均勻分布在兩側(cè)變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練4用如圖甲所示的裝置測(cè)定彈簧的勁度系數(shù)，被測(cè)彈簧一端固定于A點(diǎn)，另一端B用細(xì)繩繞過(guò)定滑輪掛鉤碼，旁邊豎直固定一最小刻度為mm的刻度尺，當(dāng)掛兩個(gè)鉤碼時(shí)，繩上一定點(diǎn)P對(duì)應(yīng)刻度如圖乙中ab虛線所示，再增加一個(gè)鉤碼后，P點(diǎn)對(duì)應(yīng)刻度如圖乙中cd虛線所示，已知每個(gè)鉤碼質(zhì)量為50 g，重力加速度g9.8 m/s2，則被測(cè)彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)N/m.掛三個(gè)鉤碼時(shí)彈簧的形變量為_(kāi)cm.70 10水平測(cè)試水平測(cè)試1如右圖所示，跳水運(yùn)動(dòng)員在跳板上起跳時(shí)，跳板由于受壓力作用而發(fā)生彎曲，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員跳離跳板時(shí)，跳板將恢復(fù)到原