3.2彈力 教案

1、適用學科高中物理適用年級高一適用區(qū)域滬科版區(qū)域課時時長分鐘2課時知識點1.彈力的概念2.彈力產(chǎn)生的條件3.彈力的方向4.彈力的大小5.胡克定律教學目標1.了解彈力的概念2.理解彈力產(chǎn)生的條件3.掌握彈力方向的判定4.掌握彈簧彈力大小的計算教學重點1.彈力產(chǎn)生的條件 2.彈力方向的判定3.彈簧彈力的計算教學難點1.彈力方向的判定 2.胡克定律的應用教學過程一、導入下面幾幅圖中,分別有什么力？分析這些力有什么共性？根底知識回憶在初中我們已經(jīng)學習了力的相關概念,包括重力和摩擦力的產(chǎn)生和其三要素,對于彈力的產(chǎn)生沒有提到。彈力如何產(chǎn)生,其三要素是什么？二、知識講解一考點解讀1.力的概念：力是物體對物體的

2、作用。力不能離開物體而獨立存在,有力就一定有“施力和“受力兩個物體。二者缺一不可。2.力的作用是相互的：其中一個力叫做作用力,另一個力叫做反作用力。3.有力的作用不一定要接觸,比方：磁鐵之間的作用力。不接觸但是能夠產(chǎn)生的力一般叫做場力。4.力的三要素：力的大小、方向、作用點。5.力的作用效果：力可以使物體發(fā)生形變；力可以改變物體的運動狀態(tài)。6.力的測量工具：彈簧測力計7.力是矢量,既有大小也有方向。考點1 彈力1.彈力：發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復原來的形狀就要對他所接觸的物體產(chǎn)生力的作用,這種力叫做彈力。2.彈力的產(chǎn)生條件彈力的產(chǎn)生條件是兩個：一是物體直接接觸,二是發(fā)生彈性形變?；蚴且袛D壓

3、3.彈力的方向：1彈力的方向總是垂直于接觸面指向受力物體。2壓力、支持力的方向總是垂直于接觸面指向被壓或被支持的物體。3繩對物體的拉力總是沿著繩收縮的方向。 4桿對物體的彈力不一定沿桿的方向。如果輕直桿只有兩個端點受力而處于平衡狀態(tài),那么輕桿兩端對物體的彈力的方向一定沿桿的方向,這種桿叫做二力桿。4.彈力的作用點在接觸處,但可以把它平移到物體的重心。 常見的幾種彈力的方向 a.面與面接觸時彈力的方向,垂直于接觸面而指向受力物體。 b.點與面接觸時彈力的方向,過接觸點垂直于接觸面或接觸面的切面,而指向受力物體。 c.球與面接觸時彈力的方向,在接觸點與球心的連線上,而指向受力物體。 d.球與球相接

4、觸時彈力的方向,垂直于過接觸點的公切面,而指向受力物體。 e.彈簧兩端的彈力方向,與彈簧中心軸線相重合,指向彈簧恢復原狀的方向。 f.輕繩對物體的彈力方向,沿繩指向繩收縮的方向。 g.輕桿兩端受到拉伸或擠壓時會出現(xiàn)彈性拉力或壓力,拉力或壓力的方向沿輕桿方向。 當桿受力較復雜時,要具體分析。桿的彈力可以向任何方向,而不一定非要沿桿的方向判斷彈力有無的方法假設法：假設與受力物體接觸的另外的物體不存在,觀察受力物體的運動狀態(tài)是否發(fā)生變化,如果沒有發(fā)生變化那么就沒有擠壓,如果發(fā)生了變化就有擠壓。考點1 彈力的大小反證法：由運動狀態(tài)及有關條件,利用平衡條件或牛頓運動定律進行逆向分析推理。1胡克定律選講彈

5、力是由形變產(chǎn)生的,彈力的大小與形變的程度有關一般情況下,形變越大,彈力越大彈簧在彈性限度內拉伸、壓縮時產(chǎn)生的彈力遵照胡克定律,即：F=kx式中x為彈簧的伸長量或壓縮量,不是伸長或壓縮后彈簧的長度。k為比例系數(shù)稱勁度系數(shù),不同的彈簧通常有不同的勁度系數(shù)國際單位制中k的單位是：N/m,勁度系數(shù)與彈簧的材料、粗細、長短等有關,與彈簧受力大小、形變程度均無關.適用范圍：各種類型的彈性形變.成立條件：在彈性限度內.所謂彈性限度,是指能夠在撤去外力后恢復原狀的最大形變程度.2對沒有明顯形變的物體,如桌面、繩子等物體,彈力大小由物體的受力情況和運動情況配合決定運用力的平衡或是牛頓第二定律來解決。三 、例題精

6、析例題1畫出以下列圖中物體A受力的示意圖?！緟⒖即鸢浮恳娊馕觥窘馕觥坷}2(多項選擇)如下列圖為位于水平面上的小車,固定在小車上的支架的斜桿與豎直桿的夾角為,在斜桿的下端固定有質量為m的小球。以下關于桿對球的作用力F的判斷中,正確的選項是()A.小車靜止時,Fmgsin,方向沿桿向上B.小車靜止時,Fmgcos,方向垂直于桿向上C.小車向右勻速運動時,一定有Fmg,方向豎直向上D.小車向右勻加速運動時,一定有F>mg,方向可能沿桿向上【參考答案】CD【解析】小車靜止或勻速向右運動時,小球的加速度為零,合力為零,由平衡條件可得,桿對球的作用力豎直向上,大小為Fmg,故A、B錯誤,C正確；假

7、設小車向右勻加速運動,小球的合力沿水平方向向右,由牛頓第二定律可得：Fymg,Fxma,F>mg, tan,當a的取值適宜時,可以等于,故D正確。例題3以下的四個圖中,AB、BC均為輕質桿,各圖中桿的A、C端都通過鉸鏈與墻連接,兩桿都在B處由鉸鏈連接,且系統(tǒng)均處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)用等長的輕繩來代替輕桿,能保持平衡的是()A.圖中的AB桿可以用輕繩代替的有甲、乙、丙B.圖中的AB桿可以用輕繩代替的有甲、丙、丁C.圖中的BC桿可以用輕繩代替的有乙、丙、丁D.圖中的BC桿可以用輕繩代替的有甲、乙、丁 【參考答案】 B 【解析】圖中的桿均有固定轉軸,那么桿上的力均沿桿,如果桿端受拉力作用,可以用與之

8、等長的輕繩代替,如果桿端受壓力作用,那么不可用等長的輕繩代替,如圖中甲、丙、丁中的AB桿均受拉力作用,而甲、乙、丁中的BC桿均受沿桿的壓力作用,故A、C、D均錯誤,B正確。例題4關于彈力,以下說法正確的選項是 A.相互接觸的物體間必定有彈力的作用 B.壓力和支持力總是跟接觸面垂直的C.輕桿產(chǎn)生彈力的作用線一定與輕桿重合 D.輕繩產(chǎn)生彈力的作用線一定與輕繩重合 【參考答案】BD 【解析】彈力產(chǎn)生的條件是首先要相互接觸,另外是要發(fā)生彈性形變。壓力和支持力都是彈力范疇,其方向都是與接觸面垂直。輕桿的彈力方向不一定沿著桿子,要看具體問題。輕繩的彈力只能沿著繩子收縮的方向。例題5判斷圖1中靜止在光滑水平

9、面上的球是否受到斜面對它的彈力作用？圖1GN1 圖2GN1N2 【參考答案】如下列圖 【解析】要判斷圖1中靜止在光滑水平面上的球是否受到斜面對它的彈力作用,可先假設有彈力N2存在如圖2,那么此球在水平方向所受合力不為零,必加速運動,與所給靜止狀態(tài)矛盾,說明此球與斜面間雖接觸,但并不擠壓,故不存在彈力N2。四 、課堂運用根底1、【題干】如圖4所示,小車上固定一個彎成角的曲桿,桿的另一端固定一個質量為m的球。試分析以下兩種情況下桿對球的彈力的方向及大?。?小車處于靜止狀態(tài)； 小車以向右勻速運動。圖4 【參考答案】方向 豎直向上； 豎直向上 大小 N=mg N=mg 【解析】小車不管是處于靜止狀態(tài)還

10、是勻速運動狀態(tài)所受合力都是零,小球受到重力作用,另一個力必須與之平衡,所以必須與重力大小相等方向相反。2、【題干】一剛性很強的鋼板水平放置,其上放一張紙?zhí)幱陟o止狀態(tài),以下關于鋼板與紙之間作用力的判斷,正確的選項是 A.板的剛性強,紙放在鋼板上,鋼板無形變,即鋼板對紙沒有彈力B.紙放在鋼板上,鋼板無形變,但鋼板對紙有彈力C.紙放在鋼板上,鋼板不一定有形變,但紙一定受到鋼板的彈力D.紙放在鋼板上,鋼板一定有微小形變,紙一定受到鋼板的彈力【參考答案】D【解析】紙放在鋼板上靜止,受到重力和支持力。支持力是鋼板提供的,鋼板的彈力是因為鋼板發(fā)生彈性形變。3、【題干】關于彈力的方向,以下說法正確的選項是 A

11、壓力的方向總是垂直于接觸面,并指向被壓物B支持力的方向總是垂直于支持面,并指向被支持物C繩對物體拉力的方向總是沿著繩,并指向繩收縮的方向D桿對物體的彈力總是沿著桿,并指向桿收縮的方向【參考答案】ABC【解析】彈力的方向是垂直于接觸面的,沿著恢復形變的方向。壓力和支持力都是彈力,其方向都是垂直于接觸面的。繩子只能提供拉力,其方向是沿著繩子收縮的方向。桿的彈力方向不一定是沿著桿的。穩(wěn)固1、【題干】如下列圖,光滑但質量分布不均勻的小球的球心在O點,重心在P點,靜止在豎直墻和桌邊之間。試畫出小球所受彈力。F2APOF1B【參考答案】 如下列圖【解析】由于彈力的方向總是垂直于接觸面,在A點,彈力F1應該

12、垂直于球面,所以沿半徑方向指向球心O；在B點彈力F2垂直于墻面,因此也沿半徑指向球心O。注意彈力必須指向球心,而不一定指向重心。又由于F1、F2、G為共點力,重力的作用線必須經(jīng)過O點,因此P和O必在同一豎直線上,P點可能在O的正上方不穩(wěn)定平衡,也可能在O的正下方穩(wěn)定平衡。2、【題干】一根繩子受200N的拉力就會被拉斷。如果兩人沿反方向同時拉繩,每人用力為_N時,繩子就會被拉斷。如果將繩的一端固定,一個人用力拉繩的另一端,那么該人用力為_N時,繩子就會被拉斷?！緟⒖即鸢浮?00,200【解析】繩子所承受的最大拉力是200N,兩個人沿相反方向拉繩和繩子一端固定兩種情況是等效的。根據(jù)力的作用是相互的

13、,繩子拉人的力和人拉繩子的力大小是相等的。3、【題干】如下列圖,重力不可忽略的均勻桿被細繩拉住而靜止,試畫出桿所受的彈力。F1F2AB【參考答案】如下列圖【解析】A端所受繩的拉力F1沿繩收縮的方向,因此沿繩向斜上方；B端所受的彈力F2垂直于水平面豎直向上。由于此直桿的重力不可忽略,其兩端受的力可能不沿桿的方向。拔高1、【題干】如下列圖,細繩豎直拉緊,小球和光滑斜面接觸,那么小球受到的力是(). A.重力、繩的拉力 B.重力、繩的拉力、斜面的彈力C.重力、斜面的彈力 D.繩的拉力、斜面的彈力【參考答案】A【解析】分析小球的受力可知,小球受到重力,而重力豎直向下,所以繩子必須要有一個拉力。小球和斜

14、面有無彈力是需要進一步判斷的。假設將斜面移走,小球仍可處于原來的狀態(tài),故小球不受到斜面的彈力。2、【題干】關于彈簧的勁度系數(shù)K,以下說法正確的選項是 A與彈簧所受的拉力大小有關,拉力越大,K 值也越大B由彈簧本身決定,與彈簧所受的拉力大小及形變程度無關C與彈簧發(fā)生的形變的大小有關,形變越大,K 值越小D與彈簧本身特性、所受拉力的大小,形變大小都無關【參考答案】D【解析】彈簧的勁度系數(shù)與拉力和形變程度無關,取決于彈簧自身屬性,及彈簧的結構。3、【題干】圖中AC為豎直墻面,AB為均勻橫梁,其重為G,處于水平位置。BC為支持橫梁的輕桿,A、 B、C三處均用鉸鏈連接。試畫出橫梁B端所受彈力的方向。FA

15、BC【參考答案】如下列圖【解析】輕桿BC只有兩端受力,所以B端所受壓力沿桿向斜下方,其反作用力輕桿對橫梁的彈力F沿輕桿延長線方向斜向上方。課堂小結1.彈力的大小對有明顯形變的彈簧,彈力的大小可以由胡克定律計算。對沒有明顯形變的物體,如桌面、繩子等物體,彈力大小由物體的受力情況和運動情況配合決定。胡克定律可表示為在彈性限度內：F=kx,還可以表示成F=kx,即彈簧彈力的改變量和彈簧形變量的改變量成正比。 “硬彈簧,是指彈簧的k值較大。同樣的力F作用下形變量x較小課后作業(yè)根底1、如圖5,GA=100N,GB40N,不計繩重和摩擦,求：1物體A對支持面的壓力。2選做假設彈簧的勁度系數(shù)為500N/m,

16、和彈簧的伸長量?！緟⒖即鸢浮?60N； 20.12m【解析】B物體是靜止的,所以彈簧的拉力等于B的重力,拉力應為40N。A物體受到支持力、拉力和重力。根據(jù)三力平衡可知支持力等于60N,壓力大小等于支持力。根據(jù)胡克定律F=kx,可算得彈簧的形變量為0.12m。2、【題干】以下關于產(chǎn)生彈力的條件說法正確的選項是 .只要兩個物體接觸就一定產(chǎn)生彈力.二物體間有彈力作用就一定是相互接觸的.只要物體發(fā)生形變就一定有彈力產(chǎn)生.只有發(fā)生彈性形變的物體間才產(chǎn)生彈力【參考答案】【解析】彈力產(chǎn)生的條件是首先要相互接觸,另外是要發(fā)生彈性形變。3、【題干】如下列圖的各圖中,光滑球A和球B之間一定有彈力的是 【參考答案】

17、【解析】判斷彈力的有無可以采用假設法。對于假設沒有彈力,那么均可以處于原狀態(tài)不變,所以均無彈力。對于如果沒有彈力的話那么不能處于原狀態(tài)。穩(wěn)固1. 如下列圖,兩個光滑金屬球a、b置于一個桶形容器中,兩球的質量mamb,對于圖中的兩種放置方式,以下說法正確的選項是A兩種情況對于容器底部的彈力大小相同B兩種情況對于容器右壁的彈力大小相同C兩種情況對于容器左壁的彈力大小相同D兩種情況兩球之間的彈力大小相同【參考答案】A【解析】由幾何知識可知,兩種情況下兩球球心的連線互相平行,也就是說,下面小球對上面小球彈力的方向相同上面小球受到的彈力的豎直方向上的分力大小等于重力,水平方向上的分力等于對左壁的彈力,顯

18、然a球在上面時對左壁的彈力大,兩球之間的彈力也大；將兩球看做整體分析可知,在同一容器里對左壁的彈力大小等于對右壁的彈力大小,所以是b球在下面時對右壁作用力大,而對底部的作用力大小相同所以A正確,BCD錯誤2. 【題干】小車上固定一根彈性直桿A,桿頂固定一個小球B(如下列圖),現(xiàn)讓小車從光滑斜面上自由下滑,在以下列圖的情況中桿發(fā)生了不同的形變,其中正確的選項是()【參考答案】C【解析】小車沿光滑的斜面下滑時的加速度agsin,即小球沿斜面方向的合力為mgsin,桿只對小球施加了垂直于斜面向上的支持力,故C正確。3、【題干】如下列圖,小車內一根輕質彈簧沿豎直方向和一條與豎直方向成角的細繩拴接一小球

19、。當小車和小球相對靜止,一起在水平面上運動時,以下說法正確的選項是()A細繩一定對小球有拉力的作用B輕彈簧一定對小球有彈力的作用C細繩不一定對小球有拉力的作用,但是輕彈簧對小球一定有彈力D細繩不一定對小球有拉力的作用,輕彈簧對小球也不一定有彈力 【參考答案】D 【解析】假設小球與小車一起勻速運動,那么細繩對小球無拉力；假設小球與小車有向右的加速度agtan,那么輕彈簧對小球無彈力,D正確。拔高1如下列圖,自動卸貨車始終靜止在水平地面上,車廂在液壓機的作用下改變與水平面間的傾角,用以卸下車廂中的貨物。當傾角增大到時,質量為M的木箱A與裝在箱內的質量為m的物體B一起以配合的速度v沿車廂底勻速滑下,那么以下說法正確的選項是()AA、B間沒有靜摩擦力BA受到B的靜摩擦力方向沿車廂底向上CA受到車廂底面的滑動摩擦力大小為MgsinDA與車廂底面間的動摩擦因數(shù)tan【參考答案】D【解析】因為A、B一起勻速下滑,以整體為研究對象,由平衡條件得：(Mm)gsin(Mm)gcos,所以tan,選項C錯誤,D正確；以B為研究對象,由平衡條件可知B受靜摩擦力的作用,且方向沿車廂底向上,由牛頓第三定律知,A受到B的靜摩擦力方向沿車廂底向下,選項A、B錯誤。2【題干】如以下列圖所示,水平傳送帶上放一物塊,當傳送帶向右以速度v勻速傳動時,物體在