高中物理-第3章-彈力學(xué)案2-滬科版必修1

PAGEPAGE4彈力[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]1.知道形變的概念，并會(huì)區(qū)分某種形變是彈性形變還是非彈性形變.2.知道彈力的定義及產(chǎn)生的條件，會(huì)判斷兩個(gè)物體間是否存在彈力，并會(huì)判斷彈力的方向.3.掌握胡克定律并能用此定律解決有關(guān)問題．一、形變和彈力1．彈力：發(fā)生彈性形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，就會(huì)對跟它接觸使它發(fā)生形變的物體產(chǎn)生力的作用，這種力叫做彈力．2．彈性形變：作用在物體上的外力撤去后，物體能恢復(fù)原狀的形變．3．范性形變：外力撤去后，物體不能恢復(fù)原狀的形變．二、胡克定律1．內(nèi)容：在彈性限度內(nèi)，彈力的大小F跟彈簧伸長(或縮短)的長度x成正比．2．公式：F＝kx其中k為彈簧的勁度系數(shù)，單位是牛頓每米，符號是N/m，它反映了彈簧的一種力學(xué)性質(zhì)．三、彈力的方向1．平板狀物體受壓彎曲后產(chǎn)生的彈力，方向一定垂直于平板，指向壓它的物體．2．繩索的彈力方向一定沿著繩索，指向繩索收縮的方向.一、彈性形變和彈力[問題設(shè)計(jì)](1)如圖1所示，取一個(gè)圓玻璃瓶，里面盛滿水，用穿有透明細(xì)管的橡皮塞封口，使水面位于細(xì)管中，用手捏玻璃瓶，會(huì)看到什么現(xiàn)象？說明什么？圖1(2)用手壓橡皮泥，橡皮泥發(fā)生形變；腳踩在松軟的土地上，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)用手拉彈簧，彈簧會(huì)對手產(chǎn)生一個(gè)拉力(如圖2所示)，這個(gè)拉力是如何產(chǎn)生的？圖2答案(1)手捏玻璃瓶，管中水面上升．說明受壓時(shí)玻璃瓶發(fā)生形變，體積變小了．(2)橡皮泥、泥土受力后發(fā)生的形變，在撤去外力后不能恢復(fù)原狀(非彈性形變)，玻璃瓶的形變在撤去外力后能恢復(fù)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(fù)原狀，對手就產(chǎn)生了拉力．[要點(diǎn)提煉]1．彈力的成因：當(dāng)兩個(gè)物體相互擠壓或拉伸產(chǎn)生彈性形變時(shí)，由于物體要恢復(fù)原狀，才在接觸位置對與它接觸的物體產(chǎn)生彈力，所以彈力產(chǎn)生的直接原因是由受力物體發(fā)生形變引起的．2．彈力產(chǎn)生的條件：(1)兩物體相互接觸；(2)發(fā)生彈性形變．二、胡克定律[問題設(shè)計(jì)]如圖3所示，為一彈簧測力計(jì)．彈簧測力計(jì)的刻度是否均勻？這說明什么？答案均勻．說明彈簧測力計(jì)的彈力與彈簧的形變量成正比．圖3[要點(diǎn)提煉]1．內(nèi)容：在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力的大小F跟彈簧伸長(或縮短)的長度x成正比．2．公式：F＝kx.3．說明(1)應(yīng)用條件：彈簧發(fā)生形變時(shí)必須在彈性限度內(nèi)．(2)x是彈簧的形變量，而不是彈簧形變后的長度．(3)F－x圖像是一條過原點(diǎn)的傾斜直線(如圖4所示)，直線的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)k.圖4(4)彈簧彈力的變化量ΔF與形變量的變化量Δx也成正比，即ΔF＝kΔx.三、彈力的方向[問題設(shè)計(jì)]1.一鐵塊放在海綿上，鐵塊和海綿都發(fā)生了形變，從而在它們之間產(chǎn)生了彈力，如圖5所示．海綿對鐵塊的支持力是如何產(chǎn)生的？方向怎樣？鐵塊對海綿的壓力是怎樣產(chǎn)生的？方向怎樣？圖5答案(1)海綿對鐵塊的支持力：海綿發(fā)生彈性形變，對與它接觸的鐵塊產(chǎn)生力的作用，方向垂直于接觸面向上(如圖甲)．甲乙(2)鐵塊對海綿的壓力：鐵塊發(fā)生彈性形變，對與它接觸的海綿產(chǎn)生力的作用，方向垂直接觸面向下(如圖乙)．2.如圖6所示，用橡皮繩斜向右上拉放在水平面上的物塊．橡皮繩對物塊的拉力是怎樣產(chǎn)生的？方向怎樣？彈力eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(彈性形變：撤去外力后能夠恢復(fù)原狀的形變,范性形變：撤去外力后不能恢復(fù)原狀的形變,彈力\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(定義,產(chǎn)生條件\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(1兩物體相互接觸,2發(fā)生彈性形變)))),胡克定律\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(內(nèi)容,公式：F＝kx，其中k為勁度系數(shù))),彈力的方向\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(支持力：垂直于接觸面指向被支持的物體,壓力：垂直于接觸面指向被壓的物體,拉力：沿著繩指向繩收縮的方向))))1.(彈力的產(chǎn)生)下列有關(guān)物體所受的彈力及形變的說法正確的是()A．有彈力作用在物體上，物體一定發(fā)生形變，撤去此力后，形變完全消失B．有彈力作用在物體上，物體不一定發(fā)生形變C．彈力作用在硬物體上，物體不發(fā)生形變；彈力作用在軟物體上，物體才發(fā)生形變D．一切物體受到彈力都要發(fā)生形變，撤去彈力后，形變不一定完全消失答案D解析力是物體間的相互作用，彈力的施力物體和受力物體都會(huì)發(fā)生形變，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；發(fā)生形變后的物體，當(dāng)撤去外力后，有些能完全恢復(fù)原狀，有些不能完全恢復(fù)原狀，A項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確；不管是硬物體還是軟物體，只要有彈力作用，都會(huì)發(fā)生形變，C項(xiàng)錯(cuò)誤．2．(彈力的產(chǎn)生)雜技演員具有高超的技術(shù)，如圖11所示，他能輕松地頂住從高處落下的缸，關(guān)于他頂缸時(shí)頭頂受到的壓力產(chǎn)生的直接原因是()圖11A．缸的形變 B．頭的形變C．缸受到重力 D．人受到重力答案A解析頭頂受到的壓力的施力物體是缸，受力物體是頭頂，頭頂受到的壓力產(chǎn)生的直接原因是缸的形變，間接原因是缸受到重力，A項(xiàng)正確．3．(彈力的方向)三個(gè)相同的支座上分別放著三個(gè)質(zhì)量和直徑均相同的光滑圓球a、b、c，支點(diǎn)P、Q在同一水平面上．a(chǎn)的重心位于球心，b、c的重心分別位于球心的正上方和正下方，如圖12所示，三球皆靜止，試分析三種情況下支點(diǎn)P、Q對球的彈力方向是怎樣的？圖12答案見解析解析三種情況都是點(diǎn)與點(diǎn)接觸，圓球所受彈力的方向都是垂直于接觸面指向球心，即沿半徑指向球心，如圖所示，彈力的方向與重心的位置無關(guān)．題組一形變及彈力的產(chǎn)生1．下列各種情況中，屬于彈性形變的有()A．撐竿跳高運(yùn)動(dòng)員起跳中，撐竿的形變B．當(dāng)你坐在椅子上時(shí)，椅面發(fā)生的微小形變C．細(xì)鋼絲被繞制成彈簧D．鋁桶被砸扁答案AB解析“撐竿的形變”、“椅面發(fā)生的微小形變”均能恢復(fù)原狀，是彈性形變；“細(xì)鋼絲被繞制成彈簧”不能恢復(fù)原狀，“鋁桶被砸扁”不能恢復(fù)原狀，是范性形變．故選項(xiàng)A、B正確，C、D錯(cuò)誤．2．關(guān)于彈性形變，下列說法正確的是()A．物體形狀的改變叫彈性形變B．一根鋼筋用力彎折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(fù)原來形狀的形變，叫彈性形變D．物體在外力停止作用后的形變，叫彈性形變答案C解析彈性形變指物體在外力停止作用后，能夠恢復(fù)原狀的形變，C正確，A、D錯(cuò)誤；鋼筋用力彎折后，無法恢復(fù)到原來的形狀，不屬于彈性形變，B錯(cuò)誤．3.在日常生活及各項(xiàng)體育運(yùn)動(dòng)中，有彈力出現(xiàn)的情況比較普遍，如圖1所示的跳水運(yùn)動(dòng)就是一個(gè)實(shí)例．請判斷下列說法正確的是()圖1A．跳板發(fā)生形變，運(yùn)動(dòng)員的腳沒有發(fā)生形變B．跳板和運(yùn)動(dòng)員的腳都發(fā)生了形變C．運(yùn)動(dòng)員受到的支持力，是跳板發(fā)生形變而產(chǎn)生的D．跳板受到的壓力，是跳板發(fā)生形變而產(chǎn)生的答案BC解析發(fā)生形變的物體，為了恢復(fù)原狀，會(huì)對與它接觸的物體產(chǎn)生彈力的作用，發(fā)生形變的物體是施力物體．B、C正確．題組二彈力方向的判斷4．下列關(guān)于彈力的敘述中錯(cuò)誤的是()A．壓力、拉力、支持力都是彈力B．壓力和支持力的方向總是垂直于接觸面C．輕繩、輕桿上產(chǎn)生的彈力的方向總是在沿繩、桿的直線上D．輕桿不同于輕繩，彈力的方向可以不沿桿答案C解析彈力包括壓力、拉力、支持力，其中繩的拉力總沿繩收縮的方向，壓力、支持力的方向總與接觸面垂直，故A、B正確；桿不同于繩，桿可以發(fā)生拉伸形變、壓縮形變和彎曲形變，所以桿的彈力方向不一定沿桿，要具體問題具體分析，C錯(cuò)誤，D正確．5．體育課上一學(xué)生將足球踢向斜臺(tái)，如圖2所示，下列關(guān)于足球和斜臺(tái)作用時(shí)斜臺(tái)給足球的彈力方向的說法正確的是()圖2A．沿v1的方向B．沿v2的方向C．先沿v1的方向后沿v2的方向D．沿垂直于斜臺(tái)斜向左上方的方向答案D解析足球與斜臺(tái)的作用是球面與平面的相互作用，足球所受彈力的方向垂直于斜臺(tái)指向足球，即斜向左上方，故D正確．6．一只松鼠站在傾斜的樹枝上，則樹枝對松鼠的彈力的方向?yàn)?)A．豎直向上 B．豎直向下C．垂直樹枝斜向上 D．沿樹枝方向答案C解析支持力的方向總是垂直于接觸面指向被支持的物體，選項(xiàng)C正確．7．在圖3中畫出物體A所受彈力的示意圖．圖3答案如圖所示題組三胡克定律8．關(guān)于彈簧的勁度系數(shù)k，下列說法中正確的是()A．與彈簧所受的拉力大小有關(guān)，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(guān)C．與彈簧發(fā)生的形變的大小有關(guān)，形變越大，k值越小D．與彈簧本身特性、所受拉力的大小、形變程度都無關(guān)答案B9．如圖4甲、乙所示，彈簧測力計(jì)和細(xì)線的重力及一切摩擦不計(jì)，物重G＝1N，則彈簧測力計(jì)A和B的示數(shù)分別為()圖4A．1N,0 B．0,1NC．2N,1N D．1N,1N答案D解析題圖中彈簧測力計(jì)A、B的受力情況是一樣的，都是左右兩端各受1N的拉力，此時(shí)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)都是1N．D正確．10．一根輕質(zhì)彈簧一端固定，用大小為F1的力壓彈簧的另一端，平衡時(shí)長度為l1；改用大小為F2的力拉彈簧，平衡時(shí)長度為l2.