人教課標實驗版必修一相互作用 彈力（全國一等獎）

2彈力第三章

相互作用[學習目標]1.知道形變的概念，能區(qū)分彈性形變和非彈性形變.2.知道彈力的定義及產(chǎn)生的條件，會判斷兩個物體間是否存在彈力，并會判斷彈力的方向.3.掌握胡克定律并能用此定律解決有關問題.內(nèi)容索引重點探究啟迪思維探究重點達標檢測檢測評價達標過關自主預習預習新知夯實基礎自主預習一、彈性形變和彈力1.形變：物體在力的作用下

或

發(fā)生的變化.2.彈性形變：物體在形變后撤去作用力時能夠

的形變.3.彈性限度：如果形變過大，超過一定的限度，撤去作用力后物體____(填“能”或“不能”)完全恢復原來的形狀，這個限度叫做彈性限度.4.彈力(1)定義：發(fā)生

的物體，由于要恢復原狀，對

的物體產(chǎn)生的力.(2)產(chǎn)生的條件：①兩物體

；②發(fā)生

.形狀體積恢復原狀不能形變與它接觸直接接觸彈性形變二、幾種彈力及方向1.壓力和支持力的方向都

于物體的接觸面.2.繩的拉力方向總是沿著繩子而指向繩子

的方向.繩中的彈力常常叫做張力.垂直收縮三、胡克定律1.內(nèi)容：彈簧發(fā)生彈性形變時，彈力的大小F跟彈簧__________________成正比，即F＝

.2.勁度系數(shù)：其中k為彈簧的

，單位為

，符號是N/m.是表示彈簧“軟”“硬”程度的物理量.伸長(或縮短)的長度xkx勁度系數(shù)牛頓每米1.判斷下列說法的正誤.(1)只要兩物體接觸就一定產(chǎn)生彈力.(

)(2)發(fā)生形變后的物體撤去外力后都能夠恢復原狀.(

)(3)海綿受擠壓發(fā)生形變，桌面受擠壓不會發(fā)生形變.(

)(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(nèi)彈力F的大小與彈簧的長度成正比.(

)[即學即用]×××√答案×2.彈簧的原長為10cm，它下面掛一個重為4N的物體時，彈簧長為12cm，則該彈簧的勁度系數(shù)為____N/m.若在它下面掛一個重為6N的物體，則彈簧的伸長量為___cm(彈簧始終在彈性限度內(nèi)).答案2003重點探究一、形變和彈力[導學探究](1)如圖1所示，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，使水面位于細管中，用手捏玻璃瓶，會看到什么現(xiàn)象？說明什么？答案答案用手捏玻璃瓶，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1(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？答案答案橡皮泥、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)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(chǎn)生的？答案彈簧受到拉力后發(fā)生形變(伸長)，發(fā)生形變的彈簧要恢復原狀，對手就產(chǎn)生了拉力.圖2[知識深化]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(chǎn)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(圖3)和力學放大法(圖1)，它們都是把微小的形變進行放大，便于觀察.圖3例1關于彈力的產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)生的答案解析√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(chǎn)生的，C錯.電燈受到的拉力是電線發(fā)生微小形變而產(chǎn)生的，D對.二、彈力的方向彈力有無的判斷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：(1)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4所示.圖4(2)繩的拉力方向：總是沿著繩并指向繩收縮的方向.2.彈力有無的判斷：(1)對于明顯形變的情況，可以根據(jù)彈力產(chǎn)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)則說明物體間可能無彈力作用；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5中，若A處有彈力，則無法使球處于靜止狀態(tài)，故A處無彈力.圖5例2在如圖6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).答案解析圖6答案見解析圖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.例3

(多選)如圖7所示，圖中的物體A均處于靜止狀態(tài)，受到彈力作用的說法正確的是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α、β，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D.圖丁中A受到斜面B對它的彈力的作用√圖7答案解析√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，B球靜止.不可能再受到A對B的彈力作用；B選項中采用假設法，若去掉左側(cè)的斜面，A將運動，若去掉右側(cè)的斜面，A也將運動，所以球A對兩斜面均有力的作用；C選項中假設斜面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.D選項中假設斜面B對小球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.誤區(qū)警示判斷彈力有無的兩個誤區(qū)1.誤認為兩物體只要接觸就一定存在彈力作用，而忽視了彈力產(chǎn)生的另一條件——發(fā)生彈性形變.2.誤認為有形變一定有彈力，而忽視了彈性形變和非彈性形變的區(qū)別.針對訓練1在圖8中畫出物體A所受彈力的示意圖.圖8答案解析答案

見解析圖解析支持力、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.三、胡克定律[導學探究]對于同一根彈簧，被拉得越長，彈簧的彈力越大，關于彈簧彈力的大小，甲說：彈簧彈力大小與其長度成正比；乙說：彈力的變化量ΔF與彈簧形變的變化量Δx成正比.哪個同學說法正確？答案甲錯，乙對.彈簧的彈力與彈簧的形變量成正比，即F＝kx，也有ΔF＝k·Δx.答案[知識深化]胡克定律1.成立條件：在彈性限度內(nèi).2.對F＝kx的理解(1)x是彈簧的形變量，而不是彈簧形變后的長度.(2)k為彈簧的勁度系數(shù)，反映彈簧本身的屬性，由彈簧自身的長度、粗細、材料等因素決定，與彈力F的大小和伸長量x無關.(3)F－x圖象是一條過原點的傾斜直線(如圖9所示)，直線的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)k.(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.圖9例4一根輕彈簧在10.0N的拉力作用下，其長度由原來的5.00cm伸長為6.00cm.(1)當這根彈簧長度為4.20cm時，彈簧受到的力為多大？答案解析答案8.0N解析彈簧原長L0＝5.00cm＝5.00×10－2m在拉力F1＝10.0N的作用下伸長到L1＝6.00cm＝6.00×10－2m根據(jù)胡克定律得F1＝kx1＝k(L1－L0)解得彈簧的勁度系數(shù)當壓力為F2時，彈簧被壓縮到L2＝4.20cm＝4.20×10－2m根據(jù)胡克定律得，壓力F2＝kx2＝k(L0－L2)＝1.00×103N/m×(5.00－4.20)×10－2m＝8.0N.(2)當彈簧受到15N的拉力時，彈簧的長度是多少？(彈簧始終在彈性限度內(nèi))答案解析答案6.50cm解析設彈簧的彈力F＝15N時彈簧的伸長量為x.此時彈簧的長度為L＝L0＋x＝6.50cm.總結提升1.輕彈簧有壓縮和拉伸形變，既能產(chǎn)生壓力，又能產(chǎn)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.針對訓練2一根輕質(zhì)彈簧一端固定，用大小為50N的力壓彈簧的另一端，平衡時長度為L1＝20cm；改用大小為25N的力拉彈簧，平衡時長度為L2＝35cm；若彈簧的拉伸或壓縮均在彈性限度內(nèi)，求彈簧的原長和勁度系數(shù).答案解析答案30cm

500N/m解析設彈簧原長為L0，勁度系數(shù)為k.由胡克定律得：F1＝k(L0－L1) ①F2＝k(L2－L0) ②聯(lián)立①②兩式得：L0＝0.3m＝30cm，k＝500N/m.達標檢測1.(對彈力概念的理解)(多選)在日常生活及各項體育運動中，有彈力出現(xiàn)的情況比較普遍，如圖10所示的跳水運動就是一個實例.請判斷下列說法正確的是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(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1234解析圖10√√解析發(fā)生形變的物體，為了恢復原狀，會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.52.(彈力方向的判斷)在圖11中畫出物體A所受彈力的示意圖.答案1234圖11答案如圖所示53.(彈力有無的判斷)下列各圖中P、Q兩球之間不存在彈力的是(所有接觸面都是光滑的)解析A圖中兩球間若有彈力則小球Q將向右運動，所以P、Q間無彈力；B圖中兩球間若無彈力，則兩球?qū)⑾虼髨A弧底部運動，所以P、Q間有彈力；C圖中兩球間若無彈力則小球P將向下運動，所以P、Q間有彈力；D圖中兩球間若無彈力則小球P將向右下運動，所以P、Q間有彈力.故選A.1234答案