高中物理必修一第三章第二节-弹力优秀课件-PPT.ppt

3.23.2 弹力弹力北京奥运冠军张娟娟在射箭比赛中刺激的休闲运动蹦极号称梦之队的中国跳水女队在3米板跳水比赛中撑杆跳蹦床挑水一、形变一、形变1、形变：物体形状和体积发生的改变、形变：物体形状和体积发生的改变（伸长、缩短、弯曲、扭转等）（伸长、缩短、弯曲、扭转等）软的物体能看见形变软的物体能看见形变,那么那么坚硬坚硬的物体能否发生形变呢？的物体能否发生形变呢？问题问题有一些物体眼睛根本观察不到它的形变，有一些物体眼睛根本观察不到它的形变，比如一些比较坚硬的物体，但是这些物体比如一些比较坚硬的物体，但是这些物体都有形变，只不过形变很微小都有形变，只不过形变很微小。一切物体受到外力作用都要发生形变一切物体受到外力作用都要发生形变显示微小形变的观察（一）显示微小形变的观察（一）作用在物体上的外力越大，物体的形变就作用在物体上的外力越大，物体的形变就越大。越大。2、形变的分类、形变的分类 1）按对外表现形式上分拉伸形变（或压缩形）按对外表现形式上分拉伸形变（或压缩形变）、弯曲形变、扭转形变等。变）、弯曲形变、扭转形变等。2）按可否恢复原状分）按可否恢复原状分非弹性形变非弹性形变弹性形变弹性形变发生形变的物体在停止发生形变的物体在停止受力后，能恢复原状的受力后，能恢复原状的形变称为弹性形变形变称为弹性形变弹性限度弹性限度如果形变过大，超过如果形变过大，超过一定限度，即使撤去一定限度，即使撤去作用力，物体也不能作用力，物体也不能完全恢复原来的形状，完全恢复原来的形状，这个限度叫弹性限度这个限度叫弹性限度（二）弹力（二）弹力：（1）定义：）定义：发生弹性形变的物体由于要恢复原来的形状，对发生弹性形变的物体由于要恢复原来的形状，对与它接触的物体发生力的作用，这种力叫做弹力与它接触的物体发生力的作用，这种力叫做弹力（2）产生条件：）产生条件：物体间相互接触物体间相互接触 物体间发生弹性形变物体间发生弹性形变（3）支持力和拉力都属于弹力。）支持力和拉力都属于弹力。接触力接触力【理解应用一】【理解应用一】谁形变谁形变 谁产生弹力谁产生弹力 谁是施力物体谁是施力物体 弹力是施力物体发生形变产生的弹力是施力物体发生形变产生的方法指导方法指导一、形变与弹力一、形变与弹力例例1 1关于弹力，下列说法正确的是关于弹力，下列说法正确的是()A拉力、压力、支持力在性质上均为弹力拉力、压力、支持力在性质上均为弹力B物物体体由由于于发发生生了了弹弹性性形形变变，会会对对使使其其发发生生弹弹性性形形变变的的物物体体施施加加弹弹力力作用作用C对于同一根弹簧，弹性形变越大，弹力越大对于同一根弹簧，弹性形变越大，弹力越大D许多物体可以在不发生形变的条件下对物体施以弹力作用许多物体可以在不发生形变的条件下对物体施以弹力作用ABC解解析析准准确确掌掌握握弹弹力力产产生生的的条条件件、弹弹力力大大小小的的相相关关因因素素是解答此问题的关键，具体分析见下表所示：是解答此问题的关键，具体分析见下表所示：答案答案ABC选项选项内容指向，联系分析内容指向，联系分析结论结论A拉力、压力、支持力均是由弹性形变产生的，所以均为拉力、压力、支持力均是由弹性形变产生的，所以均为弹力弹力.正确正确B发生弹性形变的物体，会对使其发生弹性形变的物体产发生弹性形变的物体，会对使其发生弹性形变的物体产生弹力的作用生弹力的作用.正确正确C弹簧弹力大小由弹簧的劲度系数和弹性形变大小共同决弹簧弹力大小由弹簧的劲度系数和弹性形变大小共同决定，对于同一根弹簧，劲度系数一定，弹性形变越大，定，对于同一根弹簧，劲度系数一定，弹性形变越大，弹力越大弹力越大.正确正确D要产生弹力作用必须发生弹性形变要产生弹力作用必须发生弹性形变.错误错误误区误区警示警示本题易误选本题易误选D.根据经验，有很多形变是肉眼观察不到的，故而根据经验，有很多形变是肉眼观察不到的，故而错选错选.练习练习1关于弹力产生条件的说法中，正确的是（关于弹力产生条件的说法中，正确的是（）A、物体间不相互接触，也能产生弹力。、物体间不相互接触，也能产生弹力。B、只要两物体接触就一定会产生弹力。、只要两物体接触就一定会产生弹力。C、只有弹簧才能产生弹力。、只有弹簧才能产生弹力。D、两个物体直接接触且互相挤压发生、两个物体直接接触且互相挤压发生 形变时才会产生弹力。形变时才会产生弹力。D【跟踪练习【跟踪练习1 1】打网球时，网球和网球拍接触瞬间打网球时，网球和网球拍接触瞬间下列说法正确的是（下列说法正确的是（）A.在接触处只有网球拍有弹力产生在接触处只有网球拍有弹力产生B.在接触处网球和网球拍都产生弹力在接触处网球和网球拍都产生弹力C.网球对网球拍的弹力是网球形变后网球对网球拍的弹力是网球形变后 对网球拍施加的力对网球拍施加的力D.网球拍对网球的弹力是网球拍形变网球拍对网球的弹力是网球拍形变 后对网球施加的力后对网球施加的力BCD 判断弹力有无的方法判断弹力有无的方法 （1）弹力产生的条件）弹力产生的条件（2）假设法）假设法 （3）力的作用效果）力的作用效果FN光滑平面知识精析知识精析一、弹力存在的判定一、弹力存在的判定判断弹力的有无一般有以下三种方法：判断弹力的有无一般有以下三种方法：1根根据据弹弹力力产产生生的的条条件件来来判判断断：看看物物体体是是否否存存在在弹弹性性形形变及弹性形变的方向变及弹性形变的方向2利用假设法判断利用假设法判断可可假假设设在在该该处处将将与与物物体体接接触触的的另另一一物物体体去去掉掉，看看物物体体还还能能否否在在原原位位置置保保持持原原来来的的状状态态，从从而而判判断断该该物物体体是是否否受受弹弹力力作用作用例例如如：如如图图132所所示示，将将甲甲图图中中与与小小球球接接触触的的斜斜面面去去掉掉，小小球球无无法法在在原原位位置置保保持持静静止止，而而把把乙乙图图中中的的斜斜面面去去掉掉，小小球球仍静止，故甲球受斜面的弹力，乙球不受斜面的弹力仍静止，故甲球受斜面的弹力，乙球不受斜面的弹力图图1323利用力的作用效果分析利用力的作用效果分析如如图图133所所示示，光光滑滑水水平平面面上上的的球球靠靠在在竖竖直直面面上上静静止止，竖竖直直面面是是否否对对球球产产生生力力的的作作用用？假假设设竖竖直直面面对对球球产产生生了了力力的的作作用用，由由力力的的作作用用效效果果可可知知，球球不不会会静静止止，故故可可判判定定没没有有水水平弹力产生平弹力产生图图133二、假设存在法：二、假设存在法：例、光滑水平面上AB两物体紧挨着保持 静止，则它们之间有弹力吗？ABAB解：解：直接判断法无法判断出，因为你根本看不出它们之间是否有弹性形变。可以用假设法。假设AB之间有挤压，则A对B有向右的弹力，B对A有向左的力。真是这样，则AB均不能保持静止，与题设矛盾。所以没有挤压。三、隔离法三、隔离法:AB将相互接触的两个物体中拿走一个，看对另一个物体是否有影响解：取走B球后，A仍静止，运动状态未变化，可以断定AB之间原来没有作用力。A【巩固小练习】【巩固小练习】在下图中在下图中a a、b b表面均光滑表面均光滑,天花板和地天花板和地面均水平，面均水平，a a、b b间一定有弹力的是间一定有弹力的是()()B（三）弹力的方向：（三）弹力的方向：弹力的方向总是跟引起物体形变的外力弹力的方向总是跟引起物体形变的外力方向相反，跟物体形变的方向相反。方向相反，跟物体形变的方向相反。1、绳子（弹簧）的拉力方向是沿绳子而指向、绳子（弹簧）的拉力方向是沿绳子而指向 绳子收缩的方向。绳子收缩的方向。2、压力（支持力）的方向总是垂直于支持面、压力（支持力）的方向总是垂直于支持面而指向被压（被支持）的物体。而指向被压（被支持）的物体。v点与平面接触NN点与平面间弹力方向：过接触点垂直平面指向受力物体光滑斜面ABNANB判断下列支持面对物体弹力的方向？判断下列支持面对物体弹力的方向？点与面接触点与平面间弹力方向：过接触点垂直平面指向受力物体N1N2平面与曲面接触（分析A物体）曲面与曲面间弹力方向：与过接触点的公切面垂 直并指向受力物体半球形的碗NABNNB对AA2.绳的拉力绳的拉力:细绳的拉力沿绳子指细绳的拉力沿绳子指向绳子收缩的方向向绳子收缩的方向.方方向向：杆杆与与地地面面（或或墙墙面面）接接触触的的端端点点所所受受地地面面（或墙面）的支持力与接触面垂直。（或墙面）的支持力与接触面垂直。杆杆与与支支撑撑点点接接触触，接接触触部部分分所所受受支支撑撑点点的的弹弹力力方方向向与杆垂直。与杆垂直。3杆的弹力杆的弹力 NNN1N2弹力方向的判断：弹力方向的判断：1 1、两平面接触：垂直于接触面。2 2、点面接触：垂直于面。3 3、点点接触：垂直于公切面。平面与平面接触，弹力垂直平面。平面与平面接触，弹力垂直平面。(简称为简称为“面面面面”接触接触)点与平面接触，弹力通过接触点点与平面接触，弹力通过接触点而垂直平面。而垂直平面。(简称为简称为“点面点面”接触接触)曲面和曲面接触，弹力通过接触点曲面和曲面接触，弹力通过接触点垂直于切面而指向圆心。（相当于点垂直于切面而指向圆心。（相当于点与点接触，简称为与点接触，简称为“点点点点”接触）接触）1.两物体接触面上的弹力，包括压力和支持力。这种弹力的两物体接触面上的弹力，包括压力和支持力。这种弹力的方向与物体的接触方式有关方向与物体的接触方式有关(通常有下列三种接触方式通常有下列三种接触方式)：2.绳的拉力绳的拉力:细绳的拉力沿绳子指细绳的拉力沿绳子指向绳子收缩的方向向绳子收缩的方向.弹力的方向小结弹力的方向小结二、弹力方向的确定二、弹力方向的确定弹弹力力是是接接触触力力，不不同同的的物物体体，不不同同的的接接触触方方式式，弹弹力力方方向的判断方法也有所不同，具体比较见下表所示：向的判断方法也有所不同，具体比较见下表所示：类型类型方向方向图示图示接接触触方方式式面与面面与面垂直公共接触面垂直公共接触面点与面点与面过点垂直于面过点垂直于面点与点点与点垂直于切面垂直于切面轻绳轻绳沿绳收缩方向沿绳收缩方向轻杆轻杆可沿杆可沿杆可不沿杆可不沿杆二、弹力方向的判定二、弹力方向的判定例例2 2三三个个相相同同的的支支座座上上分分别别搁搁着着三三个个质质量量和和直直径径都都相相同同的的光光滑滑圆圆球球a、b、c，支支点点P、Q在在同同一一水水平平面面上上，a的的重重心心位位于于球球心心，b和和c的的重重心心位位于于球球心心的的正正上上方方和和正正下下方方，如如图图134甲甲所所示示，三三球球皆皆静静止止，试试分分析析三三种种情情况况下下支支点点P、Q对对球球的的弹弹力方向是怎样的力方向是怎样的图图13-4甲甲变式训练变式训练1画出图画出图13-5中物体中物体A所受弹力的示意图所受弹力的示意图图图13-5解解析析弹弹力力的的方方向向应应垂垂直直于于接接触触面面，指指向向受受力力物物体体，丙丙图图中中注注意意分分析析A球球上上方方接接触触点点处处无无弹弹力力，而而甲甲图图中中上上方方绳绳的的拉力的方向沿绳向上拉力的方向沿绳向上答案答案如图甲、乙、丙所示如图甲、乙、丙所示解解析析相相互互作作用用的的物物体体属属于于点点与与曲曲面面接接触触，弹弹力力的的方方向向垂垂直直于于曲曲面面的的过过接接触触点点的的切切面面，且且指指向向球球心心，与与重重心心位位置置无无关，故三种情况下弹力方向是一致的如图关，故三种情况下弹力方向是一致的如图13-4乙所示乙所示图图13-4乙乙点点评评 在在分分析析弹弹力力时时要要先先判判断断弹弹力力是是否否存存在在，弹弹力力的的方方向可用如下方法判定：向可用如下方法判定：(1)若接触面之一为平面，则弹力一定垂直于该平面若接触面之一为平面，则弹力一定垂直于该平面(2)若接触面之一为球面，则弹力一定过球心若接触面之一为球面，则弹力一定过球心(3)若若接接触触面面为为曲曲面面，则则弹弹力力一一定定垂垂直直于于曲曲面面的的过过接接触触点点的切面的切面(4)若接触处之一为直线，则弹力一定垂直于该直线若接触处之一为直线，则弹力一定垂直于该直线试试分分析析图图中中细细杆杆或或小小球球A A所所受受的的弹弹力，并确定其方向。力，并确定其方向。水平面上靠在一起水平面上靠在一起的两小球的两小球 悬挂靠在一起悬挂靠在一起的两小球的两小球AAAAB半球形的碗 思思考考：试试分分析析图图中中细细杆杆或或小小球球A A所所受受的的弹弹力，并确定其方向。力，并确定其方向。AA（3）如图所示，用两根绳子分别把）如图所示，用两根绳子分别把A、B两个物体挂在天花板上，画出物体两个物体挂在天花板上，画出物体B所受到的弹力所受到的弹力 悬挂靠在一起的两小球悬挂靠在一起的两小球AB探究问题四：探究问题四：定量地研究弹簧的弹力大定量地研究弹簧的弹力大小跟哪些因素有关？小跟哪些因素有关？钩码质量m/g050100150200250弹簧总长度L/cm1012.113.916.217.920.1弹力大小F/N00.511.522.5弹簧伸长量x/cm02.13.96.27.910.1伸长量伸长量x/cm弹力弹力F/No2468100.511.522.5四、胡克定律四、胡克定律：实验：探究弹力和弹簧伸长的关系实验：探究弹力和弹簧伸长的关系1、胡克定律内容、胡克定律内容：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力的大在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力的大小跟弹簧伸长（或缩短）的长度小跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比。成正比。2、公式公式：其中：其中：K弹簧的劲度系数弹簧的劲度系数(其大小跟弹簧的形状、其大小跟弹簧的形状、大小、长短、钢丝的线径、材料等因素有关大小、长短、钢丝的线径、材料等因素有关)单位：牛每米，单位：牛每米，符号符号N/m x 弹簧伸长（或缩短）的长度弹簧伸长（或缩短）的长度F=KxLL0 x拉伸过程拉伸过程xL0L压缩过程压缩过程理解形变量(伸缩量）FF三、弹力大小的计算三、弹力大小的计算对对弹弹力力大大小小的的计计算算可可分分为为弹弹簧簧弹弹力力和和非非弹弹簧簧弹弹力力两两种种情情况：况：1弹簧弹力的大小：应用胡克定律弹簧弹力的大小：应用胡克定律Fkx求解求解其其中中x是是弹弹簧簧的的形形变变量量(可可能能是是拉拉伸伸量量，也也可可能能是是压压缩缩量量)，x|现现长长原原长长|；k是是比比例例常常数数，它它是是一一个个反反映映弹弹簧簧形形变变难难易易程程度度的的物物理理量量，是是由由弹弹簧簧本本身身的的材材料料、长长度度、粗粗细细、匝匝数数等条件决定的等条件决定的2非非弹弹簧簧弹弹力力的的大大小小：与与物物体体的的形形变变程程度度有有关关，一一般般要要借助于物体所遵循的物理规律求解借助于物体所遵循的物理规律求解如如静静止止在在桌桌面面上上的的物物体体受受到到桌桌面面向向上上的的弹弹力力和和自自身身的的重重力力作作用用，由由二二力力平平衡衡可可知知，弹弹力力的的大大小小等等于于物物体体重重力力的的大大小小三、胡克定律及应用三、胡克定律及应用例例3 3 如如图图136所所示示，两两木木块块质质量量分分别别为为m1和和m2，两两轻轻质质弹弹簧簧的的劲劲度度系系数数分分别别为为k1和和k2，上上面面木木块块压压在在上上面面的的弹弹簧簧上上(但但不不拴拴接接)，整个系统处于平衡状态试求两弹簧的压缩量，整个系统处于平衡状态试求两弹簧的压缩量x1和和x2.练习练习3 3关于胡克定律的下列说法，正确关于胡克定律的下列说法，正确的是（的是（）A A拉力相同、伸长也相同的弹簧，拉力相同、伸长也相同的弹簧，它们的劲度系数相同它们的劲度系数相同B B劲度系数相同的弹簧，弹簧的伸长相同劲度系数相同的弹簧，弹簧的伸长相同C C知道弹簧的劲度系数，就可以算出任何拉力下知道弹簧的劲度系数，就可以算出任何拉力下的弹簧伸长的弹簧伸长D D劲度系数和拉力、伸长量没有关系，它只决定劲度系数和拉力、伸长量没有关系，它只决定于弹簧的材料、长度、弹簧丝的粗细于弹簧的材料、长度、弹簧丝的粗细D解：解：F1=16N x1=4cm=410-2m L0=10cm，F2=8N(1)根据胡克定律：根据胡克定律：F1=kx1 可得可得 k=F1/x1=N/m=400N/m(2)根据胡克定律：根据胡克定律：F2=kx2 可得可得 X2=F2/k=m=210-2m=2cm L2=L0 0X2=（102）cm=8cm【跟踪练习【跟踪练习4 4】一根轻质弹簧，当受到一个大小为一根轻质弹簧，当受到一个大小为16N16N的拉力作用时，该弹簧的伸长量的拉力作用时，该弹簧的伸长量是是4cm4cm。该弹簧的劲度系数是多大？该弹簧的劲度系数是多大？如果弹簧的原长是如果弹簧的原长是10cm10cm，当受到，当受到8N8N的压力时，该弹簧将缩短到多少的压力时，该弹簧将缩短到多少cmcm？