1、
一、弹力有无的判断方法
典例1 如图所示,小球A系在竖直拉紧的细绳的下端,球恰好与斜面接触并处于静止状态,则小球受到的力是( )
答案 A
巩固练习1 判断图中小球是否受到A、B两个接触面的弹力作用.
解析 题图①中将接触面B去掉,球仍能处于平衡,故球不受B面的弹力作用,而受到A面的弹力作用.题图②中小球同时受到A、B两面的弹力作用.
答案 见解析
二、弹力方向的判断
典例2 如图①、②、③所示,画出物体A受到的弹力示意图.
解析 图①中,A球与容器壁及容器底部是球面与平面接触,弹力方向分别垂直于容器壁、底部指向A球(必通过球心);A和B是球面与球面接触,弹力方向
2、垂直于过接触点的切面,在两球连线上,如图①所示.
②图中,杆下端与球面接触点与球面接触,弹力方向垂直于球面过接触点的切面,即沿半径方向指向球心;杆与碗边接触为点与直线(平面)接触,故弹力垂直于杆斜向上,如图②所示.
③图中,两绳对A产生的弹力为拉力,由绳子形变而产生,故弹力必沿绳子且指向绳子收缩方向.如图③所示.
答案 见解析图
巩固练习2 画出图①、②中物体A受到的弹力的示意图.
解析 弹力是一种接触力,弹力的方向垂直于接触点处的切面,方向跟施力物体恢复原状的趋势一致,指向被支持物体,如图.[来源:Z,xx,k.Com]
答案 见解析图
三、弹力大小的计算
典例3
3、 竖直悬挂的弹簧下端,挂一重为4 N的物体时,弹簧长度为12 cm;挂重为6 N的物体时,弹簧长度为13 cm,则弹簧原长为________ cm,劲度系数为________ N/m.
解析 弹簧上悬挂重物时弹簧要伸长,由胡克定律知:弹簧上的弹力与弹簧的伸长量成正比,即F=kx,其中k为劲度系数,x为弹簧伸长量,数值上等于伸长后的总长度减去原长L0,即x=L-L0.改变悬挂重物的重量,伸长量变化,这样可以列出两个方程,可通过方程组求出弹簧原长和劲度系数.
设弹簧的原长为L0,劲度系数为k,设挂G1=4 N重物时弹簧的长度为L1,挂G2=6 N的重物时弹簧的长度为L2,则L1=12 cm,L
4、2=13 cm,由胡克定律得
G1=k(L1-L0)
G2=k(L2-L0)
代入数据解得L0=10 cm,k=200 N/m.
即弹簧原长为10 cm,劲度系数为200 N/m.
答案 10 200
名师点拨 (1)弹力的大小与形变程度有关,具体问题中可由物理规律求解.如静止在桌面上的物体受到桌面向上的弹力和自身的重力作用,由二力平衡知,弹力的大小等于物体重力的大小.
(2)对弹簧的弹力有胡克定律:发生弹性形变的弹簧在弹性限度内,弹力的大小与弹簧的长度变化量成正比,即F=kx.
式中F表示弹力,k表示劲度系数,与弹簧自身性质有关,由弹簧的材料、长度、粗细、匝数决定,与F或x的
5、大小无关,单位符号是N/m;x表示弹簧长度的变化量,单位符号是m.注意:若x的给出单位为“cm”时,要先化为“m”才能代入公式计算.
巩固练习3 量得一只弹簧测力计3 N和5 N两刻线之间的距离为2.5 cm,求:
(1)弹簧测力计3 N刻线与零刻线之间的距离;
(2)测力计所用弹簧的劲度系数.
解析 设3 N刻线到零刻线之间的距离为x,劲度系数为k.
(1)根据胡克定律有F1=kx,F2=k(x+2.5)
由题意知F1=3 N F2=5 N
解得 x=3.75 cm.
(2)k== N/m=80 N/m.
答案 (1)3.75 cm
(2)80 N/m