高中物理-同步教学第3章-3.2-弹力课件-沪科版必修1.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,3.2,弹力,1,接触力、弹性形变和弹力,(1),物体在力的作用下,或,发生改变，叫做形变一切物体都能发生形变有些物体在形变后能够恢复原状，这种形变叫做,.,(2),弹力的定义：发生,的物体由于要,，对与它,的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力,(3),弹力产生的条件：,物体间要,；,物体间要相互挤压而发生,.,形状,体积,弹性形变,弹性形变,恢复原状,接触,接触,弹性性变,2,弹力的方向,压力和支持力的方向都,，绳的拉力的方向,的方向,3,胡克定律,(1),弹力的大小跟形变的,有关，形变越,，弹力也越大，形变,，弹力随之消失,(2),胡克定律：弹簧发生弹性形变时，,弹力,跟,成正比，即,，式中,k,为弹簧的劲度系数，单位是,，符号用,表示,(3),胡克定律表达式的适用条件：,.,垂直于接触面,沿绳要收缩,大小,为零,形变量,F,kx,牛每米,N/m,弹性限度内,大,一、弹性形变,重点解读,(1),定义：物体的形状或体积的改变叫形变,(2),形变的种类：,形变有拉伸形变,(,或压缩形变,),、弯曲形变、扭转形变等本节主要讨论拉伸,(,或压缩,),形变,(3),弹性形变：物体在外力作用下发生形变，如果撤去外力后，形变能完全恢复，这种形变叫弹性形变,(4),弹性限度：如果外力使物体的形变过大超过一定限度，在撤去外力后，形变不能完全恢复，这个限度就叫弹性限度,疑点辨析,形变与弹性形变,形变有弹性形变和非弹性形变之分,(1),弹性形变：物体在形变后能够恢复原状，如弹簧、橡皮筋等，这样的形变叫弹性形变,(2),非弹性形变：物体在形变后不能恢复原状，如普通的泥巴,难点突破,怎样观测微小形变？,物体受到外力作用都将发生形变，但是有好多形变是很不明显的，,需要借助于仪器或其他辅助物才能观测，课本上介绍了两种最简,单的方法是把一圆玻璃瓶装满水，瓶口用中间插有细管,(,透明,),的瓶,塞塞住，如右图所示，用手挤压玻璃瓶，细管中的水就会上升，松开手，水面又降回原处,想一想,：如果换成扁玻璃瓶，按压,“,凸,”,面、,“,扁,”,面效果一,样吗？,二、弹力产生的条件,要点梳理,发生弹性形变的物体由于恢复原状而对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力,可见，要产生弹力需同时满足两个条件：,物体间直接接触，,接触处发生弹性形变相互接触是产生弹力的首要条件，但相互接触的物体间不一定存在弹力，只有两物体接触处产生弹性形变时，两物体间才有弹力产生当形变不明显难以直接判断时，可用,“,假设法,”,判定，所谓,“,假设法,”,就是假设与研究对象接触的物体施加了弹力，画出假设状态下的受力图，判断受力情况与现实状态是否矛盾，若矛盾，假设不成立，则无弹力,三、弹力的方向,重点解读,(1),书与桌面间的弹力,如右图所示，一本书放在桌面上，书对桌面产,向下的压力,(,弹力,),，桌面对书产生向上的支持力,(,弹力,),因为两者都发生了形变，桌面向下,“,凹,”,了，书向上,“,凹,”,了,弹力的方向与接触面垂直,(2),绳与物的弹力,如右图所示，一个同学用绳子拉水平面上的小车，,绳子、小车都发生形变，两者都产生了弹力这种情,况，弹力的方向与绳在一条直线上,绳的拉力沿着绳而指向绳收缩的方向绳的拉力作用在车上，绳的拉力就是车受到的力,如右图所示，绳吊起电灯，由于灯的重力作用，,使绳发生微小形变，对与它接触的电灯产生弹力,F,1,，,即绳对灯有向上的拉力，方向沿绳向上,由于灯把的微小形变，对与它接触的吊绳产生了弹力,F,2,，即灯对绳的拉力，方向沿绳向下,难点突破,关于弹力方向的判定,(1),物体所受弹力的方向总是指向该物体发生形变的方向，弹力的作用线总是通过两物体的接触点并沿其接触点共切面的垂直方向大致有以下几种情形：,类型,方向的判定,举例,接,触,方,式,面与面,与接触面垂直,点与面,与接触面垂直且过,“,点,”,点与点,与公共切面垂直,(2),弹簧两端的弹力与其中心轴重合，指向弹簧恢复原状的方向,(3),绳子只能受拉力而发生形变，即绳子只能承受拉力，则绳子拉物体的弹力的方向总是沿着绳子指向其收缩的方向,(4),轻杆的弹力不一定沿杆的方向，中学阶段有两种轻杆模型,四、胡克定律,难点突破,弹簧弹力与弹簧伸长量,(,或压缩量,),的关系,(1),胡克定律：实验表明，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,x,成正比，即,F,kx),k,称为弹簧的劲度系数，单位是牛顿每米，符号是,N/m.,比较而言，,k,越大，弹簧越,“,硬,”,；,k,越小，弹簧越,“,软,”,(2),弹力与弹簧伸长量的关系可用,F,x,图象表示，如下图所示,对弹力的理解及其有无的判断,如右图所示，物体,A,静置于水平桌面上，,下列关于物体所受作用力的说法中正确的是,(,),A,桌面受到的压力就是物体的重力,B,桌面受到的压力是由它本身发生了微小的形变而产生的,C,桌面由于发生了微小形变而对物体产生了垂直于桌面的支持力,D,物体由于发生了微小形变而对桌子产生了垂直于桌面的压力,【,解析,】,在此，压力大小和方向都与重力相同，但不能说压力就是重力，,它们的施力物体和受力物体都不同，性质也不同桌面受到的压力是由物体,下表面发生微小形变而产生的故,C,、,D,正确,【,答案,】,CD,1-1,(2010,年济南省级示范高中联考,),如右图所示，小车内有 一固定光滑斜面，一个小球通过细绳与车顶相连，小车在水平面上做直线运动，细绳始终保持竖直关于小球的受力情况，下列说法正确的是,(,),A,若小车静止，绳对小球的拉力可能为零,B,若小车静止，斜面对小球的支持力一定为零,C,若小车向右运动，小球一定受两个力的作用,D,若小车向右运动，小球一定受三个力的作用,【,解析,】,若小车静止，则小球受力平衡，由于斜面光滑，不受摩擦力，小球受重力和绳子的拉力，且重力和拉力都沿竖直方向；如果受斜面的支持力，则没法达到平衡，因此在小车静止时，斜面对小球的支持力一定为零，绳子的拉力大小等于小球的重力，故,A,项错误，,B,项正确；若小车向右匀速运动时，小球受重力和绳子拉力作用；若小车向右做减速运动，则一定受斜面的支持力，可能受绳子的拉力，也可能不受绳子的拉力，故,C,、,D,项都不对,【,答案,】,B,胡克定律的应用,如右图所示，一劲度系数为,k,的弹簧，下端悬挂一重物，重物质量,为,m,，平衡时物体在,a,位置现用力将物体由,a,向下拉长,x,至,b,位置，则此时弹,簧的弹力为,(,),A,kx,B,mg,kx,C,mg,kx,D,以上说法都不正确,【,解析,】,公式法,：本题中给出的,x,并非在原长基础上的形变量，因此，弹,力,F,kx.,开始时，物体在位置,a,静止，此时弹力与重力相等，即,F,1,mg,，由,F,kx,知，弹簧伸长量,x,1,.,又因为拉力使弹簧又伸长了,x,，则弹簧总的形,变量为,x,1,x,x.,故弹簧弹力为,k,mg,kx.,巧解法：,根据推论式,F,kx,，得,F,kx.,物体在外力作用下又伸长,x,时，拉,力的大小为,F,kx.,考虑到弹簧原来的弹力为,mg,，故后来弹簧弹力为,mg,kx.,【,答案,】,B,【,误区警示,】,运用胡克定律时，一定要注意公式,F,kx,中,x,为弹簧的形变,量，而非总长度且弹簧受到的力是拉力和压力时，表达式是不同的,如右图所示，,A,、,B,两个物体的重力分别为,GA=3 N,，,GB=4 N,，弹簧的重力不计，整个装置沿竖直方向处于静止状态，这时弹簧的弹力,F=2 N,，则天花板受到的拉力和地板受到的压力，有可能是,(,),A,1 N,和,6 N,B,5 N,和,6 N,C,1 N,和,2 N D,5 N,和,2 N,【,解析,】,弹簧的弹力为,2 N,，有两种可能的情形，拉伸或压缩状态,(1),拉伸状态，由,A,、,B,受力平衡可知，,D,正确,(2),压缩状态，同理可知，,A,正确,【,答案,】,AD,21,关于弹力，下列说法中正确的是,(,),A,形变微小时，弹力很小,B,形变量越大，弹力就越大，弹力大小总是与形变量成正比的,C,放在水平桌面上的书对桌面的压力就是物体所受的重力,D,通常所说的压力、支持力和绳的拉力都是弹力,【,指点迷津,】,当物体发生弹性形变时,(,即在弹性限度内,),形变量越大，弹力,越大，否则形变量越大，弹力不一定大，故选项,B,错误弹力的大小是相对,而言的，有的物体容易发生形变，虽形变量大，但产生的弹力可能小，而有,的物体不容易发生形变，虽形变量微小，但产生的弹力可能很大，故选项,A,错误,通常所说的压力、支持力和绳的拉力都是由于弹性形变而产生的，因此都,是弹力，故选项,D,正确书对桌面的压力在大小和方向上都与重力相同，,但它们不是同一性质的力，压力是弹力而且，它们的产生也不相同，压,力是书发生形变而对桌面产生的力，它发生在书与桌面之间；而重力是由,于地球对物体吸引而使物体所受的力，它发生在书与地球之间，故这两个,力不是同一个力，即选项,C,错误,接触面处形变微小，不能因此说产生的弹力就很小同样，我们观察不到,接触面处的形变时，不能因此而否认形变的存在，因为有些形变必须借助,仪器或其他显示方法才能观察到,【,答案,】,D,三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相同的光滑圆球,a,、,b,、,c,，支点,P,、,Q,在同一水平面上，,a,的重心位于球心，,b,、,c,的重心位于球心,的正上方和正下方，如下图所示，三球皆静止，试分析三种情况下支点,P,、,Q,对球的弹力方向是怎样的,【,指点迷津,】,相互作用的物体属于点接触，弹力的方向与过接触点的切,面垂直，且指向球心，与重心位置无关，故三种情况下弹力方向是一致,的,P,、,Q,两点弹力方向的判定不要受重心位置不同的影响，应由基本方法制定,【,答案,】,如下图所示，三种情况下弹力方向都过球心,利用,“,替换法,”,和,“,假设法,”,判定弹力的有无,对于形变明显的情况，由形变情况直接判断，对于形变不明显的情况通常用,“,假设法,”,和,“,替换法,”,，有时要根据物体的运动状态直接判定,.,假,设,法,思,路,假设将与研究对象接触的物体解除接触，判断研究对象的运动状态是否发生改变，若运动状态不变，则此处不存在弹力，若运动状态改变，则此处一定存在弹力,例,证,图中细线竖直、斜面光滑，,因去掉斜面体，小球的,状态不变，故小球只受,细线的拉力，不受斜面的支持力,.,替,换,法,思路,用细绳替换装置中的杆件，看能不能维持原来的力学状态，如果能维持，则说明这个杆提供的是拉力；否则，提供的是支持力,例证,图中轻杆,AB,、,AC.,用绳,替换,AB,，原装置状态不变，,说明,AB,对,A,施加的是拉力；,用绳替换,AC,，原状态不能,维持，说明,AC,对,A,施加的是支持力,状,态,法,思路,由运动状态分析弹力，即物体的受力必须与物体的运动状态相符合，依据物体的运动状态，由二力平衡,(,或牛顿第二定律,),列方程，求解物体间的弹力,例证,升降机以,a=g,加速下降时,物体不受底板的弹力作用,.,1,关于弹性形变的概念，下列理解正确的是,(,),A,物体形状的改变,B,铁丝用力弯折后的形变,C,在外力停止作用后，能够恢复原状的形变,D,物体在外力作用下的形变,【,解析,】,弹性形变是指在外力停止作用后，能够恢复原状的形变，不,是任何形变都一定能恢复原状的，如,B,中的铁丝,【答案,】,C,2,关于弹力，下列说法正确的是,(,),A,放在水平桌面上的书受到的支持力是由于书发生了形变而产生的,B,悬绳下端悬着的物体受到的绳的拉力是由于绳发生了形变而产生的,C,水平面上并排放着的两个物体间无弹力作用,D,弹力是根据性质命名的力,【,答案,】,BD,3,如右图所示，,用两把相同的弹簧测力计,A,、,B,挂在一起，下端又挂上质量,为,m,的物体,C.,已知每把弹簧测力计都是用质量为,m0,的外壳,和轻质弹簧组成，,g,为当地重力加速度则弹簧测力计,A,、,B,的示数分别是,(,),A,(m,m,0,)g,，,mg,B,(m,2m,0,)g,，,mg,C,(m,m,0,)gm,m,0,)g,D,(m,2m,0,)g,，,(m,m,0,)g,【,解析,】,弹簧测力计的外壳与提环是固定在一起的，如题图所示的情形，,则,A,弹簧的弹力为,(m,2m,0,)g,，而,B,弹簧的弹力为,mg.,【,答案,】,B,5.,如右图所示，一根轻弹簧，其自由端,B,在未悬挂重物时，正对刻度尺的,零刻线，挂上,100 N,重物时正对的刻线为,20.,试问,(1),当弹簧分别挂,50 N,和,150 N,重物时，自由端所对刻度尺的读数应是多少？,(2),若自由端所对刻线是,18,，这时弹簧下端悬挂了多重的重物？,如右图所示，弹簧的劲度系数为,k,，小球重为,G,，平衡时球,在,A,位置，今用力,F,将小球向下拉长,x,至,B,位置，则此时弹,簧的弹力为,(,),A,kx B,kx,G,C,G,kx D,以上都不对,【,解析,】,此题很容易误解而选,A,项，但选项,A,是错的；其原因是,x,不是弹,簧变化后的长度与未发生形变时弹簧长度的差值,(,即不是弹簧的总形变量,),，,球在,A,位置时弹簧已经伸长了,(,令它为,x),，这样,F,b,k(x,x),kx,kx.,因,为球在,A,位置平衡，有,G,kx,，所以,F,b,kx,G.,故选项,B,是正确的,【,答案,】,B,【,解析,】,(1),设挂,50 N,和,150 N,重物时，自由端所对刻度尺的值分别是,x,1,、,x,2,，由胡克定律：,由,、,可得：,x,1,10,x,2,30,(2),设自由端所对刻线是,18,时，所挂重物为,G,，由胡克定律,得,G,90 N,【,答案,】,(1)10,30,(2)90 N,