3.2弹力15级.ppt

第三章相互作用第三章相互作用第二第二节节弹弹力力第三章相互作用第三章相互作用新新知知初初探探自自主主学学习习一、弹性形变和弹力一、弹性形变和弹力1形形变变：物物体体在在力力的的作作用用下下_发发生的改生的改变变2弹弹性性形形变变：撤撤去去作作用用力力后后，能能够够_的形的形变变形状或体形状或体积积恢复原状恢复原状第三章相互作用第三章相互作用3弹弹性限度：形性限度：形变变超超过过一定限度一定限度时时，撤去作，撤去作用力后，物体不能完全恢复原状，用力后，物体不能完全恢复原状，这这个限度叫个限度叫做做弹弹性限度性限度4弹弹力力：发发生生形形变变的的物物体体,由由于于要要恢恢复复原原状状，对对与与它它_的的物物体体会会产产生生力力的的作作用用，这这种种力力叫叫弹弹力力5产产生生弹弹力的条件：力的条件：(1)物体相互物体相互_；(2)发发生生_接触接触接触接触弹弹性形性形变变第三章相互作用第三章相互作用 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）第三章相互作用第三章相互作用二、几种弹力二、几种弹力(1)接触面接触面间间的的弹弹力方向力方向 放放在在水水平平桌桌面面上上的的书书，由由于于书书的的形形变变，它它对对桌桌面面产产生生向向_下下_的的弹弹力力，即即书书对对桌桌面面的的压压力力；由由于于桌桌面面的的形形变变，它它对对书书产产生生向向_的的弹弹力力，即即桌桌面面对对书书的的支支持持力力上上第三章相互作用第三章相互作用(2)细绳细绳上的上的弹弹力方向力方向用用细绳细绳拉物体，拉物体，细绳细绳由于由于发发生伸生伸长长形形变变，它，它产产生生的的弹弹力力(拉力拉力)总总是沿是沿绳绳_的方向的方向成功成功发现发现(1)支持力的方向与接触面支持力的方向与接触面_，指向被支持指向被支持的的物体；物体；压压力的方向与接触面力的方向与接触面_，指向被指向被压压的的物体；物体；(2)绳绳上的拉力上的拉力沿沿绳绳收收缩缩的方向的方向.收收缩缩垂直垂直垂直垂直第三章相互作用第三章相互作用1.1.压力和支持力压力和支持力 放在水平桌面上的物体，在重力作用与桌面互相接放在水平桌面上的物体，在重力作用与桌面互相接触，使物体和桌面同时发生了微小的形变，如图：触，使物体和桌面同时发生了微小的形变，如图：物体对桌面物体对桌面的压力的压力桌面对物体桌面对物体的支持力的支持力压力和支持力的方向：垂直于接触面指向被压力和支持力的方向：垂直于接触面指向被 压或被支持的物体。压或被支持的物体。第三章相互作用第三章相互作用2.2.拉力拉力挂在绳下的物体，在重力的作用下拉紧绳子，使物挂在绳下的物体，在重力的作用下拉紧绳子，使物体和绳子同时发生微小的形变。体和绳子同时发生微小的形变。物体对绳物体对绳子的拉力子的拉力绳子对物绳子对物体的拉力体的拉力拉力的方向：绳子对物体的拉力是沿着绳而指向绳拉力的方向：绳子对物体的拉力是沿着绳而指向绳 收缩的方向。收缩的方向。第三章相互作用第三章相互作用三、胡克定律三、胡克定律自主探究自主探究下表是某同学下表是某同学为为“探究探究弹弹力力F和和弹弹簧伸簧伸长长x的的关系关系”所所测测的几的几组组数据数据,并作出了并作出了Fx图图象象根据根据图图象得到的象得到的结论结论是：是：弹弹力大小与力大小与弹弹簧的簧的伸伸长长量成量成_.正比正比实验序号实验序号 123456F/N00.98 1.96 2.94 3.92 4.90 x/cm01.00 2.05 3.00 3.95 5.00第三章相互作用第三章相互作用成功成功发现发现(1)胡克定律：胡克定律：内容：在内容：在弹弹性限度内性限度内,弹弹力的力的大小大小F跟跟弹弹簧簧_(或或缩缩短短)的的长长度度x成成_比比.公式：公式：Fkx(2)劲劲度系数度系数k：单单位：位：_，符号，符号_.图图322伸伸长长正正牛牛顿顿每米每米N/m第三章相互作用第三章相互作用要要点点探探究究讲讲练练互互动动要点要点1弹弹力的力的产产生及其有无的判断生及其有无的判断弹弹力力产产生的生的过过程程第三章相互作用第三章相互作用弹弹力是否存在的判断方法力是否存在的判断方法(1)直接法：直接法：对对于形于形变变比比较较明明显显的情况，可以根的情况，可以根据据弹弹力力产产生的条件判断：生的条件判断：物体物体间间相互接触相互接触；发发生生弹弹性形性形变变两个条件必两个条件必须须同同时满时满足才有足才有弹弹力力产产生生第三章相互作用第三章相互作用(2)对对于于形形变变不不明明显显的的情情况况，可可用用以以下下两两种种方方法法来来判判断：断：利用假利用假设设法判断法判断可假可假设设在在该处该处把与物体接触的另一物体去掉看此把与物体接触的另一物体去掉看此物体物体还还能否在原位置保持原来的状能否在原位置保持原来的状态态，若能保持原，若能保持原来的状来的状态则说态则说明物体明物体间间无无弹弹力作用；否力作用；否则则，有，有弹弹力力作用作用第三章相互作用第三章相互作用利用力的作用效果分析利用力的作用效果分析如果相互接触的物体如果相互接触的物体间间存在存在弹弹力，力，则则必有相必有相应应的作用的作用效果，或使受力物体效果，或使受力物体发发生形生形变变或改或改变变受力物体的运受力物体的运动动状状态态，看物体的受力是否与物体的运，看物体的受力是否与物体的运动动状状态态相符合，相符合，从而确定物体所受从而确定物体所受弹弹力的有无力的有无特特别别提醒：提醒：相互接触是产生弹力的首要条件相互接触是产生弹力的首要条件,但相互接触的物但相互接触的物体间不一定存在弹力体间不一定存在弹力第三章相互作用第三章相互作用 判断判断图图323中小球是否受到中小球是否受到弹弹力力作用，若受到作用，若受到弹弹力，力，请请指出其施力物体指出其施力物体【思路点思路点拨拨】判断判断弹弹力有无力有无时应时应灵活灵活选选用判用判断方法，当直接法不易判断断方法，当直接法不易判断时时，可考，可考虑虑运运动动状状态态判断法判断法例例1图图323第三章相互作用第三章相互作用1下下列列关关于于弹弹力力的的几几种种说说法法，其其中中正正确确的的是是()A只要两物体接触就一定只要两物体接触就一定产产生生弹弹力力B静静止止在在水水平平面面上上的的物物体体所所受受重重力力就就是是它它对对水平面的水平面的压压力力C静静止止在在水水平平面面上上的的物物体体受受到到向向上上的的弹弹力力是因是因为为水平面水平面发发生了形生了形变变D只要物体只要物体发发生形生形变变就一定有就一定有弹弹力力产产生生变式训练变式训练变式训练变式训练C第三章相互作用第三章相互作用要点要点2弹弹力方向的确定力方向的确定弹弹力的方向与施力物体形力的方向与施力物体形变变方向相反，作用在方向相反，作用在受力物体上，几种常受力物体上，几种常见见情况如下表：情况如下表：类类型型方向方向图图示示接接触触方方式式面与面面与面垂直公共垂直公共接触面接触面点与面点与面过过点垂直点垂直于面于面点与点点与点垂直于切垂直于切面面第三章相互作用第三章相互作用类类型型方向方向图图示示轻轻绳绳沿沿绳绳收收缩缩方向方向轻轻杆杆可沿杆可沿杆可不沿杆可不沿杆轻弹轻弹簧簧沿沿弹弹簧形簧形变变的的反方向反方向第三章相互作用第三章相互作用各种接触面间的弹力方向判断各种接触面间的弹力方向判断1、曲面与平面接触曲面与平面接触NNN曲面与平面间弹力方向：曲面与平面间弹力方向：过接触点垂直平面指向受力物体过接触点垂直平面指向受力物体第三章相互作用第三章相互作用2、点与平面接触点与平面接触NN点与平面间弹力方向：点与平面间弹力方向：过接触点垂直平面指向受力物体过接触点垂直平面指向受力物体光滑斜面光滑斜面ABNANB各种接触面间的弹力方向判断各种接触面间的弹力方向判断第三章相互作用第三章相互作用3、曲面与曲面接触、曲面与曲面接触曲面与曲面间弹力方向：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与过接触点的公切面垂直并指向受力物体半球形的碗半球形的碗NABNNB对A各种接触面间的弹力方向判断各种接触面间的弹力方向判断第三章相互作用第三章相互作用 在在图图324中画出物体中画出物体P受到的各接触点或面受到的各接触点或面对对它它的的弹弹力的示意力的示意图图，其中甲、乙、丙中物体，其中甲、乙、丙中物体P处处于静止状于静止状态态，丁中物体，丁中物体P(即球即球)在水平面上匀速在水平面上匀速滚动滚动图图324例例2第三章相互作用第三章相互作用图图325第三章相互作用第三章相互作用 按下列要求画出按下列要求画出图图326中每个小球所中每个小球所受受弹弹力的示意力的示意图图变式训练变式训练变式训练变式训练2 2 2 2图图326第三章相互作用第三章相互作用要求：甲斜面要求：甲斜面对对球的支持力球的支持力乙乙墙墙壁壁对对球的支持力球的支持力丙大球球面丙大球球面对对小球的支持力小球的支持力解析：各物体所受支持力如解析：各物体所受支持力如图图所示所示第三章相互作用第三章相互作用要点要点3弹弹力大小的力大小的计计算方法算方法1弹弹簧的簧的弹弹力力(1)应应用胡克定律用胡克定律Fkx求解其中求解其中x为弹为弹簧的簧的形形变变量量(可能可能为为伸伸长长量，也可能量，也可能为缩为缩短量短量)，k为弹为弹簧的簧的劲劲度系数，只与度系数，只与弹弹簧本身有关，由簧本身有关，由弹弹簧本身的材料、簧本身的材料、长长度、粗度、粗细细、匝数等因素、匝数等因素决定决定第三章相互作用第三章相互作用(2)弹弹力力与与弹弹簧簧伸伸长长量量的的关关系系可可用用Fx图图象象表表示示，如如图图327，图图线线的的斜斜率率即即为为弹弹簧簧的的劲劲度系数度系数图图327第三章相互作用第三章相互作用 在在水水平平桌桌面面上上一一根根弹弹簧簧在在弹弹性性限限度度内内,对对其其施施加加30 N的的拉拉力力时时，其其长长度度为为20 cm，对对其其施施加加30 N压压力力时时，其其长长为为14 cm，试试求求该该弹弹簧的自然簧的自然长长度和它的度和它的劲劲度系数度系数【思路点思路点拨拨】Fkx中的中的x指指弹弹簧的形簧的形变变量量.例例3第三章相互作用第三章相互作用【精精讲讲精精析析】设设弹弹簧簧原原长长为为L0，劲劲度度系系数数为为k，对对其其施施加加拉拉力力时时，由由胡胡克克定定律律有有：F1k(l1L0)对对其施加其施加压压力力时时，有，有F2k(L0l2)解得：解得：L017 cm，k1000 N/m.【答案答案】17 cm1000 N/m第三章相互作用第三章相互作用3如如图图328所示，所示，a、b为为两根相两根相连连的的轻轻质弹质弹簧，它簧，它们们的的劲劲度系数分度系数分别为别为ka1103 N/m，kb2103 N/m，原，原长长分分别为别为la6 cm，lb4 cm.在在下端挂一物体下端挂一物体G，物体受到的，物体受到的重力重力为为10 N，平衡，平衡时时()变式训练变式训练变式训练变式训练图图328第三章相互作用第三章相互作用Aa下端受的拉力下端受的拉力为为4 N，b下端受的拉力下端受的拉力为为6 NBa下下端端受受的的拉拉力力为为10 N，b下下端端受受的的拉拉力力也也为为10 NCa的的长长度度变为变为7 cm，b的的长长度度变为变为4.5 cmDa的的长长度度变为变为6.4 cm，b的的长长度度变为变为4.3 cm第三章相互作用第三章相互作用第三章相互作用第三章相互作用热热点点示示例例创创新新拓拓展展有关双有关双弹弹簧的簧的问题问题经经典典案案例例(8分分)如如图图329所所示示，A、B是是两两个个相相同同的的轻轻弹弹簧簧，原原长长都都是是l010 cm，劲劲度系数度系数k500 N/m，如果图中，如果图中悬挂的两个物体质量均为悬挂的两个物体质量均为m，现测得两个弹簧的总长为现测得两个弹簧的总长为26 cm，则物体的质量，则物体的质量m是多少？是多少？(取取g10 N/kg)图图329第三章相互作用第三章相互作用【思思路路点点拨拨】先先确确定定出出每每根根弹弹簧簧的的弹弹力力大大小小,然后根据胡克定律列式求解然后根据胡克定律列式求解【解解题题样样板板】B弹弹簧簧弹弹力力FBmg，A弹弹簧簧弹弹力力FA2mg，若两，若两弹弹簧伸簧伸长长量分量分别为别为xA、xB，则则FAkxAFBkxB(4分分)由由题题意：意：xAxB2l00.26 m(2分分)由以上各式可得：由以上各式可得：m1 kg.(2分分)第三章相互作用第三章相互作用【答案答案】1 kg【方法方法总结总结】有关有关弹弹簧形簧形变变量大小的量大小的计计算算问题问题，应应以以弹弹力的受力物体力的受力物体为为研究研究对对象，象，进进行全面的受力分析，由物体所受其他力的大行全面的受力分析，由物体所受其他力的大小了解小了解弹弹力大小，最后依据胡克定律求出力大小，最后依据胡克定律求出弹弹簧的形簧的形变变量大小量大小第三章相互作用第三章相互作用知知能能演演练练轻轻松松闯闯关关第三章相互作用第三章相互作用本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键退出全屏播放键退出全屏播放