2020-2021学年高中物理(沪科版)必修一学案：第3章-学案2-弹力.docx

学案2弹力学习目标定位1.知道形变的概念，并会区分某种形变是弹性形变还是非弹性形变.2.知道弹力的定义及产生的条件，会推断两个物体间是否存在弹力，并会推断弹力的方向.3.把握胡克定律并能用此定律解决有关问题一、形变和弹力1弹力：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，就会对跟它接触使它发生形变的物体产生力的作用，这种力叫做弹力2弹性形变：作用在物体上的外力撤去后，物体能恢复原状的形变3范性形变：外力撤去后，物体不能恢复原状的形变二、胡克定律1内容：在弹性限度内，弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比2公式：Fkx其中k为弹簧的劲度系数，单位是牛顿每米，符号是N/m，它反映了弹簧的一种力学性质三、弹力的方向1平板状物体受压弯曲后产生的弹力，方向确定垂直于平板，指向压它的物体2绳索的弹力方向确定沿着绳索，指向绳索收缩的方向.一、弹性形变和弹力问题设计(1)如图1所示，取一个圆玻璃瓶，里面盛满水，用穿有透亮细管的橡皮塞封口，使水面位于细管中，用手捏玻璃瓶，会看到什么现象？说明什么？图1(2)用手压橡皮泥，橡皮泥发生形变；脚踩在松软的土地上，留下了深深的脚印(形变)，这两种形变与玻璃瓶的形变有什么不同？(3)用手拉弹簧，弹簧会对手产生一个拉力(如图2所示)，这个拉力是如何产生的？图2答案(1)手捏玻璃瓶，管中水面上升说明受压时玻璃瓶发生形变，体积变小了(2)橡皮泥、泥土受力后发生的形变，在撤去外力后不能恢复原状(非弹性形变)，玻璃瓶的形变在撤去外力后能恢复原状(弹性形变)(3)弹簧受到拉力后发生形变(伸长)，发生形变的弹簧要恢复原状，对手就产生了拉力要点提炼1弹力的成因：当两个物体相互挤压或拉伸产生弹性形变时，由于物体要恢复原状，才在接触位置对与它接触的物体产生弹力，所以弹力产生的直接缘由是由受力物体发生形变引起的2弹力产生的条件：(1)两物体相互接触；(2)发生弹性形变二、胡克定律问题设计如图3所示，为一弹簧测力计弹簧测力计的刻度是否均匀？这说明什么？答案均匀说明弹簧测力计的弹力与弹簧的形变量成正比图3要点提炼1内容：在弹性限度内，弹簧弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比2公式：Fkx.3说明(1)应用条件：弹簧发生形变时必需在弹性限度内(2)x是弹簧的形变量，而不是弹簧形变后的长度(3)Fx图像是一条过原点的倾斜直线(如图4所示)，直线的斜率表示弹簧的劲度系数k.图4(4)弹簧弹力的变化量F与形变量的变化量x也成正比，即Fkx.三、弹力的方向问题设计1.一铁块放在海绵上，铁块和海绵都发生了形变，从而在它们之间产生了弹力，如图5所示海绵对铁块的支持力是如何产生的？方向怎样？铁块对海绵的压力是怎样产生的？方向怎样？图5答案(1)海绵对铁块的支持力：海绵发生弹性形变，对与它接触的铁块产生力的作用，方向垂直于接触面对上(如图甲)甲乙(2)铁块对海绵的压力：铁块发生弹性形变，对与它接触的海绵产生力的作用，方向垂直接触面对下(如图乙)2.如图6所示，用橡皮绳斜向右上拉放在水平面上的物块橡皮绳对物块的拉力是怎样产生的？方向怎样？图6答案由于橡皮绳发生形变，对与它接触的物块产生力的作用，方向沿绳指向绳收缩的方向(沿绳斜向右上)要点提炼1压力、支持力的方向：总是垂直于接触面，若接触面是曲面，则垂直于接触面的切线；若接触面是球面，弹力方向延长线或反向延长线过球心2绳的拉力方向：总是沿着绳并指向绳收缩的方向延长思考如图7所示，把一个球形物体A放在半球形容器B内，在图中画出A受到的弹力图7答案A受到的弹力垂直于两接触面的切线(弹力方向的延长线过球心)，如图所示一、弹力的产生例1下列关于弹力的几种说法，其中正确的是()A只要两物体接触就确定产生弹力B静止在水平面上的物体所受重力就是它对水平面的压力C静止在水平面上的物体受到向上的弹力是由于地面发生了形变D只要物体发生形变就确定有弹力产生解析两物体接触并发生弹性形变才会产生弹力，A、D错误静止在水平面上的物体所受重力的施力物体是地球，而压力的施力物体是该物体，受力物体是水平面，两力不同，B错误，C正确答案C二、弹力的方向例2画出图8中静止物体A所受弹力的示意图图8解析支持力、压力的方向都要与接触面垂直并指向被支持或被压的物体，A物体所受弹力的示意图如图所示答案见解析图针对训练分别画出图9甲、乙中小球、丙中杆的受力示意图(甲中小球用细绳挂在光滑的墙壁上，乙中小球用细绳拴着静止在桌角上，丙中杆一端放在光滑的半球形碗中，另一端靠在墙壁上)图9答案受力示意图如图所示三、胡克定律例3由试验测得某弹簧所受弹力F和弹簧的长度L的关系图像如图10所示，求：图10(1)该弹簧的原长为多少？(2)该弹簧的劲度系数为多少？解析解法一：(1)弹簧不产生弹力时的长度等于原长，由题图可知该弹簧的原长为L015 cm.(2)据Fkx得劲度系数：k，由图线可知，该弹簧伸长L(25 cm15 cm)10 cm时，弹力F50 N所以k N/m500 N/m.解法二：依据胡克定律得Fk(LL0)，代入图像中的两点(0.25,50)和(0.05，50)可得50k(0.25L0)50k(0.05L0)解得L00.15 m15 cm，k500 N/m.答案(1)15 cm(2)500 N/m弹力1.(弹力的产生)下列有关物体所受的弹力及形变的说法正确的是()A有弹力作用在物体上，物体确定发生形变，撤去此力后，形变完全消逝B有弹力作用在物体上，物体不愿定发生形变C弹力作用在硬物体上，物体不发生形变；弹力作用在软物体上，物体才发生形变D一切物体受到弹力都要发生形变，撤去弹力后，形变不愿定完全消逝答案D解析力是物体间的相互作用，弹力的施力物体和受力物体都会发生形变，故B项错误；发生形变后的物体，当撤去外力后，有些能完全恢复原状，有些不能完全恢复原状，A项错误，D项正确；不管是硬物体还是软物体，只要有弹力作用，都会发生形变，C项错误2(弹力的产生)杂技演员具有超群的技术，如图11所示，他能轻松地顶住从高处落下的缸，关于他顶缸时头顶受到的压力产生的直接缘由是()图11A缸的形变B头的形变C缸受到重力D人受到重力答案A解析头顶受到的压力的施力物体是缸，受力物体是头顶，头顶受到的压力产生的直接缘由是缸的形变，间接缘由是缸受到重力，A项正确3(弹力的方向)三个相同的支座上分别放着三个质量和直径均相同的光滑圆球a、b、c，支点P、Q在同一水平面上a的重心位于球心，b、c的重心分别位于球心的正上方和正下方，如图12所示，三球皆静止，试分析三种状况下支点P、Q对球的弹力方向是怎样的？图12答案见解析解析三种状况都是点与点接触，圆球所受弹力的方向都是垂直于接触面指向球心，即沿半径指向球心，如图所示，弹力的方向与重心的位置无关题组一形变及弹力的产生1下列各种状况中，属于弹性形变的有()A撑竿跳高运动员起跳中，撑竿的形变B当你坐在椅子上时，椅面发生的微小形变C细钢丝被绕制成弹簧D铝桶被砸扁答案AB解析“撑竿的形变”、“椅面发生的微小形变”均能恢复原状，是弹性形变；“细钢丝被绕制成弹簧”不能恢复原状，“铝桶被砸扁”不能恢复原状，是范性形变故选项A、B正确，C、D错误2关于弹性形变，下列说法正确的是()A物体外形的转变叫弹性形变B一根钢筋用力弯折后的形变就是弹性形变C物体在外力停止作用后，能够恢复原来外形的形变，叫弹性形变D物体在外力停止作用后的形变，叫弹性形变答案C解析弹性形变指物体在外力停止作用后，能够恢复原状的形变，C正确，A、D错误；钢筋用力弯折后，无法恢复到原来的外形，不属于弹性形变，B错误3.在日常生活及各项体育运动中，有弹力毁灭的状况比较普遍，如图1所示的跳水运动就是一个实例请推断下列说法正确的是()图1A跳板发生形变，运动员的脚没有发生形变B跳板和运动员的脚都发生了形变C运动员受到的支持力，是跳板发生形变而产生的D跳板受到的压力，是跳板发生形变而产生的答案BC解析发生形变的物体，为了恢复原状，会对与它接触的物体产生弹力的作用，发生形变的物体是施力物体B、C正确题组二弹力方向的推断4下列关于弹力的叙述中错误的是()A压力、拉力、支持力都是弹力B压力和支持力的方向总是垂直于接触面C轻绳、轻杆上产生的弹力的方向总是在沿绳、杆的直线上D轻杆不同于轻绳，弹力的方向可以不沿杆答案C解析弹力包括压力、拉力、支持力，其中绳的拉力总沿绳收缩的方向，压力、支持力的方向总与接触面垂直，故A、B正确；杆不同于绳，杆可以发生拉伸形变、压缩形变和弯曲形变，所以杆的弹力方向不愿定沿杆，要具体问题具体分析，C错误，D正确5体育课上一同学将足球踢向斜台，如图2所示，下列关于足球和斜台作用时斜台给足球的弹力方向的说法正确的是()图2A沿v1的方向B沿v2的方向C先沿v1的方向后沿v2的方向D沿垂直于斜台斜向左上方的方向答案D解析足球与斜台的作用是球面与平面的相互作用，足球所受弹力的方向垂直于斜台指向足球，即斜向左上方，故D正确6一只松鼠站在倾斜的树枝上，则树枝对松鼠的弹力的方向为()A竖直向上 B竖直向下C垂直树枝斜向上 D沿树枝方向答案C解析支持力的方向总是垂直于接触面指向被支持的物体，选项C正确7在图3中画出物体A所受弹力的示意图图3答案如图所示题组三胡克定律8关于弹簧的劲度系数k，下列说法中正确的是()A与弹簧所受的拉力大小有关，拉力越大，k值也越大B由弹簧本身打算，与弹簧所受的拉力大小及形变程度无关C与弹簧发生的形变的大小有关，形变越大，k值越小D与弹簧本身特性、所受拉力的大小、形变程度都无关答案B9如图4甲、乙所示，弹簧测力计和细线的重力及一切摩擦不计，物重G1 N，则弹簧测力计A和B的示数分别为()图4A1 N,0B0,1 NC2 N,1 N D1 N,1 N答案D解析题图中弹簧测力计A、B的受力状况是一样的，都是左右两端各受1 N的拉力，此时弹簧测力计的读数都是1 ND正确10一根轻质弹簧一端固定，用大小为F1的力压弹簧的另一端，平衡时长度为l1；改用大小为F2的力拉弹簧，平衡时长度为l2.弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，该弹簧的劲度系数为()A. B.C. D.答案C解析依据胡克定律有：F1k(l0l1)，F2k(l2l0)，由两式可解得：k，故C正确