2012高一物理配套课件：3.1探究形变与弹力的关系(粤教版必修1).ppt

,1弹力的成因 相互接触的物体间不一定存在弹力,只有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原因是由施力物体发生形变引起的. 2.弹力产生的过程,3弹力有无的判断方法 （1）直接法 对于形变比较明显的情况，可以根据弹力产生的条件判断： 物体间相互接触； 发生弹性形变. 两个条件必须同时满足才有弹力产生. （2）利用假设法判断 要判断物体在某一接触位置是否受弹力作用，可假设将在此处与物体接触的物体去掉，看物体是否在该位置保持原来的状态，若能保持原来的状态，则说明物体间无弹力作用；否则有弹力作用.,（3）根据物体的运动状态判断 看除了要研究的弹力外，物体所受的其他作用力与物体的运动状态是否满足相应的规律（目前主要应用二力平衡的规律），若满足，则无弹力存在；若不满足，则有弹力存在. （4）利用力的作用效果分析 如果相互接触的物体间存在弹力，则必有相应的作用效果，或平衡其他作用力或改变受力物体的运动状态，可利用作用效果确定弹力的有无.,判断弹力有无时应灵活选用判断方法.当直接法不易判断时，可考虑运动状态判断法.,【典例1】判断图中小球是否受到弹力作用，若受到弹力，请指出其施力物体. 【解题指导】若不易确定物体是否受弹力,可考虑利用假设法、效果法、运动状态法进行判断.,【标准解答】用假设法来判断小球是否受斜面的弹力，若将三个图中的斜面去掉，则甲图中小球无法在原位置静止，乙和丙两图中小球仍静止，所以，甲图中小球受到斜面的弹力，施力物体是斜面，同时受细绳的弹力，施力物体是细绳；乙图中小球只受到细绳的弹力，施力物体是细绳，不受斜面的弹力；丙图中小球只受水平面的弹力，施力物体是水平面，不受斜面的弹力.,【规律方法】 判断弹力有无的两大误区 （1）误认为只要有接触一定存在弹力作用，而忽略了弹力产生的另一个条件发生弹性形变. （2）误认为有形变一定有弹力，忽略了弹性形变与范性形变（撤去外力后不能恢复原状的形变）的区别.,【变式训练】（双选）（2011江门高一检测）一个物体放在水平地面上，下列关于物体和地面受力情况的叙述中，正确的是（ ） A.地面受到向下的弹力是因为地面发生了形变 B.地面受到向下的弹力是因为物体发生了形变 C.物体受到向上的弹力是因为地面发生了形变 D.物体受到向上的弹力是因为物体发生了形变,【解析】选B、C.地面受到向下的压力，这个压力的施力物体是物体，所以是物体的形变产生了对地面的压力，故B正确，A错误；物体受到向上的弹力，这个弹力的施力物体是地面，所以是地面的形变产生了对物体的弹力，故C正确，D错误.,发生弹性形变的物体，由于恢复原状产生弹力，所以弹力的方向由施力物体的形变的方向决定，弹力的方向总与施力物体形变的方向相反.,（1）一个物体对另一物体的作用力不一定垂直于接触面，但一个物体对另一物体的支持力一定垂直于接触面. （2）轻杆的弹力方向较为复杂,一般根据物体的运动状态结合平衡条件确定轻杆的弹力方向.,【典例2】画出图中物体所受弹力的示意图，题图中各接触面均光滑，各物体均静止. 【解题指导】在分析物体的受力情况时应注意绳的弹力方向的特点,以及面与面接触、点与点接触的弹力方向特点.,【标准解答】绳的弹力沿着绳指向绳收缩的方向，图（a）中物块与斜面之间是平面与平面接触，支持力垂直于接触面指向被支持的物体；图（b）中球面与球面接触，支持力的方向沿两球心的连线指向小球. 答案：见标准解答,【规律方法】 判断弹力方向的步骤 （1）确定物体之间弹力作用的类型； （2）确定产生弹力的物体； （3）找出使物体发生形变的外力方向； （4）确定物体形变的方向； （5）确定物体产生的弹力方向.,【变式备选】如图所示，球A在斜面上，被竖直挡板挡住而处于静止状态，关于球A所受的弹力，以下说法正确的是（ ）,A.A物体仅受一个弹力作用，弹力的方向垂直斜面向上 B.A物体受两个弹力作用，一个水平向左，一个垂直斜面向下 C.A物体受两个弹力作用，一个水平向右，一个垂直斜面向上 D.A物体受三个弹力作用，一个水平向右，一个垂直斜面向上，一个竖直向下,【解析】选C.球A受重力竖直向下，与竖直挡板和斜面都有挤压.斜面给它一个支持力，垂直斜面向上；挡板给它一个压力，水平向右，故选项C正确.,1.关于胡克定律应注意以下四点 （1）成立条件：在弹性限度内. （2）弹簧的形变量x：弹簧伸长（或缩短）的长度，不是弹簧的原长. （3）劲度系数k:反映了弹簧的“软”、“硬”程度，由弹簧本身的性质决定. （4）推论式：F=kx,式中F、x分别表示弹力的变化量和形变的变化量.,2.弹力与弹簧伸长量的关系图象表示（如图）,3.弹力大小的计算 （1）应用胡克定律F=kx求解. （2）除弹簧这样的弹性体之外的弹力大小的计算，一般要借助物体的运动状态所遵循的物理规律求解.比如悬挂在竖直细绳上的物体处于静止状态时，物体受细绳向上的拉力和重力作用.根据二力平衡，可知细绳的拉力大小等于物体重力的大小.,无论是应用胡克定律计算弹簧的弹力大小还是判断弹簧的弹力方向，都要注意弹簧是被拉伸，还是被压缩.,【典例3】（2011宿州高一检测）如图所示，A、B是两个相同的轻弹簧，原长都是l0=10 cm，劲度系数k=500 N/m,如果图中悬挂的两个物体质量均为m，现测得两个弹簧的总长为26 cm，则物体的质量m是多少？（取g=10 N/kg）,【解题指导】解答本题可按如下思路分析： 【标准解答】B弹簧弹力FB=mg，A弹簧弹力FA=2mg，若两弹簧伸长量分别为xA、xB 则FA=kxA FB=kxB 由题意：xA+xB+2l0=0.26 m 由以上各式可得：m=1 kg 答案：1 kg,【规律方法】 正确区分弹簧的长度和弹簧的形变量 （1）弹簧的形变量指弹簧伸长或被压缩的长度，弹簧的长度则是弹簧的实际长度，弹簧被拉伸时l=l0+x，弹簧被压缩时l=l0-x. （2）弹簧的弹力大小与弹簧的形变量成正比，而不是与弹簧的长度成正比.,【互动探究】若物体质量均变为原来的两倍，弹簧总长为多少？ 【解析】由2mg=kxB得xB=0.04 m 由4mg=kxA得xA=0.08 m 所以此时两弹簧总长 2l0+xA+xB=32 cm 答案：32 cm,【变式备选】如图所示，两木块质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2，上面木块压在弹簧上（但不拴接）， 整个系统处于静止状态.现缓慢向上提上面的木块，直到它刚离开上面的弹簧，在这一过程中下面木块移动的距离为（ ）,A.m1g/k1 B.m2g/k1 C.m1g/k2 D.m2g/k2 【解析】选C.设未提木块之前，下面弹簧缩短的长度为 x2，根据二力平衡和胡克定律有 k2x2=（m1+ m2）g ，解得 当上面木块被提离弹簧时，下面弹簧缩短的长度变为x2, 同样可求得x2= 所以下面木块向上移动的距离为 x=x2-x2=,（1）标度的选取应根据力的大小合理设计.一般情况下，线段应取25段整数段标度的长度. （2）画同一物体受到的不同的力时要用同一标度.,【典例4】图甲、乙中A的重量均为10 N，画出它们所受重力的图示. 【解题指导】作力的图示的思路是：,【标准解答】此题按以下步骤进行作图： 选定标度：此题用4 mm长的线段表示2 N的力. 从作用点（重心）沿力的方向画一线段，根据选定的标度,线段长短和力的大小成正比，线段上加刻度，如图所示，沿竖直向下的方向画一段五倍于标度（即20 mm）的线段； 在线段上加箭头表示力的方向.,【规律方法】 力的图示的应用 （1）力的图示反映了力的三要素，用作图法解决力的问题时经常用到. （2）用力的图示把力表示出来，这是一种科学方法，通过这种方法，把力译成几何语言，能更直观和形象地表示力.,【互动探究】（1）甲图中，物体A所受支持力、重力的施力物体分别是什么？ （2）甲图中，物体A所受重力的效果是什么？ 【解析】（1）支持力的施力物体是半圆形槽，重力的施力物体是地球. （2）重力的作用效果是使物体发生了形变. 答案：（1）半圆形槽 地球 （2）使物体发生形变,胡克定律的另一种表述F=kx 设劲度系数为k的弹簧，在形变量为x1、x2时产生的弹力分别为F1、F2,则根据胡克定律F=kx,有F1=kx1，F2=kx2，两式相减得F1-F2=k（x1-x2），即F=kx.,【典例】如图所示的装置可用来测定弹簧的劲度系数.被测弹簧一端固定于A点，另一端用细线绕过定滑轮挂钩码，旁边附有一竖直放置的刻度尺.当挂两个钩码时，线上一定点P对应的刻度线如图中的ab虚线所示，当挂三个钩码时，P点对应的刻度线如图中的cd虚线所示.已知每个钩码的质量为50 g，重力加速度g取9.8 m/s2，则被测弹簧的劲度系数为_N/m.,【解题指导】解答本题应明确以下两点: （1）弹簧弹力变化量的大小即为1个钩码受到的重力. （2）运用F=kx求弹簧的劲度系数.,【标准解答】当弹簧的弹力增加F=0.49 N时，弹簧的伸 长量增加x=710-3 m，由F=kx得 答案:70,对杆的弹力方向不明确导致错误 在半球形光滑容器内放置一细杆，细杆与容器的接触点分别为A、B两点，如图所示，容器上A、B两点对细杆的作用力的方向分别为,A.均竖直向上 B.均指向球心 C.A点处的弹力指向球心O，B点处的弹力竖直向上 D.A点处的弹力指向球心O，B点处的弹力垂直于细杆向上 【正确解答】支持力、压力的方向垂直于接触面或其切面.在A点，杆的端点跟球面接触，弹力的方向垂直于该处球面的切面，指向球心；在B点，容器的边缘跟杆的侧面接触，该处的支持力应垂直于杆向上，D正确，A、B、C错误. 正确答案：D,【易错分析】,1.关于弹性形变的概念，下面理解正确的是（ ） A.物体形状的改变叫做弹性形变 B.一根铁丝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，能够恢复原状的形变叫做弹性形变 D.物体在外力的作用下发生的形变叫做弹性形变 【解析】选C.弹性形变是指发生形变的物体在去掉外力后仍能恢复原状的形变,故A、B、D错,C对.,2.（2011广州高一检测）关于弹力，下列表述正确的是 （ ） A.杯子放在桌面上，杯子和桌均不发生形变 B.杯子放在桌面上，杯子和桌之间没有弹力作用 C.在弹性限度内，弹簧的弹力与弹簧的长度成正比 D.在弹性限度内，弹簧的弹力与弹簧的伸长（或缩短）量成正比,【解析】选D.杯子放在桌面上，杯子受到桌面的支持力作用，桌面受到杯子的压力作用，杯子和桌面都发生了弹性形变，故A、B错误；由胡克定律可知，在弹性限度内，弹簧的弹力与弹簧的伸长（或缩短）量成正比，故C错误，D正确.,3.如图所示为P物体对Q物体的压力的示意图，正确的是 （ ） 【解析】选A.P物体对Q物体的压力应作用在Q物体上且力的方向应垂直于接触面并指向Q物体，故B、C、D均是错误的.,4.（双选）关于胡克定律，下列说法中正确的是（ ） A.由F=kx可知，弹力F的大小与弹簧的长度成正比 B.由 可知，弹簧的劲度系数k与弹力F成正比，与弹簧 的长度改变量x成反比 C.弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的因素决定的，与弹力F 和弹簧形变量x的大小无关 D.弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长（或缩短）单位 长度时弹力的大小,【解析】选C、D.对于确定的弹簧而言，在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧的形变量x成正比，A错误；弹簧的劲度系数k由弹簧本身的因素决定，与弹力F的大小和形变量x的大小无关，k在数值上等于弹簧伸长（或缩短）单位长度时弹力的大小，B错误，C、D正确.,5.如图所示，A、B叠放在一起放在水平面上，若用一与水平方向成30角斜向上的15 N的力拉物体B，画出这个力的图示. 【解析】选5 mm长的线段表示5 N， 用长度为15 mm的线段表示力的大 小15 N，箭头表示力的方向. 答案：见解析图,一、选择题（本题共5小题，每小题5分，共25分，每小题至少一个选项正确） 1.（双选）下列叙述中正确的是（ ） A.挂在电线下的电灯，受重力作用拉紧电线，使电线发生形变，对电灯产生向上的拉力 B.电灯挂在电线下，电灯和电线同时发生形变，电灯受到向上的拉力是由于电灯发生了形变 C.电灯挂在电线下，电灯对电线的拉力是由于电灯形变有向下恢复原状的趋势产生的 D.挂在电线下的电灯对电线的拉力就是电灯受到的重力,【解析】选A、C.根据弹力的概念可以知道，物体发生形变后，由于要恢复原状，对跟它接触的物体（即使其发生形变的物体）会产生弹力的作用.电线发生形变后对电灯产生弹力（向上的拉力），电灯发生形变后对电线产生弹力（向下的拉力），所以A、C正确，B错误.电灯对电线的拉力大小等于电灯的重力，但是它们是两种不同的力，D错误.,2.（2011西安高一检测）匀速前进的车厢顶部用细线竖直悬挂一小球，如图所示，小球下方与一光滑斜面接触.关于小球的受力，下列说法正确的是（ ）,A.重力和细线对它的拉力 B.重力、细线对它的拉力和斜面对它的弹力 C.重力和斜面对它的支持力 D.细线对它的拉力和斜面对它的支持力 【解析】选A.小球受重力和细线的拉力，假设斜面对小球有弹力，则小球不能在原位置保持相对静止状态，故斜面对小球无支持力，小球对斜面无压力，小球受的细线的拉力和重力是一对平衡力，大小相等，方向相反，故A正确，B、C、D错误.,3.（双选）（2011蚌埠高一检测）下面关于弹力的几种说法，其中正确的是（ ） A.只要两物体接触就一定产生弹力 B.静止在水平面上的物体所受的重力就是它对水平面的压力 C.静止在水平地面上的物体，物体受到向上的弹力是因为地面发生了形变 D.相互挤压的物体间弹力方向总是跟接触面相垂直,【解析】选C、D.弹力产生的条件是直接接触且发生弹性形变，A错误；静止在水平面上的物体所受的重力大小等于它对水平面的压力，但它们是不同性质的力，因此重力不是压力，B错误；地面由于发生形变对跟它接触的物体产生向上的弹力，C正确；相互挤压的物体间的弹力方向跟接触面垂直，D正确.,4.（2011福州高一检测）如图 所示，轻弹簧的两端各受10 N拉 力F作用，弹簧平衡时伸长了5 cm（在弹性限度内），那么下列说法中正确的是（ ） A.该弹簧的劲度系数k=200 N/m B.该弹簧的劲度系数k=400 N/m C.根据公式k=F/x，弹簧的劲度系数k会随弹簧弹力F的增大而增大 D.弹簧的弹力为20 N,【解析】选A.弹簧的弹力为F=10 N，x=0.05 m，由胡克定律F=kx得k=F/x=10 N/0.05 m=200 N/m，故A正确，B、D错误；弹簧的劲度系数由弹簧本身的性质决定，不随弹簧弹力F的增大而增大，C错误.,5.台球以速度v0与球桌边框成角撞击O点，反弹后速度为v1，方向与球桌边框夹角仍为，如图所示.OB垂直于桌边，则下列关于桌边对小球的弹力方向的判断中正确的是 （ ）,A.可能沿OA方向 B.一定沿OB方向 C.可能沿OC方向 D.可能沿OD方向 【解析】选B.台球与球桌边框碰撞时，受到边框的弹力作用，弹力的方向应与边框垂直，即沿OB方向，故B正确.,二、非选择题（本题包括 3 小题，共25分） 6.（6分）（2011浦东区高一检测）如图所示，各球均处于静止状态，所有接触面均光滑且已固定，试画出小球的受力示意图.（要求注明力的符号）,【解析】如图所示 答案：见解析图,7.（9分）“蹦极”是一种极限运动， 人自身所受的重力使其自由下落，被 拉伸的橡皮绳又会产生向上的力，把 人拉上去，然后人再下落.正是在这上 上下下的振荡中，蹦极者体会到惊心 动魄的刺激，如图所示.设