高中物理课件《弹力》.ppt

3.2弹力,回顾与思考,日常观察到的相互作用，无论推、拉、提、举，还是牵引列车、锻打工件、击球、弯弓射箭等，都是在物体与物体接触时发生的，这种相互作用可以称为接触力。接触力按其性质可以归纳为弹力和摩擦力，本质上，它们都是由电磁力引起的。,一、形变和弹性形变,1.形变（1）定义：物体在力的作用下形状或体积会发生改变，这种变化叫作形变。（2）形变的两个方面a.形状的改变：指受力时物体的外观发生变化，如橡皮条拉紧时，由短变长，撑杆跳高时，运动员手中的撑杆由直变弯等。b.体积的改变：指受力时物体的体积发生变化，如用力捏排球，排球的体积变小，用力压海绵，海绵的体积变小等。,学习目标,2.形变的分类,弹性形变,非弹性形变,学习目标,（3）弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物体不能完全恢复原来的形状，这个限度叫作弹性限度。如果用力过大，我们几乎可以将一个细弹簧拉直，弹簧不能再恢复原状，这就超出了此弹簧的弹性限度，此形变不再是弹性形变。,学习目标,微小形变的观察方法当物体的形变很小时，我们用肉眼不易观察，但我们可以通过将微小形变放大或转化为其他形变进行观察。1.光学方法：观察桌面的微小形变2.力学放大法：观察玻璃容器的微小形变,学习目标,二、弹力,1.定义：发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫作弹力。2.弹力的产生（1）产生条件：两物体要相互接触且接触面之间要发生形变。两个条件必须同时具备才会产生弹力。,学习目标,学习目标,重物受到的支持力是由于金属片发生形变而产生的,（2）产生原因：物体受到的弹力是由施力物体发生弹性形变引起的。,桌面受到的压力是由于书的形变产生的,学习目标,3、弹力的方向,.弹力的方向弹力总是与施力物体发生形变的方向相反，作用在迫使物体发生形变的那个物体上。.判断弹力方向的步骤,明确产生弹力的物体,找出使该物体发生形变的外力方向,确定该物体产生的弹力的方向,学习目标,.几种常见弹力的方向,垂直于公共接触面指向受力物体,过点垂直于面指向受力物体,垂直于公切面指向受力物体,学习目标,三种弹力的区别1.弹力的方向可归纳为“有面垂面，有绳沿绳，有杆不一定沿杆”。2.轻绳只能产生拉力，形变消失或改变几乎不需要时间，弹力可突变。3.轻杆既可产生拉力，又可产生支持力，形变消失或改变几乎不需要时间，弹力可突变。4.弹簧既可产生拉力，又可产生支持力，一般形变变化需要一段时间，弹力不能突变。,学习目标,思考1.体育课上一同学在水平篮球场上拍篮球，试分析篮球与地面作用时，地面给篮球的弹力方向。竖直向上。篮球与地面是点与面接触弹力应垂直于“面”，竖直向上。2.两根轻杆铰接后，悬挂着一个鸟笼。在图示情况中，你认为哪一根轻杆可以用绳子代替？为什么？三种情境中上面的杆均可用绳子替代，下面的杆不可。因为上面的杆提供的是沿杆的拉力，下面的杆提供的是沿杆的支持力；杆可以提供拉力和支持力，而绳子只能提供拉力。,学习目标,压力和重力的区分,由于地球的吸引而使物体受到的力，实质是引力作用,物体与支持面相互接触、挤压而产生的，实质是弹力作用,地球,发生弹性形变的物体,竖直向下，与支持面无关,垂直支持面向下，取决于支持面的放置情况,G=mg,不仅与支持面的放置情况有关，还取决于物体的运动情况,学习目标,4、弹力有无的判断,对于微小形变，用假设推理法,A,B,分析B受到的力,假设A、B间有弹力,以B为研究对象，B受力：,B不可能静止，所以A、B间没有弹力,4、弹力有无的判断,对于微小形变，用假设推理法,B,分析B受到的力,B能静止，所以A、B间没有弹力,弹力有无的判断,分析球受到的力,假设球与斜面间有弹力,以球为研究对象，球受力：,球不可能静止，所以球与斜面间没有弹力,弹力有无的判断,分析球受到的力,球能静止，所以球与斜面间没有弹力,第二课时,探究弹力与弹簧伸长量的关系,1.实验目的（1）探究弹力与弹簧伸长量的定量关系。（2）学会利用图象研究两个物理量之间的关系的方法。2.实验原理（1）在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与钩码的重力大小相等方向相反。（2）用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量x，建立直角坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，作F-x图象。,学习目标,3.实验器材轻质弹簧（一根），钩码（一盒），刻度尺，铁架台，重垂线，坐标纸，三角板。4.实验步骤（1）将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0，即原长。（2）将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时测出弹簧的总长并计算钩码的重力，并记录。（3）改变所挂钩码的质量，重复上述操作。,学习目标,5.数据处理（1）根据所记录数据做F-x图象。（2）以弹簧伸长量为自变量，写出弹力和弹簧伸长量之间的函数表达式，函数表达式中常数即为弹簧的劲度系数。,学习目标,6.注意事项（1）所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度。（2）每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使所作图象更精确。（3）测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大误差。（4）注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。（5）描点画线时，所描的点不一定都落在一条图线上，但应注意一定要使各点均匀分布在图线的两侧。,学习目标,7.误差分析由于弹簧原长及伸长量的测量都不便于操作，故存在较大的测量误差。弹簧测力计刻度均匀因为弹簧的弹力F=kx或F=kx，所以弹簧测力计的刻度是均匀的。,学习目标,思考1.实验中获得的F-x和F-l（l代表弹簧长度）图线有什么共同的特点？它们的斜率代表什么物理量？两图象均为倾斜的直线。图线的斜率均等于弹簧的劲度系数。2.若不考虑弹簧自重，如何在F-l图象中获得弹簧的原长？图线与横轴的截距代表弹簧的原长。,学习目标,三.胡克定律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：F=kx3、适用范围：弹性限度内，弹簧的拉伸或压缩形变。4、k为弹簧的劲度系数，它表示弹簧固有的力的性质。k的大小由弹簧本身的因素决定。即由弹簧的材料、长度、横截面积等因素决定，k越大，弹簧越“硬”；k越小，弹簧越“软”。在国际单位制中k的单位是N/m。,学习目标,5、胡克定律的推论F=kx一根确定的弹簧，劲度系数k是确定的，与x的大小无关。,学习目标,关于胡克定律的两点提醒1.表达式中的x是弹簧形变量，是弹簧伸长（或缩短）的长度，而非弹簧形变后的实际长度，弹簧伸长或压缩相同长度，弹力大小相等，但方向不同。2.由于弹簧形变量x通常以“cm”为单位