新高中物理 3.2弹力课件 新人教版必修1.ppt

第三章 相互作用 学案2弹力 目标定位 1 知道形变的概念 会区分弹性形变和非弹性形变 2 知道弹力的定义及产生的条件 会判断两个物体间是否存在弹力 会判断弹力的方向 3 掌握胡克定律并能用此定律解决有关问题 知识探究 自我检测 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 用穿有透明细管的橡皮塞封口 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 知识探究 图1 答案手捏玻璃瓶 管中水面上升 说明受压时玻璃瓶发生形变 体积变小了 2 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 答案橡皮泥 泥土受力后发生形变 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 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 弹性形变和弹力 1 形变 物体在力的作用下或发生的变化 弹性形变 物体在形变后撤去作用力时能够的形变 非弹性形变 外力撤去后不能完全恢复原状的形变 2 弹性限度 当形变超过一定的限度 撤去作用力后物体 填 能 或 不能 完全恢复原来的形状 这个限度叫做弹性限度 形状 体积 恢复原状 不能 3 弹力 发生的物体 由于要恢复原状 对与它接触的物体产生的力 2 弹力产生的条件 1 两物体 2 发生 形变 相互接触 弹性 形变 二 几种弹力 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3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3 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 方向垂直于接触面向上 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 方向垂直接触面向下 如图乙 2 如图4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4 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 总是于接触面 若接触面是曲面 则垂直于 若接触面是球面 弹力方向延长线或反向延长线过 2 绳的拉力方向 总是并指向绳的方向 垂直 接触面的切线 球心 沿着绳 收缩 延伸思考 如图5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5 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 三 胡克定律 问题设计 1 内容 在内 弹簧弹力的大小f跟弹簧伸长 或缩短 的长度x成 2 公式 f 3 说明 1 应用条件 弹簧发生形变时必须在内 2 x是弹簧的形变量 而不是弹簧形变后的长度 弹性限度 正比 kx 弹性限度 3 k为弹簧的劲度系数 反映弹簧本身的属性 由弹簧自身的长度 粗细 材料等因素决定 与弹力f的大小和伸长量x无关 4 f x图象是一条过原点的倾斜直线 如图6所示 直线的斜率表示弹簧的 5 弹簧弹力的变化量 f与形变量的变化量 x也成正比 即 f k x 图6 劲度系数k 典例精析 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 只要两物体接触就一定产生弹力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因为地面发生了形变d 只要物体发生形变就一定有弹力产生 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7中静止物体a所受弹力的示意图 图7 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8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8 答案受力示意图如图所示 三 胡克定律例3竖直悬挂的弹簧下端 挂一重为4n的物体时弹簧长度为12cm 挂一重为6n的物体时弹簧长度为13cm 则弹簧原长为多少 劲度系数为多少 解析弹簧下端悬挂物体时弹簧要伸长 由胡克定律知 弹簧的拉力与弹簧伸长量成正比 即f kx 其中k为劲度系数 x为弹簧伸长量 x在数值上等于弹簧伸长后总长度l减去弹簧原长l0 即x l l0 改变悬挂重物的重力 伸长量变化 这样可以列出两个方程 通过方程组可求出弹簧原长和劲度系数 设弹簧的原长为l0 劲度系数为k 设挂g1 4n的重物时弹簧的长度为l1 挂g2 6n的重物时弹簧的长度为l2 则l1 12cm l2 13cm 由胡克定律得 g1 k l1 l0 g2 k l2 l0 代入数据解得 l0 10cm k 200n m即弹簧原长为10cm 劲度系数为200n m 答案10cm200n m 课堂要点小结 1 2 3 4 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 物体一定发生形变 撤去此力后 形变完全消失b 有弹力作用在物体上 物体不一定发生形变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 形变不一定完全消失 自我检测 1 2 3 4 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 答案d 1 2 3 4 2 弹力的产生 杂技演员有高超的技术 能轻松地顶住从高处落下的坛子 如图9所示 关于他顶坛时头顶受到的压力 产生的直接原因是 a 坛的形变b 头的形变c 坛子受到的重力d 人受到的重力 图9 1 2 3 4 解析头顶受到的压力是由于坛子形变而产生的 间接原因是坛子本身的重力 跟人的因素无关 答案a 1 2 3 4 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10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 图10 1 2 3 4 解析三种情况都是点与点接触 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 答案见解析 1 2 3 4 4 胡克定律 由实验测得某弹簧所受弹力f和弹簧的长度l的关系图象如图11所示 求 图11 1 该弹簧的原长为多少 2 该弹簧的劲度系数为多少 1 2 3 4 解析解法一 1 弹簧不产生弹力时