高中物理 第三章 相互作用 3.2 弹力课件1 新人教版必修1.ppt

2弹力 一 弹性形变和弹力 1 形变 物体在力的作用下 或 发生的变化 2 弹性形变 物体在形变后撤去作用力时能够 的形变 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 选填 能 或 不能 完全恢复原来的形状 这个限度叫作弹性限度 形状 体积 恢复原状 不能 4 弹力 1 定义 发生 的物体 由于要恢复原状 对 的物体产生的力 2 产生的条件 两物体 发生 形变 与它接 触 直接接触 弹性形变 二 常见的弹力及方向 垂直 绳子收缩 三 胡克定律 1 内容 弹簧发生弹性形变时 弹力的大小f跟弹簧 成正比 2 公式 f k为弹簧的劲度系数 单位是n m 伸长 或缩短 的长度x kx 思考辨析 1 发生形变的物体一定产生弹力 2 若两物体间存在弹力 则它们一定接触 3 弹簧的长度越长 弹力越大 4 弹力的方向总与相应的形变的方向相反 5 只有在一定条件下 胡克定律才成立 提示 1 产生弹力的条件之一不是物体发生形变而是物体发生弹性形变 2 由弹力的产生条件可知 物体接触且发生弹性形变是产生弹力的前提 故物体间存在弹力 则它们一定接触 3 弹簧被拉长时 它的长度越长 弹力越大 压缩时 弹簧越短弹力越大 4 弹力的方向与物体恢复形变的方向相同 与物体形变的方向相反 5 胡克定律只适用于弹性限度以内的情况 一弹力有无的判断考查角度1弹力产生的条件 典例1 在日常生活及各项体育运动中 有弹力出现的情况比较普遍 下列说法正确的是 导学号28974059 a 网球训练中发出的球撞击墙面弹回 是球发生弹性形变造成的b 跳水运动中 运动员受到的支持力是跳板发生弹性形变而产生的c 甲 乙 丙三位同学一字排开站立 甲同学用力推乙同学 结果乙同学没有倒 丙同学倒地 丙同学之所以会倒地 是因为甲同学对其施加了弹力 d 小孩玩的弹弓之所以将弹丸能够弹出 是由于人对弹丸施加了弹力 正确解答 选b 网球训练中球和墙面接触时墙面发生弹性形变而使球受到弹力 故a错误 跳水运动中 运动员受到的支持力是跳板发生形变而产生的 故b正确 丙倒地是因为乙对丙的作用力 不是因为受到了甲的作用力 故c错误 小孩玩的弹弓将弹丸弹出 是因为弹丸受到了橡皮筋的作用 不是由于人的作用 故d错误 核心归纳 关于弹力产生的三个特点 1 弹性形变是产生弹力的必要条件 弹力产生的直接原因是施力物体的形变 2 发生弹力作用的一对物体都存在形变 形变是成对出现的 3 两物体之间 若存在弹力 彼此对对方都产生弹力 弹力也是成对出现的 考查角度2弹力有无的判断 典例2 在下列四个图中 物体a b均处于静止状态 a b间一定有弹力的是 导学号28974060 正确解答 选b a图中物体a受重力和竖直向上的拉力 如果b对a有弹力 方向水平向左 那么a受到的三力不能平衡 与a b均处于静止状态矛盾 故a错误 b图中物体a受重力 斜向上的拉力 如果b对a没有弹力 那么a受到的二力不能平衡 与a b均处于静止状态矛盾 故b正确 c图中若水平地面光滑 b受重力 竖直向上 的支持力 如果a对b有弹力 方向水平向右 那么b受到的三力不能平衡 与a b均处于静止状态矛盾 故c错误 d图中b受重力 竖直向上的拉力 如果a对b有弹力 方向垂直斜面向上 那么b受到的三力不能平衡 与a b均处于静止状态矛盾 故d错误 核心归纳 判断弹力有无的两种常见方法 1 直接判断 对于形变较明显的情况 可根据弹力产生条件直接判断 2 假设法 判断 对于形变不明显的情况 可用 假设法 进行判断 如图所示判断a b两接触面对球有无弹力 常见以下三种情形 易错提醒 1 误认为只要有接触就一定存在弹力作用 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 过关训练 1 多选 下列说法正确的是 a 木块放在桌面上所受到的向上的弹力是由于木块发生微小形变而产生的b 木块放在桌面上对桌面有向下的压力是由于木块发生微小向上的形变 c 用细竹竿拨动水中的木头 木头受到的竹竿的弹力是由于竹竿发生形变而产生的d 挂在电线下面的电灯对电线的拉力 是因为电线发生微小形变而产生的 解析 选b c 木块放在桌面上所受到的桌面向上的弹力是由于桌面发生向下微小形变而产生的 故a错误 木块放在桌面上对桌面有向下的压力是由于木块发生微小向上的形变 要恢复原状而产生的 故b正确 用细竹竿拨动水中的木头 木头受到的竹竿的弹力是由于细竹竿发生形变而产生的 故c正确 挂在电线下面的电灯对电线的拉力 是因为电灯发生微小形变而产生的 故d错误 2 多选 2018 郑州高一检测 如图所示 图中的物体a b均处于静止状态 受到弹力作用的说法正确的是 a 图甲中地面是光滑水平的 a与b间存在弹力b 图乙中两斜面与水平地面的夹角分别为 a对两斜面均有压力的作用c 图丙中a受到斜面b对它的支持力的作用d 图丁中a受到斜面b对它的支持力的作用 解析 选b c 题图甲中对b进行受力分析 b球受重力和地面的弹力的作用 二力平衡 b球静止 不可能再受到a对b的弹力作用 图乙中采用假设法 若去掉左侧的斜面 a将运动 若去掉右侧的斜面 a也将运动 所以两斜面对球a均有压力的作用 即a对两斜面均有压力的作用 图丙中假设斜面b不存在 则小球a无法在原位置 保持静止 故丙图中小球受到斜面的弹力 图丁中假设斜面b对小球a有弹力作用 则小球a不能保持静止 所以丁图中小球不受斜面弹力的作用 补偿训练 1 下列关于弹力产生条件的说法正确的是 a 只要两个物体接触就一定有弹力产生b 只要两个物体相互吸引就一定有弹力产生c 只要物体发生形变就一定受到弹力作用d 只有发生弹性形变的物体才会产生弹力 解析 选d 弹力产生的条件 接触并产生弹性形变 二者缺一不可 a c中都只有弹力产生的一个条件 故a c都不一定能产生弹力 b中只说 相互吸引 只能证明有力存在 不一定能产生弹力 d项同时具备两个条件 故选d 2 一个鸡蛋放在一块海绵上 处于静止状态 下列说法正确的是 a 海绵受到鸡蛋的压力就是鸡蛋的重力b 海绵受到鸡蛋的压力是海绵的形变产生的c 海绵受到鸡蛋的压力是鸡蛋的形变产生的d 海绵对鸡蛋的支持力与鸡蛋对海绵的压力是一对平衡力 解析 选c 海绵受到鸡蛋的压力与鸡蛋的重力的施力物体 受力物体各不相同 因此不是同一个力 a错误 海绵受到鸡蛋的压力是由该力的施力物体鸡蛋的形变产生的 b错误 c正确 海绵对鸡蛋的支持力与鸡蛋对海绵的压力是一对相互作用力 不是平衡力 d错误 二弹力方向的判断 典例 请在图中画出杆或球所受的弹力 导学号28974061 正确解答 甲图中杆在重力作用下对a b两处都产生挤压作用 故a b两处对杆都有弹力 弹力方向与接触点的平面垂直 乙图中杆对c d两处都有挤压作用 因c处为曲面 d处为支撑点 所以c处弹力垂直于圆弧切面指向球心 d处弹力垂直于杆斜向上 丙图中球挤压墙壁且拉紧绳子 所以墙对球的弹力与墙面垂直 绳子对球的弹力沿绳子向上 丁图中当重心不在球心处时 弹力作用线也必通过球心 答案 核心归纳 弹力方向的判定 特别提醒 弹力的方向总是跟引起物体形变的外力方向相反 跟该物体的形变方向相反 过关训练 1 体育课上一学生在水平篮球场上拍篮球 如图所示 试分析篮球与地面作用时 地面给篮球的弹力方向为 a 斜向左上b 斜向右上c 竖直向上d 竖直向下 解析 选c 篮球与水平地面接触时 发生形变 产生弹力 如果认为球的一点与地面接触 则属于点与面接触问题 弹力应垂直于地面 方向竖直向上 故c正确 2 2018 西安高一检测 在图中画出物体p受到的各接触点或面对它的弹力的示意图 其中图甲 乙中物体p处于静止状态 图丙中物体p 即球 在水平面上匀速滚动 解析 甲中属于绳的拉力 应沿绳指向绳收缩的方向 因此弹力方向沿绳向上 如图甲所示 乙中a b两点都是球面与平面相接触的点 弹力应垂直于平面 且必过球心 所以a处弹力方向水平向右 b处弹力垂直于斜面向左上方 且都过球心 如图乙所示 丙中小球p不管运动与否 都属于平面与球面相接触 弹力应垂直于平面 且过球心 即向上 如图丙所示 答案 见解析图 补偿训练 1 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的方向 解析 选c 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一定沿杆的方向 要具体问题具体分析 c错误 d正确 2 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 垂直树干斜向上d 沿树干方向 解析 选c 支持力的方向总是垂直于接触面指向被支持的物体 故选项c正确 三弹力大小的计算考查角度1胡克定律的理解 典例1 2018 德州高一检测 由实验测得某弹簧所受弹力f和弹簧的长度l的关系图象如图所示 求 导学号28974062 1 该弹簧的原长为多少 2 该弹簧的劲度系数为多少 正确解答 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l0 15cm 2 解法一 据f kx得劲度系数 k 由图线可知 该弹簧伸长 l 25cm 15cm 10cm时 弹力 f 50n 所以k 500n m 解法二 根据胡克定律得f k l l0 代入图象中的两点 0 25 50 和 0 05 50 可得50 k 0 25 l0 50 k 0 05 l0 解得l0 0 15m 15cm k 500n m 答案 1 15cm 2 500n m 核心归纳 应用胡克定律的四个关键 1 弹簧发生形变时必须在弹性限度内 2 x是弹簧的形变量 不是弹簧的原长 也不是弹簧形变后的长度 3 其f x图象为一条经过原点的倾斜直线 图象斜率表示弹簧的劲度系数 同一根弹簧 劲度系数不变 4 一个有用的推论 f k x 推导 f1 kx1 f2 kx2 故 f f2 f1 kx2 kx1 k x 因此 弹簧弹力的变化量 f与形变量的变化量 x也成正比关系 特别提醒 1 找截距 图象在横轴的截距表示弹簧的原长 2 求斜率 图象的斜率大小表示弹簧的劲度系数 3 列方程 恰当选取图象上的点列方程或方程组 同时注意坐标轴对应物理量的单位 考查角度2弹力大小的求解 典例2 一根轻质弹簧一端固定 用大小为50n的力压弹簧的另一端 平衡时长度为l1 20cm 改用大小为25n的力拉弹簧 平衡时长度为l2 35cm 若弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内 求弹簧的原长和劲度系数 导学号28974063 审题关键 正确解答 设弹簧原长为l0 劲度系数为k 由胡克定律得 f1 k l0 l1 f2 k l2 l0 联立 两式得 l0 0 3m 30cm k 500n m答案 30cm500n m 规范警示 1 公式f kx中x指的是形变量 即伸长量或压缩量 2 公式f kx的适用条件是形变在弹性限度内 核心归纳 计算弹力大小的两种方法 1 公式法 利用公式f kx计算 适用于弹簧 橡皮筋等物体的弹力的计算 2 二力平衡法 若物体处于静止状态 物体所受弹力与物体所受的其他力应为平衡力 可根据其他力的大小确定弹力的大小 易错提醒 1 胡克定律只能计算弹簧的弹力大小 而弹簧的弹力方向 要根据是被拉伸 还是被压缩来确定 其方向总是与弹簧恢复原状的方向相同 2 平衡法可以用于计算处于静止或匀速运动状态的物体所受弹力的大小 对于做加速或减速运动的物体 此方法不适用 过关训练 1 拓展延伸 若将 典例2 中弹簧下端竖直悬挂重为50n的重物而静止时 弹簧的长度是多少 解析 根据平衡弹簧弹力f g 50n 设此时弹簧长度为l 则伸长量为 l l0 由胡克定律f k l l0 解得l 40cm 答案 40cm 2 多选 如图所示是锻炼身体用的拉力器 并列装有四根相同的弹簧 每根弹簧的自然长度都是40cm 某人用600n的力把它们拉长至1 6m 则 a 人的每只手受到拉力器的拉力为300nb 每根弹簧产生的弹力为150nc 每根弹簧的劲度系数为125n md 每根弹簧的劲度系数为500n m 解析 选b c 每只手的拉力均为600n 故选项a错误 每根弹簧的弹力为f 150n 故选项b正确 每根弹簧的劲度系数k n m 125n m 故选项c正确 d错误 补偿训练 如图所示 一根弹簧其自由端不悬挂重物时 指针正对刻度5 在弹性限度内 当挂上1个80n的重物时 指针正对刻度45 若指针正对刻度35 应挂重物是 a 40nb 50nc 60nd 70n 解析 选c 由胡克定律f kx得 g1 k 45 5 g2 k 35 5