【创新设计】高中物理 2.3 弹力（第1课时）教学案 教科版必修1.doc

2.3 弹力 第一课时目标定位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，会判断两个物体间是否存在弹力，并会判断弹力的方向.3.掌握胡克定律并能用此定律解决有关问题一、物体的形变1形变：物体形状或体积的变化叫做形变2弹性形变：撤去外力作用后物体能恢复原状的形变，称为弹性形变3范性形变：撤去外力作用后物体不能复原的形变称为范性形变. 4弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后，物体就不能完全恢复原状，这个限度叫做弹性限度二、弹力1定义：发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的作用力称为弹力2方向：弹力的方向总是与引起形变的作用力的方向相反想一想：两个接触的物体间一定有弹力作用吗？答案不一定弹力产生的条件是接触且发生弹性形变，两物体接触，不一定有弹性形变，所以不一定有弹力三、常见的弹力1弹力常表现为拉力、压力、支持力2支撑面间的弹力(1)支持力：由于支持面发生形变，对被支撑的物体产生的弹力方向：垂直于物体的接触面，指向被支持的物体(2)压力：由于被支撑物发生形变，对支撑物产生的弹力方向：垂直于物体的接触面，指向被压的物体3绳的弹力：产生：由于绳子被拉长而对被拉物体产生的弹力，通常叫拉力方向：沿绳指向绳收缩的方向. 想一想：放在水平桌面上的书与桌面相互挤压，书对桌面产生的弹力f1竖直向下，常称作压力，桌面对书产生的弹力f2竖直向上，常称作支持力，如图231所示，f1与f2分别是哪个物体发生形变产生的？图231答案书对桌面产生的压力是由于书的形变，对桌面产生向下的弹力；而桌面对书产生的支持力是由于桌面发生形变，对书产生向上的弹力四、胡克定律1内容：在弹性限度内，弹簧弹力的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度成正比2公式：fkx，其中k为弹簧的劲度系数，单位：牛顿每米，符号：n/m，它的大小取决于弹簧本身的结构(材料、匝数、直径等)想一想：对于同一根弹簧，被拉得越长，弹簧的弹力就越大，那么弹簧的弹力大小是否与其长度成正比？答案不是弹簧的弹力在其弹性限度内与形变量成正比，不是与长度成正比一、弹性形变和弹力1形变：物体在外力作用下形状或体积的变化叫做形变如果外力撤去后物体能够完全恢复原状，这种形变叫做弹性形变，不能完全恢复原状的形变叫做非弹性形变一般情况下，若无特别说明，形变通常指的是弹性形变2弹力：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，会对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力3产生弹力的条件：(1)两个物体直接接触；(2)接触面上发生弹性形变注意：任何物体受力后都会发生形变，只是有的物体发生的形变较为明显，有的物体的形变不明显，用特殊的办法才能观察到如图232所示，柔软的弹簧受力后发生明显的形变；桌面受到压力后会向下弯曲，但是肉眼不能直接观察到，用图示的方法可观察到桌面的形变(其中m、n是两块平面镜)图232例1下列关于弹力的说法中正确的是()a相互接触的两个物体间必然有弹力存在b不接触的物体间也可能存在弹力c只要物体发生形变就一定有弹力d在相互接触且发生弹性形变的物体间才产生弹力解析弹力产生的条件是两物体相互接触且发生弹性形变，所以d正确，a、b、c错误答案d针对训练(20132014江苏期中)在各项体育运动中，有弹力出现的情况比较普遍，如图233所示的就是一个实例下列说法正确的是()图233a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解析跳板和运动员的脚因为都受到力的作用，所以都要发生形变；运动员受到的支持力是跳板发生形变而产生的，跳板受到的压力是运动员的脚发生形变而产生的b、c正确答案bc二、几种弹力及方向弹力的方向与施力物体形变方向相反，作用在迫使物体发生形变的那个物体上，几种常见情况如下：1面与面、点与面、点与点接触方向：垂直公共接触面，如图(1)图(1)图(2)2轻绳方向：沿绳收缩方向，如图(2)3轻杆方向：可沿杆也可不沿杆，如图(3)4弹簧沿弹簧形变的反方向，如图(4)图(3)图(4)注意：1.压力、支持力的方向都垂直于接触面，确定它们的方向关键是找准它们的接触面或接触点的切面.2.轻杆的弹力方向较为复杂，一般根据物体的平衡及运动状态确定杆的弹力的方向例2在如图234所示的各图中画出物体p受到的各接触点或接触面对它的弹力的示意图，各图中物体p均处于静止状态图234解析甲属于绳的拉力，应沿绳指向绳收缩的方向，因此弹力方向沿绳向上；乙中p与斜面接触面为平面，p受到的支持力垂直于斜面向上；丙中a、b两点都是球面与平面相接触，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；丁中a点属于点与球面相接触，弹力应垂直于球面的切面斜向上，且必过球心o，b点属于点与杆相接触，弹力应垂直于杆向上；它们所受弹力的示意图如图所示答案见解析图针对训练在如图235所示中，画出甲丙图球和乙图木杆受到的弹力和重力(图中o点是物体的重心，p点是球的球心)图235解析点与点接触间的弹力方向与切面垂直，指向受力物体，因为受力物体是球状，所以一定过球心；受力示意图如下：答案见解析图三、胡克定律1内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小f跟弹簧伸长(或缩短)的长度成正比2公式：fkx，式中的k称为弹簧的劲度系数，单位是牛顿每米，符号是n/m.3对胡克定律的理解(1)胡克定律成立的条件是：弹簧发生弹性形变，即必须在弹性限度内(2)fkx中的x是弹簧的形变量，是弹簧伸长或缩短的长度，而不是弹簧的总长度(3)fkx中的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)由fkx可知，弹簧上弹力的变化量f与形变量的变化量x也成正比关系，即fkx.例3竖直悬挂的弹簧下端，挂一重为4 n的物体时弹簧长度为12 cm；挂一重为6 n的物体时弹簧长度为13 cm，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fkx，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xll0.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g14 n的重物时弹簧的长度为l1，挂g26 n的重物时弹簧的长度为l2，则l112 cm，l213 cm，由胡克定律得：g1k(l1l0)，g2k(l2l0)代入数据解得：l010 cm，k200 n/m即弹簧原长为10 cm，劲度系数为200 n/m.答案10 cm200 n/m弹性形变和弹力1杂技演员有高超的技术，能轻松地顶接从高处落下的坛子如图236所示，关于他顶坛时头顶受到的压力，产生的直接原因是()图236a坛的形变 b头的形变c物体受到的重力 d人受到的重力解析头顶受到的压力是由于坛子产生形变，对与之接触的头产生力的作用，a正确，b、c、d错误故选a.答案a2下列关于常见的几种弹力的说法中正确的是()a绳拉物体时绳对物体拉力的方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向b静止在水平路面上的汽车受到的支持力，是汽车轮胎发生了形变而产生的c水杯放在水平桌面上对桌面施加的弹力，是桌面发生微小形变而产生的d用细竹杆拨动水中漂浮的木块，木块受到的弹力是竹杆形变而产生的解析绳上弹力的方向总是沿绳指向绳收缩的方向，故a正确；静止在水平路面上的汽车受到的支持力，是地面发生形变而产生的，b错误；水杯放在水平桌面上对桌面施加的弹力，是水杯发生微小形变而产生的，c错误；用细竹杆拨动水中漂浮的木块，木块受到的弹力是竹杆形变而产生的，故d正确答案ad几种弹力及方向3按下列要求画出图237中每个小球所受弹力的示意图图237要求：甲斜面对球的支持力，乙墙壁对球的支持力，丙大球球面对小球的支持力解析各物体所受支持力如图所示答案见解析胡克定律4(20132014广东高一期中)关于弹簧的劲度系数k，下列说法正确的是()a与弹簧所受的拉力大小有关，拉力越大，k值也越大b与弹簧发生的形变的大小有关，形变越大，k值越小c由弹簧本身决定，与弹簧所受的拉力大小及形变程度无关d与弹簧本身特性、所受拉力的大小、形变大小都有关解析弹簧的劲度系数是由弹簧的长度、粗细及材料有关，是由弹簧本身的特性决定的，与所受的拉力、形变量无关，c正确答案c5(20132