高中物理 第3章 相互作用 2 弹力课件 新人教版必修1.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 必修1 相互作用 第三章 2弹力 第三章 如图所示 被拉弯的弓把箭射出去 挂上篮子的扁担会弯曲 跳水运动员起跳时 跳板会下弯 上述实例中的 弓 扁担 及 跳板 有什么共同特征 弯弓为什么能够把箭射出去 1 形变与弹性形变 1 形变 物体在力的作用下 发生改变 叫做形变 2 弹性形变 有些物体在形变后能够 这种形变叫做弹性形变 2 弹力 1 概念 发生 的物体 由于要恢复 对与它 物体产生力的作用 这种力叫做弹力 弹性形变与弹力 形状或体积 恢复原状 弹性形变 原状 接触的 2 弹性限度 当形变超过一定限度时 撤去作用力后 物体 这个限度叫弹性限度 3 弹力产生的条件 两物体 有 形变 接触处有挤压或拉伸 不能完全恢复原来的形状 接触 弹性 1 常见弹力 平时所说的压力 支持力和拉力都是弹力 绳中的弹力通常称为 2 弹力的方向 1 压力和支持力的方向 于物体的接触面 指向被压或被 的物体 2 绳的拉力沿着绳而指向绳 的方向 常见的几种弹力 张力 垂直 支持 收缩 1 内容 弹簧发生弹性形变时 弹力的大小f跟 成正比 2 表达式 f 其中k为弹簧的 单位 牛顿每米 符号 它的大小反映了弹簧的软硬程度 胡克定律 弹簧伸长 或缩短 的长度x kx 劲度系数 n m 一 弹力有无的判断1 产生弹力必备的两个条件 1 两物体间相互接触 2 发生弹性形变 2 判断弹力有无的常见方法 1 直接判定 对于发生明显形变的物体 如弹簧 橡皮条等 可根据弹力产生的条件由形变直接判断 2 对于形变不明显的情况 通常用以下方法来判定 a 假设法 假设将与研究对象接触的物体撤去 判断研究对象的运动状态是否发生改变 若运动状态不变 则此处不存在弹力 若运动状态改变 则此处一定存在弹力 b 替换法 可以将硬的 形变不明显的施力物体用软的 易产生明显形变的物体来替换 看能不能维持原来的力学状态 如将侧壁 斜面用海绵来替换 将硬杆用轻弹簧 橡皮条 或细绳来替换 c 状态法 因为物体的受力必须与物体的运动状态相吻合 所以可以依据物体的运动状态由相应的规律 如二力平衡知识等 来判断物体间的弹力 特别提醒 接触的物体间不一定存在弹力 但两物体间若有弹力 则它们一定接触 二 弹力方向的判定1 常见的三种接触方式 2 常见三类弹力的方向 特别提醒 1 压力 支持力的方向都垂直于接触面 确定它们方向的关键是找准它们的接触面或接触点的切面 2 轻杆的弹力方向具有不确定性 一般要根据物体的运动状态结合平衡条件确定轻杆的弹力方向 答案 d解析 足球与斜台的作用是球面与平面的相互作用 足球所受弹力方向垂直于斜台指向足球 即斜向左上方的方向 故d正确 三 弹力大小的计算1 弹簧的弹力 1 应用胡克定律f kx求解 其中x为弹簧的形变量 可能为伸长量l l0 也可能为缩短量l0 l k为弹簧的劲度系数 k只与弹簧本身有关 由弹簧本身的材料 长度 粗细 匝数等因素决定 它反映了弹簧的软硬程度 k越大 弹簧越硬 其长度越难改变 2 弹力与弹簧伸长量的关系可用f x图象表示 如图 图线的斜率即为弹簧的劲度系数 3 由于f1 kx1 f2 kx2 故 f f2 f1 kx2 kx1 k x2 x1 k x 因此 弹簧上弹力的变化量 f与形变量的变化量也成正比关系 即 f k x 2 非弹簧的弹力大小的计算弹力的大小与物体的形变程度有关 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 物体受绳向上的拉力和重力作用 根据二力平衡 可知绳的拉力大小等于物体重力的大小 特别提醒 1 无论是应用胡克定律计算弹簧弹力大小还是判断弹簧弹力方向 都要注意弹簧是被拉伸 还是被压缩 2 物体不处于平衡状态时 物体所受的拉力或支持力不等于物体所受的重力 a f1 f2 f3b f1 f2f2d f3 f1 f2答案 a解析 弹簧拉伸或压缩必然两端同时受力才可 只有一端有力时弹簧不会被拉伸或压缩 因弹簧均是拉住一相同质量小球 则弹力一样大 a正确 四 实验 探究弹力和弹簧伸长的关系1 实验原理 1 弹簧受力会发生形变 形变的大小与受到的外力有关 沿着弹簧的方向拉弹簧 当形变稳定时 弹簧的弹力与使它发生形变的拉力在数值上是相等的 用悬挂法测量弹簧的弹力 利用的是弹簧静止时弹簧的弹力与挂在弹簧下面的钩码的重力相等 2 弹簧的长度可用刻度尺直接测出 伸长量可由弹簧拉长后的长度减去弹簧的原长来计算 3 建立坐标系 以纵坐标表示弹力大小f 以横坐标表示弹簧的伸长量x 在坐标系中描出实验所测得的各组 x f 对应的点 用平滑的曲线连接起来 根据实验所得的图线 就可探究弹力大小与伸长量间的关系 2 实验器材轻弹簧 钩码 一盒 刻度尺 铁架台 三角板 重垂线 坐标纸 5 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 从而使坐标上描的点尽可能稀一些 这样作出的图线更精确 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 描点画线时 所描的点不一定都落在一条曲线上 但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧 5 记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位 对弹力的理解及判断 解析 汽车与桥面相互挤压都发生了形变 b错 由于桥面发生弹性形变 所以对汽车有向上的弹力 c对d错 由于汽车发生了形变 所以对桥面产生向下的压力 a错 答案 c a 甲图中 静止在草地上的足球受到的弹力就是它的重力b 乙图中 静止在光滑水平地面上的两个足球由于接触而受到相互作用的弹力c 丙图中 被竖直踩在脚下且静止在水平草地上的足球可能受到4个力的作用d 丁图中 落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变答案 d 解析 甲图中足球受到的弹力是地面的支持力 a错误 静止在光滑水平地面上的两个足球由于接触 但是没有弹力 b错误 被竖直踩在脚下且静止在水平草地上的足球受到3个力的作用 即重力 地面的支持力 脚对球的压力 c错误 落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变 d正确 弹力方向的判断 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 必过球心o b点属于点与杆相接触 弹力应垂直于杆斜向上 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 丁中小球p不管运动与否 都是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 点评 判断弹力方向应把握以下三种情况 1 当面 或曲面 接触 弹力垂直于面 2 绳上弹力沿绳并指向绳收缩方向 3 与球面接触的弹力方向延长线或反向延长线过球心 解析 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 如图甲所示 乙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 如图丙所示 丙图中当重心不在球心处时 弹力作用线也必通过球心 如图丙所示 应注意不要错误地认为弹力作用线必定通过球的重心 探究弹力和弹簧伸长的关系 1 写出该图线的数学表达式f n 2 图线与横轴的交点的物理意义是 3 该弹簧的劲度系数k n m 4 图线延长后与纵轴的交点的物理意义是 3 图线的斜率即为弹簧的劲度系数k 30n m 4 图线延长后与纵轴的交点表示弹簧长度为5cm时的弹力 此时弹簧被压缩了1cm 即表示弹簧被压缩1cm时的弹力为0 3n 答案 1 30l 1 8 2 弹簧原长 3 30 4 弹簧被压缩1cm时的弹力为0 3n 为完成实验 还需要的实验器材有 实验中需要测量的物理量有 图 2 是弹簧所受弹力f与弹簧伸长长度x的f x图线 由此可求出弹簧的劲度系数为 n m 图线不过原点的原因是由于 答案 刻度尺 弹簧的原长 弹簧所受外力与对应的伸长量 200 弹簧有自重 易错点 对胡克定律理解不深刻导致错误 易错分析 此题稍不留神 不仔细分析