高中物理 3.2弹力3课件 新人教版必修1.ppt

3 2弹力 课前导航芦苇 大树和橡皮一根高2m的芦苇 直径不足1cm 其高度与直径的比超过200 1 细长的芦苇在大风中也难以折断 这得益于它中空的结构 大诗人杜甫笔下有一棵大树 霜皮溜雨四十围 黛色参天二千尺 经过科学家沈括考证 四十围的周长折合成直径是7尺 这棵树的高度与直径的比竟高达286 1 无怪乎沈括惊叹 无乃太细长乎 看来诗人笔下的这棵大树的结构也应像芦苇一样 大概也是中空的 起码这棵树的中间结构应是十分疏松的 高达300m的法国埃菲尔铁塔 也是中空的 找一块长条橡皮 在橡皮的侧面画上几个等间距的格子 弯曲橡皮 方形的格子变成了扇形 外层伸长里层压缩了 如图13 1所示 注意观察正中间的格子 几乎不伸长也不压缩 也就是说中间的格子几乎没有形变 没有形变就没有弹力 看来中间这一层对于抵抗弯曲没有作用 只是白白地增加了重量 还不如把它去掉 于是大自然这位高明的 设计师 就 创造 了空心芦苇 图13 1请你思考 1 弹力产生的条件是什么 2 形变与弹力的关系是怎样的 基础梳理 知识精析一 弹力存在的判定判断弹力的有无一般有以下三种方法 1 根据弹力产生的条件来判断 看物体是否存在弹性形变及弹性形变的方向 2 利用假设法判断可假设在该处将与物体接触的另一物体去掉 看物体还能否在原位置保持原来的状态 从而判断该物体是否受弹力作用 例如 如图13 2所示 将甲图中与小球接触的斜面去掉 小球无法在原位置保持静止 而把乙图中的斜面去掉 小球仍静止 故甲球受斜面的弹力 乙球不受斜面的弹力 图13 2 3 利用力的作用效果分析如图13 3所示 光滑水平面上的球靠在竖直面上静止 竖直面是否对球产生力的作用 假设竖直面对球产生了力的作用 由力的作用效果可知 球不会静止 故可判定没有水平弹力产生 图13 3 二 弹力方向的确定弹力是接触力 不同的物体 不同的接触方式 弹力方向的判断方法也有所不同 具体比较见下表所示 三 弹力大小的计算对弹力大小的计算可分为弹簧弹力和非弹簧弹力两种情况 1 弹簧弹力的大小 应用胡克定律f kx求解 其中x是弹簧的形变量 可能是拉伸量 也可能是压缩量 x 现长 原长 k是比例常数 它是一个反映弹簧形变难易程度的物理量 是由弹簧本身的材料 长度 粗细 匝数等条件决定的 2 非弹簧弹力的大小 与物体的形变程度有关 一般要借助于物体所遵循的物理规律求解 如静止在桌面上的物体受到桌面向上的弹力和自身的重力作用 由二力平衡可知 弹力的大小等于物体重力的大小 方法指导一 形变与弹力例1关于弹力 下列说法正确的是 a 拉力 压力 支持力在性质上均为弹力b 物体由于发生了弹性形变 会对使其发生弹性形变的物体施加弹力作用c 对于同一根弹簧 弹性形变越大 弹力越大d 许多物体可以在不发生形变的条件下对物体施以弹力作用 解析准确掌握弹力产生的条件 弹力大小的相关因素是解答此问题的关键 具体分析见下表所示 答案abc 二 弹力方向的判定例2三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相同的光滑圆球a b c 支点p q在同一水平面上 a的重心位于球心 b和c的重心位于球心的正上方和正下方 如图13 4甲所示 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13 4甲 解析相互作用的物体属于点与曲面接触 弹力的方向垂直于曲面的过接触点的切面 且指向球心 与重心位置无关 故三种情况下弹力方向是一致的 如图13 4乙所示 图13 4乙点评在分析弹力时要先判断弹力是否存在 弹力的方向可用如下方法判定 1 若接触面之一为平面 则弹力一定垂直于该平面 2 若接触面之一为球面 则弹力一定过球心 3 若接触面为曲面 则弹力一定垂直于曲面的过接触点的切面 4 若接触处之一为直线 则弹力一定垂直于该直线 变式训练1画出图13 5中物体a所受弹力的示意图 图13 5解析弹力的方向应垂直于接触面 指向受力物体 丙图中注意分析a球上方接触点处无弹力 而甲图中上方绳的拉力的方向沿绳向上 答案如图甲 乙 丙所示 三 胡克定律及应用例3如图13 6所示 两木块质量分别为m1和m2 两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2 上面木块压在上面的弹簧上 但不拴接 整个系统处于平衡状态 试求两弹簧的压缩量x1和x2 图13