金版学案2014-2015年3第二课时　弹　　力.ppt

第三章相互作用第二课时弹力 栏目链接 我国古代有 后羿射日 的民间传说 汉代有 但使龙城飞将在 不教胡马度阴山 的飞将李广 三国时有 辕门射戟 的吕布 百步穿杨 的黄忠 唐朝有 将军三箭定天山 壮士长歌入汉关 的薛仁贵 隋朝有 一箭双雕 的长孙晟 元代有 只识弯弓射大雕 的铁木真 这些英雄人物 创千秋功业 留万世英名 靠的就是强弓劲箭 一张弯弓何以产生如此威力 栏目链接 栏目链接 栏目链接 1 知道什么是弹力以及弹力产生的条件 2 知道弹簧的弹力跟其伸长的长度成正比 栏目链接 栏目链接 要点1弹力和弹性形变 1 物体在力的作用下形状或体积发生变化简称为 2 物体的形变可分为 形变 形变 弯曲形变和扭转形变 3 力的作用效果有两个 一是改变物体的形状 使物体产生 另一个是改变物体的 形变 拉伸 压缩 形变 运动状态 知识清单 栏目链接 4 产生形变的物体由于 会对与它接触的物体产生力的作用 这种力称为弹力 5 弹力产生的条件 1 2 带箭要恢复原状头 相互接触 有弹性形变 知识清单 栏目链接 如右图所示 在一米跳板跳水比赛中 运动员为了在空中做出优美 复杂的动作 需要有较大的起跳速度 在运动员起跳过程中 跳板起什么作用 应用思考 栏目链接 1 弹力产生条件 两物体接触 有弹性形变 接触处是否挤压或拉伸 二者缺一不可 2 弹力是接触力 物体相互接触时才能产生的力称为接触力 3 弹力有无的判断方法 对于形变明显的情况 由形变情况直接判断 对于形变不明显的情况通常用 假设法 和 替换法 有时要根据物体的运动状态直接判定 综合拓展 栏目链接 综合拓展 栏目链接 特别提示 注意弹力的产生条件有两点 缺一不可 除了接触外 还应分析接触处有无弹性形变 有的问题不容易看出接触处是不是发生了弹性形变 可以采用假设法 综合拓展 栏目链接 1 关于弹力产生的条件 下列说法正确的是 A 相互接触的物体间一定有弹力B 发生形变的物体一定对与之接触的物体产生弹力作用C 先有弹性形变 后有弹力D 不接触的两物体之间不可能发生相互的弹力作用 尝试应用 答案 D 栏目链接 2 关于弹性形变的概念 下列说法正确的是 A 物体形状的改变叫弹性形变B 将一根钢筋用力弯折后 形状的改变是弹性形变C 物体在外力停止作用后 能够恢复原来形状的形变 叫弹性形变D 物体在外力停止作用后的形变 叫弹性形变 尝试应用 答案 C 栏目链接 要点2几种常见弹力 压力和支持力都是 力 它们的方向都 于物体的接触面 拉力也是 力 绳的拉力沿着绳而指向绳 的方向 弹 垂直 弹 收缩 知识清单 栏目链接 取一根橡皮筋 下挂一串钥匙 橡皮筋被拉长 取一根细竹棍 当用力压它时 它发生了弯曲 跳水运动员在跳离跳板时 平直的跳板变得弯曲 以上现象中均产生了弹力 弹力的方向是怎样的呢 应用思考 栏目链接 1 支持面的弹力 面面接触 包括平面与平面 弧面与平面 弧面与弧面 之间的弹力的方向 如下图的甲 乙是面与面相接触 物体A所受到的弹力的方向垂直于接触面 丙图是圆弧 或球面 与平面接触 柱体 或球体 所受到的平面的弹力过弧面 或球面 与平面接触点与平面垂直并指向圆心 或球心 丁图是弧面与弧面 或球面与球面 接触 弹力方向一定通过两弧面的圆心 或球心 的接触点 即垂直于过接触点的切线 实际上是切面 综合拓展 栏目链接 点线接触或点面接触 戊图与己图是两杆所受到的弹力方向 点线接触 如两图中的两个A点 点面接触 如戊图中的B点 点与弧面 或球面 接触 己图中C点 均与过接触点的切线 或切面 垂直 综合拓展 栏目链接 2 绳的弹力 绳状 或链条状 物体只能承受拉力 其形变方向与该处的线状物的切线方向一致 在庚图中重物A所受的拉力与沿绳伸长 即形变 方向相反 在辛图中绳对A点的作用力方向即为过A点的切线方向 综合拓展 栏目链接 3 杆的弹力 杆对物体的弹力不同于绳 绳只能提供沿绳方向的拉力 而杆具有压 拉 挑等作用 因此杆的弹力方向并不一定沿杆的方向 几种常见弹力 综合拓展 栏目链接 综合拓展 栏目链接 特别提示 杆的弹力的方向不一定沿杆的方向 综合拓展 栏目链接 1 双选 关于弹力的方向 下列说法正确的是 A 弹力方向一定垂直于接触面B 弹力方向不一定垂直于接触面C 轻质绳对物体的弹力方向一定沿着绳子离开物体的方向 因为绳子只会发生拉伸形变D 轻质绳对物体产生的弹力一定垂直于与绳相连的接触面 尝试应用 答案 BC 栏目链接 2 画出图中物体所受弹力的示意图 尝试应用 栏目链接 尝试应用 答案 栏目链接 要点3胡克定律 胡克定律 实验表明 弹簧发生 时 弹力的大小F跟 或 的长度x成正比 即F 式中的k称为弹簧的 单位是 单位符号用 表示 这个规律是英国科学家 发现的 叫做胡克定律 弹性形变 弹簧伸长 缩短 kx 知识清单 劲度系数 牛顿每米 N m 胡克 栏目链接 用力拉弹簧时 力越大 其伸长的越长 这是为什么 伸长与拉力的大小存在什么定量关系呢 应用思考 栏目链接 1 关于胡克定律 要注意以下几点 1 定律的成立是有条件的 这就是弹簧发生 弹性形变 即必须在弹性限度内 2 表达式中的k是弹簧的劲度系数 它反映了弹簧的 软 硬 程度 在国际单位制中k的单位为 N m 3 由于弹簧的形变量x通常以 cm 为单位 而劲度系数k又往往以 N m 为单位 因而在应用上式时要注意将各物理量的单位统一到国际单位制中 综合拓展 栏目链接 4 上述胡克定律的表达式F kx 仅表示弹簧的弹力与弹簧形变量之间的大小关系 若同时要表示弹力方向与弹簧形变方向相反 则表达式可写成F kx 2 弹力与弹簧伸长量的关系可用Fx图象表示 如右图 图象中的斜率表示弹簧的劲度系数 综合拓展 栏目链接 3 胡克定律的另一种表达形式 设劲度系数为k的弹簧 在形变量为x1 x2时产生的弹力分别为F1 F2 则根据胡克定律F kx 有F1 kx1 F2 kx2 两式相减 有F1 F2 k x1 x2 即 F k x 上式表明 弹簧发生弹性形变时 弹力的变化量 F跟弹簧长度的变化量 x成正比 综合拓展 栏目链接 特别提示 1 弹簧的形变量x 是指弹簧的伸长量或缩短量 而不是弹簧的长度 2 弹簧的劲度系数k 它表示了弹簧固有的力学性质 大小由弹簧本身的物理性质决定 如材料 长度 截面积等 切勿认为k与F成正比 综合拓展 栏目链接 尝试应用 CD 栏目链接 尝试应用 答案 D 栏目链接 栏目链接 题型1弹力有无的判断 例1如下图所示 已知小球静止 甲中的细线竖直 乙中的细线倾斜 试判断图中小球所受弹力的方向 栏目链接 解析 小球除受重力外 还受其他力的作用 甲 乙两图中均可采用 假设法 分析 在两图中 若去掉细线 则小球将下滑 故两细线中均有沿线方向的拉力 在甲图中若去掉斜面体 小球仍能在原位置保持静止状态 在乙图中若去掉斜面体 则小球不会在原位置静止 答案 甲图中小球受细绳向上的拉力 乙图中受细线斜向上的拉力和垂直斜面向上的弹力 栏目链接 名师点睛 因微小形变产生的弹力需借助于假设法判断 即假设接触的两物体间没有弹力 分析由此得出的结论是否符合题意 如符合 则说明假设成立 物体间不存在弹力 反之 则存在弹力 栏目链接 1 在下列各图中 A B两球间一定有弹力作用的是 变式应用 栏目链接 解析 在具体判断有没有弹力时 我们用假设法进行判断 在A图中 若拿去A球 则B球仍静止不动 故A B间没有挤压 即A B间没有弹力 在B图中 若拿去A球 则B球将向左运动 故A B间存在相互挤压 故A B间存在弹力 在C图中 若拿去A球 则B球静止 即A B间没有挤压 即A B间没有弹力 在D图中不能判断A B间有没有弹力 因此选B 答案 B 变式应用 栏目链接 题型2弹力的方向 例2在半球形光滑容器内 放置一细杆 如图所示 细杆与容器的接触点分别为A B两点 则容器上A B两点对细杆m的作用力的方向分别为 栏目链接 A 均竖直向上B 均指向球心C A点处的弹力指向球心O B点处的弹力竖直向上D A点处的弹力指向球心O B点处的弹力垂直于细杆向上 栏目链接 解析 支持力 压力的方向垂直于接触面或其切面 在A点 杆的端点跟球面接触 弹力的方向垂直于该处球面的切面 指向球心 而在B点 容器的边缘跟杆的侧面接触 该处的支持力应垂直于杆向上 选项D正确 答案 D 栏目链接 2 一氢气球下系一小重物G 重物只在重力和绳的拉力F作用下做匀速直线运动 不计空气阻力和风力的影响 而重物匀速运动的方向如下图中箭头所示的虚线方向 图中气球和重物G在运动中所处的位置正确的是 变式应用 答案 A 栏目链接 题型3胡克定律 例3如下图所示 两根相同的轻弹簧S1 S2 劲度系数皆为k 4 102N m 悬挂的重物质量分别为m1 2kg和m2 4kg 若不计弹簧质量 取g 10m s2 则S1 S2平衡时的伸长量分别为 A 5cm 10cmB 10cm 5cmC 15cm 10cmD 10cm 15cm 栏目链接 栏目链接 名师点睛 重物处于平衡状态时 悬挂重物的弹簧弹力大小等于下面所悬挂重物的重力大小 计算弹簧的伸长量时 注意将单位化为国际单位 栏目链接 3 水平桌面上放置一根弹簧 在弹性限度内对其施加30N的拉力时 其长度为20cm 对其施加30N压力时 其长为14cm 试求该弹簧的自然长度和它的劲度系数 变式应用 解析 设弹簧的自然长度为l0 劲度系数为k 根据F kx x为弹簧伸长 或缩短 的长度 由此得 30 k 0 2 l0 30 k l0 0 14 由 得 l0 17cm k 1000N m 答案 17cm1000N m 栏目链接 题型4探究弹力与弹簧伸长关系的实验 例4某同学用如右图所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验 他先测出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度 然后在弹簧下端挂上砝码 并逐个增加砝码 测出指针所指的标尺刻度 所得数据列表如下 重力加速度g取9 8m s2 栏目链接 栏目链接 1 根据所测数据 在下图所示的坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与砝码质量m的关系图线 栏目链接 2 根据所测得的数据和关系曲线可以判断 在 N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律 这种规格弹簧的劲度系数为 N m 解析 1 根据题目中所测量的数据进行描点 然后用平滑的曲线 或直线 连接各点 在连接时应让尽量多的点落在线上 偏差比较大的点舍去 不在线上的点尽量平均分配在线的两侧 如下图 栏目链接 栏目链接 名师点睛 在物理学中经常用图象处理物理问题 应用图象的好处是 直观 方便 作图象时 首先根据测量数据描点 然后用平滑的曲线将各点连接起来 在连接时应让尽量多的点落在线上 误差较大的点舍去 不在线上的点尽量均匀分布在两侧 栏目链接 4 以下是一位同学做 探究形变与弹力的关系 的实验 1 下列的实验步骤是这位同学准备完成的 请你帮这位同学按操作的先后顺序 用字母排列出来 A 以弹簧伸长量为横坐标 以弹力为纵坐标 描出各组数据 x F 对应的点 并用平滑的曲线连接起来B 记下弹簧不挂钩码时 其下端在刻度尺上的刻度L0C 将铁架台固定于桌