广西宾阳中学高三物理阶段复习 3.2 弹 力课件.ppt

2弹力 1 了解形变的概念 2 知道什么是弹力及弹力产生的条件 3 能够正确判断弹力的有无和弹力的方向 4 掌握胡克定律的内容和适用条件 重点 1 弹力有无的判断和弹力方向的判断 2 弹力大小的计算 难点 弹力有无的判断及弹力方向的判断 一 弹力的产生 弹性形变1 形变物体在力的作用下 发生改变 2 弹性形变发生形变的受力物体在外力撤除后能够 的形变 3 弹性限度超过一定的限度 形变物体不能完全 4 弹力由于要 发生 的物体间的作用力 体积或形状 恢复原状 恢复原状 恢复原状 弹性形变 二 几种弹力的方向 压力 支持力和张力1 常见的三种弹力图甲中f1表示书对桌面的 f2表示桌面对书的 图乙表示 压力 支持力 绳的张力 2 常见弹力的方向 1 压力和支持力的方向 填 垂直 或 不垂直 于物体的接触面 2 绳的张力沿绳指向 的方向 垂直 绳收缩 三 弹力的大小 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 的长度x成正比 2 公式 其中k为弹簧的 单位 符号 伸长 或缩短 f kx 劲度系数 牛顿 米 n m 判一判 1 教师站在讲台上 讲台发生了形变 2 将铅笔折断 这时铅笔发生弹性形变 3 书放在桌上 桌面受到书的压力是因为桌面发生形变 4 公式f kx中的x是指弹簧的长度 提示 1 物体在力的作用下都会发生形变 教师由于受到重力的作用 双脚压紧讲台 讲台将发生形变 只不过形变量很小 不易被观察到 故 1 对 2 受力物体在外力撤除后能够恢复原状的形变是弹性形变 铅笔被折断 撤去外力 铅笔不能复原 因此此形变不是弹性形变 故 2 错 3 桌面受到书的压力 书是施力物体 压力是由于书产生形变引起的 故 3 错 4 弹簧的弹力与弹簧形变量成正比 公式f kx中的x是指弹簧的形变量 不是弹簧的长度 故 4 错 弹性形变和弹力1 探究微小形变做甲图实验 思考细管中水面的变化说明了什么 做乙图实验 思考光点位置的变化又说明了什么 点拨 做甲图实验时 沿玻璃瓶厚度宽的方向用力 观察效果会更明显 提示 细管中水面的变化说明了玻璃瓶发生了形变 光点位置的变化说明了桌面发生了形变 任何物体在力的作用下 都会产生形变 只是有的现象明显 有的现象不明显 2 探究弹力产生的条件 1 如图甲所示 物体a b并排静止在光滑水平面上 a b之间有弹力吗 提示 若移走物体a 物体b仍然静止 说明虽然a b接触但相互之间没有弹力的作用 2 如图乙所示 光滑物体a b叠放在光滑水平面上 处于静止状态 a b之间有弹力吗 提示 如果将物体a快速撤出 物体b会立即下落 这说明a阻止了b的下落 说明a b之间有弹力的作用 3 如图丙所示 在光滑水平面上 用力推动小车向左压弹簧 弹簧对小车有弹力作用吗 用力推动小车向左压橡皮泥 松手后橡皮泥对小车还有弹力作用吗 弹簧和橡皮泥分别发生的是何种形变 提示 松手后 压缩弹簧的小车被弹出 这说明弹簧对小车有弹力作用 压缩橡皮泥的小车不被弹出 这说明橡皮泥对小车没有弹力作用 弹簧变形后撤去外力能恢复原状 属于弹性形变 橡皮泥形变后撤去外力不能恢复原状 属于非弹性形变 从这个实验说明只有发生弹性形变的物体才能产生弹力 规律方法 弹力有无的判断方法 1 直接法 对形变比较明显的情况 可以根据弹力产生的条件判断 物体间相互接触 发生弹性形变 两个条件必须同时满足才能有弹力产生 2 假设法 要判断物体在某一接触位置是否受弹力作用 可假设将在此处与物体接触的另一物体去掉 看物体是否在该位置保持原来的状态 若能保持原来的状态 则说明物体间无弹力作用 否则有弹力作用 3 效果分析法 如果相互接触的物体间存在弹力 则必有相应的作用效果 或平衡其他作用力或改变受力物体的运动状态 因此可利用作用效果确定弹力的有无 探究归纳 1 形变分类 1 从是否能恢复原状分 弹性形变 非弹性形变 2 从力的效果上分 拉伸形变 或压缩形变 弯曲形变 扭转形变 2 弹力产生的条件 1 物体间相互接触且挤压 2 发生弹性形变 典例1 如图所示 用细绳悬挂的小球与光滑斜面相接触 并保持静止 甲中细绳倾斜 乙中细绳呈竖直方向 判断图甲 乙中小球是否受到斜面的弹力作用 思路点拨 解答本题时应把握以下两点 1 弹力产生的条件是两物体接触且发生弹性形变 2 判断是否存在弹力可去掉接触面 看运动状态是否改变 解析 解法一 假设法 假设两图中的斜面不存在 则甲图中小球无法在原位置保持静止 乙图中小球仍静止 故甲图中小球受到斜面的弹力作用 乙图中小球不受斜面的弹力作用 解法二 作用效果法 假设两图中斜面均对小球有弹力作用 则甲图中小球将仍能保持静止状态 乙图中小球则不能保持静止 所以乙图中小球不受斜面弹力作用 甲图中小球受到斜面弹力作用 答案 甲图中小球受到斜面的弹力作用 乙图中小球不受斜面的弹力作用 规律方法 判断弹力有无的两大误区 1 误认为只要有接触一定存在弹力作用 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 变式训练 2012 西安高一检测 下列各图中 所有接触面都是光滑的 所有物体都处于静止状态 p q两个物体之间不存在弹力的是 解析 选d 用假设法 假设撤去q 则选项a b c中的p物体不能在原来位置继续保持静止 所以判断存在弹力 选项d正确 几种弹力1 探究物体的弹力方向与形变方向的关系 1 把装有水的瓶子放在一海绵上 如图所示 瓶子受到海绵的弹力 是哪个物体发生形变而产生的 方向如何 海绵受到瓶子的弹力 是哪个物体发生形变而产生的 方向如何 试在图中分别画出 提示 瓶子受到海绵的弹力是海绵发生形变而产生的 方向竖直向上 海绵受到瓶子的弹力是瓶子发生形变而产生的 方向竖直向下 力的示意图如图所示 2 如图所示 我们在弹簧下端和弹簧上端分别固定物块m 都处于静止状态 甲图中弹簧的弹力沿什么方向 乙图中弹簧的弹力沿什么方向 由此能得到弹簧弹力方向与形变方向有何关系 提示 甲图中弹簧被拉伸 所以弹簧弹力方向竖直向上 乙图中弹簧被压缩 所以弹簧弹力方向竖直向上 由此可知弹簧弹力方向与形变方向相反 2 探究轻杆的弹力方向请你水平伸直胳膊提起重物 体会你的胳膊对重物的弹力沿什么方向 如果把你的胳膊看做一个轻杆 思考轻杆中弹力方向一定沿杆的方向吗 如图乙 将台灯灯泡和灯罩视为一个整体m 台灯支架视为一弯曲的轻杆 轻杆对m的弹力沿什么方向 大小等于多少 提示 弹力的方向竖直向上 可知轻杆的弹力方向不一定沿杆的方向 m受到两个力的作用 竖直向下的重力和竖直向上的弹力 二力互为平衡力 所以f弹 mg 知识点拨 画弹力示意图的思路 1 确定受哪几个弹力 弹力是接触力 与该物体接触的有几个物体 或几个接触点 一般该物体就可能受到几个弹力 2 作力的示意图 从弹力的作用点沿弹力的方向作出各弹力的示意图 通常各弹力的作用点画在物体的同一点上 规律方法 1 弹力方向的判定方法 1 平面 平面接触 弹力方向垂直于平面 2 点 平面接触 弹力方向过点垂直于平面 3 点 弧面接触 弹力方向过点垂直于切面 4 弧面 弧面接触 弹力方向垂直于公切面 5 接触面是球面时 弹力方向一定沿过接触点和球心的直线 2 判断弹力方向的步骤 1 确定物体之间弹力作用的类型 2 确定产生弹力的物体 3 找出使物体发生形变的外力方向 4 确定物体形变的方向 5 确定物体产生的弹力方向 探究归纳 几种弹力的方向1 绳中的弹力一定沿着绳 2 弹簧中的弹力一定沿着弹簧 弹力方向与形变方向相反 3 轻杆可以拉物体也可以支撑物体 轻杆的弹力方向可能沿着杆也可能不沿杆 典例2 如图所示 在图中画出物体p所受到的弹力的示意图 其中甲 乙 丙中物体p处于静止状态 丁中物体p 即球 在水平面上匀速滚动 思路点拨 解答本题时应把握以下三点 1 当点与面 或曲面 接触时 弹力方向与面之间的关系 2 绳上弹力方向的特点 3 接触面为球面时 弹力方向的延长线或反向延长线的特点 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 弹力应垂直于杆向上 丙中a b两点都是球面与平面相接触 弹力应垂直于接触面或接触面的切面 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 都属于平面与球面相接触 弹力应垂直于水平面 且过球心 即向上 它们所受弹力的示意图如图所示 变式训练 画出图中小球a所受的弹力方向 解析 球a所受的弹力如图所示 答案 见解析图 探究胡克定律1 在公式f kx中 x表示的是弹簧的长度吗 若不是 它表示什么意思 如图所示 图甲表示弹簧处于原长状态 l0表示弹簧的原长 图乙表示在拉力f的作用下 弹簧的长度为l1 图丙表示在压力f 的作用下 弹簧的长度为l2 则f和f 分别等于多少 提示 x表示的是弹簧伸长的长度或缩短的长度 而不是弹簧的长度 图乙中弹簧伸长量为 l1 l0 图丙中弹簧压缩量为 l0 l2 所以f k l1 l0 f k l0 l2 2 弹簧弹力的变化量 f与形变量的变化量 x是否也成正比关系 试证明 提示 成正比 由于f1 kx1 f2 kx2 故 f f2 f1 kx2 kx1 k x2 x1 k x 所以弹簧的弹力的变化量 f与形变量的变化量 x也成正比 3 若以弹力和弹簧形变量分别作为纵轴和横轴建立f x图象 图象的斜率表示什么物理意义 如果弹簧1 2的f x图象如图所示 哪根弹簧的劲度系数较大 提示 由胡克定律f kx可得所以f x图象的斜率表示弹簧的劲度系数 斜率越大 劲度系数越大 弹簧越硬 由图可知 图象1的斜率较大 所以弹簧1的劲度系数较大 知识点拨 1 胡克定律的适用条件弹簧在弹簧弹性限度内 2 劲度系数k的理解 1 劲度系数代表弹簧本身的特性 与弹簧是否受力等其他因素无关 2 劲度系数大 弹簧硬 劲度系数小 弹簧软 3 轻弹簧中弹力的特点同一根轻弹簧两端所受的力大小相等 方向相反 规律方法 弹力的确定方法恢复形变生弹力 必要条件是接触 大小胡克定律定 方向要看咋恢复 与面接触垂直面 绳子拉力沿绳走 探究归纳 胡克定律1 条件 弹簧在弹簧弹性限度内 2 公式 f kx 3 理解 1 x表示弹簧的形变量 2 f x图象的斜率表示弹簧的劲度系数 典例3 探究弹力和弹簧伸长关系时 在弹性限度内 悬挂15n重物时 弹簧长度为0 16m 悬挂20n重物时 弹簧长度为0 18m 则弹簧的原长l和劲度系数k分别为 a l 0 02mk 500n mb l 0 10mk 500n mc l 0 02mk 250n md l 0 10mk 250n m 思路点拨 解答本题时应把握以下两点 1 明确弹簧的伸长量 2 利用胡克定律求解 解析 选d 根据胡克定律f kx得 当悬挂15n重物时15 k 0 16 l 当悬挂20n重物时20 k 0 18 l 解 两式得l 0 10m k 250n m 故d项正确 互动探究 在典例3中弹簧分别受到10n的拉力和压力时 弹簧的长度各为多少 解析 设弹簧受10n的拉力时长度为l1 受10n的压力时长度为l2 根据胡克定律10 250 l1 0 1 10 250 0 1 l2 解 得 l1 0 14m l2 0 06m 答案 0 14m0 06m 温馨提示 胡克定律属于力学中的重要规律 应用时首先要明确胡克定律的适用条件 其次要分清弹簧原长 弹簧伸长量和弹簧长度三者的关系 典例 蹦极 是一种极限运动 人自身所受的重力使其自由下落 被拉伸的蹦极绳又会产生向上的力 把人拉上去 然后人再下落 正是在这上上下下的振荡中 蹦极者体会到惊心动魄的刺激 如图所示 设一次蹦极中所用的橡皮绳原长为15m 质量为50kg的蹦极者运动到最低点时橡皮绳长为26 5m 当蹦极者