高中物理第三章 相互作用 弹力课件人教版选修10.ppt

第二章相互作用3 2弹力 本章内容是力学的基础 也是贯穿于整个物理学的核心内容 本章从力的基本定义出发 通过研究重力 弹力 摩擦力 逐步认识力的物质性 力的矢量性 力的相互性 对于本节弹力的学习 为第三章的受力分析埋下伏笔 本节考纲重点 弹力有无的判断 弹力方向的判断 胡克定律 1 形变 物体形状和体积发生的改变 伸长 缩短 弯曲 扭转等等 受到拉伸的弹簧有明显的形变 那么桌上子放着本书 书和桌面有没有发生形变呢 问题 一 弹性形变和弹力 2 形变的分类1 按形变程度 2 按可否恢复 明显形变 微小形变 非弹性形变 弹性形变 发生形变的物体在停止受力后 能恢复原状的形变称为弹性形变 弹性限度 如果形变过大 超过一定限度 即使撤去作用力 物体也不能完全恢复原来的形状 这个限度叫弹性限度 演示实验1 3 弹力定义 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力的作用 这种力叫做弹力 弹力产生条件 1 物体间相互接触 2 物体发生弹性形变 弹力现象解释 放在桌面上的物体 桌面对它产生的支持力的原因 紧扣定义 关键作图 一本书平放在水平桌面上 求分别作出书本和桌子的受力示意图 二 弹力有无的判断 1 直接判断1 两物体是否相互接触 2 接触处是否产生弹性形变 2 假设法 或 撤离法 当对一些微小形变难以直接判断时 可采用 假设法 分析 即假设弹力存在 看假设的结果是否符合物体的运动状态 还可采用 撤离法 分析 即将与研究对象接触的物体一一撤去 看其运动状态是否符合物体的运动状态 3 根据运动性质来确定 利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在 举列 假设存在法或撤消法 例1 光滑水平面上ab两物体紧挨着保持静止 则它们之间有弹力吗 解 直接判断法无法判断出 因为你根本看不出它们之间是否有弹性形变 可以用假设法 假设ab之间有挤压 则a对b有向右的弹力 b对a有向左的力 真是这样 则ab均不能保持静止 与题设矛盾 所以没有挤压 例2 在下图中 a b a b均处于静止状态 间一定有弹力的是 解析a选项中 a b间如果存在弹力 则b给a的弹力水平向左 a将向左侧加速运动 显然与题设要求不符 故a选项中a b间无弹力作用 同理 c选项中a b间没有弹力 对于d选项 也可以假设a b间有弹力 则a 斜面 对b的弹力将垂直于斜面向上 因此 b所受的合外力不为零 即b不可能处于静止状态 对于b选项 假设b对a没有弹力 则a所受的合外力不为零 将不可能静止 故a b间必须存在弹力 故选b b 三 弹力的方向有什么特点 1 弹力方向的几种情况 轻绳 轻杆 轻弹簧轻绳 只能产生拉力 方向沿绳子且指向绳子收缩的方向 轻杆 有拉伸 压缩 弯曲 扭转形变与之对应 杆的弹力方向具有多向性 即杆产生的弹力方向不一定沿杆 此时需运用平衡条件或牛顿定律分析 轻弹簧 有压缩和拉伸形变 既能产生拉力 又能产生压力 方向沿弹簧的轴线方向 1 轻绳 不计质量 沿绳子收缩的方向 2 轻杆 不计质量 不一定沿杆的方向 几种常见模型中弹力方向的判断 1 两平面接触 垂直于接触面 2 点面接触 垂直于面 3 球与点接触 垂直于公切面 根据物体产生形变的方向判断 根据物体的运动情况 利用平衡条件或牛顿第二定律判断 2 弹力方向的判断方法 例 如图所示 小车上固定一根折成 角的折杆 杆的另一端固定一个质量为m的小球 试分析下列情况下 杆对球的作用力 1 小车静止 2 小车以加速度a水平向右运动 解析以球为研究对象 受力如图所示 1 当小车静止时 小球处于平衡状态 由平衡条件可知 n mg 方向竖直向上 2 当小车向右加速运动时 小球所受重力和杆的作用力的合力一定水平向右 此时 作用力f的方向一定指向右上方 只有这样 才能保证小球在竖直方向上保 持平衡 水平方向上具有向右的加速度 设作用力方向与竖直方向夹角为 由牛顿第二定律和平衡条件得 nsin ma ncos mg 由 两式得 n m tan 所以 arctan答案 1 n mg 方向竖直向上 2 n m 方向与竖直方向夹角为 arctan 返回 二 胡克定律 实验 探究弹力和弹簧伸长的关系1 内容 弹簧发生弹性形变时 弹力的大小跟弹簧伸长 或缩短 的长度x成正比 2 公式 f kx其中 k 弹簧的劲度系数 与弹簧丝的粗细 材料 弹簧的直径 绕法和长度等量有关 单位 牛每米 符号n mx 弹簧伸长 或缩短 的长度 1 如图所示 两根相同的轻弹簧s1 s2 劲度系数皆为k 4 102n m 悬挂的重物的质量分别为m1 2kg和m2 4kg 若不计弹簧质量 取g 10m s2 则平衡时弹簧s1 s2的伸长量分别为 a 5cm 10cm b 10cm 5cmc 15cm 10cmd 10cm 15cm 小结 一 弹力产生条件 直接接触 发生弹性形变