4.2形变与弹力

4 2 形变与弹力 第一学时形变与弹力 第一学时 学习目标学习目标 1 知道常见的形变 知道弹力产生的原因 2 会用弹力产生的条件及假设法判断弹力的有无 会确定弹力方向 学习重点学习重点 弹力的有无及方向 大小的判断 预习案 预习案 10min10min 自主学习自主学习 阅读教材 P63 65 完成下列填空及练习 1 形变 我们把物体在外力的作用下发生的伸长 缩短 弯曲等 或 的变化称为形变 有的物体形变明显 容易观察 有的物体形变很小 很难直接观察到 1 弹性形变 撤去外力后 能恢复原来形状的物体称为 弹性体产生的形变叫 每个弹性体都有一个能恢复原状的最大弹性形变量 叫着这个弹性体的 2 范性形变 发生形变的物体 撤去外力后 若不能恢复到原来的形状 这种形变叫着 2 弹力 1 定义 产生了弹性形变的物体 会对跟它接触的物体产生力的作 这种力叫着 2 产生条件 3 弹力的方向 弹力的方向总是与物体形变的趋向 具体表现为 支持力或压力 总是 且指向被支持或被压的物体 弹簧 绳的拉力 弹簧或绳对物体的拉力总是 且指向弹簧或绳 的方向 硬质杆对物体的弹力方向 自我检测 1 关于弹性形变的概念 下列说法中正确的是 A 物体形状的改变叫弹性形变 B 物体在外力停止作用后的形变 叫弹性形变 C 一根铁杆用力弯折后的形变就是弹性形变 D 物体在外里停止作用后 能够恢复原来形状的形变叫弹性形变 2 一物体静止在斜面上 则 A 斜面对物体的支持力竖直向上 B 物体对斜面的压力竖直向下 C 斜面对物体的支持力垂直斜面向上 D 物体对斜面的压力 3 如下图 木块放在水平地面上 对地面有力 F 作用 则下列说法中正确的是 A 力 F 就是木块的重力 B 力 F 的大小等于木块的重力 C 力 F 的性质是弹力 是由地面的形变引起的 D 力 F 的性质是弹力 是由木块的形变引起的 4 试判断 A B 两物体间是否有弹力 接触面均光滑 探究案探究案 探究主题一 形变和弹力探究主题一 形变和弹力 1 用手拉伸和压缩弹簧 弹簧的形状发生变化 用手捏橡皮泥 橡皮泥的形状发生用手拉伸和压缩弹簧 弹簧的形状发生变化 用手捏橡皮泥 橡皮泥的形状发生 变化 物体形状发生变化的原因是什么 弹簧和橡皮泥形状的变化有什么不同 变化 物体形状发生变化的原因是什么 弹簧和橡皮泥形状的变化有什么不同 2 2 力可以使物体发生形变 为什么有的形变却很难观察到呢 如何才能观察到比较力可以使物体发生形变 为什么有的形变却很难观察到呢 如何才能观察到比较 微小的形变呢 微小的形变呢 3 3 如图为处于静止状态的三个光滑球如图为处于静止状态的三个光滑球 结合弹力的定义 思考讨论以下问题 结合弹力的定义 思考讨论以下问题 I I 按形变后能否恢复原状可分按形变后能否恢复原状可分 知识点拨 知识点拨 1 1 形变的分类形变的分类 II II 按形变的外观形式可分为按形变的外观形式可分为 2 2 对弹力产生的条件 对弹力产生的条件 a a 直接法直接法 b b 假设法假设法 3 3 弹力有无的判断方法弹力有无的判断方法 c c 撤离法撤离法 探究主题二 弹力的方向探究主题二 弹力的方向 1 画出棒 球 桌面 物块 m 所受弹力的示意图 2 结合上图 完成下面的表格 并尝试分析 弹力方向和形变方向及形变恢复的方向的关系 填 相同 或 相反 训练案训练案 1 下图中 两段绳 OA 和 OB 上端系于水平天花板上 下端共同吊着一个小球 试分 析甲 乙两图中 OB 绳对小球是否有拉力 2 画出下列物体 A 所受弹力的示意图 除地 面外 所有接触面均光滑 3 2011 哈尔滨高一检测 如图所示 下列四个图中 哈尔滨高一检测 如图所示 下列四个图中 a b 两小球间一定有弹力两小球间一定有弹力 作用的是 作用的是 4 2011 4 2011 西安高一检测西安高一检测 如图 球如图 球 A A 在斜面上 被竖直挡板挡住在斜面上 被竖直挡板挡住 而处于静止状态 关于球而处于静止状态 关于球 A A 所受的弹力 所受的弹力 以下说法正确的是 以下说法正确的是 A A 球球 A A 仅受一个弹力作用 弹力的方向垂直斜面向上仅受一个弹力作用 弹力的方向垂直斜面向上 B B 球球 A A 受两个弹力作用 一个水平向左 一个垂直斜面向下受两个弹力作用 一个水平向左 一个垂直斜面向下 C C 球球 A A 受两个弹力作用 一个水平向右 一个垂直斜面向上受两个弹力作用 一个水平向右 一个垂直斜面向上 D D 球球 A A 受三个弹力作用 一个水平向右 一个垂直斜面向上 一个竖直向下受三个弹力作用 一个水平向右 一个垂直斜面向上 一个竖直向下 4 2 形变与弹力 第二学时形变与弹力 第二学时 学习目标学习目标 1 理解胡克定律 会利用胡克定律进行简单计算 理解胡克定律 会利用胡克定律进行简单计算 2 了解弹力在生活 生产中的广泛应用 了解弹力在生活 生产中的广泛应用 学习重点学习重点 胡克定律的内容及应用 预习案 预习案 15min15min 阅读教材 P65 69 完成下列填空及练习 1 胡克定律 1 内容 2 公式 F 3 说明 上式中比例系数 k 叫着弹簧的 简称 在国际单位制中 k 的单位是 k 的值跟弹簧的 都有关 2 弹力的应用 弹簧有储存 的作用 有 和 的作用 针对性训练 1 一个弹簧原长 8cm 下端悬挂 4N 的重物 静止时 弹簧的长度为 10cm 此弹簧的劲度系数 为多大 若在下端再加 1N 的重物 静止时 弹簧长度为多大 2 一根轻质弹簧 当它在 100N 的拉力作用下 总长度为 0 55m 当它在 300N 的拉力作用下 总长度为 0 65m 则弹簧不受外力作用时自然长度为多少 3 如图所示 两个钩码均重 2N 弹簧测力计和绳子的重力均不计 则弹簧测力计的示数为 A 0 B 2N C 4N D 无法确定 探究案探究案 探究主题三探究主题三 弹簧弹力的大小弹簧弹力的大小 实验探究 利用如图所示的装置 用悬挂法探究弹力和弹簧 伸长的关系 进行实验并探究讨论以下问题 1 实验中要测量弹簧的原长 L0 测量弹簧的原长时是将弹簧平放在桌面上还是悬挂起来 2 2 用如图所示的装置进行实验并完成表格 根据所得的数据 你能得到什么结论 根据表中数据可得 例 1 2010 新课标全国卷 一根轻质弹簧一端固定 用大小为 F1的力压弹簧的另一端 平衡时 长度为 l1 改用大小为 F2的力拉弹簧 平衡时长度为 l2 弹簧的拉伸或压缩 均在弹性限度内 该弹簧的劲度系数为 A A B B C C D D 例 2 2011 宁德高一检测 如图所示 两根相同的轻弹簧 S1 S2 劲度 系数皆为 k 4 102 N m 悬挂的重物的质量分别为 m1 2 kg 和 m2 4 kg 取 g 10 m s2 则平衡时弹簧 S1 S2的伸长量分 别为 A 5 cm 10 cm B 10 cm 5 cm C 15 cm 10 cm D 10 cm 15 cm 训练案训练案 一 一 选择题 本大题共 5 小题 每小题 5 分 共 25 分 1 关于弹性形变的概念 下列说法中正确的是 A 物体形状的改变叫弹性形变 B 物体在外力停止作用后的形变 叫弹性形变 C 一根铁杆用力弯折后的形变就是弹性形变 D 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 2 探究弹力和弹簧伸长关系时 在弹性限度内 悬挂 15 N 重物时 弹簧长度为 0 16 m 悬挂 20 N 重物时 弹簧长度为 0 18 m 则弹簧的原长 L 和劲度系数 k 分别为 A L 0 02 m k 500 N m B L 0 10 m k 500 N m C L 0 02 m k 250 N m D L 0 10 m k 250 N m 3 在半球形光滑容器内放置一细杆 m 细杆与容器的接触点分别为 A B 两点 如图所示 容器上 A B 两点对细杆 m 的作用力的方向分别为 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 4 2011 浏阳高一检测 如图中是三个质量均不计的完 全相同的弹簧测力计 图中各小球的质量相等 且不计一 切摩擦 平衡时各弹簧测力计的示数分别为 F1 F2 F3 则 A F1 F2 F3 B F1 F2 F3 C F1 F3 F2 D F3 F1 F2 5 2011 苏州高一检测 如图所示 一根弹性杆的一端固定在倾角为 30 的斜面上 杆的另一 端固定一个重为 4 N 的小球 小球处于静止状态时 弹性杆对小球的弹力 A 大小为 4 N 方向平行于斜面向上 B 大小为 2 N 方向平行于斜面向上 C 大小为 4 N 方向垂直于斜面向上 D 大小为 4 N 方向竖直向上 二 非选择题 本大题共二 非选择题 本大题共 3 3 小题 共小题 共 2525 分 要有必要的文字叙述和解题步骤 分 要有必要的文字叙述和解题步骤 6 6 分 在做 探究弹力与弹簧伸长量的关系 实验时 将一轻弹簧竖直悬挂 使其自然下垂 测出其自然长度 然后在其下端悬挂钩码 测出弹簧的总长度 改变钩码个数 测出几组数据 作出钩码重力 F 与弹簧的总长度 L 的关系图线 如图所示 实验过程是在弹簧的弹性限度内进行 的 由图可知该弹簧的自然长度为 cm 该弹簧的劲度系数为 N m 7 10 分 测得一弹簧测力计 3 N 和 5 N 两刻度线之间的距离为 2 5 cm 求 1 该弹簧测力计 3 N 5 N 刻度线与 0 刻度线之间的距离 2 该弹簧测力计所用弹簧的劲度系数 8 8 9 分 画出图中物体 A 所受弹力的示意图 4 3 摩擦力 第一学时摩擦力 第一学时 学习目标学习目标 1 知道滑动摩擦力产生的条件 会判断滑动摩擦力的方向 2 通过实验探究滑动摩擦力的大小跟什么有关 3 知道静摩擦力产生的条件 会判断静摩擦力的方向 3 通过实验探究静摩擦力的大小 学习重点学习重点 摩擦力的大小及方向 预习案 预习案 15min15min 阅读教材 P71 76 完成下列填空及练习 1 滑动摩擦力 1 定义 当两物体彼此 并发生 时 在接触面上产生的一种阻碍 的力 2 方向 总与接触面 并与物体 相反 3 大小 f N 为 是 其值与接触面的 和 有关 2 什么是静摩擦力 静摩擦力的方向遵循什么规律 其大小也跟接触面间的压力大小成正比吗 自我检测 1 下列说法中正确的是 A 两个不接触的物体间也能产生摩擦力 B 两个相互接触的物体 若接触面粗糙 一定有摩擦力 C 两个物体接触面粗糙 且相互挤压 一定有摩擦力 D 两个物体接触面粗糙 且相互挤压 同时两物体要有相对运动或相对运动趋势 才会有摩擦 力 2 用 20N 水平向左的力 可以拉着重 40N 的箱子在水平地面上匀速滑动 则箱子与地面间的动摩 擦因数为 箱子受到的摩擦力方向为 地面受到的摩擦力方向为 3 在码头上有一人用水平力推集装箱 但没有推动 其原因是 A 集装箱太重 B 推力总小于最大静摩擦力 C 集装箱所受摩擦力与推力相抵消 D 推力总小于摩擦力 4 如图所示 用水平力 F 将物体压在竖直墙壁上 并始终保持静止状态 则物体所受摩擦力大小 A 随 F 的增大而增大 B 随 F 的减小而减小 C 等于物体重力大小 D 可能大于物体重力大小 探究案探究案 探究主题一 摩擦力产生的条件探究主题一 摩擦力产生的条件 问题 1 上图中 A 与墙面间有 无压力 有 无摩擦力 两块砖之间有 无压力 有 无摩擦力 由此 你能得出什么结论 问题 2 上图中 B 与传送带间有 无相对运动或相对运动趋势 有 无摩擦力 Q 与传送带之 间有 无相对运动或相对运动趋势 有 无摩擦力 由此你能得出什么结论 总结总结 物体间要有摩擦力 必须满足什么条件 针对训练针对训练 关于摩擦力产生的条件 以下说法中正确的是 A 相互压紧的粗糙物体间一定有摩擦力 B 相对运动的物体间一定有摩擦力 C 只有相互压紧并有相对运动的物体间才有摩擦力的作用 D 只有相互压紧并有相对运动或相对运动趋势的物体间才有摩擦力的作用 探究主题二 摩擦力的方向摩擦力的方向 问题 1 右图中 A 相对斜面运动方向为 斜面对 A 物体的滑动摩擦力方向为 木箱 B 相对地面有 运动的趋势 地面对 B 的静摩擦力方向为 问题 2 若 VA VB则砖 A 的运动方向为 A 相对 B 的运动向为 B 对 A 的滑动摩擦力方向为 若 VA VB 则砖 A 的运动方向为 A 相对 B 的运动方向为 B 对 A 的滑动摩擦力方向为 货箱 Q 的运动方向为 Q 相对皮带的运动趋势方向为 皮带对 Q 的静摩擦力方向为 总结 总结 1 摩擦力方向总是跟 方向相反 2 判断摩擦力方向的步骤 1 明确施力物体和受力物体 2 判断受力物体相对于施力物体的运动方向或运动趋势方向 针对训练针对训练 关于摩擦力方向 下列说法中正确的是 A 摩擦力方向总是跟物体运动方向或运动趋势方向相反 B 摩擦力方向有可能与物体运动方向相同 C 摩擦力方向有可能与物体运动方向垂直 D 摩擦力一定是物体运动的阻力 探究主题三 摩擦力的大小探究主题三 摩擦力的大小 1 质量为 10Kg 的木箱静止在水平地面上 木箱与地面间动摩擦因数为 0 2 设最大静摩擦力等 于滑动摩擦力 先对木箱作用一水平拉力 1 木箱与地面间最大静摩擦力为多大 g 10m s2 2 当拉力大小为 10N 时 地面对木箱的摩擦力多大 3 当拉力大小为 30N 时 地面对木箱的摩擦力多大 4 当拉力大小又减小为 10N 木箱仍在滑动 地面对木箱的摩擦力又为多大 总结总结 1 求滑动摩擦力的方法 1 根据公式 2 若物体在滑动摩擦力作用下处于静止或匀速直线运动状态可根据 原理求解 2 求静摩擦力的方法 若物体在静摩擦力作用下处于静止或匀速直线运动状态可根据 原理求解 典例典例 1 1 如图所示 某时刻质量 m 2 kg 的木块正以 3 m s 的速度在以 5 m s 的速度向右传送的传 送带上水平向右运动 试判断 1 木块的运动方向 木块相对于传送带的运动方向 木块所受滑动摩擦力的方向 若已知木块与传送带间的动摩擦因数 0 2 求木块受到的滑动摩擦力的大小 取 g 10 N kg 针对训练针对训练 在水平力 F 的作用下 重力为 G 的物体匀速沿着墙壁下滑 如图所示 若物体与墙壁 间动摩擦因数为 则物体所受的摩擦力大小为 A B F GF C G D 22 GF 例题典范与综合应用 第二学时 例题典范与综合应用 第二学时 典例典例 2 2 2011 南京高一检测 如图所示 两个相同的物体 A 和 B 叠放在水平桌面上 现以水平力 F 拉 B 而两物体均保持静止 则下列结论正确的是 A A 和 B 之间不存在摩擦力作用 B A 和 B 之间存在静摩擦力作用 C B 与桌面间存在静摩擦力作用 D 若撤去外力 F 则 A 和 B 之间 B 与水平面之间都摩擦力 典例典例 3 3 2011 三明高一检测 用手握住一个油瓶 瓶始终处于竖直方向 如图所示 下正确的 是 A 瓶中油越多 手必须握得越紧 B 手握得越紧 油瓶受到的摩擦力越大 C 不管手握得有多紧 油瓶受到的摩擦力总是一定的 D 以上说法都正确 典例典例 4 4 用弹簧测力计测定木块 A 和木块 B 间的动摩擦因数 如图所示为两种实验装置 1 为了用弹簧测力计的读数表示滑动摩擦力 两种情况中木块 A 是否都一定要做匀速运动 2 若木块 A 做匀速运动 甲图中 A B 间摩擦力是否等于拉力 FA 3 若 A B 的重力分别为 100 N 和 150 N 甲图中弹簧测力计读数为 60 N 当 A 被拉动时 FA 110 N 求 A B 间的动摩擦因数 限时训练限时训练 一 一 选择题 本大题共 5 小题 每小题 6 分 共 30 分 1 2011 承德高一检测 两个相互接触的物体 关于接触处的弹力和摩擦力 以下说法正确的 是 A 一定有弹力 但不一定有摩擦力 B 如果有弹力 则一定有摩擦力 C 如果有摩擦力 则一定有弹力 D 如果有摩擦力 则其大小一定与弹力成正比 2 三个质量相同的物体 与水平桌面的动摩擦因数相同 由于所受水平拉力不同 A 做匀速运动 B 做 加速运动 C 做减速运动 那么它们受到的摩擦力大小关系应是 A fB fA fC B fA fB fC C fB fA fC D 不能比较大小 3 如图所示 在 0 1 的水平面上 向右运动的物体 质量为 20 kg 在运动过程中 还受到一个水平 向左大小为 10 N 的拉力作用 则物体受到的滑动摩擦力为 g 10 N kg A 10 N 向右 B 10 N 向左 C 20 N 向右 D 20 N 向左 4 2011 杭州高一检测 武警战士进行体能训练 双手握住竖立竹竿攀登 以下说法正确的是 A 他沿竹竿匀速下滑时 所受到的摩擦力方向竖直向上 B 他沿竹竿匀速下滑时 所受到的摩擦力方向竖直向下 C 他沿竹竿匀速上攀时 所受到的摩擦力方向竖直向下 D 他停在空中时增大握竿力 所受到的摩擦力保持不变 5 2011 唐山高一检测 如图所示 用 F 30 N 的水平外力压在重为 10 N 的物体上 使物体静 止在竖直墙壁上 物体与墙之间的动摩擦因数为 0 2 此时物体与墙之间的摩擦力大小和方向 分别为 A 30 N 水平向左 B 6 N 竖直向上 C 10 N 竖直向上 D 2 N 竖直向上 二 解答题 20 分 6 10 分 2011 烟台高一检测 如图所示 一轻质弹簧的劲度系数为 500 N m 用其拉着一个 质量为 10 kg 的物体在水平面上运动 当弹簧的伸长量为 4 cm 时 物体恰好在水平面上做匀速直 线运动 取重力加速度 g 10 m s2 求 1 物体与水平面间的动摩擦因数 2 当弹簧的伸长量为 6 cm 时 物体受到的摩擦力为多大 7 2010 湖州高一检测 10 分 在我国东北寒冷的冬季 雪橇是常见的运输工具 如图所示 沿 水平冰道滑行的雪橇总质量 m 1 000 kg 某时刻马给雪橇施加的水平拉力大小 F 500 N 雪橇做匀 速直线运动 取 g 10 m s2 求 1 雪橇受到的摩擦力大小 2 雪橇与冰道之间的动摩擦因 数 4 4 受力分析专题探究案受力分析专题探究案 学习目标学习目标 1 理解受力分析的程序 2 掌握受力分析的常用方法 3 能对物体进行正确的受力分析 学习重点学习重点 受力分析的程序 学习难点学习难点 整体法 隔离法 假设法在受力分析中的应用 探究案探究案 探究主题一 受力分析的程序和概念探究主题一 受力分析的程序和概念 1 1 思考什么是受力分析 思考什么是受力分析 提示 提示 把研究对象 指定物体 在某个特定的物理环境中受到的所有力都分析出来 并画出物体 所受力的示意图 这个过程就是受力分析 2 2 讨论受力分析的步骤是怎样的 讨论受力分析的步骤是怎样的 1 确定研究对象 可以是某个物体也可以是几个物体组成的整体 2 按顺序画力 先画重力 作用点在物体的重心 方向竖直向下 然后画已知力 3 验证 每一个力都应找到对应的施力物体 受到的力应与物体的运动状态对应 典例典例 1 1 一架梯子靠在光滑的竖直墙壁上 下端放在水平的粗糙地面上 请画出梯子受力的示 意图 针对训练 针对训练 2011 衡阳高一检测 一物体 m 受到一个撞击力后沿不光滑斜面向上滑动 如图所 示 在滑动过程中 物体 m 受到的力是 A 重力 沿斜面向上的冲力 斜面的支持力 B 重力 沿斜面向下的滑动摩擦力 斜面的支持力 C 重力 沿斜面向上的冲力 沿斜面向下的滑动摩擦力 D 重力 沿斜面向上的撞击力 沿斜面向下的摩擦力 斜面的支持力 探究主题二 整体法法和隔离法探究主题二 整体法法和隔离法 1 整体法和隔离法是受力分析中经常用到的方法 请完成下列表格 正确区分两种 方法 2 2 假设法也是受力分析中经常用到的方法 请讨论交流假设法在受力分析中是如何应用的 典例典例 2 2 2011 宣城高一检测 如图所示 甲 乙两物体叠放在水平面上 用水平 力 F 拉物体乙 它们仍保持静止状态 甲 乙间接触面也水平 则乙物体受力的个数为 A 3 个 B 4 个 C 5 个 D 6 个 针对训练针对训练 如图所示 重力都为 G 的两块砖 A B 被挤压于竖直放置的两块木板之间 处于静止状 态 分析说明 A 与 B 之间是否存在摩擦力的作用 训练案训练案 1 2011 锦州高一检测 如图所