高一物理弹力的产生条件、弹力方向的判断、弹簧弹力的计算北师大版 知识精讲

用心 爱心 专心 高一物理弹力的产生条件 弹力方向的判断 弹簧弹力的计算高一物理弹力的产生条件 弹力方向的判断 弹簧弹力的计算北师北师 大版大版 本讲教育信息本讲教育信息 一 教学内容 弹力的产生条件 弹力方向的判断 弹簧弹力的计算 二 重点 难点 弹力的方向 弹簧弹力的计算 三 内容概述 1 形变 物体形状或体积的改变叫形变 2 弹性形变 撤去外力后能恢复原状的形变叫弹性形变 非弹性形变 撤去外力后不能恢复原状的形变叫非弹性形变 塑性形变 3 弹力 1 概念 发生弹性形变的物体 由于要恢复原状 对跟它接触的物体会产生力的作 用 这个力叫做弹力 2 弹力的施力物体 对于平面型 平面 绳 弹簧类或杆 4 弹力产生的条件 1 物体间要相互接触 2 物体间要发生弹性形变 物体只接触不一定有力 如 下图 1 图 2 如果有力一定有力的作用效果 图 1 中的细线就不能再竖直了 图 2 中的物 体对竖直墙壁实际上可以有力也可以无力 图1 图2 5 形变种类 1 拉伸形变 弹力的方向沿着绳 杆或弹簧 并指向它们收缩的方向 压缩形变 弹力的方向沿着杆或弹簧 并指向杆的拉伸方向 2 弯曲形变 弹力的方向垂直接触面 指向弯曲方向的反方向 3 扭转形变 产生一个旋转力 6 弹力的方向 1 点 端 线接触型 弹力的方向垂直于相接触的线 2 点 端 面接触型 弹力的方向垂直于接触面 3 杆绳弹簧的拉力 沿着绳 杆或弹簧并指向它形变的反方向 7 分析弹力的两种方法 从物体的弹性形变出发 从力的平衡出发 用心 爱心 专心 8 弹簧弹力的计算 胡克定律 在弹性限度内 弹簧的伸长与受到的拉力成正比 F kx k 为弹簧的劲度 系数 单位 N m X 为弹簧的形变量 典型例题典型例题 例 1 如图 3 所示 在光滑的水平面上 物体在弹簧的拉力下运动 则物体 A 的受力情 况是 A v 图3 A 只受弹簧的拉力 B 受弹簧的拉力和重力 C 受弹簧的拉力 重力和支持力 D 受重力和支持力 解答 解答 A 与弹簧 地面接触 A 在拉力作用下运动 所以 A 受重力 拉力 支持力共 同作用 选 C 例 2 画出物体 A 的受弹力的示意图 A 与物体光滑接触 如图 4 所示 一球放在光滑 水平面 AC 上 并和光滑面 AB 接触 球静止 求球受到的弹力 AC B 图4 解答 解答 先假设 AB 面不存在 此时球仍保持静止不动 说明 AB 与球之间无弹力 再 假设 AC 面不存在 此时小球在重力作用下向下运动 故 AC 面与小球有相互挤压的作用 小球受 AC 面的弹力方向向上与小球的重力平衡 故 N G 此题中 小球与 AC 面之间的作用比较明显 而分析球与 AB 之间是否存在相互挤压 和形变比较困难 所以 亦可先假设球与 AB 之间有弹力存在 如图 5 所示 可知此球在 水平方向上所受合力不为零 必向右运动而离开 AB 面 与题给静止状态不符 说明此球 与 AB 面之间虽接触 但不存在弹力 用心 爱心 专心 AC B G 图5 F2 F1 例 3 一个水平放置的弹簧 在左右两端各用 10N 的水平力沿弹簧的径向向相反的方向 拉弹簧 若弹簧的劲度系数为 100N m 则弹簧的伸长量为 若将此弹簧的 一端固定 在另一端用 20N 的力拉 弹簧的伸长量为 解答 解答 在左右两端同时对弹簧施加拉力作用时 其中任意一端均相当于固定端 所以 对弹簧拉力不等于两力相加 仍然等于一端的受力情况 即 x f k N Nm m 1 1 10 100 01 当时 伸长 fNx 22 20 x f k N Nm m 2 2 20 100 02 例 4 如图 6 所示 A B 是两个相同的弹簧 原长都是 L0 10 cm 劲度系数 k 500 N m 若悬挂的两个物体质量均为 m 现测得两个弹簧的总长为 26cm 则 m g 取 10m s2 B A 图6 解答 解答 首先以下面物体为研究对象 然后以两物体为整体 求出对上端弹簧拉力 分 别列出弹力方程 kxmg B kxmg A 2 k xxmg AB 3 用心 爱心 专心 即 m k xx g kg AB 3 1 模拟试题模拟试题 1 质量分布均匀的球 A 画出物体 A 受力示意图 2 如图 7 所示 一根劲度系数为 k 的轻质弹簧 a 竖直放在桌面上 上面静止压一质量 为 m 的物体处于静止状态 另一根劲度系数为 2k 的轻质弹簧 b 竖直固定在物体的上表面 现将弹簧 b 上端 A 缓慢上提 直到弹簧 a 承受的压力减为上提前的 1 n 则 A 端应上提的 距离为 3 如图 8 所示 A B 两弹簧劲度系数均为 k 两球质量均为 m 不计弹簧的质量 两 球静止 则两弹簧的伸长长度之和为 用心 爱心 专心 用心 爱心 专心 试题答案试题答案 1 略 提示 提示 A B C 三个图中 因 A 静止或匀速运动 故左端墙壁或左端车壁对 A 无弹 力作用 同理斜面对 A 接触但无挤压 所以也无弹力作用 2 解析 解析 对 m 受力分析 fa fb mg 由平衡知识可知 ffmg ab 所以 f n mgfmgfmg n aba 1 1 1 由 可知 fkx aa fkx bb 2 x mg nk x nm