吉林省长市第五中学高中物理 第三章 第二节 弹力同步创新课件 新人教版必修1.ppt

第二节弹力 学习目标 1 知道形变的概念及弹力产生的原因和条件 并会判断弹力的方向 2 了解显示微小形变的方法 3 掌握胡克定律计算弹簧弹力的方法 重点难点 1 弹力方向的判断及弹力大小的计算 2 弹力有无的判断 3 胡克定律的理解及应用 易错问题 1 错误地认为接触的地方一定有形变 因此一定有弹力 2 不能正确判定杆弹力的方向 基础知识梳理 一 弹性形变和弹力1 接触力 通常所说的拉力 压力 支持力 阻力等都是 接触力按性质可归纳为弹力和摩擦力 它们在本质上都是由引起的 2 形变 物体在力的作用下或发生改变 接触力 电磁力 形状 体积 3 弹性形变 有些物体在形变后能够 这种形变叫弹性形变 4 弹力 发生弹性形变的物体由于要 对与它接触的物体产生力的作用 这种力叫弹力 5 弹性限度 如果形变过大 超过一定限度 物体的形变不能 这个限度叫做弹性限度 弹力产生的条件有两个 1 物体间相互接触 2 在接触面上相互 恢复原状 恢复原状 完全恢复 挤压 二 几种弹力弹力的方向总是与物体形变的方向 具体如下 1 压力的方向垂直于支持面而指向物体 2 支持力的方向垂直于支持面而指向的物体 3 绳拉力的方向沿绳指向绳的方向 4 轻杆的弹力不一定沿杆 要具体情况具体分析 相反 被压 被支持 收缩 说明 绳的弹力一定沿着绳 轻杆的弹力可能沿着杆 也可能不沿着杆 三 胡克定律1 内容 弹簧发生弹性形变时 弹力的大小f跟弹簧的伸长 或缩短 量x成 2 表达式 f 3 劲度系数 公式中的比例系数k 单位是 正比 n m kx 一 弹力是否存在的判断方法1 根据弹力产生的条件来判断 弹力产生的条件有两个 物体间相互接触并且发生弹性形变 两个条件必须同时满足才有弹力产生 核心要点突破 2 对于形变不明显的情况 可用以下两种方法来判断 1 利用假设法判断可假设在该处把与物体接触的另一物体去掉 看此物体还能否在原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 2 利用力的作用效果分析如果相互接触的物体间存在弹力 则必有相应的作用效果 或使受力物体发生形变或改变受力物体的运动状态 看物体的受力是否与物体的运动状态相符合 从而确定物体所受弹力的有无 相互接触是产生弹力的首要条件 但相互接触的物体间不一定存在弹力 只有两个物体接触并产生弹性形变时 两物体间才有弹力产生 二 弹力方向的确定弹力的方向与施力物体形变方向相反 作用在受力物体上 几种常见情况如下表 判断弹力方向的方法是 先明确两物体之间作用的类型 再根据各种类型的特点来判断弹力的方向 三 弹力大小的计算方法1 弹簧的弹力 1 应用胡克定律f kx求解 其中x为弹簧的形变量 可能为伸长量 也可能为缩短量 k为弹簧的劲度系数 只与弹簧本身有关 由弹簧本身的材料 长度 粗细 匝数等因素决定 2 弹力与弹簧伸长量的关系可用f x图象表示 如图3 2 1 图线的斜率即为弹簧的劲度系数 图3 2 1 3 弹簧上弹力的变化量 f与形变量的变化量也成正比关系 即 f k x 2 除弹簧这样的弹性体之外的弹力大小的计算 一般要借助物体的运动状态所遵循的物理规律求解 比如悬挂在竖直细绳上的物体处于静止状态时 物体受绳向上的拉力和重力作用 根据二力平衡 可知绳的拉力大小等于物体重力的大小 如图3 2 2所示的四个图中光滑小球和接触面间均存在弹力的是 课堂互动讲练 图3 2 2 思路点拨 根据物体所处的状态 利用 假设法 进行判断 解析 a中由于球受到重力 与面a一定挤压 但与面b不产生挤压 如果与b面挤压 则球不会静止 b中若撤去面a或面b球均不能静止 故球与a b面均产生挤压 b项正确 c中球与面间不挤压 如果挤压 弹力方向垂直于斜面 则球不会处于图中位置 必使绳偏离竖直方向 故c项不对 d项正确 答案 bd 方法总结 在处理弹力问题时 判断接触面间是否挤压 或拉伸 是判断弹力有无的重要方法 一般地 判断接触面间是否存在挤压 或拉伸 的条件 也经常采用假设法 即如果物体间有挤压 或拉伸 则受到某一弹力 当受到这一弹力后物体能否处于当时的状态 如果不能 则此弹力不存在 1 在图3 2 3中 a b两球间一定有弹力作用的是 图3 2 3 解析 选b 在具体判断有没有挤压时 我们用 拿去法 进行判断 在a中 若拿去a球 则b球静止不动 故a b间没有挤压 故a b间没有弹力 在b中 若拿去a球 则b球向左动 故a b间存在相互挤压 存在弹力 在c中 若拿去a球 则b球静止 故a b间没有挤压 没有弹力 在d中 若拿去a球及容器壁 则b球向右动 故b对容器右壁有挤压 而对a球没有挤压 a b间没有弹力 判定如图3 2 4中甲和乙所示的棒和球所受的弹力的方向 图3 2 4 思路点拨 分析弹力方向时 注意分析是属于哪一种类型的弹力 然后再根据情况对弹力的方向作出判断 解析 弹力是一种接触力 产生的条件是物体要相互接触并发生弹性形变 接触处可以是面 点或线 弹力垂直于接触处的切面 方向跟施力物体恢复原来形状的趋势一致 指向受力物体 即指向形变消失的方向 如图3 2 5所示 答案 见解析 图3 2 5 方法总结 在分析弹力时要先判断弹力是否存在 弹力的方向可用如下方法判定 1 若接触面之一为平面 则弹力一定垂直于该平面 2 若接触面之一为球面 则弹力一定过球心 2 三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相同的光滑圆球a b c 支点p q在同一水平面上 a的重心位于球心 b和c的重心位于球心的正上方和正下方 如图3 2 6所示 三球皆静止 试分析三种情况下支点p q对球的弹力方向是怎样的 图3 2 6 解析 相互作用的物体属于点与曲面接触 弹力的方向垂直于曲面的过接触点的切面 且指向球心 与重心位置无关 故三种情况下弹力方向是一致的 如图所示 答案 见解析 如图3 2 7所示 两木块质量分别为m1和m2 两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2 上面木块压在上面的弹簧上 但不拴接 整个系统处于平衡状态 试求两弹簧的压缩量x1和x2 图3 2 7 思路点拨 解答此类问题时 应先根据物体的受力情况求出弹簧的弹力 然后再根据胡克定律求出弹簧的形变量 3 一根轻弹簧在10 0n的拉力作用下 长度由原来的5 00cm伸长为6 00cm 那么当这根弹簧长度为4 20cm时 受到的压力有多大 弹簧的劲度系数为多大 解析 已知弹簧原长l0 5 00cm 5 00 10 2m 在拉力f1 10 0n的作用下 伸长到l1 6 00cm 6 00 10 2m 根据胡