《形变与弹力》课件（1）.ppt

一 弹力的产生及判断 1 弹力产生的条件 1 两物体直接接触 2 接触面发生弹性形变 2 弹力是否存在的判断方法如果物体发生形变时能够明显察觉 如弹簧 橡皮条 海绵等 可以根据弹力产生的条件判断 如果物体间的形变很微小 不易观察到 常用以下两种方法判断 1 假设法 可假设该物体所接触的某接触面被撤去 看物体所处的状态是否发生变化 从而确定是否受该接触面的弹力 该方法较适合判断处于平衡状态的物体受到的弹力 例 如图所示 一球放在光滑水平面ac上 并和ab光滑面接触 球静止 分析球所受的弹力 假设去掉ab面 球仍保持原来的静止状态 可判断出在球与ab面的接触处没有弹力 假设去掉ac面 球将向下运动 故在与ac面的接触处球受到弹力 其方向垂直于ac面向上 2 根据物体的运动状态判断在如图所示的情况中 若ac面和ab面对球都有弹力 这两个弹力方向分别垂直于ac面和ab面 则球所受的力如图所示 由于ab面对球的弹力n2使球不能静止在原来位置 与球处于静止状态的实际情况不相符 故ab面对球的弹力n2不存在 相互接触的物体之间不一定产生弹力 两物体之间有弹力时一定相互接触并发生弹性形变 典例1 如图所示 弹簧上端固定 下端挂一质量为m的小球 小球下放着一光滑斜面 球与斜面接触且处于静止状态 弹簧竖直 关于小球受力的个数 下列说法正确的是a 1个b 2个c 3个d 2或3个 解题指导 解答本题应把握以下两个关键词语 1 处于 静止 状态 说明小球受到的合力为零 2 弹簧 竖直 说明弹簧对小球弹力方向为竖直方向 标准解答 选b 小球竖直悬挂受重力作用 要使小球处于静止状态 必定受弹簧的拉力 小球与斜面是否发生形变受弹力作用可采用假设法判断 假设斜面对小球产生弹力 则弹力的存在不能使弹簧处于竖直状态 与题设条件相矛盾 故题图中小球不受斜面的弹力 b正确 互动探究 若图中弹簧不竖直 小球靠在斜面上 斜面对小球有弹力作用吗 解析 假设撤去斜面 小球将向右方摆动 不会保持原来的静止状态 故小球受斜面的弹力作用 二 弹力方向的判断 1 弹力的方向弹力的方向总是与物体形变的趋向相反 1 压力的方向 垂直于支持面指向被压的物体 2 支持力的方向 垂直于支持面指向被支持的物体 3 绳对物体的拉力方向 沿着绳指向绳收缩的方向 2 几种常见弹力方向的对比 1 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 2 轻杆的弹力方向较为复杂 一般根据物体的平衡及运动状态确定杆的弹力的方向 典例2 2011 漳州高一检测 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 解题指导 解答本题应把握以下两点 标准解答 选d 支持力 压力的方向垂直于接触面或其切面 在a点 细杆的端点跟球面接触 弹力的方向垂直于该处球面的切面 指向球心 在b点 容器的边缘跟细杆的侧面接触 该处的支持力应垂直于细杆向上 d正确 a b c错误 规律方法 弹力的判断方法1 弹力有无的判断方法 1 根据弹力产生的条件判断 2 利用假设法判断 3 根据物体的运动状态判断 2 弹力方向的判断方法 1 确定物体之间作用的类型 2 确定产生弹力的物体 3 找出使该物体发生形变的外力方向 4 确定物体产生的弹力方向 变式训练 如图所示 球a在斜面上 被竖直挡板挡住而处于静止状态 关于球a所受的弹力 以下说法正确的是 a 球a仅受一个弹力作用 弹力的方向垂直斜面向上b 球a受两个弹力作用 一个水平向左 一个垂直斜面向下c 球a受两个弹力作用 一个水平向右 一个垂直斜面向上d 球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 解析 选c 球a受重力竖直向下 与竖直挡板和斜面都有挤压 斜面给它一个支持力 垂直斜面向上 挡板给它一个压力 水平向右 故选项c正确 变式备选 画出图中物体所受弹力的示意图 图中各接触面均光滑 各物体均静止 解析 绳的弹力沿着绳指向绳收缩的方向 图 a 中物体与斜面之间是平面与平面接触 支持力垂直于接触面指向被支持的物体 图 b 中球面与球面接触 支持力的方向沿两球心的连线指向小球 答案 见解析图 三 对胡克定律的理解及应用 1 关于胡克定律应注意以下四点 1 成立条件 在弹性限度内 2 弹簧的形变量x 弹簧伸长 或缩短 的长度 不是弹簧的原长 3 劲度系数k 反映了弹簧的 软 硬 程度 由弹簧本身的性质决定 4 推论式 f k x 式中 f x分别表示弹力的变化量和形变的变化量 2 弹力与弹簧伸长量的关系图象表示 如图 3 弹力大小的计算 1 应用胡克定律f kx求解 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 物体受细绳向上的拉力和重力作用 根据二力平衡 可知细绳的拉力大小等于物体重力的大小 典例3 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 b c d 解题指导 正确写出弹簧伸长量和压缩量是解题的切入点和关键 标准解答 选c 设弹簧的劲度系数为k 原长为l0 根据胡克定律有 f1 k l0 l1 f2 k l2 l0 由以上两式解得 k c正确 变式训练 2011 济南高一检测 如图所示 重为10n的物体悬挂在弹簧的下端时 弹簧伸长了2cm 现换用另一重为20n的物体悬挂在弹簧的下端 仍在弹性限度内 这时弹簧的伸长量 劲度系数分别是 a 2cm 500n mb 2cm 1000n mc 4cm 500n md 4cm 1000n m 解析 选c 由胡克定律f kx知弹簧的劲度系数k m 500n m 弹簧上的弹力与自由端施加的力是相等的 弹力f 20n 则x 0 04m 4cm 故c正确 胡克定律的另一种表述 f k x设劲度系数为k的弹簧 在形变量为x1 x2时产生的弹力分别为f1 f2 则根据胡克定律f kx 有f1 kx1 f2 kx2 两式相减得f1 f2 k x1 x2 即 f k x 典例 如图所示的装置可用来测定弹簧的劲度系数 被测弹簧一端固定于a点 另一端用细线绕过定滑轮挂钩码 旁边附有一竖直放置的刻度尺 当挂两个钩码时 线上一定点p对应的刻度线如图中的ab虚线所示 当挂三个钩码时 p点对应的刻度线如图中的cd虚线所示 已知每个钩码的质量为50g 重力加速度g取9 8m s2 则被测弹簧的劲度系数为 n m 标准解答 当弹簧的弹力增加 f 0 49n时 弹簧的伸长量增加 x 7 10 3m 由 f k x得n m 70n m答案 70 对弹力产生的条件理解不透导致错误关于弹力的产生 下列说法中正确的是a 只要两物体相接触就一定产生弹力b 只要两物体相互吸引就一定产生弹力c 只要物体发生形变就一定有弹力产生d 只有发生弹性形变的物体才会对与它接触的物体产生弹力作用 正确解答 产生弹力的条件是相互接触的物体发生弹性形变 有弹力则两物体一定接触 一定发生弹性形变 由此断定a b c错 d对 正确答案 d 易错分析 本题易错选c项 错误的根本原因是不理解形变和弹力的关系 当撤去使物体发生形变的外力后 能恢复原状的形变称为弹性形变 而不能恢复原状的形变称为范性形变 物体发生弹性形变时 由于要恢复原状 会对与它接触的物体产生力的作用 这种力叫弹力 弹力对应弹性形变 施力物体发生形变给受力物体施加弹力 1 关于弹性形变的概念 下面理解正确的是 a 物体形状的改变叫做弹性形变b 一根铁丝用力弯折后的形变就是弹性形变c 物体在外力停止作用后 能够恢复原状的形变叫做弹性形变d 物体在外力的作用下发生的形变叫做弹性形变 解析 选c 弹性形变是指发生形变的物体在去掉外力后仍能恢复原状的形变 故a b d错 c对 2 下列关于弹力的说法中正确的是 a 直接接触的两个物体间必然有弹力存在b 不接触的物体间也可能存在弹力c 只要物体发生形变就一定有弹力d 在直接接触且发生弹性形变的物体间才产生弹力 解析 选d 弹力产生的条件是物体直接接触且发生弹性形变 二者缺一不可 故a b c错误 d正确 3 如图所示为p物体对q物体的压力的示意图 正确的是 解析 选a p物体对q物体的压力应作用在q物体上且力的方向应垂直于接触面并指向q物体 故b c d均是错误的 4 关于胡克定律 下列说法中正确的是 a 由f kx可知 弹力f的大小与弹簧的长度成正比b 由k 可知 弹簧的劲度系数k与弹力f成正比 与弹簧的长度改变量x成反比c 弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的因素决定的 与弹力f和弹簧形变量x的大小无关d 弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长 或缩短 单位长度时弹力的大小 解析 选c d 对于确定的弹簧而言 在弹性限度内 弹簧弹力f的大小与弹簧的形变量x成正比 a错误 弹簧的劲度系数k由弹簧本身的因素决定 与弹力f的大小和形变量x的大小无关 k在数值上等于弹簧伸长 或缩短 单位长度时弹力的大小 b错误 c d正确 5 一根弹簧原长为20cm 当用15n的力拉它时 弹簧长为25cm 仍在弹性限度内 求此弹簧的劲度系数 解析 弹簧原长l0 20cm 0 2m 拉长后长度l 25cm 0 25m 由胡克定律f kx k l l0 得劲度系数k n m 300n m答案 300n m 一 选择题 本题包括5小题 每小题5分 共25分 每小题至少一个选项正确 1 下列叙述中正确的是 a 挂在电线下的电灯 受重力作用拉紧电线 使电线发生形变 对电灯产生向上的拉力b 电灯挂在电线下 电灯和电线同时发生形变 电灯受到向上的拉力是由于电灯发生了形变c 电灯挂在电线下 电灯对电线的拉力是由于电灯形变有向下恢复原状的趋势产生的d 挂在电线下的电灯对电线的拉力就是电灯受到的重力 解析 选a c 根据弹力的概念可以知道 物体发生形变后 由于要恢复原状 对跟它接触的物体 即使其发生形变的物体 会产生弹力的作用 电线发生形变后对电灯产生弹力 向上的拉力 电灯发生形变后对电线产生弹力 向下的拉力 所以a c正确 b错误 电灯对电线的拉力大小等于电灯的重力 但是它们是两种不同的力 d错误 2 2011 西安高一检测 匀速前进的车厢顶部用细线竖直悬挂一小球 如图所示 小球下方与一光滑斜面接触 关于小球的受力 下列说法正确的是 a 重力和细线对它的拉力b 重力 细线对它的拉力和斜面对它的弹力c 重力和斜面对它的支持力d 细线对它的拉力和斜面对它的支持力 解析 选a 小球受重力和细线的拉力 假设斜面对小球有弹力 则小球不能在原位置保持相对静止状态 故斜面对小球无支持力 小球对斜面无压力 小球受的细线的拉力和重力是一对平衡力 大小相等 方向相反 故a正确 b c d错误 3 2011 蚌埠高一检测 下面关于弹力的几种说法 其中正确的是 a 只要两物体接触就一定产生弹力b 静止在水平面上的物体所受的重力就是它对水平面的压力c 静止在水平地面上的物体 物体受到向上的弹力是因为地面发生了形变d 相互挤压的物体间弹力方向总是跟接触面相垂直 解析 选c d 弹力产生的条件是直接接触且发生弹性形变 a错误 静止在水平面上的物体所受的重力大小等于它对水平面的压力 但它们是不同性质的力 因此重力不是压力 b错误 地面由于发生形变对跟它接触的物体产生向上的弹力 c正确 相互挤压的物体间的弹力方向跟接触面垂直 d正确 4 2011 福州高一检测 如图所示 轻弹簧的两端各受10n拉力f作用 弹簧平衡时伸长了5cm 在弹性限度内 那么下列说法中正确的是 a 该弹簧的劲度系数k 200n mb 该弹簧的劲度系数k 400n mc 根据公式k f x 弹簧的劲度系数k会随弹簧弹力f的增大而增大d 弹簧的弹力为20n 解析 选a 弹簧的弹力为f 10n x 0 05m 由胡克定律f kx得k f x 10n 0 05m 200n m 故a正确 b d错误 弹簧的劲度系数由弹簧本身的性质决定 不随弹簧弹力f的增大而增大 c错误 5 台球以速度v0与球桌边框成 角撞击o点 反弹后速度为v1 方向与球桌边框夹角仍为 如图所示 ob垂直于桌边 则下列关于桌边对小球的弹力方向的判断中正确的是 a 可能沿oa方向b 一定沿ob方向c 可能沿oc方向d 可能沿od方向 解析 选b 台球与球桌边框碰撞时 受到边框的弹力作用 弹力的方向应与边框垂直 即沿ob方向 故b正确 二 非选择题 本题包括3小题 共25分 要有必要的文字叙述 6 6分 2011 浦东区高一检测 如图所示 各球均处于静止状态 所有接触面均光滑且已固定 试画出小球的受力示意图 要求注明力的符号 解析 如图所示答案 见解析图 7 9分 蹦极 是一种极限运动 人自身所受的重力使其自由下落 被拉伸的橡皮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 当蹦极者停止振荡时