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

高一物理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。 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。Fkx（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 NG。 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。 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 L010 cm，劲度系数 k500 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 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_。 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 nmg