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文档简介
§3.2弹力§3.2弹力形变1形变12概念:物体形状或体积的变化
形变想一想:是否所有物体在力的作用下都会发生形变?比如桌子?2概念:物体形状或体积的变化形变想一想:是否所有物体在力的作弹力-讲课比赛-2课件4形变的分类思考:这两种形变有什么不一样吗?4形变的分类思考:这两种形变有5形变的分类按形变恢复分为:(1)弹性形变当撤去外力作用后物体能恢复原来的状态的(2)范性形变当撤去外力作用后物体的形变或多或少仍有保留而不能复原的按形变大小分为:明显形变和微小形变需借助仪器或放大法看5形变的分类按形变恢复分为:
如果作用在物体上的力过大,超出了一定限度,那么撤去外力后,物体就不能恢复原状,这个限度——弹性限度6弹性限度是不是不管怎么压缩、拉伸弹簧,松手后,它都能回到原状?如果作用在物体上的力过大,超出了一定限度,6弹性限度得出结论:
发生形变的物体可以使物体的运动状态发生改变,弓箭弦拉弯后,箭可以飞出去,有力的存在。7弹力7弹力1、概念:发生弹性形变的物体由于要恢复原状,对与它接触的物体产生力的作用,这种力就叫弹力82、产生的条件:相互直接接触发生弹性形变(发生挤压)弹力1、概念:发生弹性形变的物体由于要恢复原状,对与它接触的常见的几种弹力:②压力③支持力④拉力⑤浮力①弹簧的拉力和压力常见的几种弹力:②压力③支持力④拉力⑤浮力①弹簧的拉力和压力F绳恢复趋势球恢复趋势绳对球的拉力3、弹力的产生:内陷外凸F地恢复趋势地对木块木块对地F球对绳的拉力4、弹力方向(1)压力和支持力:方向都垂直于接触面指向被压或被支持的物体。(2)拉力:绳的拉力沿着绳指向绳收缩的方向木块恢复趋势与施力物体形变方向相反(与施力物体恢复形变的方向相同)。F绳恢复趋势球恢复趋势绳对球的拉力3、弹力的产生:内陷外凸FF2力施力物体受力物体产生原因方向电灯对电线的拉力F1
电线对电灯的拉力F2
F1电线形变产生弹力电灯形变产生弹力电灯电线电线电灯竖直向下竖直向上F2力施力物体受力物体产生原因方向电灯对电线的拉力F1三、弹力的方向①压力、支持力的方向:垂直于支持面而指向受力物体②绳的拉力的方向沿着绳而指向绳收缩的方向(指向绳中部)三、弹力的方向①压力、支持力的方向:垂直于支持面而指向受力物弹力有无的判断:
1、两物体是否相互接触。
2、接触处是否产和弹性形变。一、直接判断:弹力有无的判断:1、两物体是否相互接触。一、直接判断:二、假设存在法:例、光滑水平面上AB两物体紧挨着保持静止,则它们之间有弹力吗?ABAB解:直接判断法无法判断出,因为你根本看不出它们之间是否有弹性形变。可以用假设法。假设AB之间有挤压,则A对B有向右的弹力,B对A有向左的力。真是这样,则AB均不能保持静止,与题设矛盾。所以没有挤压。二、假设存在法:例、光滑水平面上AB两物体紧挨着保持ABAB弹力存在分析15弹力存在分析15各接触面间的弹力方向判断曲面与平面接触16NNN`曲面与平面间弹力方向:过接触点垂直平面指向受力物体各接触面间的弹力方向判断曲面与平面接触16NNN`曲面与平面各接触面间的弹力方向判断点与平面接触17点与平面间弹力方向:过接触点垂直平面指向受力物体NN`光滑斜面ABNANB各接触面间的弹力方向判断点与平面接触17点与平面间弹力方向:各接触面间的弹力方向判断曲面与曲面接触18曲面与曲面间弹力方向:与过接触点的公切面垂直并指向受力物体半球形的碗NABNNB对A各接触面间的弹力方向判断曲面与曲面接触18曲面与曲面间弹力方弹簧的弹力方向19300NN弹簧的弹力方向:沿着弹簧,形变的相反方向弹簧的弹力方向19300NN弹簧的弹力方向:沿着弹簧,形变的小结:弹力方向的确定接触面是平面和平面或者平面和曲面: 弹力方向垂直于平面。接触面是点和平面:弹力方向垂直于平面。接触面是点和曲面:弹力方向垂直于切线。绳子的弹力沿绳子的收缩方向。由于杆会发生弯曲,所以杆的弹力不一定沿
杆的方向。20思考:杆的弹力方向是否和绳一样?小结:弹力方向的确定接触面是平面和平面或者平面和曲面:20思弹力的大小与形变的关系:21在弹性限度内,弹力的大小取决物体于形变的程度。形变越大,弹力越大;形变消失,弹力也随着消失。弹力的大小与形变的关系:21在弹性限度内,弹力的大小取决物体弹簧的弹力的大小与形变的关系:22弹簧的弹力的大小与形变的关系:22四、胡克定律:实验:探究弹力和弹簧伸长的关系1、胡克定律内容:
在弹性限度内,弹簧发生弹性形变时,弹力的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。2、公式:
其中:K——弹簧的劲度系数(其大小跟弹簧的形状、大小、长短、钢丝的线径、材料等因素有关)
单位:牛每米,符号N/mx——弹簧伸长(或缩短)的长度F=Kx四、胡克定律:实验:探究弹力和弹簧伸长的关系F=Kx二、假设存在法:例、光滑水平面上AB两物体紧挨着保持静止,则它们之间有弹力吗?ABAB解:直接判断法无法判断出,因为你根本看不出它们之间是否有弹性形变。可以用假设法。假设AB之间有挤压,则A对B有向右的弹力,B对A有向左的力。真是这样,则AB均不能保持静止,与题设矛盾。所以没有挤压。二、假设存在法:例、光滑水平面上AB两物体紧挨着保持ABAB[重点诠释]
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l-l0,也可能为缩短量l0-l]k为弹簧的劲度系数,k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。它反映了弹簧的软硬程度,k值越大,弹簧越硬,其长度越难改变。[重点诠释]弹簧的弹力(2)弹力与弹簧伸长量的关系可用F-x图像表示,如图3-2-1所示,图线的斜率即为弹簧的劲度系数。(3)由于F1=kx1,F2=kx2,ΔF=F2-F1=kx2-kx1=k(x2-x1)=kΔx,因此,弹簧上弹力的变化量ΔF与形变量的变化量也成正比关系,即ΔF=kΔx。图3-2-1(2)弹力与弹簧伸长量的关系可用F-x图3-内容总结弹力产生的条件:直接接触发生弹性形变弹力的方向:压力和支持力:方向都垂直于接触面指向被压或被支持的物体。拉力:绳的拉力沿着绳指向绳收缩的方向弹力的大小:胡克定律:F=kx其他弹力:由物体受其它力和运动状态求解27内容总结弹力产生的条件:2728例一:如右图所示,物体A静置于水平桌面上,下列关于物体所受作用力的说法中正确的是(
)A.桌面受到的压力就是物体的重力B.桌面受到的压力是由它本身发生了微小的形变而产生的C.桌面由于发生了微小形变而对物体产生了垂直于桌面的支持力D.物体由于发生了微小形变而对桌子产生了垂直于桌面的压力【解析】
在此,压力大小和方向都与重力相同,但不能说压力就是重力,它们的施力物体和受力物体都不同,性质也不同.桌面受到的压力是由物体下表面发生微小形变而产生的.故C、D正确.【答案】
CD对弹力的理解及其有无的判断28例一:如右图所示,物体A静置于水平桌面上,对弹力的理解及29胡克定理的应用例二:如右图所示,弹簧的劲度系数为k,小球重为G,平衡时球
在A位置,今用力F将小球向下拉长x至B位置,则此时弹
簧的弹力为(
)A.kxB.kx+GC.G-kxD.以上都不对【解析】此题很容易误解而选A项,但选项A是错的;其原因是x不是弹簧变化后的长度与未发生形变时弹簧长度的差值(即不是弹簧的总形变量),球在A位置时弹簧已经伸长了(令它为Δx),这样Fb=k(Δx+x)=kx+kΔx.因为球在A位置平衡,有G=kΔx,所以Fb=kx+G.故选项B是正确的.【答案】
B29胡克定理的应用例二:如右图所示,弹簧的劲度系数为k,小球通常所说的压力、支持力和绳的拉力都是由于弹性形变而产生的,因此都是弹力,故选项D正确.书对桌面的压力在大小和方向上都与重力相同,但它们不是同一性质的力,压力是弹力.而且,它们的产生也不相同,压力是书发生形变而对桌面产生的力,它发生在书与桌面之间;而重力是由于地球对物体吸引而使物体所受的力,它发生在书与地球之间,故这两个力不是同一个力,即选项C错误.接触面处形变微小,不能因此说产生的弹力就很小.同样,我们观察不到接触面处的形变时,不能因此而否认形变的存在,因为有些形变必须借助仪器或其他显示方法才能观察到.【答案】
D例一:关于弹力,下列说法中正确的是()A.形变微小时,弹力很小B.形变量越大,弹力就越大,弹力大小总是与形变量成正比的C.放在水平桌面上的书对桌面的压力就是物体所受的重力D.通常所说的压力、支持力和绳的拉力都是弹力通常所说的压力、支持力和绳的拉力都是由于弹性形变而产生的,因31认为弹力的方向必过重心例二:
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、c的重心位于球心的正上方和正下方,如下图所示,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.31认为弹力的方向必过重心例二:三个相同的支座上分别搁【指点迷津】
相互作用的物体属于点接触,弹力的方向与过接触点的切面垂直,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.P、Q两点弹力方向的判定不要受重心位置不同的影响,应由基本方法制定.【答案】如下图所示,三种情况下弹力方向都过球心.【指点迷津】相互作用的物体属于点接触,弹力的方向与过接触点[例1]试分析图3-2-3中的球是否受弹力作用,若受弹力,试指出其施力物体。图3-2-3[思路点拨]
判断弹力的有无可采用假设法:假设把与物体接触的面或点去掉,看物体还能否在原位置上保持原来的状态,从而判断该物体是否受弹力作用。[例1]试分析图3-2-3中的球是否受弹[解析]
采用假设法可判定:(1)图中球受到绳的拉力、竖直墙壁的弹力;(2)图中球受到绳的拉力;(3)图中球受到绳的拉力;(4)图中球受到绳的拉力、斜面的支持力;(5)图中球受到水平面的支持力;(6)图中球受到斜面的支持力、竖直挡板的弹力。[答案]见“解析”[解析]采用假设法可判定:(1)图中球受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。
[借题发挥]相互接触是产生弹力的首要条件,但相互接触的物1.如图3-2-4所示,一小球用两根轻绳挂于天花板上,球静止,绳1倾斜,绳2恰好竖直,则小球所受的作用力有 (
)A.1个B.2个C.3个 D.4个图3-2-41.如图3-2-4所示,一小球用两根轻图3-2-4[例2]在半球形光滑容器内,放置一细杆,如图3-2-5所示,细杆与容器的接触点分别为A、B两点,则容器上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图3-2-5[例2]在半球形光滑容器内,放置一细杆,判断弹力方向的步骤(1)确定物体之间弹力作用的类型;(2)确定产生弹力的物体;(3)找出使物体发生形变的外力方向;(4)确定物体形变的方向;(5)确定物体产生的弹力方向。
[借题发挥]判断弹力方向的步骤[借题发挥][例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。(1)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?(2)当弹簧受到15N的拉力时,弹簧的长度是多少?[审题指导]解答此题应注意以下三点:(1)弹簧的形变量是指弹簧相对原长的变化量。(2)当弹簧相对原长伸长时有x=l1-l0。(3)当弹簧相对原长缩短时有x=l0-l2。[例3]一根轻弹簧在10.0N的拉力作弹力-讲课比赛-2课件[答案]
(1)8.0N
1.00×103N/m
(2)6.5cm[答案](1)8.0N1.00×103N/m(2)在应用胡克定律时一定要分清弹簧的长度l、弹簧的原长l0以及弹簧的形变量x三个量之间的关系,正确地应用定律公式。
[借题发挥]在应用胡克定律时一定要分清弹簧的长度l、弹簧弹力-讲课比赛-2课件
(3)用细绳悬挂、靠在光滑竖直墙上的小球受到的弹力。(3)用细绳悬挂、靠4、图4—12中,A、B叠放在水平地面上,则地面受到的压力是()A.A和B对地面的压力之和B.只有B对地面的压力C.B的重力D.A和B的重力B4、图4—12中,A、B叠放在水平地面上,B46谢谢46谢谢§3.2弹力§3.2弹力形变48形变149概念:物体形状或体积的变化
形变想一想:是否所有物体在力的作用下都会发生形变?比如桌子?2概念:物体形状或体积的变化形变想一想:是否所有物体在力的作弹力-讲课比赛-2课件51形变的分类思考:这两种形变有什么不一样吗?4形变的分类思考:这两种形变有52形变的分类按形变恢复分为:(1)弹性形变当撤去外力作用后物体能恢复原来的状态的(2)范性形变当撤去外力作用后物体的形变或多或少仍有保留而不能复原的按形变大小分为:明显形变和微小形变需借助仪器或放大法看5形变的分类按形变恢复分为:
如果作用在物体上的力过大,超出了一定限度,那么撤去外力后,物体就不能恢复原状,这个限度——弹性限度53弹性限度是不是不管怎么压缩、拉伸弹簧,松手后,它都能回到原状?如果作用在物体上的力过大,超出了一定限度,6弹性限度得出结论:
发生形变的物体可以使物体的运动状态发生改变,弓箭弦拉弯后,箭可以飞出去,有力的存在。54弹力7弹力1、概念:发生弹性形变的物体由于要恢复原状,对与它接触的物体产生力的作用,这种力就叫弹力552、产生的条件:相互直接接触发生弹性形变(发生挤压)弹力1、概念:发生弹性形变的物体由于要恢复原状,对与它接触的常见的几种弹力:②压力③支持力④拉力⑤浮力①弹簧的拉力和压力常见的几种弹力:②压力③支持力④拉力⑤浮力①弹簧的拉力和压力F绳恢复趋势球恢复趋势绳对球的拉力3、弹力的产生:内陷外凸F地恢复趋势地对木块木块对地F球对绳的拉力4、弹力方向(1)压力和支持力:方向都垂直于接触面指向被压或被支持的物体。(2)拉力:绳的拉力沿着绳指向绳收缩的方向木块恢复趋势与施力物体形变方向相反(与施力物体恢复形变的方向相同)。F绳恢复趋势球恢复趋势绳对球的拉力3、弹力的产生:内陷外凸FF2力施力物体受力物体产生原因方向电灯对电线的拉力F1
电线对电灯的拉力F2
F1电线形变产生弹力电灯形变产生弹力电灯电线电线电灯竖直向下竖直向上F2力施力物体受力物体产生原因方向电灯对电线的拉力F1三、弹力的方向①压力、支持力的方向:垂直于支持面而指向受力物体②绳的拉力的方向沿着绳而指向绳收缩的方向(指向绳中部)三、弹力的方向①压力、支持力的方向:垂直于支持面而指向受力物弹力有无的判断:
1、两物体是否相互接触。
2、接触处是否产和弹性形变。一、直接判断:弹力有无的判断:1、两物体是否相互接触。一、直接判断:二、假设存在法:例、光滑水平面上AB两物体紧挨着保持静止,则它们之间有弹力吗?ABAB解:直接判断法无法判断出,因为你根本看不出它们之间是否有弹性形变。可以用假设法。假设AB之间有挤压,则A对B有向右的弹力,B对A有向左的力。真是这样,则AB均不能保持静止,与题设矛盾。所以没有挤压。二、假设存在法:例、光滑水平面上AB两物体紧挨着保持ABAB弹力存在分析62弹力存在分析15各接触面间的弹力方向判断曲面与平面接触63NNN`曲面与平面间弹力方向:过接触点垂直平面指向受力物体各接触面间的弹力方向判断曲面与平面接触16NNN`曲面与平面各接触面间的弹力方向判断点与平面接触64点与平面间弹力方向:过接触点垂直平面指向受力物体NN`光滑斜面ABNANB各接触面间的弹力方向判断点与平面接触17点与平面间弹力方向:各接触面间的弹力方向判断曲面与曲面接触65曲面与曲面间弹力方向:与过接触点的公切面垂直并指向受力物体半球形的碗NABNNB对A各接触面间的弹力方向判断曲面与曲面接触18曲面与曲面间弹力方弹簧的弹力方向66300NN弹簧的弹力方向:沿着弹簧,形变的相反方向弹簧的弹力方向19300NN弹簧的弹力方向:沿着弹簧,形变的小结:弹力方向的确定接触面是平面和平面或者平面和曲面: 弹力方向垂直于平面。接触面是点和平面:弹力方向垂直于平面。接触面是点和曲面:弹力方向垂直于切线。绳子的弹力沿绳子的收缩方向。由于杆会发生弯曲,所以杆的弹力不一定沿
杆的方向。67思考:杆的弹力方向是否和绳一样?小结:弹力方向的确定接触面是平面和平面或者平面和曲面:20思弹力的大小与形变的关系:68在弹性限度内,弹力的大小取决物体于形变的程度。形变越大,弹力越大;形变消失,弹力也随着消失。弹力的大小与形变的关系:21在弹性限度内,弹力的大小取决物体弹簧的弹力的大小与形变的关系:69弹簧的弹力的大小与形变的关系:22四、胡克定律:实验:探究弹力和弹簧伸长的关系1、胡克定律内容:
在弹性限度内,弹簧发生弹性形变时,弹力的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。2、公式:
其中:K——弹簧的劲度系数(其大小跟弹簧的形状、大小、长短、钢丝的线径、材料等因素有关)
单位:牛每米,符号N/mx——弹簧伸长(或缩短)的长度F=Kx四、胡克定律:实验:探究弹力和弹簧伸长的关系F=Kx二、假设存在法:例、光滑水平面上AB两物体紧挨着保持静止,则它们之间有弹力吗?ABAB解:直接判断法无法判断出,因为你根本看不出它们之间是否有弹性形变。可以用假设法。假设AB之间有挤压,则A对B有向右的弹力,B对A有向左的力。真是这样,则AB均不能保持静止,与题设矛盾。所以没有挤压。二、假设存在法:例、光滑水平面上AB两物体紧挨着保持ABAB[重点诠释]
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l-l0,也可能为缩短量l0-l]k为弹簧的劲度系数,k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。它反映了弹簧的软硬程度,k值越大,弹簧越硬,其长度越难改变。[重点诠释]弹簧的弹力(2)弹力与弹簧伸长量的关系可用F-x图像表示,如图3-2-1所示,图线的斜率即为弹簧的劲度系数。(3)由于F1=kx1,F2=kx2,ΔF=F2-F1=kx2-kx1=k(x2-x1)=kΔx,因此,弹簧上弹力的变化量ΔF与形变量的变化量也成正比关系,即ΔF=kΔx。图3-2-1(2)弹力与弹簧伸长量的关系可用F-x图3-内容总结弹力产生的条件:直接接触发生弹性形变弹力的方向:压力和支持力:方向都垂直于接触面指向被压或被支持的物体。拉力:绳的拉力沿着绳指向绳收缩的方向弹力的大小:胡克定律:F=kx其他弹力:由物体受其它力和运动状态求解74内容总结弹力产生的条件:2775例一:如右图所示,物体A静置于水平桌面上,下列关于物体所受作用力的说法中正确的是(
)A.桌面受到的压力就是物体的重力B.桌面受到的压力是由它本身发生了微小的形变而产生的C.桌面由于发生了微小形变而对物体产生了垂直于桌面的支持力D.物体由于发生了微小形变而对桌子产生了垂直于桌面的压力【解析】
在此,压力大小和方向都与重力相同,但不能说压力就是重力,它们的施力物体和受力物体都不同,性质也不同.桌面受到的压力是由物体下表面发生微小形变而产生的.故C、D正确.【答案】
CD对弹力的理解及其有无的判断28例一:如右图所示,物体A静置于水平桌面上,对弹力的理解及76胡克定理的应用例二:如右图所示,弹簧的劲度系数为k,小球重为G,平衡时球
在A位置,今用力F将小球向下拉长x至B位置,则此时弹
簧的弹力为(
)A.kxB.kx+GC.G-kxD.以上都不对【解析】此题很容易误解而选A项,但选项A是错的;其原因是x不是弹簧变化后的长度与未发生形变时弹簧长度的差值(即不是弹簧的总形变量),球在A位置时弹簧已经伸长了(令它为Δx),这样Fb=k(Δx+x)=kx+kΔx.因为球在A位置平衡,有G=kΔx,所以Fb=kx+G.故选项B是正确的.【答案】
B29胡克定理的应用例二:如右图所示,弹簧的劲度系数为k,小球通常所说的压力、支持力和绳的拉力都是由于弹性形变而产生的,因此都是弹力,故选项D正确.书对桌面的压力在大小和方向上都与重力相同,但它们不是同一性质的力,压力是弹力.而且,它们的产生也不相同,压力是书发生形变而对桌面产生的力,它发生在书与桌面之间;而重力是由于地球对物体吸引而使物体所受的力,它发生在书与地球之间,故这两个力不是同一个力,即选项C错误.接触面处形变微小,不能因此说产生的弹力就很小.同样,我们观察不到接触面处的形变时,不能因此而否认形变的存在,因为有些形变必须借助仪器或其他显示方法才能观察到.【答案】
D例一:关于弹力,下列说法中正确的是()A.形变微小时,弹力很小B.形变量越大,弹力就越大,弹力大小总是与形变量成正比的C.放在水平桌面上的书对桌面的压力就是物体所受的重力D.通常所说的压力、支持力和绳的拉力都是弹力通常所说的压力、支持力和绳的拉力都是由于弹性形变而产生的,因78认为弹力的方向必过重心例二:
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、c的重心位于球心的正上方和正下方,如下图所示,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.31认为弹力的方向必过重心例二:三个相同的支座上分别搁【指点迷津】
相互作用的物体属于点接触,弹力的方向与过接触点的切面垂直,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.P、Q两点弹力方向的判定不要受重心位置不同的影响,应由基本方法制定.【答案】如下图所示,三种情况下弹力方向都过球心.【指点迷津】相互作用的物体属于点接触,弹力的方向与过接触点[例1]试分析图3-2-3中的球是否受弹力作用,若受弹力,试指出其施力物体。图3-2-3[思路点拨]
判断弹力的有无可采用假设法:假设把与物体接触的面或点去掉,看物体还能否在原位置上保持原来的状态,从而判断该物体是否受弹力作用。[例1]试分析图3-2-3中的球是否受弹[解析]
采用假设法可判定:(1)图中球受到绳的拉力、竖直墙壁的弹力;(2)图中球受到绳的拉力;(3)图中球受到绳的拉力;(4)图中球受到绳的拉力、斜面的支持力;(5)图中球受到水平面的支持力;(6)图中球受到斜面的支持力、竖直挡板的弹力。[答案]见“解析”[解析]采用假设法可判定:(1)图中球受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。
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