2023学年完整公开课版弹簧的弹力

3.2.2

弹力自主阅读自我检测二、几种弹力1.常见弹力:平时所说的压力、支持力和拉力都是弹力。2.弹力的方(1)压力和支持力的方向垂直于物体的接触面。(2)绳的拉力沿着绳而指向绳收缩的方向,绳中的弹力常常叫做张力。三、胡克定律1.内容:弹簧发生弹性形变时,弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。2.公式:F=kx,其中k为弹簧的劲度系数,单位是牛顿每米,单位的符号是N/m,它的大小反映了弹簧的软硬程度。自主阅读自我检测1.正误辨析(1)两个接触的物体间一定存在弹力。

(

)解析:两个接触的物体间,可能不存在弹力。答案:×(2)若两物体间存在弹力,则它们一定接触。

(

)解析:由弹力的产生条件可知,物体接触且发生形变是产生弹力的前提,故物体间存在弹力,则它们一定接触。答案:√(3)弹簧的长度越长,弹力越大。

(

)解析:弹簧被拉长时,它的长度越长,弹力越大;压缩时,弹簧越短弹力越大。答案:×(4)只有在一定条件下,胡克定律才成立。

(

)解析:胡克定律只适用于弹性限度以内的情况。答案:√知识点一知识点二知识点三知识点一知识点二知识点三画龙点睛绳子只能产生沿绳的拉力作用,杆可以产生沿杆的拉力、支持力和不沿杆的“挑”的作用力。知识点一知识点二知识点三弹力的大小问题导引如图所示,图甲表示弹簧处于原长状态,图乙表示弹簧处于拉伸状态,图丙表示弹簧处于压缩状态。试讨论:在公式F=kx中,x表示的是弹簧的长度吗?若不是,它表示什么意思?图甲中弹簧的原长为l0;图乙中在拉力F的作用下弹簧的长度为l1;图丙中在压力F'的作用下,弹簧的长度为l2,则F和F'分别等于多少?知识点一知识点二知识点三要点提示:x表示的是弹簧伸长的长度或缩短的长度,而不是弹簧的长度,图乙中弹簧伸长量为(l1-l0),图丙中弹簧压缩量为(l0-l2),所以F=k(l1-l0),F'=k(l0-l2)。知识点一知识点二知识点三知识归纳1.对胡克定律的理解(1)定律的适用条件:弹簧发生弹性形变且必须在弹性限度内。(2)表达式中的x的意义:弹簧的形变量,即弹簧伸长或缩短的长度,而不是弹簧的原长,也不是弹簧形变后的实际长度,同一弹簧伸长或压缩相同长度时,弹力大小相等,但方向不同。(3)表达式中的k的意义:弹簧的劲度系数,它反映了弹簧的“软”“硬”程度,是由弹簧本身的性质(材料、长度、粗细等)决定。在国际单位制中k的单位为“N/m”。知识点一知识点二知识点三知识点一知识点二知识点三2.弹力大小的计算方法(1)弹簧的弹力。应用胡克定律F=kx求解。(2)除弹簧之外的其他弹力大小的计算,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。知识点一知识点二知识点三典例剖析【例3】由实验测得某弹簧所受弹力F和弹簧的长度l的关系图象如图所示,求:

(1)该弹簧的原长为多少?(2)该弹簧的劲度系数为多少?知识点一知识点二知识点三解析:解法一:(1)弹簧不产生弹力时的长度等于原长,由题图可知该弹簧的原长为l0=15

cm。解法二:根据胡克定律得F=k(l-l0),代入图象中的两点(0.25,50)和(0.05,-50)。解得l0=0.15

m=15

cm,k=500

N/m。答案:(1)15cm

(2)500N/m知识点一知识点二知识点三规律方法计算弹簧弹力时应注意的问题(1)胡克定律只能计算弹力的大小,而弹力的方向要根据弹簧的伸缩来确定,其方向总是与弹簧恢复原状的方向相同。(2)弹簧弹力的大小(在弹性限度内)任何时候都可以用胡克定律求解,但只有在物体处于静止或匀速直线运动状态时,才能用二力平衡求解与物体相连的弹簧弹力。知识点一知识点二知识点三变式训练3探究弹力和弹簧伸长的关系时,在弹性限度内,悬挂15N重物时,弹簧长度为0.16m;悬挂20N重物时,弹簧长度为0.18m,则弹簧的原长l0和劲度系数k分别为(

)A.l0=0.02mk=500N/mB.l0=0.10mk=500N/mC.l0=0.02mk=250N/mD.l0=0.10mk=250N/m解析:由胡克定律可知15

N=k(0.16

m-l0),20

N=k(0.18

m-l0),解得k=250

N/m,l0=0.10

m,故选项D正确。答案:D3.一轻弹簧在10.0N的拉力作用下,长度由原长5.00cm伸长为6.00cm。则:(1)弹簧的劲度系数为多大?(2)当该弹簧长度为4.20cm时,弹簧的弹力大小有多大?解析:(1)由F=kx得F1=k(l1-l0)即(2)当该弹簧长度为4.