第一節(jié) 探究形變及力的關(guān)系13-10-19

1、第一節(jié)第一節(jié) 探究形變與彈力的關(guān)系探究形變與彈力的關(guān)系 2一、力的分類一、力的分類二、彈力二、彈力三三 胡克定律胡克定律四、力的圖示四、力的圖示一、力的分類一、力的分類從從力的作用效果力的作用效果來分類有：來分類有：拉力、壓力、支持力、動力、阻力、拉力、壓力、支持力、動力、阻力、吸引力、排斥力、向心力、浮力吸引力、排斥力、向心力、浮力 從從力的性質(zhì)力的性質(zhì)來分類有：重力、彈力、來分類有：重力、彈力、摩擦力、萬有引力、分子力、電場力、摩擦力、萬有引力、分子力、電場力、磁場力，以及各種場磁場力，以及各種場注意：注意：作用效果相同的力，它們的性質(zhì)可能不同；作用效果相同的力，它們的性質(zhì)可能不同；性質(zhì)相

2、同的力作用效果可能不同。性質(zhì)相同的力作用效果可能不同。1.形變形變 (1)定義定義:物體在力的作用下發(fā)生的物體在力的作用下發(fā)生的_和和_的改變的改變.(2)彈性限度彈性限度:如果形變過大如果形變過大,超過一定限度超過一定限度,物體的形狀不能物體的形狀不能_,這個限度叫彈性限度這個限度叫彈性限度.(3)形變一般包括形變一般包括_形變形變(或壓縮形變或壓縮形變) _形變形變 _形變形變.(4)微小形變放大法微小形變放大法形狀形狀體積體積完全恢復完全恢復拉伸拉伸彎曲彎曲扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)2.彈力彈力(1)定義定義:發(fā)生發(fā)生_的物體的物體,由于要恢復原狀由于要恢復原狀,對跟它對跟它_的物體產(chǎn)生的作用力的物體產(chǎn)生

3、的作用力.(2)產(chǎn)生條件產(chǎn)生條件:兩物體相互兩物體相互_;發(fā)生發(fā)生_.形變形變接觸接觸接觸接觸彈性形變彈性形變二、彈力二、彈力(3)方向方向:壓力壓力(支持力支持力)的方向垂直于的方向垂直于_指向被壓指向被壓(被支持被支持)的物體的物體.繩的拉力方向總是沿著繩的拉力方向總是沿著_而指向繩而指向繩_的方向的方向.(4)大小大小:彈力的大小跟彈力的大小跟_的大小有關(guān)的大小有關(guān),形變越大形變越大,彈力也越彈力也越_.支持面支持面繩繩收縮收縮形變形變大大4 彈力有無的判斷方法彈力有無的判斷方法（1）.彈力的產(chǎn)生條件：彈力的產(chǎn)生條件：a:物體相互接觸物體相互接觸b:接觸面相互擠壓發(fā)生彈性形變接觸面相互擠

4、壓發(fā)生彈性形變（2）.判斷彈力有無的方法判斷彈力有無的方法相互接觸是產(chǎn)生彈力的首要條件相互接觸是產(chǎn)生彈力的首要條件,但相互接觸的物體間不一定但相互接觸的物體間不一定存在著彈力存在著彈力,只有物體接觸產(chǎn)生彈性形變時只有物體接觸產(chǎn)生彈性形變時,才有彈力產(chǎn)生才有彈力產(chǎn)生,當當形變不明顯形變不明顯,難以直接判斷時難以直接判斷時,經(jīng)常用以下兩種方法判斷經(jīng)常用以下兩種方法判斷.a:“撤物法撤物法”判斷判斷要判斷物體在某一接觸處是否受到彈力作用要判斷物體在某一接觸處是否受到彈力作用,可假設在該處將與物可假設在該處將與物體接觸的體接觸的另一物體去掉另一物體去掉,看物體是否在該位置保持原來的狀態(tài)看物體是否在該位

5、置保持原來的狀態(tài),如保如保持原狀態(tài)持原狀態(tài),說明沒彈力說明沒彈力,如狀態(tài)改變?nèi)鐮顟B(tài)改變,說明有彈力說明有彈力,從而判斷物體在該從而判斷物體在該處是否受到彈力作用處是否受到彈力作用.b:用用“假設法假設法”判斷判斷如上圖如上圖(右右)所示所示,光滑水平面上的球靠在豎直面上靜止光滑水平面上的球靠在豎直面上靜止,豎直面豎直面是否對球產(chǎn)生力的作用是否對球產(chǎn)生力的作用?假設豎直面對球產(chǎn)生了力的作用假設豎直面對球產(chǎn)生了力的作用,由由力的作用效果可知力的作用效果可知,球不會靜止球不會靜止,故可判定沒有水平彈力產(chǎn)生故可判定沒有水平彈力產(chǎn)生.5 彈力方向的判斷彈力方向的判斷 物體所受彈力的方向總是指向該物體發(fā)生

6、形變的方向物體所受彈力的方向總是指向該物體發(fā)生形變的方向,彈彈力的作用線總是通過兩物體的接觸點并沿其接觸點公共切面力的作用線總是通過兩物體的接觸點并沿其接觸點公共切面的垂直方向的垂直方向. 壓力的方向壓力的方向是垂直于支持面指向被壓的物體。是垂直于支持面指向被壓的物體。 支持力的方向支持力的方向是垂直于支持面指向被支持的物體。是垂直于支持面指向被支持的物體。 拉力的方向拉力的方向指向繩收縮的方向。指向繩收縮的方向。 共同特點：共同特點： 彈力方向是垂直于兩物體的接觸面。彈力方向是垂直于兩物體的接觸面。通常有如下三種情況通常有如下三種情況:a.面面接觸面面接觸:彈力方向垂直于接觸面彈力方向垂直于

7、接觸面.b.點面接觸點面接觸:彈力方向垂直于接觸面彈力方向垂直于接觸面.c.點點接觸點點接觸:彈力方向垂直于公共切面彈力方向垂直于公共切面.幾種重要模型幾種重要模型:項目項目輕繩輕繩輕桿輕桿彈簧彈簧形變情況形變情況伸長忽略不伸長忽略不計計認為長度不認為長度不變變可伸長可伸長可縮短可縮短施力與受施力與受力情況力情況只能受拉力只能受拉力或施出拉力或施出拉力能受拉或受能受拉或受壓壓,可可施出拉力或施出拉力或壓力壓力同桿同桿力的方向力的方向始終沿繩始終沿繩不一定沿桿不一定沿桿沿彈簧軸沿彈簧軸線方向線方向力的變化力的變化可發(fā)生突變可發(fā)生突變同繩同繩只能發(fā)只能發(fā)生漸變生漸變 提示提示:(1)彈簧和桿都可以

8、產(chǎn)生拉力或壓力彈簧和桿都可以產(chǎn)生拉力或壓力,繩只能產(chǎn)生拉力繩只能產(chǎn)生拉力;(2)桿與物體間彈力方向不一定沿桿的方向桿與物體間彈力方向不一定沿桿的方向;(3)中學階段中學階段,彈簧彈簧 繩繩 桿都不計質(zhì)量桿都不計質(zhì)量,所以稱為輕彈簧所以稱為輕彈簧 輕繩輕繩 輕輕桿桿.三三 胡克定律胡克定律1.內(nèi)容內(nèi)容:在彈性限度內(nèi)在彈性限度內(nèi),彈簧的彈力彈簧的彈力F的大小與彈簧的的大小與彈簧的 伸長伸長(或縮短或縮短)量量x成正比成正比,這一結(jié)論稱為胡克定律這一結(jié)論稱為胡克定律.2.表達式表達式:F=kx,還可以表示成還可以表示成F=kx.3.關(guān)于胡克定律關(guān)于胡克定律,要注意以下幾點要注意以下幾點:(1)定律的

9、成立是有條件的定律的成立是有條件的,這就是彈簧發(fā)生這就是彈簧發(fā)生“彈性形變彈性形變”,即必須在彈即必須在彈性限度內(nèi)性限度內(nèi).(2)表達式中的表達式中的x是彈簧的形變量是彈簧的形變量,是彈簧伸長是彈簧伸長(或縮短或縮短)的長度的長度,而不是而不是彈簧的原長彈簧的原長,也不是彈簧形變后的實際長度也不是彈簧形變后的實際長度.(3)表達式中的表達式中的k是彈簧的勁度系數(shù)是彈簧的勁度系數(shù),生活中常說有的生活中常說有的彈簧彈簧“硬硬”,有的彈有的彈簧簧“軟軟”指的就是它們的勁度系數(shù)不同指的就是它們的勁度系數(shù)不同.彈簧的勁度系數(shù)跟彈簧絲的粗彈簧的勁度系數(shù)跟彈簧絲的粗細細 材料材料 彈簧的直徑彈簧的直徑 繞法

10、繞法 彈簧的長度等量有關(guān)彈簧的長度等量有關(guān),這個量反映了這個量反映了彈簧本身的一種物理性質(zhì)彈簧本身的一種物理性質(zhì),與外力無關(guān)與外力無關(guān).在國際單位制中在國際單位制中k的單位為的單位為“N/m”.(4)由于彈簧的形變量通常以由于彈簧的形變量通常以“cm”為單位為單位,而勁度系數(shù)而勁度系數(shù)k又往往又往往以以“N/m”為單位為單位,因而在應用上式時要注意將各物理量的單因而在應用上式時要注意將各物理量的單位統(tǒng)一到國際單位制中位統(tǒng)一到國際單位制中.4.彈力彈力F與形變量與形變量x的關(guān)系圖象的關(guān)系圖象.提示提示:圖象中的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)圖象中的斜率表示彈簧的勁度系數(shù),由圖象可知由圖象可知,對對同一彈

11、簧來說同一彈簧來說,勁度系數(shù)是不變的勁度系數(shù)是不變的.四、力的圖示四、力的圖示力的三要素：大小、方向、作用點力的三要素：大小、方向、作用點畫力的方法畫力的方法力的圖示力的圖示力的示意力的示意力的圖示能更準確的表示出力；力的圖示能更準確的表示出力；用一根帶箭頭的線段來表示力的大小、方向和作用點，用一根帶箭頭的線段來表示力的大小、方向和作用點，這種表示力的方法叫力的圖示這種表示力的方法叫力的圖示線段的長度表示力的大小線段的長度表示力的大?。硕龋河枚嚅L的線段表示多大的力）（標度：用多長的線段表示多大的力）線段的箭頭指向力的方向線段的箭頭指向力的方向箭頭或箭尾表示力的作用點箭頭或箭尾表示力的作用點注

12、意：注意：1、標度：用多長的線段表示多大的力、標度：用多長的線段表示多大的力2、力的作用線：力的方向所沿的直線、力的作用線：力的方向所沿的直線3、線段上加上刻度、線段上加上刻度力的示意圖力的示意圖 只畫出力的作用點和方向，表示物體在這個方向只畫出力的作用點和方向，表示物體在這個方向上受到了力不需要選定標度，嚴格畫出線段的長度上受到了力不需要選定標度，嚴格畫出線段的長度例例1:關(guān)于彈力關(guān)于彈力,下列說法正確的是下列說法正確的是( )A.形變微小時形變微小時,彈力很小彈力很小B.形變量越大形變量越大,彈力就越大彈力就越大,彈力大小總是與形變量成正比彈力大小總是與形變量成正比C.通常所說的壓力通常所

13、說的壓力 支持力和拉力都是彈力支持力和拉力都是彈力D.放在水平桌面上的書對桌面的壓力就是書所受到的重力放在水平桌面上的書對桌面的壓力就是書所受到的重力答案答案:C變式訓練變式訓練1:一輛拖拉機停在水平地面上一輛拖拉機停在水平地面上,則下列說法正確的是則下列說法正確的是( )A.地面受到了向下的彈力地面受到了向下的彈力,是因為地面發(fā)生了彈性形變是因為地面發(fā)生了彈性形變;拖拉機沒有拖拉機沒有發(fā)生形變發(fā)生形變,所以拖拉機不受彈力所以拖拉機不受彈力B.地面受到了向下的彈力地面受到了向下的彈力,是因為地面發(fā)生了彈性形變是因為地面發(fā)生了彈性形變;拖拉機受到拖拉機受到了向上的彈力了向上的彈力,是因為拖拉機也

14、發(fā)生了形變是因為拖拉機也發(fā)生了形變C.拖拉機受到向上的彈力拖拉機受到向上的彈力,是因為地面發(fā)生了形變是因為地面發(fā)生了形變;地面受到向下的地面受到向下的彈力彈力,是因為拖拉機發(fā)生了形變是因為拖拉機發(fā)生了形變D.以上說法都不正確以上說法都不正確答案答案:C題型二題型二 彈力有無的判斷彈力有無的判斷例例2:如圖所示如圖所示,一小球放在兩塊固定的光滑夾板之間一小球放在兩塊固定的光滑夾板之間,板板1傾斜傾斜,板板2恰好水平恰好水平,球靜止球靜止.試分析小球的受力情況試分析小球的受力情況. 答案答案:見解析見解析 解析解析:解法一解法一:撤物法撤物法:將夾板將夾板2撤離撤離,小球必會下落小球必會下落,說明

15、小球與板說明小球與板2間間相互擠壓相互擠壓,即板即板2對小球有彈力作用對小球有彈力作用. 假想撤去板假想撤去板1,因為板因為板2是水平的是水平的,小球不會發(fā)生滾動小球不會發(fā)生滾動,可見板可見板1與小球間沒有彈力作用與小球間沒有彈力作用.故小球受到重力故小球受到重力G和板和板2的支持力的支持力N的作用的作用,如下圖如下圖(左左)所示所示.解法二解法二:假設法假設法.假設板假設板1對小球有彈力作用對小球有彈力作用,則小球的受力圖則小球的受力圖如上圖如上圖(右右)所示所示,這樣小球不可能靜止這樣小球不可能靜止,故假設不成立故假設不成立.即即F不存不存在在,小球的受力圖如上圖小球的受力圖如上圖(左左)

16、所示所示.變式訓練變式訓練2:如圖所示如圖所示,球與接觸面是否存在彈力球與接觸面是否存在彈力?解析解析:把甲圖中的斜面去掉把甲圖中的斜面去掉,小球仍靜止小球仍靜止,故甲球不受斜面的彈故甲球不受斜面的彈力力;把乙圖中的斜面去掉把乙圖中的斜面去掉,小球無法在原位置保持靜止小球無法在原位置保持靜止,故乙球故乙球受斜面的彈力受斜面的彈力.答案答案:甲球不受斜面的彈力甲球不受斜面的彈力,乙球受斜面的彈力乙球受斜面的彈力.題型三題型三 彈力方向的判定彈力方向的判定例例3:按下列要求畫出彈力的方向按下列要求畫出彈力的方向:(1)擱在光滑豎直墻與粗糙水平地面間的棒在擱在光滑豎直墻與粗糙水平地面間的棒在A B兩

17、處受到兩處受到的彈力的彈力(下圖下圖a);(2)擱在光滑半球形槽內(nèi)的棒在擱在光滑半球形槽內(nèi)的棒在C D兩處受到的彈力兩處受到的彈力(下圖下圖b);(3)用細繩懸掛用細繩懸掛 靠在光滑豎直墻上的小球受到的彈力靠在光滑豎直墻上的小球受到的彈力答案答案:(1)A,B兩處彈力方向如圖兩處彈力方向如圖d所示所示;(2)C,D兩處彈力方向如圖兩處彈力方向如圖e所示所示;(3)小球受到的彈力方向如圖小球受到的彈力方向如圖f所示所示.變式訓練變式訓練3:在下圖中畫出在下圖中畫出A物體受到的彈力的示意圖物體受到的彈力的示意圖.答案答案:A物體受到的彈力如下圖所示物體受到的彈力如下圖所示題型四題型四 胡克定律的理

18、解和應用胡克定律的理解和應用例例4:如右圖所示如右圖所示,a、b為兩根相連的輕質(zhì)彈簧為兩根相連的輕質(zhì)彈簧,它們的勁度系它們的勁度系數(shù)分別為數(shù)分別為ka=1103 N/m,kb=2103 N/m,原長分別為原長分別為La=6 cm,Lb=4 cm.在下端掛一物體在下端掛一物體G,物體受到的重力為物體受到的重力為10 N,平衡時平衡時( )A.彈簧彈簧a下端受到的拉力為下端受到的拉力為4 N,b下端受到的拉力為下端受到的拉力為6 NB.彈簧彈簧a下端受到的拉力為下端受到的拉力為10 N,b下端受到的拉力為下端受到的拉力為10 NC.彈簧彈簧a的長度變?yōu)榈拈L度變?yōu)? cm,b的長度變?yōu)榈拈L度變?yōu)?.

19、5 cmD.彈簧彈簧a的長度變?yōu)榈拈L度變?yōu)?.4 cm,b的長度變?yōu)榈拈L度變?yōu)?.3 cm答案答案:BC解析解析:由于物體平衡由于物體平衡,彈簧彈簧b對物體的拉力和重力是一對平衡力對物體的拉力和重力是一對平衡力,又又b下端受的拉力與彈簧下端受的拉力與彈簧b對物體的拉力是一對相互作用力對物體的拉力是一對相互作用力,即大小都即大小都等于等于10 N,將彈簧將彈簧b和物體看成整體和物體看成整體,又因為是輕質(zhì)彈簧又因為是輕質(zhì)彈簧,所以所以a下端下端受的拉力大小為受的拉力大小為10 N,故故B正確正確.題目中兩彈簧都屬伸長性形變題目中兩彈簧都屬伸長性形變,由胡由胡克定律得克定律得Fa=(L1-La)ka

20、,Fb=(L2-lb)kb即即10=(L1-610-2)5(1103),L1=7 cm,10=(L2-410-2)2103,L2=4.5 cm.題型五題型五 桿的彈力方向的判定桿的彈力方向的判定例例5:如圖所示如圖所示,一根彈性桿的一端固定在傾角為一根彈性桿的一端固定在傾角為30的斜面上的斜面上,桿的另一端固定一個重為桿的另一端固定一個重為2 N的小球的小球,小球處于靜止狀態(tài)時小球處于靜止狀態(tài)時,彈彈性桿對小球的彈力性桿對小球的彈力( )A.大小為大小為2 N,方向平行于斜面向上方向平行于斜面向上B.大小為大小為1 N,方向平行于斜面向上方向平行于斜面向上C.大小為大小為2 N,方向垂直于斜面

21、向上方向垂直于斜面向上D.大小為大小為2 N,方向豎直向上方向豎直向上解析解析:小球受重力和桿的彈力作用小球受重力和桿的彈力作用,因小球靜止因小球靜止,故重力和彈力故重力和彈力必定大小相等必定大小相等,方向相反方向相反,所以彈力大小為所以彈力大小為2 N.答案答案:D點評點評:繩的拉力方向一定沿繩繩的拉力方向一定沿繩,而桿的彈力方向不一定沿桿而桿的彈力方向不一定沿桿,因此判斷桿的彈力方向時一定要結(jié)合物體的運動狀態(tài)因此判斷桿的彈力方向時一定要結(jié)合物體的運動狀態(tài).變式訓練變式訓練5:如圖所示如圖所示,小車上固定著一根彎成小車上固定著一根彎成角的輕桿角的輕桿,桿的另一桿的另一端固定一個質(zhì)量為端固定一

22、個質(zhì)量為m的球的球,試分析當小車靜止時桿對球的彈力大小試分析當小車靜止時桿對球的彈力大小和方向和方向.解析解析:因為小球靜止因為小球靜止,故彈力與重力等大反向故彈力與重力等大反向答案答案:mg 豎直向上豎直向上1.關(guān)于彈力的產(chǎn)生關(guān)于彈力的產(chǎn)生,下列說法中正確的是下列說法中正確的是( )A.只要兩物體接觸就一定產(chǎn)生彈力只要兩物體接觸就一定產(chǎn)生彈力B.只要兩物體相互吸引就一定產(chǎn)生彈力只要兩物體相互吸引就一定產(chǎn)生彈力C.只要物體發(fā)生形變就一定有彈力產(chǎn)生只要物體發(fā)生形變就一定有彈力產(chǎn)生D.只有發(fā)生彈性形變的物體才會對與它接觸的物體產(chǎn)生彈力只有發(fā)生彈性形變的物體才會對與它接觸的物體產(chǎn)生彈力作用作用答案答

23、案:D2.關(guān)于胡克定律關(guān)于胡克定律F=kx中的中的x,下述說法正確的是下述說法正確的是( )A.x是彈簧伸長后或壓縮后的長度是彈簧伸長后或壓縮后的長度B.x是彈簧變化是彈簧變化(伸長或壓縮伸長或壓縮)的長度的長度C.x是彈簧原來的長度是彈簧原來的長度D.x是彈簧原長加后來的長度是彈簧原長加后來的長度解析解析:F=kx中的中的x是指彈簧的形變量是指彈簧的形變量.答案答案:B3.關(guān)于物體對水平面的壓力關(guān)于物體對水平面的壓力F,下列說法正確的是下列說法正確的是( )A.F就是物體的重力就是物體的重力B.F是由于支持面發(fā)生微小形變而產(chǎn)生的是由于支持面發(fā)生微小形變而產(chǎn)生的C.F的作用點在物體上的作用點在

24、物體上D.F的作用點在支持面上的作用點在支持面上答案答案:D4.一個鐵球放在水平地面上一個鐵球放在水平地面上,下列關(guān)于鐵球和地球受力情況的下列關(guān)于鐵球和地球受力情況的敘述中敘述中,正確的是正確的是( )A.地面受到向下的彈力是因為地面發(fā)生了形變地面受到向下的彈力是因為地面發(fā)生了形變B.地面受到向下的彈力是因為鐵球發(fā)生了形變地面受到向下的彈力是因為鐵球發(fā)生了形變C.鐵球受到向上的彈力是因為地面發(fā)生了形變鐵球受到向上的彈力是因為地面發(fā)生了形變D.鐵球受到向上的彈力是因為鐵球發(fā)生了形變鐵球受到向上的彈力是因為鐵球發(fā)生了形變答案答案:BC5.兩匹馬各用兩匹馬各用1000 N的力的力(如下圖所示如下圖所示),向兩邊拉一只質(zhì)量不計的彈向兩邊拉一只質(zhì)量不計的彈簧秤簧秤,在沒超過彈性限度的情況下在沒超過彈性限度的情況下,秤的指針應該指示秤的指針應該指示( )A.2000 N B.500 NC.1000 ND.無法確定無法確定答案答案:C解析解析:彈簧秤的讀數(shù)應為彈簧秤的讀數(shù)應為1000 N.6.如右圖所示如右圖所示,某球用某球用A B兩根繩懸掛起來兩根繩懸掛起來,若若A繩豎直繩豎直,且且A B兩繩兩繩的延長線都通過球心的延長線