重力與彈力第2課時 課件- 高一上學期物理人教版（2019）必修第一冊

第1節(jié)重力與彈力第2課時第三章相互作用——力“蹦床”比賽是北京奧運會的比賽項目之一，在“蹦床”上我們會看到運動員跳得越來越高。用手拉彈簧會感覺手也受到拉力的作用，蹦床和彈簧有什么共同特征呢？新知探究知識點形變1新知探究[猜想]：物體發(fā)生彈性形變后要恢復(fù)原狀，對與它接觸的物體會有什么作用呢？我們現(xiàn)在一起來進行下面的操作：用手扯住彈簧或橡皮筋的兩端，在其的彈性限度范圍內(nèi)拉彈簧或橡皮筋，使其發(fā)生形變。在操作的同時，用心體會一下手與彈簧或橡皮筋之間的相互作用。知識點形變1新知探究兩手拇指根處相互擠壓，發(fā)生形變。用心體會兩手間的相互作用。[猜想]：物體發(fā)生彈性形變后要恢復(fù)原狀，對與它接觸的物體會有什么作用呢？知識點形變形變物體在力的作用下形狀或體積的變化。彈性形變物體形變后撤去作用力時能夠恢復(fù)原狀的形變。彈性限度當形變超過一定限度時，撤去作用力后物體不能完全恢復(fù)原來的形狀，這個限度叫彈性限度。1新知探究知識點彈力定義發(fā)生形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，對與它接觸的物體產(chǎn)生的力。彈力產(chǎn)生的條件：直接接觸+發(fā)生彈性形變彈力產(chǎn)生在直接接觸并發(fā)生彈性形變的物體之間。2新知探究知識點彈力2新知探究兩個相互接觸的物體間一定會產(chǎn)生彈力嗎？如何判斷彈力的存在？設(shè)想，如果右面墻壁撤去時，A物體會“動”，則有彈力，否則沒有。AT知識點彈力2新知探究如圖所示，將一個鋼球分別放在量杯、口大底小的普通茶杯和三角燒杯中，鋼球在各容器的底部與側(cè)壁相接觸，處于靜止狀態(tài)。若鋼球和各容器都是光滑的，各容器的底部均處于水平面內(nèi)，各容器的側(cè)壁對鋼球有沒有彈力作用？提示：在將容器的側(cè)壁去掉時，鋼球仍處于靜止，故各容器的側(cè)壁對鋼球沒有彈力作用。知識點彈力1．對于形變明顯的情況(如彈簧)可由形變直接判斷。2．對于形變不明顯的情況通常有以下三種方法。2新知探究知識點彈力(1)假設(shè)法：可以假設(shè)將與物體接觸的物體撤去，看物體還能否保持原來的狀態(tài)，若能則無彈力，若不能，則存在彈力。(2)狀態(tài)法：因為物體的受力必須與物體的運動狀態(tài)相吻合，所以可以依據(jù)物體的運動狀態(tài)由相應(yīng)的規(guī)律(如二力平衡等)來判斷物體間的彈力。(3)替換法：可以將硬的、形變不明顯的施力物體用軟的、易產(chǎn)生明顯形變的物體來替換，如將側(cè)壁、斜面用海綿來替換、將硬桿用輕彈簧來替換。2新知探究知識點彈力例：如圖所示，細繩下懸掛一小球D，小球與光滑的靜止斜面接觸，且細繩處于豎直狀態(tài)，則下列說法中正確的是()A．斜面對D的支持力垂直于斜面向上B．D對斜面的壓力豎直向下C．D與斜面間無相互作用力D．因D的質(zhì)量未知，所以無法判定斜面對D支持力的大小和方向2新知探究知識點彈力解析對D進行受力分析可知，D一定受到豎直向上的繩的拉力和豎直向下的重力，其中有無彈力可用假設(shè)法。假設(shè)去掉斜面，D仍保持原來的靜止狀態(tài)，可判斷出D與斜面間無相互作用力。答案C2新知探究知識點彈力2新知探究體育課上一學生將足球踢向斜臺，如圖所示，足球與斜臺作用時斜臺給足球的彈力方向如何？提示：足球所受彈力方向垂直于斜臺指向足球。知識點彈力方向①壓力和支持力的方向垂直于物體的接觸面。②繩的拉力沿著繩而指向繩收縮的方向。2新知探究知識點彈力彈力的方向2新知探究知識點彈力2新知探究知識點彈力2新知探究特別提醒：(1)壓力、支持力的方向都垂直于接觸面，確定它們方向的關(guān)鍵是找準它們的接觸面或接觸點的切面。(2)輕桿的彈力方向具有不確定性，一般要根據(jù)物體的運動狀態(tài)結(jié)合平衡條件確定輕桿的彈力方向。知識點彈力例：在下圖所示圖中畫出物體P所受到的各接觸點或面對它的彈力的示意圖，其中甲、乙、丙中物體P處于靜止狀態(tài)，丁中物體P（即球）在水平面上勻速滾動。2新知探究知識點彈力解題指導(dǎo)：判斷彈力方向應(yīng)把握以下三種情況：(1)當面(或曲面)接觸，彈力垂直于面。(2)繩上彈力沿繩并指向繩收縮方向。(3)與球面接觸的彈力方向延長線或反向延長線過球心。2新知探究知識點彈力解析：甲屬于繩的拉力，應(yīng)沿繩指向繩收縮的方向，因此彈力方向沿繩向上；乙中A點屬于點與球面相接觸，彈力應(yīng)垂直于球面的切面斜向上，必過球心O，B點屬于點與桿相接觸，彈力應(yīng)垂直于桿斜向上；丙中A、B兩點都是球面與平面相接觸，彈力應(yīng)垂直于平面，且必過球心，所以A處彈力方向水平向右，B處彈力垂直于斜面向左上方，且都過球心；丁中小球P不管運動與否，都是屬于平面與球面相接觸，彈力應(yīng)垂直于平面，且過球心，即向上。它們所受彈力的示意圖如圖所示。2新知探究知識點彈力2新知探究知識點胡克定律彈力的大小彈力的大小跟形變的大小有關(guān)系，在彈性限度內(nèi)，形變越大，彈力也越大，形變消失，彈力也消失。3新知探究知識點胡克定律胡克定律的內(nèi)容彈簧發(fā)生彈性形變時，彈力的大小F跟彈簧伸長(或縮短)的長度x成正比。其中：k——彈簧的勁度系數(shù)單位：牛頓每米，符號N/mx——彈簧伸長（或縮短）的長度3新知探究知識點胡克定律應(yīng)用胡克定律F＝kx求解其中x為彈簧的形變量(可能為伸長量l－l0，也可能為縮短量l0－l)；k為彈簧的勁度系數(shù)，k只與彈簧本身有關(guān)，由彈簧本身的材料、長度、粗細、匝數(shù)等因素決定。它反映了彈簧的軟硬程度，k越大，彈簧越硬，其長度越難改變。3新知探究知識點胡克定律彈力與彈簧伸長量的關(guān)系可用F－x圖象表示，如圖，圖線的斜率即為彈簧的勁度系數(shù)。由于F1＝kx1，F(xiàn)2＝kx2，故ΔF＝F2－F1＝kx2－kx1＝k(x2－x1)＝kΔx，因此，彈簧上彈力的變化量ΔF與形變量的變化量也成正比關(guān)系，即ΔF＝kΔx。3新知探究知識點胡克定律非彈簧的彈力大小的計算彈力的大小與物體的形變程度有關(guān)，一般要借助物體的運動狀態(tài)所遵循的物理規(guī)律求解。比如懸掛在豎直細繩上的物體處于靜止狀態(tài)時，物體受繩向上的拉力和重力作用。根據(jù)二力平衡，可知繩的拉力大小等于物體重力的大小。3新知探究知識點胡克定律3新知探究特別提醒：(1)無論是應(yīng)用胡克定律計算彈簧彈力大小還是判斷彈簧彈力方向，都要注意彈簧是被拉伸，還是被壓縮。(2)物體不處于平衡狀態(tài)時，物體所受的拉力或支持力不等于物體所受的重力。知識點胡克定律例1：關(guān)于胡克定律F=kx中的x，下列說法正確的是()A．x是彈簧伸長后或壓縮后的長度B．x是彈簧原來的長度C．x是彈簧變化（伸長或壓縮）的長度D．x是彈簧原長加后來的長度3新知探究Ｃ知識點胡克定律例2：如圖所示，A、B兩物體的重力分別是GA＝3N，GB＝4N。A用細線懸掛在頂板上，B放在水平面上，A、B間輕彈簧中的彈力F＝2N，則細線中的張力FT及B對地面的壓力FN的可能值分別是()A．5N和6NB．5N和2NC．1N和6ND．1N和2N3新知探究知識點胡克定律解析彈簧如果處于被拉伸的狀態(tài)，它將有收縮到原狀的趨勢，會向下拉A，向上提B，則B正確；如果處于被壓縮的狀態(tài)，將向兩邊恢復(fù)原狀，會向上頂A，向下壓B，則C正確，故選B、C。答案BC3新知探究知識點實驗：探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系實驗思路通過改變彈簧下端的鉤碼數(shù)量，控制彈簧產(chǎn)生的彈力，用刻度尺測量彈簧的形變量，由此探究彈簧彈力和形變量的定量關(guān)系。4新知探究知識點實驗：探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系實驗過程（1）將彈簧的一端固定在鐵架臺的橫桿上，讓其自由下垂，用刻度尺測出彈簧自然狀態(tài)的長度，即原長。4新知探究知識點實驗：探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系實驗過程（2）將鉤碼懸掛在彈簧的下端，平衡時測量彈簧的總長度，并計算鉤碼受到的重力，彈簧的彈力等于鉤碼的重力。（3）改變所掛鉤碼的個數(shù)，重復(fù)實驗過程多次。4新知探究知識點實驗：探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系數(shù)據(jù)分析4新知探究知識點實驗：探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系注意事項(1)所掛鉤碼不要過重，以免彈簧被過分拉伸，超出它的彈性限度。(2)每次所掛鉤碼的質(zhì)量差盡量大一些，從而使坐標上描的點盡可能稀一些，這樣作出的圖線更精確。(3)測彈簧長度時，一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時測量，刻度尺要保持豎直并靠近彈簧，以免增大誤差。(4)描點畫線時，所描的點不一定都落在一條曲線上，但應(yīng)注意一定要使各點均勻分布在曲線的兩側(cè)。(5)記錄數(shù)據(jù)時要注意彈力與彈簧伸長量的對應(yīng)關(guān)系及單位。4新知探究1．下列說法正確的有()A．木塊放在桌面上要受到一個向上的彈力，這是由于木塊發(fā)生微小形變而產(chǎn)生的B．拿一細桿撥動水中的木頭，木頭受到細桿的彈力，這是由于木頭發(fā)生形變而產(chǎn)生的C．繩對物體的拉力方向總是沿著繩而指向繩子收縮的方向D．掛在電線下面的電燈受到向上的拉力，是因為電線發(fā)生微小形變而產(chǎn)生的課堂訓(xùn)練答案CD解析由彈力的概念可知，發(fā)生形變的桌子，由于要恢復(fù)原狀，對跟它接觸的木塊產(chǎn)生了力的作用，即木塊受到彈力是由于桌子發(fā)生形變而產(chǎn)生的，不是木塊自己發(fā)生形變引起的，同理，木塊受到細桿作用力是由于細桿發(fā)生形變而產(chǎn)生的，所以選項A、B是錯誤的；用繩懸掛物體時，對物體的拉力是因為繩子發(fā)生形變，由于要恢復(fù)原狀，對物體產(chǎn)生力的作用，故繩對物體的拉力是指向繩子收縮的方向，所以C、D是正確的，應(yīng)選C、D。課堂訓(xùn)練2．關(guān)于彈力的方向，以下說法正確的是()A．壓力的方向總是垂直于接觸面，并指向被壓物體B．支持力的方向總是垂直于支持面，并指向被支持物體C．繩對物體拉力的方向總是沿著繩，并指向繩收縮的方向D．桿對物體的彈力方向總是沿著桿，并指向桿收縮的方向課堂訓(xùn)練答案ABC解析需要注意的是桿對物體產(chǎn)生的彈力可能沿桿方向，也可能不沿桿方向，這點與繩是不同