2023學(xué)年完整公開課版彈簧的彈力

3.2.2

彈力自主閱讀自我檢測二、幾種彈力1.常見彈力:平時所說的壓力、支持力和拉力都是彈力。2.彈力的方(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,繩中的彈力常常叫做張力。三、胡克定律1.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。2.公式:F=kx,其中k為彈簧的勁度系數(shù),單位是牛頓每米,單位的符號是N/m,它的大小反映了彈簧的軟硬程度。自主閱讀自我檢測1.正誤辨析(1)兩個接觸的物體間一定存在彈力。

(

)解析:兩個接觸的物體間,可能不存在彈力。答案:×(2)若兩物體間存在彈力,則它們一定接觸。

(

)解析:由彈力的產(chǎn)生條件可知,物體接觸且發(fā)生形變是產(chǎn)生彈力的前提,故物體間存在彈力,則它們一定接觸。答案:√(3)彈簧的長度越長,彈力越大。

(

)解析:彈簧被拉長時,它的長度越長,彈力越大;壓縮時,彈簧越短彈力越大。答案:×(4)只有在一定條件下,胡克定律才成立。

(

)解析:胡克定律只適用于彈性限度以內(nèi)的情況。答案:√知識點一知識點二知識點三知識點一知識點二知識點三畫龍點睛繩子只能產(chǎn)生沿繩的拉力作用,桿可以產(chǎn)生沿桿的拉力、支持力和不沿桿的“挑”的作用力。知識點一知識點二知識點三彈力的大小問題導(dǎo)引如圖所示,圖甲表示彈簧處于原長狀態(tài),圖乙表示彈簧處于拉伸狀態(tài),圖丙表示彈簧處于壓縮狀態(tài)。試討論:在公式F=kx中,x表示的是彈簧的長度嗎?若不是,它表示什么意思?圖甲中彈簧的原長為l0;圖乙中在拉力F的作用下彈簧的長度為l1;圖丙中在壓力F'的作用下,彈簧的長度為l2,則F和F'分別等于多少?知識點一知識點二知識點三要點提示:x表示的是彈簧伸長的長度或縮短的長度,而不是彈簧的長度,圖乙中彈簧伸長量為(l1-l0),圖丙中彈簧壓縮量為(l0-l2),所以F=k(l1-l0),F'=k(l0-l2)。知識點一知識點二知識點三知識歸納1.對胡克定律的理解(1)定律的適用條件:彈簧發(fā)生彈性形變且必須在彈性限度內(nèi)。(2)表達式中的x的意義:彈簧的形變量,即彈簧伸長或縮短的長度,而不是彈簧的原長,也不是彈簧形變后的實際長度,同一彈簧伸長或壓縮相同長度時,彈力大小相等,但方向不同。(3)表達式中的k的意義:彈簧的勁度系數(shù),它反映了彈簧的“軟”“硬”程度,是由彈簧本身的性質(zhì)(材料、長度、粗細等)決定。在國際單位制中k的單位為“N/m”。知識點一知識點二知識點三知識點一知識點二知識點三2.彈力大小的計算方法(1)彈簧的彈力。應(yīng)用胡克定律F=kx求解。(2)除彈簧之外的其他彈力大小的計算,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。知識點一知識點二知識點三典例剖析【例3】由實驗測得某彈簧所受彈力F和彈簧的長度l的關(guān)系圖象如圖所示,求:

(1)該彈簧的原長為多少?(2)該彈簧的勁度系數(shù)為多少?知識點一知識點二知識點三解析:解法一:(1)彈簧不產(chǎn)生彈力時的長度等于原長,由題圖可知該彈簧的原長為l0=15

cm。解法二:根據(jù)胡克定律得F=k(l-l0),代入圖象中的兩點(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知識點一知識點二知識點三規(guī)律方法計算彈簧彈力時應(yīng)注意的問題(1)胡克定律只能計算彈力的大小,而彈力的方向要根據(jù)彈簧的伸縮來確定,其方向總是與彈簧恢復(fù)原狀的方向相同。(2)彈簧彈力的大小(在彈性限度內(nèi))任何時候都可以用胡克定律求解,但只有在物體處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)時,才能用二力平衡求解與物體相連的彈簧彈力。知識點一知識點二知識點三變式訓(xùn)練3探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系時,在彈性限度內(nèi),懸掛15N重物時,彈簧長度為0.16m;懸掛20N重物時,彈簧長度為0.18m,則彈簧的原長l0和勁度系數(shù)k分別為(

)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,故選項D正確。答案:D3.一輕彈簧在10.0N的拉力作用下,長度由原長5.00cm伸長為6.00cm。則:(1)彈簧的勁度系數(shù)為多大?(2)當該彈簧長度為4.20cm時,彈簧的彈力大小有多大?解析:(1)由F=kx得F1=k(l1-l0)即(2)當該彈簧長度為4.