粵教版高中物理必修第一冊第三章第二節(jié)彈力課件

第二節(jié)彈力第三章相互作用1．知道形變、彈性形變、彈性限度的概念，認(rèn)識彈力產(chǎn)生的原因和條件．2．知道壓力、支持力和拉力都是彈力，會分析彈力的有無及方向．了解彈力在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，體會物理學(xué)與生產(chǎn)生活的緊密聯(lián)系．3．通過實(shí)驗(yàn)探究彈簧彈力和形變量的關(guān)系，了解胡克定律，會計算彈簧的彈力．學(xué)習(xí)任務(wù)必備知識·自主預(yù)習(xí)儲備知識點(diǎn)一形變、彈性與彈性限度1．形變(1)形變：物體發(fā)生____或體積的變化．(2)形變的種類：________、________、彎曲形變和扭曲形變等．形狀壓縮形變拉伸形變2．彈性與彈性限度(1)彈性：物體具有________的性質(zhì)．(2)彈性形變：撤去外力后，物體能完全________的形變，稱為彈性形變．(3)彈性限度：如果外力過大，撤去外力后物體形狀____________，我們稱這種現(xiàn)象超過了物體的彈性限度．(4)范性形變：停止用力后，物體____恢復(fù)原狀的形變叫范性形變．恢復(fù)原狀恢復(fù)原狀不能完全恢復(fù)不能體驗(yàn)

1．(1)所有形變在撤去外力后都能恢復(fù)原來的形狀． (

)(2)物體在外力停止作用后，能夠恢復(fù)原狀的形變叫彈性形變．

(

)(3)兩個接觸的物體，若它們間有彈性形變，則一定有彈力的作用．

(

)×√√知識點(diǎn)二認(rèn)識彈力、胡克定律、彈力的應(yīng)用1．彈力：發(fā)生________的物體由于要恢復(fù)原狀，會對與它____的物體產(chǎn)生力的作用，這種力稱為彈力．2．彈力的方向(1)壓力方向____________指向____的物體；(2)支持力的方向____________指向被____的物體；(3)繩子對物體的拉力方向沿繩子指向繩子____的方向．彈性形變接觸垂直于支持面被壓垂直于支持面支持收縮3．胡克定律(1)內(nèi)容：在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力F的大小與彈簧的伸長量(或壓縮量)x成____．(2)公式：F＝__，其中k為彈簧的________，單位：____，讀作牛頓每米．不同的彈簧，其勁度系數(shù)不同．正比kx勁度系數(shù)N/m4．彈力的應(yīng)用(1)彈簧的彈性具有緩沖減震的作用．(2)彈簧可以起到自動復(fù)位的作用．(3)彈簧應(yīng)用于各種安全閥超壓保護(hù)裝置中．(4)彈性材料應(yīng)用在工程中．提醒

彈力的方向與施力物體形變方向相反，指向受力物體．

體驗(yàn)

2．(1)彈簧勁度系數(shù)與施加的拉力大小有關(guān)． (

)(2)彈簧勁度系數(shù)與制作彈簧的材料有關(guān)． (

)(3)彈簧勁度系數(shù)與彈簧壓縮的長度有關(guān)． (

)(4)一輕質(zhì)彈簧原長為8cm，在4N的拉力作用下伸長了2cm，彈簧未超出彈性限度．則該彈簧的勁度系數(shù)為________N/m．×√×200關(guān)鍵能力·情境探究達(dá)成在日常生活及各項(xiàng)體育運(yùn)動中，有彈力出現(xiàn)的情況比較普遍，如圖所示的跳水運(yùn)動就是一個實(shí)例．請?zhí)骄浚?1)李明同學(xué)說跳板發(fā)生了形變，腳沒有發(fā)生形變，這個說法對嗎？(2)腳受的支持力的施力物體是什么？(3)彈力產(chǎn)生的條件是什么？提示：(1)不正確，跳板和腳都發(fā)生了彈性形變．(2)支持力是由跳板發(fā)生彈性形變施加在腳上的，施力物體是跳板．(3)接觸、彈性形變．考點(diǎn)1彈力1．產(chǎn)生彈力必備的兩個條件(1)兩物體相互接觸．(2)發(fā)生彈性形變．2．判斷彈力有無的三種常見方法(1)直接判斷：對于形變較明顯的情況，可根據(jù)彈力產(chǎn)生條件直接判斷．(2)利用“假設(shè)法”判斷：對形變不明顯的情況，可假設(shè)將與研究對象接觸的物體撤去，判斷研究對象的運(yùn)動狀態(tài)是否發(fā)生改變．若運(yùn)動狀態(tài)不變，則此處不存在彈力；若運(yùn)動狀態(tài)改變，則此處一定存在彈力．(3)根據(jù)物體所處的狀態(tài)判斷：靜止(或勻速直線運(yùn)動)的物體都處于受力平衡狀態(tài)，這可以作為判斷某個接觸面上彈力是否存在的依據(jù)．3．幾種常見彈力的方向如下表類型方向圖示平面產(chǎn)生的彈力垂直于平面指向受力物體點(diǎn)產(chǎn)生的彈力過點(diǎn)垂直于和點(diǎn)接觸的平面(或曲面的切面)類型方向圖示曲面產(chǎn)生的彈力垂直于曲面的切面輕繩產(chǎn)生的彈力沿繩指向繩收縮的方向類型方向圖示輕彈簧產(chǎn)生的彈力沿彈簧與形變方向相反類型方向圖示輕桿產(chǎn)生的彈力可沿桿可不沿桿【典例1】如圖所示，有一個光滑楔形槽BAC，槽底邊AC水平，一鋼球置于槽內(nèi)，現(xiàn)給鋼球施加一個水平向左的推力F．

分析槽壁AB、AC對鋼球的彈力是否存在，如果存在，方向如何．思路點(diǎn)撥：根據(jù)作用效果可判斷有無彈力，點(diǎn)面處彈力垂直接觸面．

[解析]

鋼球在水平推力作用下，與AB和AC相互擠壓，因而鋼球與AB、AC間均有彈力產(chǎn)生．AB對鋼球的彈力垂直AB向下，AC對鋼球的彈力豎直向上．[答案]

見解析規(guī)律方法

彈力有無的判斷方法(1)條件法：對于發(fā)生明顯形變的物體，可直接根據(jù)彈力產(chǎn)生的條件判斷．(2)對于形變不明顯的物體，通常采用以下方法：①假設(shè)法：假設(shè)將與研究對象接觸的物體撤去，判斷研究對象的運(yùn)動狀態(tài)是否發(fā)生改變．若運(yùn)動狀態(tài)不變，則此處不存在彈力；若運(yùn)動狀態(tài)改變，則此處一定存在彈力．②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，看能不能維持原來的力學(xué)狀態(tài)．如將側(cè)壁、斜面用海綿來替換，將硬桿用輕彈簧(橡皮條)或細(xì)繩來替換．③狀態(tài)法：因?yàn)槲矬w的受力必須與物體的運(yùn)動狀態(tài)相吻合，所以可以依據(jù)物體的運(yùn)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．[一題多變]在上題中，若將F去掉，再分析槽壁AB、AC對鋼球的彈力．[解析]

去掉推力后，鋼球只與AC擠壓，受到AC對鋼球豎直向上的彈力．假設(shè)此時把AB“拿走”，鋼球仍可靜止于AC上，所以AB與鋼球雖接觸但并未產(chǎn)生形變，AB與鋼球間無彈力作用．

[答案]

見解析A

B

C

D[跟進(jìn)訓(xùn)練]角度1彈力有無的判斷1．在下圖中，a、b表面均光滑且靜止，天花板和地面均水平．a(chǎn)、b間一定有彈力的是(

)√角度2彈力方向的判斷2．下列情境中關(guān)于球所受彈力的描述，正確的是(

)A．甲圖中，反彈出去的籃球在空中運(yùn)動時，受到沿運(yùn)動方向的彈力作用B．乙圖中，豎直細(xì)線懸掛的小球靜止在光滑斜面上時，受到沿細(xì)線向上的拉力及垂直斜面的支持力C．丙圖中，靜止在墻角的籃球受到豎直向上的支持力D．丁圖中，靜止在桿頂端的鐵球受到沿桿向上的彈力√C

[題圖甲中，反彈出去的籃球在空中運(yùn)動時，只受到重力作用，不受沿運(yùn)動方向的彈力作用，故A錯誤；題圖乙中，豎直細(xì)線懸掛的小球靜止在光滑斜面上時，受到沿細(xì)線向上的拉力及豎直向下的重力，不受垂直斜面的支持力，故B錯誤；題圖丙中，靜止在墻角的籃球，受豎直向下的重力和豎直向上的支持力，故C正確；題圖丁中，靜止在桿頂端的鐵球受豎直向下的重力和豎直向上的彈力，故D錯誤．故選C．]考點(diǎn)2胡克定律1．探究彈簧彈力的大小與伸長量的關(guān)系(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康蘑偬骄繌椈蓮椓Φ拇笮∨c伸長量的關(guān)系．②了解彈簧測力計的工作原理．(2)實(shí)驗(yàn)器材鐵架臺、帶掛鉤的彈簧、鉤碼、刻度尺．(3)實(shí)驗(yàn)原理與設(shè)計將已知質(zhì)量的鉤碼懸掛于彈簧掛鉤上，由二力平衡可知，彈簧對鉤碼的彈力大小等于鉤碼所受重力的大?。ㄟ^改變懸掛的鉤碼個數(shù)來改變彈簧彈力的大小，測出彈簧未掛鉤碼時的長度(彈簧原長)及掛鉤碼后的長度，可得出掛不同數(shù)量鉤碼情況下彈簧的伸長量．由此可進(jìn)一步得出彈簧彈力的大小與彈簧伸長量的關(guān)系．(4)實(shí)驗(yàn)步驟①按照圖所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置．②用刻度尺測量彈簧原長．③在彈簧掛鉤上依次掛下不同數(shù)量的鉤碼，并分別記下實(shí)驗(yàn)所掛鉤碼的總質(zhì)量及彈簧長度．(5)數(shù)據(jù)分析①將數(shù)據(jù)及計算結(jié)果填入表中．彈簧彈力的大小與伸長量的關(guān)系彈簧原長l0＝________cm次數(shù)12345鉤碼質(zhì)量m/g

彈簧彈力F/N

彈簧長度l/cm

彈簧的伸長量x/cm

②在坐標(biāo)紙上作出彈簧彈力大小隨伸長量變化的圖像，并進(jìn)行分析討論．(6)實(shí)驗(yàn)結(jié)論①彈簧的彈力隨伸長量的增大而增大．②在誤差允許范圍內(nèi)，彈簧的彈力大小與伸長量成正比．(7)注意事項(xiàng)①所掛鉤碼總重不要太大，以免彈簧被過度拉伸，超出彈簧的彈性限度．②每次所增加鉤碼的質(zhì)量盡量大一些，從而使坐標(biāo)圖上描的點(diǎn)盡可能分布在較大區(qū)域上，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，以免增大誤差．④記錄數(shù)據(jù)時要注意彈力大小及彈簧伸長量的對應(yīng)關(guān)系及單位．(8)誤差分析誤差種類產(chǎn)生原因減小方法系統(tǒng)誤差彈簧自身重力的影響盡量選用質(zhì)量較輕的彈簧偶然誤差彈簧長度測量不準(zhǔn)①在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時測量；②多測幾次求平均值作圖不準(zhǔn)確①坐標(biāo)軸選取合適的標(biāo)度；②描點(diǎn)畫線時一定要讓盡量多的點(diǎn)落在圖線上，不在圖線上的點(diǎn)要均勻分布在圖線的兩側(cè)2．對胡克定律的理解(1)胡克定律成立的條件是：彈簧發(fā)生彈性形變，即必須在彈性限度內(nèi)．(2)F＝kx中的x是彈簧的形變量，是彈簧伸長或縮短的長度，而不是彈簧的總長度．(3)F＝kx中的k為彈簧的勁度系數(shù)，反映彈簧本身的屬性，由彈簧自身的長度、粗細(xì)、材料等因素決定，與彈力F的大小和伸長量x無關(guān)．(4)由F＝kx可知，彈簧彈力的變化量ΔF與形變量的變化量Δx也成正比關(guān)系，即ΔF＝kΔx．角度1探究“胡克定律”【典例2】某同學(xué)在做“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，所用鉤碼每個質(zhì)量是30g．他先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度，再將5個鉤碼逐個掛在彈簧的下端，每次都測出相應(yīng)的彈簧總長度，并將數(shù)據(jù)填在下表中．實(shí)驗(yàn)中彈簧始終未超過彈性限度，g取10m/s2．試根據(jù)這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在如圖乙所示的坐標(biāo)系中作出彈簧所受彈力F與彈簧長度L之間的函數(shù)關(guān)系圖線．甲

乙鉤碼質(zhì)量/g0306090120150彈簧總長/cm6.007.008.009.0010.0011.00(1)寫出該圖線的數(shù)學(xué)表達(dá)式：F＝________N．(2)圖線與橫軸的交點(diǎn)的物理意義是____________________．(3)該彈簧的勁度系數(shù)k＝________N/m．(4)圖線延長后與縱軸的交點(diǎn)的物理意義是____________________________________．30L－1.8彈簧的原長為6cm30彈簧被壓縮了1cm時的彈力為0.3N[解析]

描點(diǎn)作圖，得出彈簧彈力與其長度的關(guān)系圖像，如圖所示．(1)由圖像可以得出該圖線的數(shù)學(xué)表達(dá)式為F＝(30L－1.8)N．(2)圖線與橫軸的交點(diǎn)表示彈簧所受彈力F＝0時彈簧的長度為6cm，即彈簧的原長．(3)圖線的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)，即k＝30N/m．(4)圖線延長后與縱軸的交點(diǎn)表示彈簧長度為5cm時的彈力，此時彈簧被壓縮了1cm，即表示彈簧被壓縮1cm時的彈力為0.3N．角度2胡克定律的應(yīng)用【典例3】一根輕質(zhì)彈簧一端固定，用大小為50N的力壓彈簧的另一端，平衡時長度為L1＝20cm；改用大小為25N的力拉彈簧，平衡時長度為L2＝35cm；若彈簧的拉伸或壓縮均在彈性限度內(nèi)，求彈簧的原長和勁度系數(shù)．思路點(diǎn)撥：①彈簧受壓力時的壓縮量為(L0－L1)．②彈簧受拉力時的伸長量為(L2－L0)．[解析]

設(shè)彈簧原長為L0，勁度系數(shù)為k．由胡克定律得F1＝k(L0－L1) ①F2＝k(L2－L0) ②聯(lián)立①、②兩式得L0＝0.3m＝30cm，k＝500N/m．[答案]

30cm

500N/m規(guī)律方法

彈力大小的計算(1)公式法：利用公式F＝kx計算(適用于彈簧這樣的彈性體彈力的計算)．(2)平衡法：如果懸掛在豎直細(xì)繩上的物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，求解細(xì)繩的拉力時，可由二力平衡知拉力的大小等于物體重力的大小(目前主要分析二力平衡的情況)．[跟進(jìn)訓(xùn)練]3．(角度1)(1)某次研究彈簧所受彈力F與彈簧長度L關(guān)系實(shí)驗(yàn)時，得到如圖甲所示的F-L圖像，由圖像可知：彈簧原長L0＝________cm，求得彈簧的勁度系數(shù)k＝________N/m．甲乙3.0200(2)按如圖乙的方式掛上鉤碼(已知每個鉤碼重G＝1N)，使(1)中研究的彈簧壓縮，穩(wěn)定后指針指示如圖乙，則指針?biāo)缚潭瘸呤緮?shù)為________cm．由此可推測圖乙中所掛鉤碼的個數(shù)為________個．1.503[解析]

(1)由胡克定律F＝k(L－L0)，結(jié)合題圖甲中數(shù)據(jù)得L0＝3.0cm，k＝200N/m．(2)由題圖乙知指針?biāo)究潭葹?/p>