搜索
第2节弹力自主学习学习目标1.知道形变和弹性形变,能识别常见的形变,知道常见的弹力种类。2.知道弹力的产生条件,会判断弹力的有无及弹力的方向,能正确画出弹力的方向。知道压力、支持力、拉力、推力等都是弹力。3.知道胡克定律的表达式,了解劲度系数的单位、符号,能运用胡克定律进行有关计算。4.知道胡克定律的图象表示,掌握利用图象计算劲度系数的方法。5.知道“探究弹簧弹力大小与伸长量的关系”的实验原理和方法。教材提炼一、弹性形变和弹力[知识梳理]1.弹性形变形状(1)形变:物体在力的作用下或体积会发生改变的现象。(2)弹性形变:物体在形变后撤去作用力能够的形变。恢复原状2.弹力:发生的物体,由于要,对与它接触的物体产生的力的作用。3.弹性限度:当形变超过一定限度时,撤去作用力后,物体不能原来的形状,这个限度叫做弹性限度。形变恢复原状完全恢复[练一练]玩具汽车停在模型桥面上,如图所示,下列说法正确的是()A.桥面受向下的弹力,是因为桥面发生了弹性形变B.汽车没有发生形变,所以汽车不受弹力C.汽车受向上的弹力,是因为桥面发生了弹性形变D.汽车受向上的弹力,是因为汽车发生了形变解析:汽车与桥面相互挤压都发生了形变,B错误;由于桥面发生弹性形变,所以对汽车有向上的弹力,C正确,D错误;由于汽车发生了形变,所以对桥面产生向下的压力,A错误。C二、几种弹力及方向[知识梳理]垂直常见弹力弹力方向压力于物体的接触面,指向被压缩或被支持的物体支持力绳的拉力沿着绳子指向绳子的方向收缩[练一练]按下列要求画出弹力的方向:(1)搁在光滑竖直墙与粗糙水平地面间的棒在A,B两处受到的弹力(图甲);(2)搁在光滑半球形槽内的棒在C,D两处受到的弹力(图乙);(3)用细绳悬挂、靠在光滑竖直墙上的小球受的弹力(图丙)。解析:如图。确定弹力方向的关键在于,抓住支持力或压力的方向与接触面垂直,当接触情况是点与面接触时,则弹力方向应与该接触点处的切面方向垂直,而拉力方向则是沿着绳子方向。答案:见解析三、胡克定律[知识梳理]弹簧伸长(或缩短)的长度x1.内容:弹簧发生弹性形变时,弹力的大小F跟.成正比,即F=。kx2.劲度系数:其中k为弹簧的,单位为,符号N/m。是表示弹簧“软”“硬”程度的物理量。劲度系数牛顿每米[练一练]B1.如图所示的复合弹簧是在金属弹簧周围包裹一层橡胶材料复合硫化而成。这种弹簧已广泛应用于工程技术上以代替金属弹簧,其物理性能与金属弹簧相同。由此可知,复合弹簧()A.不再遵守胡克定律B.弹力与形变量成正比C.劲度系数与粗细无关D.劲度系数与材料无关解析:复合弹簧性能与金属弹簧相同,仍满足弹力与形变量成正比,B正确。A2.(2018·浙江6月学考)如图所示是一劲度系数为k的弹簧,右上方为其对应的F-x图象。O点对应弹簧自然伸展状态,弹簧拉伸至x1时弹力为F1,拉伸至x2时弹力为F2。则()A.F1=kx1B.F1=kx2C.F1=k(x2-x1)D.F2=k(x2-x1)解析:弹簧弹力公式F=kx,其中x为弹簧形变量。由图可知,F1=kx1,F2=kx2。课堂探究要点一弹力有无的判断[例1]如图所示,将一个钢球分别放在量杯、口大底小的普通茶杯和三角烧杯中,钢球与各容器的底部和侧壁相接触,处于静止状态。若钢球和各容器都是光滑的,各容器的底部均处于水平面内,则以下说法中正确的是()A.各容器的侧壁对钢球均无弹力作用B.各容器的侧壁对钢球均有弹力作用C.量杯的侧壁对钢球无弹力作用,其余两种容器的侧壁对钢球均有弹力作用D.茶杯的侧壁对钢球有弹力作用,其余两种容器的侧壁对钢球均无弹力作用A解析:假设容器侧壁对钢球均有弹力作用,作出各容器中钢球的受力分析图分别如图a,b,c所示,可见三种情况均与钢球静止的题设条件相矛盾,所以原假设不成立,各容器的侧壁对钢球均无弹力作用。因此,本题正确选项为A。误区警示判断弹力有无的两大误区(1)误认为只要有接触一定存在弹力作用,而忽视了弹力产生的另一个条件——发生弹性形变。(2)误认为有形变一定有弹力,忽视了弹性形变与非弹性形变(撤去外力后不能恢复原状的形变)的区别。针对训练1:在下列各图中,A,B两球间一定有弹力作用的是()B解析:在具体判断有没有弹力时,我们用假设法进行判断。在A图中,若拿去A球,则B球仍静止不动,故A,B间没有挤压,即A,B间没有弹力。在B图中,若拿去A球,则B球将向左运动,故A,B间存在相互挤压,故A,B间存在弹力。在C图中,若拿去A球,则B球静止,A,B间没有相互挤压,即A,B间没有弹力。在D图中不能判断A,B间有没有弹力。因此选项B正确。要点二弹力方向的确定[例2]分别画出图甲、乙中小球、丙中杆的受力示意图。(甲中小球用细绳挂在光滑的墙壁上,乙中小球用细绳拴着静止在桌角上,丙中杆一端放在光滑的半球形碗中,另一端靠在墙壁上)思路探究:(1)在点与面接触时,弹力方向如何确定?答案:弹力垂直于接触面,且指向接触面恢复形变的方向。(2)点与线接触时,弹力方向如何确定?答案:弹力垂直于接触线,且指向受力物体形变的方向。解析:受力示意图如图所示答案:见解析几种情况下弹力的方向方法技巧平面与平面接触时,弹力的方向与接触平面垂直。点与平面接触时,弹力的方向与接触平面垂直。点与曲面接触时,弹力与曲面的切平面垂直。针对训练2:在下列四个图中画出物体A所受弹力的示意图。答案:如图所示要点三弹力大小的计算[例3]某课外活动小组对一劲度系数未知的弹簧进行研究,实验发现:在弹性限度内,若在此弹簧下端挂一重20N的物体,静止时弹簧长度为14cm,若在弹簧上端压一重10N的物体,静止时弹簧长度为8cm,试求该弹簧的劲度系数k和弹簧的原长x0。思维导图:状态1:弹簧被拉伸后的总长是14cm;状态2:弹簧被压缩后的总长是8cm。解析:由题意知:k(x1-x0)=G1,k(x0-x2)=G2,解得:k=500N/m,x0=10cm。答案:500N/m10cm使用胡克定律应注意的问题规律方法在使用胡克定律时,最容易混淆的就是弹簧的形变量Δx和弹簧的长度l。弹簧的原长l0、弹簧的长度l、弹簧的形变量Δx三个量之间的关系为Δx=|l-l0|。针对训练3:如图所示,重为10N的物体悬挂在弹簧的下端时,弹簧伸长了2cm,现换用另一个重为20N的物体悬挂在弹簧的下端(形变仍在弹性限度内),这时弹簧的弹力大小、劲度系数分别是()A.10N,500N/mB.10N,1000N/mC.20N,500N/mD.20N,1000N/mC解析:由F=kx,得k=210N210m=500N/m,挂20N的物体时,弹力与重力大小相等,弹簧的劲度系数不变,选项C正确。青少年喜爱。如图所示为四种与足球有关的情景。下列说法正确的是()A.静止在草地上的足球受到的弹力就是它的重力B.静止在光滑水平地面上的两个足球由于接触而受到相互作用的弹力C.踩在脚下且静止在水平草地上的足球可能受到3个力的作用D.落在球网中的足球受到弹力是由于足球发生了形变C课堂达标解析:重力是由于地球吸引而受到的力,与弹力是两种性质的力,选项A错误;静止在草地上的两个足球虽然接触,但没有挤压而不发生形变,相互间没有弹力作用,选项B错误;踩在脚下且静止在水平草地上的足球,可能不受到摩擦力的作用,选项C正确;落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变,选项D错误。2.杂技演员有高超的技术,如图所示,能轻松地顶住从高处落下的坛子,关于他顶坛时头顶受到的压力产生的直接原因是()A.坛的形变B.头的形变C.坛子受到的重力D.人受到的重力A解析:头顶受到的压力的施力物体是坛子,受力物体是头顶,它产生的直接原因是坛的形变,间接原因是坛子受到的重力,选项A正确。D3.体育课上一学生将足球踢向斜台,如图所示,下列关于足球和斜台作用时斜台给足球的弹力方向的说法正确的是()A.沿v1的方向B.沿v2的方向C.先沿v1的方向后沿v2的方向D.沿垂直于斜台斜向左上方的方向解析:足球与斜台的作用是球面与平面的弹力,足球所受弹力的方向垂直于斜台的斜面指向足球,即斜向左上方,故D正确。4.一根轻质弹簧,当它上端固定,下端悬挂重为G的物体时,长度为L1;当它下端固定在水平地面上,上端压一重为G的物体时,其长度为L2,则它的劲度系数是()D解析:设弹簧的原长为L0,下端悬挂重为G的物体时,弹簧将伸长,则有k(L1-L0)=G,当上端压一重为G的物体时,弹簧将缩短,则有k(L0-L2)=G,消去L0即得。A.1GLB.2GLC.12GLLD.122GLL