3.2 弹力（课件） -高一物理同步精品课堂（粤教版2019必修第一册）(共31张PPT)

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3.2 弹力
新粤教版（2019）高中物理必修第一册 第一章
新课引入
拉弓射箭、蹦极、跳水是大家喜闻乐见的运动项目。这些项目有什么共同特点呢？
都利用了物体的弹性。本节就来研究与弹性相关的问题。
拉弓射箭
蹦极
跳水
1、物理学中，把物体发生形状或体积的变化称为形变。
形变
在生活中，形变随处可见。人坐在沙发上时，会观察到沙发有了形变；用力拉橡皮筋时，能看到橡皮筋发生了形变
如图所示，取一根弹簧和一块橡皮泥，分别用力压弹簧和橡皮泥。停止用力，看一看他们的形变情况有什么不同。
我们看到，用适当的力压弹簧，弹簧产生形变；停止用力，形变消失，弹簧恢复原状。用力压橡皮泥，橡皮泥产生形变；停止用力，形变保持，橡皮泥不能恢复原状。
停止用力后物体能完全恢复原状的形变叫作弹性形变。
停止用力后，物体不能恢复原状的形变叫作范性形变。
形变
物体受力后发生的形变有两类
第一类：弹性形变
第二类:范性形变
弹性：物体具有恢复原状的性质称为弹性。
弹性限度：外力过大，撤去外力后，物体形状不能完成恢复，这种现象为超过了物体的弹性限度。
形变
形变的种类（按形式分）
形变
形变的观察
明显形变: 肉眼可直接观察到;
在外力的作用下，任何物体都能发生形变
有时物体的形变很小，不易被觉察。如一块剖面为三角形的有机玻璃压在另一块有机玻璃上，发生的形变肉眼不能看出。但是形变后，当特殊的光通过有机玻璃不同部位时，产生的花纹会发生变化，利用仪器可以看到这种差异。
微小放大法：把微小变化放大以利于观察或测量的实验方法。
认识弹力
如图右所示，被拉伸的弹簧对小车施加一个向右的力，被压缩的弹簧对小车施加一个向左的力。
蹦极，被拉伸的绳子给人施加一个向上的力
人用手压弹簧，弹簧被压缩，同时手会感受到弹簧对手的作用力。
1、概念：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫弹力。
2、产生条件：
（2）发生弹性形变
（1）物体相互接触
【思考问题】如何确定弹力的作用点和方向？
认识弹力
3、弹力的作用点在物体与物体接触的点或表面上。
1、概念：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫弹力。
4、弹力的方向：总是指向使形变的物体恢复原状的方向。
钢尺的形变方向 ；
气球的形变方向 ；
气球对钢尺的弹力方向 ；
钢尺对气球的弹力方向 。
向下
向上
向上
向下
相反
相反
F气球→钢尺
F钢尺→气球
海绵块要恢复原状，海绵对铁块产生向上的弹力，这个弹力就是海绵块对铁块的支持力.
铁块要恢复原状，铁块对海绵产生向下的弹力，这个弹力就是铁块对海绵块的压力。
支持力和压力的方向都垂直于物体的接触面。
弹力是一种普遍存在的力。通常人们所说的拉力、压力、推力、支持力都属于弹力．
如图所示，一铁块放在海绵块上，铁块和海绵块都产生了形变。
铁块使海绵块产生形变
认识弹力
F支
F压
拉力的方向是沿绳子指向绳子收缩的方向。
蹦床游戏就是利用橡皮绳的弹力来保护人的安全的，如图所示。
用绳子吊着一个物体，绳子会产生形变。为了恢复原状，绳子会对物体产生一个弹力，称为拉力。
认识弹力
F拉
假令弓力胜三石，引之中三尺，弛其弦，以绳缓擐之，每加物一石，则张一尺。
——东汉 郑玄 《考工记》
形变越大，弹力也越大；形变消失，弹力也随之消失。
胡克定律
探究弹簧弹力的大小与伸长量之间的定量关系。
【思考问题】
（1）如何测量弹簧的弹力？
为所挂钩码的质量
【思考问题】
（2）如何测量弹簧的伸长量？
注意：因弹簧自身重力的影响，在弹簧自然下垂时测量弹簧原长。
【思考问题】
（3）如何保证测量的准确性？
探究弹簧弹力的大小与伸长量之间的定量关系。
【实验注意事项】
（1）标尺要竖直且紧靠指针以减小读数带来的误差。每次改变悬挂钩码个数后，要待系统静止后再读数。
（3）注意弹簧的弹性限度，使用时不要超过它的弹性限度．
（2）实验中所提供的刻度尺分度值为1mm,读数应估读到下一位．
【数据记录】
8.00
10.20
2.20
0.49
0.49
12.70
4.70
0.98
0.98
15.00
7.00
1.47
1.47
17.50
9.50
1.96
1.96
1
2
3
4
0.49
0.98
1.47
1.96
2.45
2
4
6
8
10
【绘制图线】
探究弹簧弹力的大小与伸长量之间的定量关系。
实验结论：
弹簧弹力的大小 与弹簧的伸长量 成正比。
1、胡克定律：在弹性限度内，弹簧弹力的大小 与弹簧的伸长量（或压缩量） 成正比。
2、表达式：
3、 称为弹簧的劲度系数，单位：“牛顿每米”，符号是“N/m”。
劲度系数= 图像的斜率：
胡克定律
【例题】一根轻弹簧在10N的拉力作用下，长度由原来的5.00cm伸长为6.00cm。则：
（1）当这根弹簧长度为4.20cm时，受到的压力有多大？
（2）当弹簧受到15N的拉力时，弹簧的长度是多少？
解：（1）由胡克定律：
（2）由胡克定律：
弹簧长度：
1、弹簧的弹性具有缓冲减震的作用。
弹力的应用
2、弹簧可以起到自动复位的作用。
弹力的应用
3、弹簧应用在各种安全阀超压保护装置中。
弹力的应用
4、各种弹性材料。
弹力的应用
1．（多选）射箭，即箭术（Archery），是指借助弓的弹力将箭射出，在一定的距离内比赛精准度的体育运动，别称射箭运动。如图为奥运会上的射箭比赛，运动员放开弓弦，箭射出的过程中，有关弓弦受到的弹力的说法正确的是 （　 　）
A．弓弦受到的弹力是手施加的
B．弓弦受到的弹力的施力物体是箭
C．由于弓弦产生弹性形变使弓弦受力
D．由于箭产生弹性形变使弓弦受到力的作用
BD
练习
2．如图所示跳水运动员静止站在跳板的一端时，关于弹力这个物理量下列说法正确的是（　　）
A．跳板发生形变，运动员的脚没有发生形变
B．跳板受到向下的压力，是跳板发生形变而产生的C．运动员受到的支持力，是跳板发生形变而产生的D．运动员受到的支持力，是运动员的脚发生形变而产生的
C
练习
3.在光滑半球形容器内，放置一细杆，细杆与容器的接触点分别为A、B，如图所示．下列关于细杆在A、B两点所受支持力的说法，正确的是(　　)
A．A点处支持力方向指向球心，是由于细杆的形变产生的
B．A点处支持力方向垂直细杆向上，是由于容器的形变产生的
C．B点处支持力方向垂直细杆向上，是由于容器的形变产生的
D．B点处支持力方向竖直向上，是由于细杆的形变产生的
C
练习
4 . 如图所示,一根竖直悬挂的弹簧长为20 cm,当用15 N的力向下拉弹簧时,量得弹簧长24 cm。若把它竖立在水平桌面上,用30 N的力竖直向下压时,弹簧长多少 (忽略弹簧自重)
解析:当弹簧受向下的15 N的拉力作用时,由胡克定律知F1=k(l2-l1)
练习