3.2 弹力 课件-2024-2025学年高一上学期物理教科版（2019）必修第一册(共41张PPT)

(共41张PPT)
第三章 相互作用
第二节 弹力
目录
CONTENTS
01
学习目标
02
情景导入
03
新课讲解
04
小试牛刀
05
课堂小结
学习目标
01
学习目标
1.通过实验观察，理解和概括弹力的定义和产生条件
2.知道压力、支持力和拉力都是弹力，明确弹力的方向，理解弹力在生产和生活中的应用
3.理解胡克定律并能正确应用
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
情境导入
02
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
该实验运用了什么物理方法呢？
用力挤压玻璃瓶时，手又有什么感觉呢？
新课讲解
03
用手捏玻璃瓶，细管中的水柱高度在上下变化。说明受压时玻璃瓶发生形变。
玻璃瓶发生了微小形变，挤压瓶内的水上升
力学放大法
光学放大法
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
人受重力作用下落，拉伸的“蹦极”绳又会产生向上的力，把人拉上去
弓弦和“蹦极”绳都产生了明显的形变，
这其中蕴含着怎样的物理知识呢？
用力拉弓，撒手时绷紧的弓弦可以把箭射出去
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
在外力的作用下，橡皮泥和弹簧的形状都发生了明显的变化，其中橡皮泥形状变化后无法自己恢复原状
捏橡皮泥
手压弹簧
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
一　形变
1 形变的定义
物体在力的作用下形状或体积会发生变化，这种变化叫作形变。
说明：①力是物体产生形变的原因；
②一切物体受力后都会发生形变，只是有的形变明显，有的形变不明显，需要借助仪器才能观测到。
2 形变按形式分类：拉伸形变、压缩形变、弯曲形变、扭转形变、剪切形变等；
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
3 形变按效果分类：弹性形变、非弹性形变。
①弹性形变：有些发生形变的物体在撤去外界的作用力后能够恢复原状，这种形变叫作弹性形变，如弹簧、橡皮条、钢板、玻璃瓶等，如图甲所示。
②塑性形变：当撤去外力后物体的形变不能完全恢复原状，这种形变叫作塑性形变，如铅丝、橡皮泥等，如图乙所示。
4 弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物体不能完全恢复原来的形状，这个限度叫弹性限度。
甲　　　　　　　　　　乙
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
人在弹簧床上跳跃时，弹簧床的表面发生形变后由于要恢复原状，对人产生力的作用，这种力就是弹力。
质量不同的人站在弹簧床上，弹簧床的形变不同，弹力的大小也不同。
二　弹力
人在空中时，还会受到弹簧床施加的弹力嘛？
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
（1）定义：发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫作弹力。
（2）弹力的产生过程：外力→发生形变→要恢复原状→对接触物体产生弹力的作用。
（3）产生条件：①两物体直接接触；②两物体之间发生形变并有恢复原状的趋势。
说明：只有两物体在接触部位产生形变时，两物体间才有弹力产生。例如两块磁铁间隔一段距离相互吸引，但没有接触，两磁极间产生的是磁（场）力而不是弹力。 弹力和形变是同时发生的。
弹力的定义及产生条件
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
（4）弹力有无的判断
利用弹力的产生条件可以判断物体间是否存在弹力，不能判断时，可以考虑假设法。
假设法的思路：假设撤去与研究对象接触的物体，判断研究对象的运动状态是否发生改变：①若运动状态不变，则此处不存在弹力；②若运动状态改变，则此处一定存在弹力。
点拨：运动状态的改变，是指速度的变化，由静止到运动是其中的一种情形。
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
轻绳、轻弹簧的弹力突变问题
剪断轻绳，突变
剪断轻绳
剪断弹簧，突变
突变
不突变
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
由弹力的定义知，发生形变的物体（弹簧）由于要恢复原状，对与之接触的物体（小球）有弹力作用，所以弹力方向总是和施力物体发生形变的方向相反。
“形变的物体”与“受弹力作用的物体”是两个不同的物体（一个物体形变后不能对自身产生力的作用），且形变的方向与弹力的方向相反。
弹力的方向
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
1.有明显形变的情况下，根据物体的形变方向来判断：弹力的方向与物体形变的方向相反.如弹簧伸长时与伸长的方向相反，压缩时与压缩的方向相反.
2.发生微小形变时，形变方向不易观察，应根据物体间接触面特点进行分析：
①面面接触，弹力垂直于公共接触面
②点面接触，弹力过点垂直于接触面
③点点接触，弹力垂直于公切面
弹力方向的判断
面面接触
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
F1
F2
F
F
F
点面接触
点点接触
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
绳的拉力方向是绳对所拉物体的弹力方向，总是沿着绳指向绳收缩的方向。如图为吊起的电灯，由于电灯的重力作用，使电线和电灯发生微小形变（电线被拉伸），则电线有沿电线向上收缩的趋势，对电灯产生向上的弹力F1，即电线对电灯有沿电线向上的拉力；同时电灯也发生微小形变，对与它接触的电线产生弹力F2，电灯对电线的拉力方向沿电线向下。
绳的拉力方向
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
轻杆可以拉伸、压缩、弯曲，所以轻杆产生的弹力方向比轻绳复杂，如图所示为几种不同情形下，杆对小球的弹力方向。
轻杆的拉力方向
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
三 实验：探究弹簧弹力与形变的关系
弹力的大小与形变量有什么关系呢？
弹簧的伸长量或缩短量越大，弹簧的弹力越大
弹簧弹力的大小与弹簧的形变量成正比
提出问题
大胆猜想
设计实验
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结







间接测量量


直接测量量

3.图像法处理实验数据：作出弹簧弹力F 与弹簧伸长量x的关系图像，根据图像分析弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。

平衡

1.实验原理
2.物理量测量
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
铁夹
铁架台
刻度尺
弹簧
钩码
铅笔
坐标纸
3.实验器材
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
（1）按图所示安装实验装置，记下弹簧下端不挂钩码时弹簧的长度。
（2）在弹簧下端悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的总长度，并记下钩码的重力。
（3）增加钩码的个数，重复上述实验过程，将数据填入表格中。以 F 表示弹力，表示弹簧的长度，表示弹簧的伸长量。
4.实验步骤
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
钩码个数 0 1 2 3 4 5 6
弹力F/N 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
总长度 l/cm 25.35 27.35 29.35 31.30 33.40 35.35 37.30
伸长量 x/cm 0 2.00 4.00 5.95 8.05 10.00 11.95
数据记录入表格
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
（1）以弹力 F 为纵轴、以弹簧的伸长量 x 为横轴建立坐标系，如图所示，用描点法作图，连接各点，得出弹力 F 随弹簧伸长量 x 变化的图线。
（2）得出弹力和弹簧伸长量的函数关系，研究图像斜率的物理意义。
注意：描点作图时，要让尽可能多的点落在直线上，不能落到直线上的点均匀分布在直线的两侧。
5.数据处理
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
在弹性限度内，弹力 F 的大小跟弹簧伸长（或缩短）的长度 x 成正比，即 F = kx，其中 k 是比例系数，单位是N/m。
（1）系统误差：弹簧竖直悬挂，自身重力使弹簧伸长，故实验时尽量选用质量好、重力小的弹簧。
（2）偶然误差：原因很多，如读数不准确、作图不规范、钩码不标准等。
6.实验结论
7.误差分析
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
1　胡克定律
（1）内容：在弹性限度内，弹簧弹力 F 的大小与弹簧的伸长（或缩短）量 x 成正比。
（2）公式：，式中 为弹簧的劲度系数，单位是牛顿每米，符号是N/m。
（3）弹力与弹簧伸长量的关系可用 F-x 图像表示，如图所示，其中图线的斜率表示弹簧的劲度系数k，即k=。
四 胡克定律
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
说明：①胡克定律适用于弹簧拉伸、压缩及橡皮条拉伸等情形；
②中的 是弹簧的形变量，是弹簧伸长（或缩短）的长度，而不是弹簧的总长度，这一点在解答题目时出错率较高；
③ 中的 k 是弹簧的劲度系数，它反映了
弹簧的“软”“硬”程度，其值由弹簧自身决定，与弹力大小
无关，“硬”弹簧的 k 值大；
④在应用 时，各物理量的单位通常
用N、N/m、m表示。
胡克定律
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
在弹性限度内，弹簧弹力的变化量 F 与形变量的变化量 x 成正比
胡克定律的推论
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
小试牛刀
04
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
1.在竖直悬挂的轻质弹簧下端挂一个20N钩码，平衡时弹簧伸长了2cm，如果在该弹簧下端挂两个这样的钩码（弹簧始终发生弹性形变），则下列说法正确的是( )
A.弹簧伸长了4cm B.弹簧产生的弹力仍为20N
C.弹簧的原长为2cm D.弹簧的劲度系数为10N/m
A
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
答案：A
解析：当弹簧下端挂一个钩码时,根据胡克定律有 ，可得弹簧的劲度系数为 ，故D错误;如果在该弹簧下端挂两个20N的钩码，根据平衡条件可知 ，解得
，故A正确，B错误;根据题意无法求出弹簧的原长，故C错误。故选A。
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
2.如图甲所示，一轻弹上端固定，下端连接质量为 的物体，平衡时弹簧长度为 ；如图乙所示，同一轻弹簧下端固定，上端连接质量为 的物体，平衡时弹簧长度为 。 ，弹簧始终竖直且在弹性限度内，重力加速度为g，则该弹簧的劲度系数为( )
A. B.
C. D.
A
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
答案：A
解析：假设弹簧的原长为 ，当质量为 物体挂于下端时有：
；当质量为 物体置于上端时有： 。联立解得： 。故A正确。
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
3.（多选）下列各图中静止的P、Q两球之间不存在弹力的是（所有接触面部是光滑的）( )
A. B.
C. D.
AB
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
答案：AB
解析：A.图中两球间若有弹力则小球Q将向右运动，所以P、Q间无弹力，A正确；
B.图中两球间若有弹力则两球将向两边运动，所以P、Q间无弹力，B正确；
C.图中两球间若无弹力则小球P将向下运动，所以P、Q间有弹力，C错误；D.图中两球间若无弹力则小球P将向右下运动，所以P、Q间有弹力，D错误。
课堂小结
05
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
① 弹力
（1）形变的分类：①弹性形变；②非弹性形变.
（2）弹力产生的条件：①接触；②物体发生形变.
（3）弹力的方向：垂直于接触面，并指向恢复形变的方向.
（4）弹力的大小：与形变物体的材料、形变量大小有关.
（5）弹簧弹力的大小：利用胡可定律 F = kx 计算，其中 k 是劲度系数，单位是牛顿每米，符号是 N/m.
1
可以完全恢复原状
不能完全恢复原状
弹力属于接触力，这一点与重力不同
作用线总是与两物体接触点的切面垂直
k 的大小反映弹簧的“硬”与“软”
感谢观看
Thank you