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第8讲 重力、弹力、基本相互作用
知识梳理
一、力和力的图示
1.力的作用效果:(1)使物体的运动状态发生变化;(2)使物体发生形变.
2.力:(1)定义;(2)单位;(3)矢量性.
3.力的表示方法:(1)力的图示;(2)力的示意图.
二、重力
1.定义;2.大小;3.方向;4.作用点——重心.
三、四种基本相互作用
1.万有引力;2.电磁相互作用;3.强相互作用;4.弱相互作用.
四、弹力
弹力的方向与施力物体形变方向相反,作用在迫使物体发生形变的那个物体上,几种常见情况如下:
(1)压力、支持力的方向:总是垂直于接触面,若接触面是曲面,则垂直于接触面的切线;若接触面是球面,弹力方向的延长线或反向延长线过球心,如图所示.
(2)绳的拉力方向:总是沿着绳并指向绳收缩的方向.
五、弹力有无的判断:
(1)对于明显形变的情况,可以根据弹力产生条件直接进行判断.
(2)对于不明显形变的情况,可利用假设法进行判断,具体有下列两种方法:
①假设无弹力:假设撤去接触面,看物体还能否在原位置保持原来的状态,若能保持原来的状态则说明物体间无弹力作用;否则,有弹力作用.
②假设有弹力:假设接触物体间有弹力,画出假设状态下的受力分析图,判断受力情况与所处状态是否矛盾,若矛盾,则不存在弹力;若不矛盾,则存在弹力.
六、胡克定律
成立条件:在弹性限度内.对F=kx的理解:
(1)x是弹簧的形变量,而不是弹簧形变后的长度.
(2)k为弹簧的劲度系数,反映弹簧本身的属性,由弹簧自身的长度、粗细、材料等因素决定,与弹力F的大小和伸长量x无关.
(3)F-x图象是一条过原点的倾斜直线(如图),直线的斜率表示弹簧的劲度系数k.
(4)弹簧弹力的变化量ΔF与形变量的变化量Δx也成正比,即ΔF=kΔx.
精讲1:力的概念
1.力的概念
(1)定义:力是物体间的相互作用
(2)用字母“F”表示力,力的国际单位是牛顿,简称牛(N)
2.力的性质
(1)力的物质性:力不能脱离物体而单独存在,只要有力,必然同时存在施力物体和受力物体
(2)力的相互性:一对相互作用力总是同时产生、同时消失、同时变化,不存在先后关系
(3)力的矢量性:力是矢量,既有大小又有方向,力的方向不同,作用效果也不同
(4)力的独立性:一个物体可能同时受多个力的作用,每一个力都产生独立的作用效果
3.力的作用效果
(1)使物体发生形变:如使物体拉伸、压缩、弯曲、扭转等
(2)改变物体的运动状态:使物体的速度发生改变,包括速度的大小、方向的改变。
4.力的三要素:力的大小、方向、作用点
5.力的分类(命名)
(1)根据力的性质命名,如重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力等
(2)根据力的效果命名,如拉力、压力、动力、阻力、支持力等
(3)根据研究对象命名,如内力、外力
(4)根据作用方式命名,如接触力、场力(间接接触)
课堂练习
【例1】下列说法中正确的是( )
A.射出枪口的子弹,能打很远的距离,是因为子弹离开枪口后受到一个推力作用
B.甲用力把乙推倒,说明只是甲对乙有力的作用,乙对甲没有力的作用
C.只有有生命或者动力的物体才会施力,无生命或者无动力的物体只会受到力,不会施力
D.任何一个物体,一定既是受力物体,也是施力物体
答案:D
【变式1】下列说法正确的是( )
A.甲打乙一拳,乙感到痛,而甲未感到痛,说明甲对乙施加了力,而乙未对甲施加力
B.“风吹草动”,草受到了力,但没有施力物体,说明没有施力物体的力也是存在的
C.磁铁吸引铁钉时,磁铁不需要与铁钉接触,说明力可以脱离物体而存在
D.网球运动员用力击球,网球受力后飞出后,网球受力的施力物体不再是运动员
答案:D
精讲2 力的表示方法
力是矢量,既有大小又有方向,力的作用效果不仅与其大小、方向有关,还与力的作用点有关,要把一个力完全地表示出来,除了要注意力的大小、方向,还要注意其作用点。
力的示意图
力的示意图是粗略表示物体在某个方向上受到的力的方法,一条带箭头的线段(有向线段)来表示力的方向和作用点,力的示意图对线段长度与力的大小关系不作要求,不需要标度,但需正确表示力的方向。
力的图示(了解)
力的图示与力的示意图相似,用一条带箭头的线段(有向线段)来表示力的大小、方向和作用点,但须选定标度(用一定长度的线段表示多少牛的力)。
3.力的图示与力的示意图的区别与联系
力的图示 力的示意图
???区别 用来准确地表示力 用来粗略地分析物体受到的力
需要画出力的大小、方向和作用点 画出力的方向和作用点
?联系 都用有向线段来表示力,使抽象的力具体化、直观化
课堂练习
【例1】下列各图中,P物体对Q物体的压力的示意图正确的是( )
答案:A
【变式1】两个质量不同的物体A、B,A质量为2kg,B质量为4kg,上下叠放静止在桌面上,试画出A、B两个物体各自的受力的图示与示意图。
答案:略
精讲3 重力
1.重力
定义:由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力。
?在地球附近的一切物体,不管质量大小,都受到重力作用。重力是由于地球的吸引而产生的,由于地球自转的影响,一般情况下所说的重力不等于地球对物体的吸引力(必修二会提到万有引力)。
重力的施力物体是地球,物体所受重力与物体所处的运动状态以及是否受其他力无关。
2.方向
重力的方向总是竖直向下,但需注意的是,“竖直向下”不等同于“垂直当地水平面向下”,也不能将“竖直向下”当成“指向地心”,实际上,只有在两极或赤道时,重力的方向才指向“地心”。
3.大小
G=mg,其中m是物体的质量,g是重力加速度。
4.重心
?一个物体的各部分都受到重力的作用,从效果上看,我们可以认为各部分受到的重力作用集中在一点,这个点就称为物体的重心。重心实际是上不存在,是理想化模型。
对于质量分布均匀的物体,重心的位置只跟物体的形状有关。若物体的形状是规则的,重心在其几何中心上。
?质量分布不均匀的物体,重心的位置除了跟物体的形状有关外,还跟物体的质量分布情况有关。我们可以通过悬挂罚来确定物体的重心位置。
课堂练习
【例1】(多选)关于重力,下列说法正确的是( )
A.重力的大小总是和支持力相等
B.重力的大小可以用弹簧测力计或天平直接测量
C.质量大物体所受重力可能比质量小的物体受重力小
D.物体对悬绳的拉力或对支持面的压力的大小可以不等于重力
答案:CD
【变式1】下列说法中正确的是( )
A.自由下落的石块的速度越来越大,说明石块所受的重力越来越大
B.在空中飞行的物体不受重力作用
C.一抛出的石块轨迹是曲线,说明石块所受的重力方向始终在改变
D.将一石块竖直向上抛出,在先上升后下落的整个过程中,石块所受重力的大小与方向都不变
答案:D
【变式2】(重心变化)如图所示,一容器内盛有水,容器的下方有一阀门K,打开阀门让水从小孔中慢慢流出,在水流出的过程中,水和容器的共同重心将( )
A.一直下降 B.一直上升
C.先升高,后降低 D.先降低,后升高
答案:D
精讲4 弹力
1.定义
?物体在力的作用下形状或体积发生改变,叫做形变。任何物体受力后都能发生形变,受力而不发生形变的物体是不存在的,但有些形变比较明显,肉眼可见;有些形变极其微小,需要借助专门仪器放大才能显现出来(物理思维之一:放大法)。
2.形变的分类
?弹性形变:有些物体在形变后,撤去作用力时能够恢复原状,这种形变叫弹性形变。
?塑性形变:有些物体在形变后,撤去作用力时不能恢复原状,这种形变叫塑性形变。
?弹性限度:如果形变过大,超过一定限度,撤去作用力后物体不能完全恢复原来的形状,这个限度就叫做弹性限度。
3.弹力的产生
?(1)定义: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
做弹力。
?(2)弹力产生的条件:①两物体相互接触;②有弹性形变(发生挤压或拉伸)。
?(3)弹力的分类:压力、支持力、拉力、弹簧弹力
?(4)弹力产生的过程
?
?
?(5)弹力有无的判断:对形变不明显的情况,常用假设法,先假设两个物体间弹力不存在,看物体是否能维持原有的状态,若状态不变,则此处不存在弹力;反之则存在。试试判断以下两个图?
课堂练习
【例1】下列关于弹力的说法中,错误的是( )
A.只要两个物体接触就一定能产生弹力
B.压力、支持力的方向总是垂直于支持面的
C.平时我们说的拉力、支持力、压力、推力等都是弹力
D.两个接触并发生弹性形变的物体间一定产生弹力
答案:A
【例2】(多选)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,是因为汽车发生了形变
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,是因为桥梁发生了弹性形变
D.汽车受向上的弹力,是因为汽车发生了形变
答案:AC
【变式】如图所示,用细绳悬挂的小球与光滑斜面相接触,并保持静止,图甲中细绳倾斜,图乙中细绳呈竖直方向,判断图甲、乙中小球是否受到斜面的弹力作用。
答案:甲有,乙没有
精讲5 弹力的方向
1.弹力的方向
弹力总是与施力物体发生形变的方向相反,作用在迫使物体发生形变的那个物体上。
2.几种常见的弹力的方向
①几种不同的的接触方式对应的弹力方向
②轻绳、轻杆、轻弹簧的弹力方向
3.?注意事项
(1)轻绳、轻杆、轻弹簧都是忽略质量的理想化模型
(2)分析轻杆的弹力必须结合物体的运动情况
(3)弹力的方向可归纳为“有面垂直面,有绳沿绳,有杆不一定沿杆”,之后的学习,杆的分析相对较复杂,需要特别注意。
课堂练习
【例1】在如图所示的各图中画出物体P受到的各接触点或接触面对它的弹力的示意图,各图中物体P均处于静止状态.
答案:
【变式1】如图所示,球A在斜面上,被竖直挡板挡住而处于静止状态,关于球A所受的弹力,以下说法正确的是( )
A. 球A仅受一个弹力作用,弹力的方向垂直斜面向上
B.球A受两个弹力作用,一个水平向左,一个垂直斜面向下
C.球A受两个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上
D.球A受三个弹力作用,一个水平向右,一个重直斜面向上,一个竖直向下
答案:C
【变式2】三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相同的光滑圆球 a、 b、 c,支点 P、 Q在同一水平面上, a的重心 O位于球心, b、 c的重心 O分别位于球心的正上方和正下方,如图所示,三球皆静止.试分析三种情况下支点 P、 Q对球的弹力的方向是怎样的.
答案:略
精讲6 胡克定律
1.弹力大小与弹性形变有关,
?弹性形变越大,弹力越大;形变消失,弹力随着消失。
2.胡克定律
?实验表明,弹簧发生弹性形变时(在弹性限度内),弹力的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比,即F=kx。k为弹簧的劲度系数,单位是牛顿每米,符号用N/m表示。比较而言,k越大,弹簧越“硬”,k越小,弹簧越“软”。
弹力与弹簧伸长量的关系
由右上角F-x图像表示,其中的图像斜率表示弹簧的劲度系数k.即
课堂练习
【例1】(多选)关于胡克定律,下列说法正确的是( )
A.由F=kx可知,在弹性限度内弹力F的大小与弹簧形变量x成正比
B.由k=F/x可知,劲度系数k与弹力F成正比,与弹簧的形变量成反比
C.弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的性质决定的,与弹力F的大小和弹簧形变量x的大小无关
D.弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的大小
答案:ACD
【例2】锻炼身体用的拉力器,并列装有四根相同的弹簧,每根弹簧的自然长度都是40cm,某人用600N的力把它们拉长至1.6m,则( )
A.人的每只手受到拉力器的拉力为300N B.每根弹簧产生的弹力为150N
C.每根弹簧的劲度系数为93.75N/m D.每根弹簧的劲度系数为500N/m
答案:B
【变式1】由实验测得某弹簧所受弹力F和弹簧的长度l的关系图象如图所示,求:(1)该弹簧的原长为多少?(2)该弹簧的劲度系数为多少?
答案:(1)15 cm (2)500 N/m
【变式2】如图所示,两木块的质量分别为m1和m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k1,上面木块压在上面的弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态.现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面弹簧.在这过程中下面木块移动的距离为
答案:
课后作业
1.关于重心,下列说法正确的是( )
A.重心就是物体内最重的一点
B.物体发生形变时,其重心位置一定不变
C.物体升高时,其重心在空中的位置一定不变
D.采用背越式跳高的运动员在越过横杆时,其重心位置可能在横杆之下
答案:D
2.下列关于力的作用效果叙述中,不正确的是( )
A.物体的运动状态发生改变,则物体必定受到力的作用
B.物体的运动状态没有发生改变时,物体也可能受到力的作用
C.力的作用效果不仅取决于力的大小和方向,还与力的作用点有关
D.力作用在物体上,必定同时出现形变和运动状态的改变
答案:D
3.下面关于弹力的说法正确的是( )
A.只要物体相互接触,就有一定有弹力产生
B.两个物体不相互接触,可能产生弹力作用
C.压力和支持力的方向总是垂直于接触面,指向被压或被支持的物体
D.微小的力不能使坚硬的物体发生形变
答案:C
4.如图所示的装置中,小球的质量均相同,弹簧和细线的质量均不计,一切摩擦忽略不计,平衡时各弹簧的弹力分别为F1、F2、F3,其大小关系是( )
?
A.F1=F2=F3 B.F1=F2F2 D.F3>F1>F2
答案:A
5.按下列要求画出图中所示物体所受的弹力的示意图
(1)图甲中斜面对物块的支持力;
(2)图乙中用细绳悬挂靠在光滑竖直墙上的小球受到的弹力;
(3)图丙中大半球面对小球的支持力;
(4)杆靠在墙上;
(5)杆搭放在半球形的槽中;
甲 乙 丙 丁 戊
答案
弹力F的大小与一轻质弹簧的长度l的关系如图所示.试由图线确定
(1)弹簧的原长;
(2)弹簧的劲度系数;
(3)弹簧伸长0.10m时,弹力的大小.
答案:10cm;200N/m;20N.
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第8讲 重力、弹力、基本相互作用
知识梳理
一、力和力的图示
1.力的作用效果:(1)使物体的运动状态发生变化;(2)使物体发生形变.
2.力:(1)定义;(2)单位;(3)矢量性.
3.力的表示方法:(1)力的图示;(2)力的示意图.
二、重力
1.定义;2.大小;3.方向;4.作用点——重心.
三、四种基本相互作用
1.万有引力;2.电磁相互作用;3.强相互作用;4.弱相互作用.
四、弹力
弹力的方向与施力物体形变方向相反,作用在迫使物体发生形变的那个物体上,几种常见情况如下:
(1)压力、支持力的方向:总是垂直于接触面,若接触面是曲面,则垂直于接触面的切线;若接触面是球面,弹力方向的延长线或反向延长线过球心,如图所示.
(2)绳的拉力方向:总是沿着绳并指向绳收缩的方向.
五、弹力有无的判断:
(1)对于明显形变的情况,可以根据弹力产生条件直接进行判断.
(2)对于不明显形变的情况,可利用假设法进行判断,具体有下列两种方法:
①假设无弹力:假设撤去接触面,看物体还能否在原位置保持原来的状态,若能保持原来的状态则说明物体间无弹力作用;否则,有弹力作用.
②假设有弹力:假设接触物体间有弹力,画出假设状态下的受力分析图,判断受力情况与所处状态是否矛盾,若矛盾,则不存在弹力;若不矛盾,则存在弹力.
六、胡克定律
成立条件:在弹性限度内.对F=kx的理解:
(1)x是弹簧的形变量,而不是弹簧形变后的长度.
(2)k为弹簧的劲度系数,反映弹簧本身的属性,由弹簧自身的长度、粗细、材料等因素决定,与弹力F的大小和伸长量x无关.
(3)F-x图象是一条过原点的倾斜直线(如图),直线的斜率表示弹簧的劲度系数k.
(4)弹簧弹力的变化量ΔF与形变量的变化量Δx也成正比,即ΔF=kΔx.
精讲1:力的概念
1.力的概念
(1)定义:力是物体间的相互作用
(2)用字母“F”表示力,力的国际单位是牛顿,简称牛(N)
2.力的性质
(1)力的物质性:力不能脱离物体而单独存在,只要有力,必然同时存在施力物体和受力物体
(2)力的相互性:一对相互作用力总是同时产生、同时消失、同时变化,不存在先后关系
(3)力的矢量性:力是矢量,既有大小又有方向,力的方向不同,作用效果也不同
(4)力的独立性:一个物体可能同时受多个力的作用,每一个力都产生独立的作用效果
3.力的作用效果
(1)使物体发生形变:如使物体拉伸、压缩、弯曲、扭转等
(2)改变物体的运动状态:使物体的速度发生改变,包括速度的大小、方向的改变。
4.力的三要素:力的大小、方向、作用点
5.力的分类(命名)
(1)根据力的性质命名,如重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力等
(2)根据力的效果命名,如拉力、压力、动力、阻力、支持力等
(3)根据研究对象命名,如内力、外力
(4)根据作用方式命名,如接触力、场力(间接接触)
课堂练习
【例1】下列说法中正确的是( )
A.射出枪口的子弹,能打很远的距离,是因为子弹离开枪口后受到一个推力作用
B.甲用力把乙推倒,说明只是甲对乙有力的作用,乙对甲没有力的作用
C.只有有生命或者动力的物体才会施力,无生命或者无动力的物体只会受到力,不会施力
D.任何一个物体,一定既是受力物体,也是施力物体
【变式1】下列说法正确的是( )
A.甲打乙一拳,乙感到痛,而甲未感到痛,说明甲对乙施加了力,而乙未对甲施加力
B.“风吹草动”,草受到了力,但没有施力物体,说明没有施力物体的力也是存在的
C.磁铁吸引铁钉时,磁铁不需要与铁钉接触,说明力可以脱离物体而存在
D.网球运动员用力击球,网球受力后飞出后,网球受力的施力物体不再是运动员
精讲2 力的表示方法
力是矢量,既有大小又有方向,力的作用效果不仅与其大小、方向有关,还与力的作用点有关,要把一个力完全地表示出来,除了要注意力的大小、方向,还要注意其作用点。
力的示意图
力的示意图是粗略表示物体在某个方向上受到的力的方法,一条带箭头的线段(有向线段)来表示力的方向和作用点,力的示意图对线段长度与力的大小关系不作要求,不需要标度,但需正确表示力的方向。
力的图示(了解)
力的图示与力的示意图相似,用一条带箭头的线段(有向线段)来表示力的大小、方向和作用点,但须选定标度(用一定长度的线段表示多少牛的力)。
3.力的图示与力的示意图的区别与联系
力的图示 力的示意图
???区别 用来准确地表示力 用来粗略地分析物体受到的力
需要画出力的大小、方向和作用点 画出力的方向和作用点
?联系 都用有向线段来表示力,使抽象的力具体化、直观化
课堂练习
【例1】下列各图中,P物体对Q物体的压力的示意图正确的是( )
【变式1】两个质量不同的物体A、B,A质量为2kg,B质量为4kg,上下叠放静止在桌面上,试画出A、B两个物体各自的受力的图示与示意图。
精讲3 重力
1.重力
定义:由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力。
?在地球附近的一切物体,不管质量大小,都受到重力作用。重力是由于地球的吸引而产生的,由于地球自转的影响,一般情况下所说的重力不等于地球对物体的吸引力(必修二会提到万有引力)。
重力的施力物体是地球,物体所受重力与物体所处的运动状态以及是否受其他力无关。
2.方向
重力的方向总是竖直向下,但需注意的是,“竖直向下”不等同于“垂直当地水平面向下”,也不能将“竖直向下”当成“指向地心”,实际上,只有在两极或赤道时,重力的方向才指向“地心”。
3.大小
G=mg,其中m是物体的质量,g是重力加速度。
4.重心
?一个物体的各部分都受到重力的作用,从效果上看,我们可以认为各部分受到的重力作用集中在一点,这个点就称为物体的重心。重心实际是上不存在,是理想化模型。
对于质量分布均匀的物体,重心的位置只跟物体的形状有关。若物体的形状是规则的,重心在其几何中心上。
?质量分布不均匀的物体,重心的位置除了跟物体的形状有关外,还跟物体的质量分布情况有关。我们可以通过悬挂罚来确定物体的重心位置。
课堂练习
【例1】(多选)关于重力,下列说法正确的是( )
A.重力的大小总是和支持力相等
B.重力的大小可以用弹簧测力计或天平直接测量
C.质量大物体所受重力可能比质量小的物体受重力小
D.物体对悬绳的拉力或对支持面的压力的大小可以不等于重力
【变式1】下列说法中正确的是( )
A.自由下落的石块的速度越来越大,说明石块所受的重力越来越大
B.在空中飞行的物体不受重力作用
C.一抛出的石块轨迹是曲线,说明石块所受的重力方向始终在改变
D.将一石块竖直向上抛出,在先上升后下落的整个过程中,石块所受重力的大小与方向都不变
【变式2】(重心变化)如图所示,一容器内盛有水,容器的下方有一阀门K,打开阀门让水从小孔中慢慢流出,在水流出的过程中,水和容器的共同重心将( )
A.一直下降 B.一直上升
C.先升高,后降低 D.先降低,后升高
精讲4 弹力
1.定义
?物体在力的作用下形状或体积发生改变,叫做形变。任何物体受力后都能发生形变,受力而不发生形变的物体是不存在的,但有些形变比较明显,肉眼可见;有些形变极其微小,需要借助专门仪器放大才能显现出来(物理思维之一:放大法)。
2.形变的分类
?弹性形变:有些物体在形变后,撤去作用力时能够恢复原状,这种形变叫弹性形变。
?塑性形变:有些物体在形变后,撤去作用力时不能恢复原状,这种形变叫塑性形变。
?弹性限度:如果形变过大,超过一定限度,撤去作用力后物体不能完全恢复原来的形状,这个限度就叫做弹性限度。
3.弹力的产生
?(1)定义: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
做弹力。
?(2)弹力产生的条件:①两物体相互接触;②有弹性形变(发生挤压或拉伸)。
?(3)弹力的分类:压力、支持力、拉力、弹簧弹力
?(4)弹力产生的过程
?
?
?(5)弹力有无的判断:对形变不明显的情况,常用假设法,先假设两个物体间弹力不存在,看物体是否能维持原有的状态,若状态不变,则此处不存在弹力;反之则存在。试试判断以下两个图?
课堂练习
【例1】下列关于弹力的说法中,错误的是( )
A.只要两个物体接触就一定能产生弹力
B.压力、支持力的方向总是垂直于支持面的
C.平时我们说的拉力、支持力、压力、推力等都是弹力
D.两个接触并发生弹性形变的物体间一定产生弹力
【例2】(多选)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,是因为汽车发生了形变
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,是因为桥梁发生了弹性形变
D.汽车受向上的弹力,是因为汽车发生了形变
【变式】如图所示,用细绳悬挂的小球与光滑斜面相接触,并保持静止,图甲中细绳倾斜,图乙中细绳呈竖直方向,判断图甲、乙中小球是否受到斜面的弹力作用。
精讲5 弹力的方向
1.弹力的方向
弹力总是与施力物体发生形变的方向相反,作用在迫使物体发生形变的那个物体上。
2.几种常见的弹力的方向
①几种不同的的接触方式对应的弹力方向
②轻绳、轻杆、轻弹簧的弹力方向
3.?注意事项
(1)轻绳、轻杆、轻弹簧都是忽略质量的理想化模型
(2)分析轻杆的弹力必须结合物体的运动情况
(3)弹力的方向可归纳为“有面垂直面,有绳沿绳,有杆不一定沿杆”,之后的学习,杆的分析相对较复杂,需要特别注意。
课堂练习
【例1】在如图所示的各图中画出物体P受到的各接触点或接触面对它的弹力的示意图,各图中物体P均处于静止状态.
【变式1】如图所示,球A在斜面上,被竖直挡板挡住而处于静止状态,关于球A所受的弹力,以下说法正确的是( )
A. 球A仅受一个弹力作用,弹力的方向垂直斜面向上
B.球A受两个弹力作用,一个水平向左,一个垂直斜面向下
C.球A受两个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上
D.球A受三个弹力作用,一个水平向右,一个重直斜面向上,一个竖直向下
【变式2】三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相同的光滑圆球 a、 b、 c,支点 P、 Q在同一水平面上, a的重心 O位于球心, b、 c的重心 O分别位于球心的正上方和正下方,如图所示,三球皆静止.试分析三种情况下支点 P、 Q对球的弹力的方向是怎样的.
精讲6 胡克定律
1.弹力大小与弹性形变有关,
?弹性形变越大,弹力越大;形变消失,弹力随着消失。
2.胡克定律
?实验表明,弹簧发生弹性形变时(在弹性限度内),弹力的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比,即F=kx。k为弹簧的劲度系数,单位是牛顿每米,符号用N/m表示。比较而言,k越大,弹簧越“硬”,k越小,弹簧越“软”。
弹力与弹簧伸长量的关系
由右上角F-x图像表示,其中的图像斜率表示弹簧的劲度系数k.即
课堂练习
【例1】(多选)关于胡克定律,下列说法正确的是( )
A.由F=kx可知,在弹性限度内弹力F的大小与弹簧形变量x成正比
B.由k=F/x可知,劲度系数k与弹力F成正比,与弹簧的形变量成反比
C.弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的性质决定的,与弹力F的大小和弹簧形变量x的大小无关
D.弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的大小
【例2】锻炼身体用的拉力器,并列装有四根相同的弹簧,每根弹簧的自然长度都是40cm,某人用600N的力把它们拉长至1.6m,则( )
A.人的每只手受到拉力器的拉力为300N B.每根弹簧产生的弹力为150N
C.每根弹簧的劲度系数为93.75N/m D.每根弹簧的劲度系数为500N/m
【变式1】由实验测得某弹簧所受弹力F和弹簧的长度l的关系图象如图所示,求:(1)该弹簧的原长为多少?(2)该弹簧的劲度系数为多少?
【变式2】如图所示,两木块的质量分别为m1和m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k1,上面木块压在上面的弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态.现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面弹簧.在这过程中下面木块移动的距离为
课后作业
1.关于重心,下列说法正确的是( )
A.重心就是物体内最重的一点
B.物体发生形变时,其重心位置一定不变
C.物体升高时,其重心在空中的位置一定不变
D.采用背越式跳高的运动员在越过横杆时,其重心位置可能在横杆之下
2.下列关于力的作用效果叙述中,不正确的是( )
A.物体的运动状态发生改变,则物体必定受到力的作用
B.物体的运动状态没有发生改变时,物体也可能受到力的作用
C.力的作用效果不仅取决于力的大小和方向,还与力的作用点有关
D.力作用在物体上,必定同时出现形变和运动状态的改变
3.下面关于弹力的说法正确的是( )
A.只要物体相互接触,就有一定有弹力产生
B.两个物体不相互接触,可能产生弹力作用
C.压力和支持力的方向总是垂直于接触面,指向被压或被支持的物体
D.微小的力不能使坚硬的物体发生形变
4.如图所示的装置中,小球的质量均相同,弹簧和细线的质量均不计,一切摩擦忽略不计,平衡时各弹簧的弹力分别为F1、F2、F3,其大小关系是( )
?
A.F1=F2=F3 B.F1=F2F2 D.F3>F1>F2
5.按下列要求画出图中所示物体所受的弹力的示意图
(1)图甲中斜面对物块的支持力;
(2)图乙中用细绳悬挂靠在光滑竖直墙上的小球受到的弹力;
(3)图丙中大半球面对小球的支持力;
(4)杆靠在墙上;
(5)杆搭放在半球形的槽中;
甲 乙 丙 丁 戊
弹力F的大小与一轻质弹簧的长度l的关系如图所示.试由图线确定
(1)弹簧的原长;
(2)弹簧的劲度系数;
(3)弹簧伸长0.10m时,弹力的大小.
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