成才之路高一物理(人教版)必修1第三章课件3-2

(共51张PPT)
2．弹　力
※ 知道常见形变和弹性形变
※ 理解弹力的概念及产生条件
※※ 掌握胡克定律，会用公式F＝kx计算弹簧的弹力
※※ 知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力，会判断它们的方向
我国古代有“后羿射日”的民间传说，汉代有“但使龙城飞将在，不叫胡马度阴山”的飞将李广，三国时有“辕门射戟”的吕布，“百步穿杨”的黄忠，唐朝有“将军三箭定天山，壮士长歌入汉关”的薛仁贵，隋朝有“一箭双雕”的长孙晟，元代有“只识弯弓射大雕”的铁木真……
这些英雄人物，创千秋功业，留万世英名，靠的就是强弓劲箭．一张弯弓何以产生如此威力？
1．被拉长或被 的弹簧对跟它接触的 的作用，可以使小车运动起来．被 的细木棍或细竹竿对跟它接触的 的作用，可以把圆木推开，像这样物体的 或 的改变叫做 ．
压缩
小车产生力
压弯
圆木产生力
形状
体积
形变
2．发生形变的物体，由于要 原状，对跟它接触的物体会 的作用，这种力叫 ．
3．如图，静止地放在倾斜木板上的书，由于重力的作用也压迫木板，它们都发生 ，致使书对 有垂直于木板 的压力 ，木板 有垂直于书面 的支持力
恢复
产生力
弹力
微小形变
木板
斜向下方
F1
对书
斜向上方
F2.
4．弹力的大小跟 的大小有关， 越大弹力越大．弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧的 (或 )的长度x成 ．这个规律是 科学家 发现的叫做 定律．
5．公式F＝ 中，k称为弹簧的 ，单位是 符号用 表示．
形变
形变
伸长
缩短
正比
美国
胡克
kx
劲度系数
牛顿每米
N/m
胡克
(1)形变
①形变：物体在力的作用下发生的形状或体积的改变叫形变．形变是力的作用效果之一．
②弹性形变：在力的作用下发生形变的物体，在撤去外力后能够恢复到原状的形变．
有的物体在发生形变后，不能恢复原状．如一块泥巴，用手一捏，泥巴不会恢复原状，这样的形变叫塑性形变，中学阶段只研究弹性形变．
③弹性限度：若物体形变过大，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．这个限度叫弹性限度．
(2)弹力
①弹力的概念：发生弹性形变的物体由于要恢复原状而对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力．
②弹力产生的条件：a.物体间直接接触　b．接触处发生形变(一般是指弹性形变)
③弹力的方向：总是与作用在物体上使物体发生形变的外力的方向相反．
关于弹力，下列说法中正确的是(　　)
A．形变微小时，弹力很小
B．形变量越大，弹力就越大，弹力大小总是与形变量成正比的
C．放在水平桌面上的书对桌面的压力就是物体所受的重力
D．通常所说的压力、支持力和绳的拉力都是弹力
答案：D
解析：弹力的大小与形变量有关，形变量越大，弹力就越大，但弹力与形变量的定量关系一般都很复杂，不一定是简单的正比关系，故B错．弹力的大小是相对而言的，有的物体容易发生形变，虽形变量大，但产生的弹力可能小，而有的物体不容易发生形变，虽形变量微小，但产生的弹力可能很大，故A错．通常所说的压力、支持力和绳的拉力都是由弹性形变而产生的，因此都是弹力，故D对．书对桌面的压力在大小和方向上都与重力相同，但它们不是同一性质的力，压力是弹力．而且，它们的产生也不相同，压力是书发生形变而对桌面产生的力，它发生
在书与桌面之间；而重力是由于地球对物体吸引而使物体所受的力，它发生在书与地球之间，故这两个力不是同一个力，即C错.
(1)弹力是接触力，不同的物体接触，弹力方向的判断方法不同.
类型 方向 图示
接触方式 面与面 垂直公共接触面
点与面 过点垂直于面
点与点 垂直于切面
类型 方向 图示
轻绳 沿绳收缩方向
轻杆 可沿杆
可不沿杆
轻弹簧 沿弹簧形变的反方向
特别提醒：
判断弹力方向的方法是：先明确两物体之间相互作用的类型，再根据各种类型的特点来判断弹力的方向．
(09年威海高中毕业统考)现在城市里的滑板运动非常流行，在水平地面上一名滑板运动员双脚在滑板上以一定速度向前滑行，在横杆前起跳并越过杆，从而使人与滑板分别从杆的上下通过，如图所示．假设人和滑板运动过程中受到的各种阻力忽略不计，运动员能顺利完成该动作，最终仍落在滑板原来的位置上．要使这个表演成功，运动员除了跳起的高度足够外，在起跳时滑板对双脚弹力的方向应该 (　　)
A．竖直向下　　　　　 B．竖直向上
C．向下适当偏后 D．向上适当偏前
答案：B
(1)弹力的大小与弹性形变的大小有关，弹性形变越大，弹力越大，形变消失，弹力消失．
(2)胡克定律：实验表明，弹簧发生弹性形变时，弹力的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比，即
F＝kx
k称为弹簧的劲度系数，单位牛顿每米，符号N/m.
比较而言，k越大，弹簧越“硬”；k越小，弹簧越“软”．
特别提醒：
(1)定律的成立是有条件的，这就是弹簧发生“弹性形变”，且必须在弹性限度内．
(2)表达式中的x是弹簧的形变量，是弹簧伸长(或缩短)的长度，而不是弹簧的原长，也不是弹簧形变后的实际长度，弹簧伸长或压缩相同长度，弹力大小相等，但方向不同．
(3)由于弹簧的形变量x通常以“cm”为单位，而劲度系数k又往往以“N/m”为单位，因而在应用上式时要注意将各物理量的单位统一到国际单位制中．
(山东东营胜利一中09－10学年高一上学期期中)某学校兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候，测得弹力的大小F和弹簧长度L关系如图，试由图线确定：
弹簧的原长为________m.
弹簧的劲度系数________N/m.
弹簧伸长0.1米时，弹力的大小________N.
答案：0.1　200　20
弹力是接触力，弹力只能存在于物体的相互接触处，但相互接触的物体之间，并不一定有弹力的作用．所以，一看是否接触，二看是否形变，对于物体间相互作用时形变很小的情况，可采用假设法，通过分析物体的受力，结合物体所处的状态进行判断，即假设移走支持物体(即假定没有弹力)，看被支持物体是否还能保持原来的状态．若能，说明它们之间无弹力；若不能，说明他们之间有弹力．
如图所示，一球体静止于一水平地面与一侧壁之间，不计任何摩擦，判断侧壁对球体是否有弹力．
答案：侧壁不对球施加弹力
一辆拖拉机停在水平地面上，下列说法中正确的是
(　　)
A．地面受到了向下的弹力，是因为地面发生了弹性形变；拖拉机没有发生形变，所以拖拉机不受弹力
B．地面受到了向下的弹力，是因为地面发生了弹性形变；拖拉机受到了向上的弹力，是因为拖拉机也发生了形变
C．拖拉机受到向上的弹力，是因为地面发生了形变；地面受到向下的弹力，是因为拖拉机发生了形变
D．以上说法都不正确
解析：分析弹力时，一定要分清哪个是施力物体，哪个是受力物体，一定记清弹力是由于施力物体发生形变对受力物体产生的作用．
拖拉机停在水平地面上，拖拉机受到的弹力是因为地面发生形变而又要恢复原状时对阻碍恢复的物体产生的作用．地面受到的弹力是由于拖拉机发生了形变又要恢复原状时对阻碍恢复的物体产生的作用，故选项C正确，A、B、D错误．
答案：C
点评：弹力是形变物体对使其形变的物体的力，弹力是从施力的角度定义的．
如图所示，小球A系在竖直拉紧的细绳的下端，球恰好与光滑斜面接触并处于静止状态，则小球受到的力是
(　　)
A．重力和线的拉力
B．重力、线的拉力和斜面对球的弹力
C．重力、斜面对球的弹力
D．以上说法都不对
答案：A
解析：方法一：小球一定受到重力，线的拉力和斜面对球的弹力用假设法来判断．假设线不存在，则小球将沿斜面滚下，故线应施加拉力；假设斜面不存在，小球在竖直方向的线的拉力作用下仍然能静止，故斜面的弹力不存在．
方法二：假设细绳与斜面对球均有弹力作用，如图所示．由图可知，F2的存在破坏了小球的静止状态，与题设矛盾，故斜面的弹力不存在.
在下图所示图中画出物体P受到的各接触点或面对它的弹力的示意图，其中甲、乙、丙中物体P处于静止状态，丁中物体P(即球)在水平面上匀速滚动．
解析：甲属于绳的拉力，应沿绳指向绳收缩的方向，因此弹力方向沿绳向上；乙中A点属于点与球面相接触，弹力应垂直于球面的切面斜向上，必过球心O，B点属于点与杆相接触，弹力应垂直于杆斜向上；丙中A、B两点都是球面与平面相接触，弹力应垂直于平面，且必过球心，所以A处弹力方向水平向右，B处弹力垂直于斜面向左上方，且都过球心；丁中小球P不管运动与否，都是属于平面与球面相接触，弹力应垂直于平面，且过球心，即向上．
它们所受弹力的示意图如图所示．
点评：判断弹力方向应把握以下三种情况：
(1)当面(或曲面)接触，弹力垂直于面．
(2)绳上弹力沿绳并指向绳收缩方向．
(3)与球面接触的弹力方向延长线或反向延长线过球心．
2009年5月，斯诺克世锦赛在谢菲尔德克鲁斯堡剧院落下帷幕，近年来声名鹊起的中国选手丁俊晖(如图)虽止步于16强，但曾打出过单杆147分好成绩的他，实力仍得到外媒肯定．某次击球中，他为控制主球走位，打出了一记“点杆”——目标球被撞击后向前运动，主球定于原位．如果忽略一切阻力，则要保证“点杆”成功，主球与目标球连线的方向与球桌边框夹角为α，如图所示．如果v0＝v1，OB垂直于桌边，则下列关于桌边对小球的作用力方向的判断中正确的是 (　　)
A．可能是OA方向　　　 B．只能是OB方向
C．可能是OC方向 D．只能是OD方向
答案：B
解析：此题考查弹力的方向判断，弹力的方向与接触面(或截面)垂直，与施力物体形变方向相反，则只能是OB方向.
如下图所示，弹簧的劲度系数为k，物体的质量为m，平衡时物体在A位置．今用力F将物体向下拉长x至B位置．则此时弹簧的弹力大小为(　　)
A．kx
B．mg＋kx
C．mg－kx
D．以上说法都不正确
解析：此题稍不留神，不仔细分析题意，都会选取答案A.要知道x是F力作用下的伸长量．而弹簧在挂物体达到平衡时就已经有一个x0的伸长量了．因此：
挂物平衡时：由于mg＝kx0
F作用时，弹簧再伸长x，则总的形变量应为x0＋x再由胡克定律得
F＝k(x0＋x)＝kx0＋kx＝mg＋kx
因此选项B是正确的．
答案：B
如图所示，两个完全相同的弹簧都处于水平位置，弹簧秤和细线的重力不计，甲中弹簧的左端由细线固定在墙上，右端连接细线通过光滑滑轮悬挂重物G，乙中弹簧左、右端均连接细线通过光滑滑轮悬挂重物G，以l1、l2表示两个弹簧的伸长量，则有 (　　)
A．l2>l1 B．l2C．l2＝l1 D．不能确定
答案：C
某同学用如图所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验．他先测出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上砝码，并逐个增加砝码，测出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：(重力加速度g＝9.8m/s2)
砝码质量m×102g 0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00
标尺刻度x×10－2m 15.00 18.94 22.82 26.78 30.66 34.60 42.00 54.50
(1)根据所得数据，在答题卡的坐标纸上作出弹簧针所指的标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线．
(2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在________N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律，这种规格弹簧的劲度系数为________N/m.
(3)从上述数据和图线中分析，请对这个研究课题提出两个有价值建议．
建议一：
________________________________________________________________________
建议二：
________________________________________________________________________
解析：(1)根据题目中所测量的数据进行描点，然后用平滑的曲线(或直线)连结各点，在连结时应让尽量多的点落在线上．(偏差比较大的点舍去)不在线上的点尽量平均分配在线的两侧，如图．
(3)建议一：实验中砝码不能挂太多，控制在弹性限度内．
建议二：数据处理时，图象的纵坐标用弹簧的伸长量，这样能直接看出弹力是否与弹簧伸长量成正比．
点评：在物理学中经常用图象处理物理问题，应用图象的好处是：直观、方便， 根据已有数据选择坐标轴的标度是作好图象的关键．作图象的方法是：用平滑的曲线(或直线)将坐标纸上的各点连接起来，若是直线，应使各点均匀分布于直线两侧，偏离直线太远的点应舍弃，有时可以通过改变物理量的方法，把曲线变为直线，使图象更直观．
用一支架、一根弹簧、一把刻度尺和一个已知质量的钩码，来测定某个不太重的物体的重量，你如何去做？
解析：①将弹簧的一端固定在支架上，另一端自由下垂，测出弹簧的自然长度(原长)．
②将已知质量的钩码挂在弹簧下端，测出弹簧这时的长度，即可求得弹簧的形变量x1.
③将钩码取下换成待测物体，测出弹簧的长度，求得弹簧的形变量x2.