2011-2012学年高一物理必修1（人教版）学案课件第三章 相互作用3.2 弹力

(共16张PPT)
第三章　相互作用
学案2 弹力
蹦极时，人自身所受重力让其下落，被拉伸的蹦极绳又会产生向上的力，把人拉上去。正是在这上上下下的振荡中蹦极者才体验到了前所未有的刺激。
当用手提拉弹簧时，手会感到弹簧产生的向下“拉”的作用力；在压缩弹簧时也会感受到弹簧产生的向上“顶”的作用力。
吉他、古筝等弦乐器演奏者在演奏时，手都要拨弄琴弦，才能发出动听的乐音。
上紧的钟表发条，束在头上的橡皮筋，凹陷的沙发……形变和弹力在我们的生活中无处不在。
学点1 弹性形变和弹力
⑴形变 ：
物体在力的作用下形状或体积发生改变叫做形变。
　 ⑵弹性形变：有些物体在形变后能够恢复原状，如弹簧、橡皮筋等，这种形变叫做弹性形变。　
形变的两个方面:
①形状的改变：指受力时物体的外观发生变化，如橡皮条拉紧时，由短变长；跳水馆中的跳板本来是水平伸直的，当运动员在上面跳时，平直的板变得弯曲；撑杆跳高时，运动员手中的撑杆由直变曲。
②体积的改变：指受力物体的体积发生变化。如用力打排球，排球的体积变小；用力压海绵，海绵的体积变小。
⑶弹力
①弹力的概念：发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力。
②弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后，物体就不能完全恢复原来的形状，这个限度叫做弹性限度。
说明：任何物体都能发生形变，不能发生形变的物体是不存在的，不过有的形变比较明显，可以直接看见；有的形变极其微小，要用仪器才能显示出来。当一本书放到桌面上后，桌面一定被书压得凹了一些，由于书的重力较小，桌面的形变微小，肉眼几乎看不出来。可以设想一下，当在桌面上放一大铁球或人站在桌面上时，桌面的形变是容易被发现的。
⑷弹力产生的条件
①物体间直接接触。
②接触面处发生弹性形变。
【例1】关于弹力的产生，下列说法正确的是( )
A.只要两物体相接触就一定产生弹力
B.只要两物体相互吸引就一定产生弹力
C.只要物体发生形变就一定有弹力产生
D.只有发生弹性形变的物体才会对它接触的物
体产生弹力作用
【解析】弹力的产生条件——接触和弹性形变。A、C都只有弹力产生条件的一个方面，而B只说“有相互吸引”，只能证明有力存在，不一定是弹力，故选D。
D
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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
C
学点2 几种弹力
⑴压力和支持力
产生：如图3-2-1所示，由于书发生了形变，对与它接触的桌面产生了弹力F1，这就是压力，方向是垂直于支持面指向被压的物体。
由于桌面发生形变，对与它接触的书产生弹力F2，这就是支持力，方向是垂直于支持面，指向被支持的物体。
综上，压力和支持力均为弹力，方向垂直于支持面指向受力物体。
注意：若接触面是曲面，则弹力的方向垂直过接触点的切线方向。
(2)常见弹力的方向
【例2】请在图3-2-2中画出杆或球所受的弹力。
⑴杆靠在墙上。
⑵杆放在半球形的糟中。
⑶球用细绳悬挂在竖直墙上。
图3-2-2
【答案】如图3-2-3所示
【解析】⑴杆在重力作用下对Ａ、Ｂ
两处都有挤压作用，故Ａ、Ｂ两点处
对杆有弹力，弹力方向与接触点的平
面垂直，如图3-2-3（甲）所示。
⑵杆对Ｃ、Ｄ两处有挤压作用，
因Ｃ处为曲面，Ｄ处为支撑点，所以
Ｃ处弹力垂直其切面指向球心，Ｄ处
弹力垂直杆斜向上，如图3-2-3（乙）所示。
⑶球挤压墙壁，拉伸绳子，所以墙对球的弹力与墙垂直；绳子产生的弹力沿绳斜向上，如图3-2-3（丙）所示。
图3-2-3
【评析】弹力方向总是与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反。所以判断弹力方向时，可以先找出使物体发生形变的外力方向，再确定弹力方向。
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Ｏa位于球心，b、c的重心Ｏb、Ｏc分别位于球心的正上方和正下方，如图3-2-4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。
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图3-2-4
【答案】相互作用的物体属于点与曲面接触，弹力的方向垂直于曲面的过接触点的切面，且指向球心，与重心位置无关，故三种情况下弹力方向是一致的，如图所示。
(1)内容：在弹性限度内，弹簧的弹力和弹簧伸长（或缩短）的长度成正比。
（2）公式：Ｆ＝kx。
式中k称为弹簧的劲度系数，其单位为牛顿每米，符号为N/m，比较而言，k越大，弹簧越“硬”，k越小，弹簧越“软”。
（3）五个注意点透析胡克定律
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表达式中的k是弹簧的劲度系数，它反映了弹簧的“软”“硬”程度，是由弹簧本身的性质决定的。在国际单位制中k的单位为“N/m”。
④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。
⑤根据胡克定律，可作出弹力F与形变量x的图象，如图3-2-5
所示，这是一条通过原点的倾斜直线，其斜率(F/x=ΔF/Δx)反映
了k的大小，故胡克定律还可写成：
ΔF=kΔx，即弹力的变化量ΔF跟弹簧长度的变化量成正比。
图3-2-5
学点3 胡克定律
【例3】量得一只弹簧测力计3Ｎ和5Ｎ两刻度线之间的距离为2.5cm。求：
⑴此弹簧测力计3N、5Ｎ刻度线与零刻度线之间的距离；
⑵此弹簧测力计所用弹簧的劲度系数。
【答案】⑴3.75 cm 6.25 cm ⑵80 N/m
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竖直悬挂的弹簧下端，挂一重为4Ｎ的物体时，弹簧长度为12cm；挂重为6Ｎ的物体时，弹簧长度为13cm，则弹簧原长为___ cm，劲度系数为___ N/m.
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如何利用假设法判断弹力的有无？
（1）假设无弹力：要判断物体在某一接触处是
否受到弹力作用，可假设在该处将与物体接触的另
一物体去掉，即假设不存在弹力，看物体是否在该
位置保持原来的状态，从而判断物体在该处是否受
到弹力作用。例如，如图所示，一球放在光滑的水
平面AC上，并和光滑面AB接触，球静止，分析球
所受的弹力。假设去掉AB面，球仍保持原来的静止状态，可判断出在球与AB面的接触处没有弹力；假设去掉AC面，球将向下运动，故在与AC面的接触处受到弹力，其方向垂直于AC面竖直向上。
（2）假设有弹力：就是假设与研究对象接触的物体施加了弹力，画出假设状态下的受力图，判断受力情况与原来状态是否矛盾，若矛盾，则不存在弹力，若不矛盾，则此弹力存在。
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