下载文档原格式
弹力和形变的关系弹力和形变是物体力学中非常重要的概念，它们之间存在着密切的关系。
弹力指的是物体在受到外力作用下发生形变后恢复原状的能力，形变则是物体由于受到外力作用而发生的形状或大小的改变。
本文将探讨弹力和形变之间的关系，并分析不同材料的特性以及影响因素。
一、弹性体和非弹性体根据物体在受力后的形变恢复程度，可以将物体分为弹性体和非弹性体。
弹性体是指在受到外力作用后发生形变，但在去除外力后能够完全恢复到原来的形状和大小。
常见的弹性体包括弹簧、橡胶等。
非弹性体则是指在受到外力作用后，形变不可逆，无法完全恢复到原来的形状和大小，如黏土、塑料等。
二、弹性恢复与弹性系数弹性恢复是指物体在受到外力形变后恢复原状的能力。
在弹性体中，形变与恢复之间存在着一定的关系，这个关系可以通过弹性系数来描述。
弹性系数是衡量物体弹性恢复能力的物理量，常用的弹性系数包括弹性模量、剪切模量和泊松比等。
弹性模量是衡量物体沿着受力方向变形程度的物理量，它定义为单位面积的受力作用下物体沿受力方向的相对形变。
弹性模量越大，说明物体越难发生形变，具有较高的弹性恢复能力。
剪切模量是衡量物体在剪切力作用下的形变程度的物理量，泊松比则是描述物体在受力方向和垂直受力方向的形变关系。
三、材料的弹性特性不同材料具有不同的弹性特性，这是由于材料内部分子之间的相互作用力不同所导致的。
金属材料通常具有较好的弹性恢复能力，这是因为金属内部分子之间存在着较强的金属键，具有较高的弹性模量。
而橡胶等高分子材料则具有较高的弹性恢复能力，这是由于高分子链结构的柔软性所决定的。
四、形变的影响因素物体受力形变的大小与外力的大小、物体的形状、大小以及材料的特性密切相关。
首先，外力的大小直接影响物体的形变程度，外力越大，物体形变越大。
其次，物体的形状和大小对形变也有一定影响，形状复杂或尺寸较大的物体在受到外力时通常会发生较大的形变。
此外，材料的特性也对形变起着重要作用。
不同材料具有不同的强度和韧性，强度越大，物体在受力下发生形变的可能性越小；而韧性越大，物体的形变能力越大。
形变与弹力一、形变1、定义：物体在作用下发生的改变叫做形变。
2、分类( 1 )弹性形变：撤去外力后，物体的形变，称为弹性形变。
( 2 )范性形变：撤去外力后，物体的形变，称为弹性形变。
3、弹性限度：当弹性物体形变达到某一值时，即使撤去外力，物体也___________________, 这个值叫弹性限度。
二、弹力1、概念：产生的物体由于要恢复原状, 对产生作用,这种力称为弹力.2、方向：弹力的方向总是与物体形变的趋向相反3、胡克定律（1）内容：在弹性限度内，对于发生弹性形变的弹簧而言，弹力与弹簧的形变量（伸长或缩短的长度）成正比 .（2）公式：（3）适用条件：在弹簧的弹性限度内。
三、弹力产生的条件、弹力是否存在及弹力方向的判断1、弹力产生的条件：（1）（2）2、弹力是否存在的判断方法（1）根据弹力产生的条件来判断：该方法适用于对发生明显形变的物体的弹力的判断，如弹簧，橡皮条，海绵等。
（2）假设法：可假设改物体所接触的某接触面被撤去，看物体所出的状态是否发生变化，从而确定是否受该接触面的弹力；该方法适用于判断处于平衡状态的物体受到的弹力。
（3）由二力平衡进行判断3、弹力方向特点及判断方法（1）弹力的特点：物体所受的弹力方向总是指向该物体形变的方向，弹力的作用线总是通过两物体的接触点并沿其接触点公共切面的垂直方向。
（2）判断方法a：绳子只能承受拉力，因此绳子的拉力方向总是沿着绳子指向其收缩的方向。
b：物体放在支持物上时常见的几种情形：平面与平面接触, 弹力方向垂直于平面；平面与曲面接触, 弹力方向垂直于平面,也垂直于曲面的切线；曲面与曲面接触, 弹力方向垂直于公切线；点与平面接触,弹力方向垂直于平面；点与曲面接触,弹力方向垂直与曲面的切线方向。
c：杆的弹力不一定沿杆的方向。
四、探究弹簧的形变量与弹力的关系随堂演练1：下列关于弹力产生的条件的说法中正确的是（ D ）A.只要两个物体接触就一定产生弹力B.只要两个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产生弹力D.只有发生弹性形变的物体才能产生弹力2、关于弹性形变的概念，下列说法中正确的是（D）A.物体形状的改变叫弹性形变B.物体在外力停止作用后的形变，叫弹性形变C.一根铁线用力弯折后的形变就是弹性形变D.物体在外力停止作用后，能够恢复原来形状的形变，叫弹性形变3、一个物体放在水平地面上，下列关于物体和地面受力情况的叙述中，正确的是（ B ）A.地面受到向下的弹力是因为地面发生了形变B.地面受到向下的弹力是因为物体发生了形变C.物体受到向下的弹力是因为地面发生了形变D.物体受到向上的弹力是因为物体发生了形变4．如图3-2-1所示，一个球形物体静止于光滑水平面，并与竖直光滑墙壁接触，A、B两点是球跟墙和地面的接出点，则下列说法正确的是（ B ）A.物体受重力、B点的支持力、A点的弹力作用B.物体受重力、B点的支持力作用C.物体受重力、B点的支持力、地面的弹力作用D.物体受重力、B点的支持力、物体对地面的压力作用5、关于弹力下列说法正确的是( B)A.静止在水平面上的物体所受的重力就是它对水平面的压力B.压力、支持力、绳中的张力都属于弹力C.弹力的大小与物体的形变程度有关,形变程度越大,弹力越大D.弹力的方向总是与施力物体形变的方向相同6、一弹簧测力计的量程是10 N，刻度的总长度是5 cm，该弹簧测力计上弹簧的劲度系数是（ A ）A.200 N/mB.2 N/mC.50 N/mD.5 000 N/m7、如图3－2－5所示,物体A静止在斜面B上.下列说法正确的是( C )A.斜面B对物块A的弹力方向是竖直向上的B.物块A对斜面B的弹力方向是竖直向下的C.斜面B对物块A的弹力方向是垂直斜面向上的D.物块A对斜面B的弹力方向跟物块A恢复形变的方向是相反的8．如图3－2－6所示,小球A系在坚直拉紧的细绳下端,球恰又与斜面接触并处于静止状态,则小球A所受的力是( A )A.重力和绳对它的拉力B.重力、绳对它的拉力和斜面对它的弹力C.重力和斜面对球的支持力D.绳对它的拉力和斜面对它的支持力9、物体A受到外力作用发生弹性形变时,发生形变的物体A对使它发生形变的物体B产生弹力作用,下列说法中正确的是( CD )A.物体A先发生形变,后产生弹力B.物体A先产生弹力,后发生形变C.弹力和形变是同时产生同时变化的D.物体A由于形变而对物体B产生了弹力作用10、下列说法正确的是（）A.木块静止地放在水平桌面上要受到一个竖直向上的弹力，这是由于木块发生微小的形变而产生的B.拿一根细竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿的弹力是由于木头发生形变而产生的C.挂在电线下面的电灯受到向上的拉力，这是因为电线发生微小的形变而产生的D.绳对物体拉力的方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向11、画出下列物体（物块或球）受到的弹力。
深圳昊创培训中心高一学科教学模板任课教师王老师授课时间2012--7 学员姓名教学目标：掌握形变、弹性和弹性性度、力的性质教学内容：形变、弹性和弹性性度、力的性质教学重点：研究形变和弹力的关系教学难点：弹力有无的判断及弹力方向的判断教学过程：通过综合讲述、举例、讨论法让学生掌握课堂重点知识第一部分：上次课知识点回顾以及后作业评讲第二部分：课堂讲解：一、弹力．实验设计与操作．教学方法探究、讲授、讨论、练习教学手段教具准备弹簧、钩码、泡沫塑料块、粉笔、烧瓶（内装红墨水瓶塞上面插细玻璃管）、演示胡克定律用的铁架台、刻度尺、弹簧、钩码等等．教学活动[新课导入]观看伊辛巴耶娃撑杆跳破世界纪录及运动员跳水的视频。
撑杆跳高运动员要使用撑杆，跳水时要使用跳板，你能说明这样做的目的吗？由此引入新课师：那么，这又是个什么力呢?它是怎样产生的，它的大小、方向各如何?带着这些问题我们一起来探究有关弹力的有关知识．[新课教学]一、形变实验演示演示实验1：弹簧挂上钩码后伸长。
演示实验2：泡沫塑料块受力而被压缩、弯曲与扭转。
演示实验3：粉笔用力被折断。
学生观察思考什么是形变给出形变的定义——物体形状或体积的变化叫做形变．刚才举的那些例子都很容易观察到，如果一本书放在桌面上，书和桌面发生形变了没有?生1：没有．生2：可能发生了形变，但是由于形变量太小，所以肉眼观察不出来．演示实验1视频播放桌面微小形变的激光演示（在一个大桌上放两个平面镜M和N，让一束光依次被这两面镜子反射，最后射在刻度尺上形成一个光点。
用力压桌面，观察刻度尺上光点位置的变化。
）演示实验2用手挤压时烧瓶的形变（双手握住注满红墨水的烧瓶，用力挤压底部。
上插玻璃管中的红墨水液面上升。
）师：通过上面的实验，我们观察到什么样的实验现象?生：通过观察，我们发现原来不容易观察的瓶子和桌面也发生了形变．师：我们用了什么样的方法?生：微观放大的方法．师：由此我们可以想到一切物体都可以发生形变，形变分为很多种类，有些物体在形变后能够恢复原状，这种形变叫做弹性形变．发生弹性形变的物体是不是在所有的情况下都可以恢复原状呢?给出形变的分类——弹性形变、范性形变弹性形变 ：外力在撤去后能够恢复原状范性形变：外力在撤去后不能够恢复原状师：刚刚我举的例子中哪个属于范性形变？生：粉笔用力后被折断二、弹力师：之前我们观察了伊辛巴耶娃撑杆跳视频，大家想想如果没有那根撑杆，她能跳5米06那么高吗？不能，那撑杆对它一定有了一个力的作用。
这个力我们就叫它弹力。
弹力定义——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。
、从定义中我们可以得出弹力产生的条件——①直接接触②发生弹性形变确定弹力的方向实例1：给出吊灯图片，做出分析。
以灯为研究受力对象，链子吊住吊灯，链子发生形变。
链子被拉长，就要企图恢复形变。
这里施力物体----链子，受力物体----灯。
这时候链子对灯的拉力的方向是——竖直向上，指向链子收缩的方向。
实例2：播放小朋友跳蹦蹦床的图片，分析蹦床凹下去时它想要恢复形变，弹力的方向----竖直向上指向受力物体人。
做出总结：弹力方向——施力物体形变恢复的方向；与施力物体形变方向相反；施力物体指向受力物体[课堂训练]关于弹力的产生，下列说法中正确的是……………………………( )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指向链子收缩的方向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与它接触的物体产生弹力作用答案：D解析：此题根据弹力的产生条件，接触和弹性形变缺一不可．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，不是弹力，故选项D正确．几种弹力：压力、支持力和拉力通过几种常见的弹力进一步来研究弹力问题．列表分析压力、支持力和拉力它们的施力物体、受力物体、力由谁的形变产生、和力的方向这几个问题。
进一步得出：弹力总是指向施力物体形变恢复的方向判断有无弹力：例1：如图所示，一球体静止于一水平面与一侧壁之间，不计任何摩擦，判断侧壁对球体有无弹力。
F1分析：方法1：①假设水平面和侧壁对球体均产生弹力，分别为F1、F2，对球体受力分析如图所示。
由图可知，F2的存在显然不能使还应体处于静止状态，与题设条件（球体静止）相矛盾，故侧壁对球体无弹力。
或②假设侧壁对球体无弹力，则球体只受重力和水平面的弹力（支持力），球体能够保持静止，满足题意，故假设成立。
假设法——就是假设这个力存在，看在这个力存在时作用效果是否与物体实际的运动状态相符合，如果符合，说明这个力确实存在，否则这个力不存在．F2压力支持力拉力物块桌面桌面物块绳子物块物块桌面绳子方法2：条件法——撤去斜面，球能保持静止，则斜面对球无弹力。
[练习]：判断图2中物体有无弹力作用。
①②③④四种接触情况下弹力的方向①面面接触：垂直于接触面着绳并指向绳收缩的方向[课堂训练]1．请在图中画出杆及球所受的弹力．甲乙丙丁解析：(1)甲图中杆在重力的作用下，对A、B两处都产生挤压的作用，故A、B两点处对杆有弹力，弹力的方向与接触点的平面垂直(2)乙图中杆对C、D两处有挤压作用，因C处是曲面．D处为支承点，所以，C处的弹力垂直其切面指向球心，D处的弹力垂直于杆斜向上．(3)丙图中绳子拉住小球，两只小球互相挤压，绳子对球的弹力沿绳斜向上．(4)丁图中球与两点接触并且挤压，球受的弹力F1、F2垂直于接触点的切面(虚线是切面)，沿着半径方向指向球心．三、胡克定律用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，系统静止时，弹簧的弹力等于所悬挂钩码的总重；弹簧的长度及伸长量可由刻度尺测出．注意事项(1)本实验要求定量测量，因此要尽可能减小实验误差．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，要待系统稳定后再读数．(2)实验中所提供的米尺精确度为1 mm，应估读一位．(3)弹簧组的说明书已说明每个弹簧的弹性限度，注意不要超过它的弹性限度使用．实验过程(1)选择器材：选择一只弹簧(注意它的弹性限度)悬挂在铁架台的横杆上，固定刻度尺的位置。
(2)首先将实验装置调整妥当(如整个装置是否竖直平稳，标尺与弹簧的距离是否合适，标尺面与弹簧上的指针是否在同一平面内，是否便于读数等)．(3)读出弹簧自然下垂时指针所指刻度．(4)悬挂200g钩码一个，待稳定后，读出弹簧上指针所指刻度并计算出弹簧的伸长量记入表格(5)逐个增加钩码，重复第4步，至少做4组数据．(6)图象法处理数据：将数据输入Excel，以弹簧弹力为纵轴，弹簧伸长量为横轴建立坐标系，描出4个特殊点，以寻找弹簧弹力和弹簧伸长量之间的关系．得出结论----弹簧弹力的大小与弹簧的形变量成正比．师：用一个公式来表示这种关系．生：F＝KX．师：这个公式实际上是一个定律，叫做胡克定律，是英国科学家胡克首先发现的，其中式子中的K是弹簧的劲度系数，单位是牛每米，符号是N／m．其中F是弹簧受到的弹力大小，X是弹簧的形变量，既可以是弹簧的伸长量，又可以是弹簧的压缩量。
弹簧的劲度系数跟弹簧丝的粗细、材料、弹簧的直径、绕法、弹簧的长度等量有关，这个量反映了弹簧的特性．[课堂延伸]利用胡克定律原理设计制作简易弹簧秤。
（课后有兴趣可以做）材料：弹簧（或橡皮筋）、50克钩码5个、回形针2枚、卡纸片、直尺、水笔[课堂训练]一个弹簧原长8cm，下端悬挂4N的重物，静止时，弹簧的长度为10cm，此弹簧的劲度系数多大?解：由F ＝k x得4N=K•（0.1-0.08）mK=200 N/m[板书设计]形变定义——物体形状或体积的变化叫做形变分类——弹性形变、范性形变弹力定义——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。
产生条件——①直接接触②发生弹性形变判断有无弹力的方法——假设法、条件法方向——指向施力物体形变恢复的方向大小——胡克定律F ＝k x第三部分：课后巩固练习夯基达标1.下列关于弹力的说法正确的是（）A.只有弹簧才有可能施加弹力B.施加弹力的物体一定有形变C.物体的形变越大（弹性限度内），产生的弹力也越大D.形变大的物体产生的弹力一定比形变小的物体产生的弹力大2.关于弹性形变，下列说法正确的是（）A.物体形状的改变叫弹性形变B.一根铁丝用力折弯后的形变就是弹性形变C.物体在外力停止作用后，能够恢复原状的形变叫弹性形变D.物体受外力作用后的形变叫弹性形变3.(广东广州模拟)下列关于弹力产生的条件的说法中正确的是（）A.只要两个物体接触就一定产生弹力B.只要两个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产生弹力D.只有发生弹性形变的物体才能产生弹力4.一弹簧测力计的量程是10 N，刻度的总长度是5 cm，该弹簧测力计上弹簧的劲度系数是（）A.200 N/mB.2 N/mC.50 N/mD.5 000 N/m5.一辆汽车停放在水平地面上，下列说法正确的是…（）A.汽车受到向上的弹力，是因为汽车发生了向上的形变B.汽车受到向上的弹力，是因为地面发生了向下的形变C.地面受到向下的弹力，是因为汽车发生了向上的形变D.地面受到向下的弹力，是因为地面发生了向下的形变6.(经典回放)如图3-2-19所示，a、b、c为三个物块，M、N为两个轻弹簧，R为跨过定滑轮的轻绳，系统静止，则下列说法中正确的有（）图3-2-19A.弹簧N一定处于伸长状态B.弹簧N可能处于原长状态C.弹簧M一定处于压缩状态D.弹簧M可能处于伸长状态7.如图3-2-20所示，一根弹簧其自由端B在未悬挂重物时指针正对刻度5 N，在弹性限度内，当挂上80 N重物时指针正对刻度45 N。
若要指针正对刻度20 N，应悬挂的重物是（）图3-2-20A.40 NB.30 NC.20 ND.不知弹簧的劲度系数，无法计算8.竖直悬挂的弹簧下端，挂一重为4 N的物体时弹簧长度为12 cm；挂重为6 N的物体时弹簧长度为13 cm，则弹簧原长为______________cm，劲度系数为_____________N/m。
L0)9.如图3-2-21，G A＝100 N，G B＝40 N，弹簧的劲度系数为500 N／m。
不计绳重和摩擦，求：物体A对支持面的压力和弹簧的伸长量。
图3-2-21综合发展10.如图3-2-22所示，三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相等的光滑圆球a、b、c。
支点P、Q在同一水平面上，a球的重心为O a，位于球心，b球和c球的重心O b、O c分别位于球心的正上方和球心的正下方，三球均处于平衡状态。
支点P对a球的弹力为N a，对b 球和c球的弹力分别为N b、N c,则（）图3-2-22A.N a＝N b＝N cB.N b＞N a＞ N cC.N b＜N a＜ N cD.N a＞N b= N c11.如图3-2-23所示，两木块质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2，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。
