4.2形变与弹力课件(鲁科版必修1)

物理
第4章
相互作用
学习目标 基础导学 疑难突破 典例精析 易错辨析 随堂演练 课时作业
必修1
2．假设法：可假设该物体所接触的某接触面被撤去，看物体所处的状态是否 发生变化，从而确定是否受该接触面的弹力，该方法较适合判断处于平衡状态的 物体受到的弹力． 例如：如图，绳为轻质的且 OA 竖直，AB 水平，为判断 AB 绳上是否有力， 假设剪断 AB 绳，可知物体仍处于静止状态，AB 绳上原来没有弹力．
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3．由二力平衡进行判断
如图所示，一质量均匀分布的光滑球体与竖直墙壁和水平地面相接触，受力 分析可知球的重力 G 与水平地面的支持力 N 是一对平衡力． 若竖直墙壁再对球施 一弹力，球将不再静止在该处，因此可判定竖直墙壁对球无弹力的作用．
沿弹簧 用
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如图所示，三个质量和形状都相同的光滑圆柱体搁在两墙之间，它们的重心 位置不同，分别用 1、2、3 标出，O 点为圆柱截面的圆心，则下列关于弹力的示 意图正确的是( )
解析：
支持力的方向一定与接触面垂直(本题为沿半径方向)、指向被支
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第2节
形变与弹力
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相互作用
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1．一轻弹簧原长为 10 cm，在它的下端挂一个重为 4 N 的物体时，
弹簧的长度为 12 cm，若在它的下端挂一个重为 8 N 的物体时，
弹簧的长度应为
()
A．24 cm B．20 cm C．15 cm
D．14 cm
解析：弹簧的原长 l0＝10 cm。当弹簧下端挂重物而静止时，弹簧
的弹力等于重物的重力。当挂 4 N 重物时，弹簧的弹力 F1＝4 N，
重物时正对着刻度 20。
图 4-2-7
(1)当弹簧分别挂上 50 N 和对刻度是 18，则弹簧下端悬挂了
多重的重物？ [思路点拨]
本题考查胡克定律的实际应用。弹簧发生弹性形变
时，弹簧弹力的大小与弹簧的形变量成正比，即 F＝kx。
[解析] (1)设挂 50 N 和 150 N 重物时，自由端所对刻度 分别为 x1、x2，由胡克定律得2x01＝15000，2x02＝115000
动状态是否满足相应的规律(目前主要应用二力平衡的规律)，若满
足，则无弹力存在； 若不满足，则有弹力存在。
(2)判断弹力方向的步骤
明确产生弹 力的物体
→
找出该物体发 生形变的方向
→
确定该物体产 生弹力的方向
[典例] 如图 4-2-3 所示，各图中 A 是否受弹力作用？若有， 指明弹力方向，并作弹力的示意图。(图中各物体均静止)
三、弹簧的伸长量与弹力的关系 1．胡克定律 (1)内容：在弹性限度内，弹性体(如弹簧)弹力的大小与弹性 体 伸长 (或缩短)的长度成正比。 (2)公式：F＝ kx 。 (3)适用条件：在弹簧的 弹性限度 内。 2．劲度系数 是一个有单位的物理量，单位为 N/m 。弹簧的劲度系数为 1 N/m 的物理意义：弹簧伸长或缩短 1 m 时产生的弹力大小为 1 N。

(1)拉伸或压缩弹簧，必须克服弹簧的弹力做功，所做的功以□18 弹性势能
的形式储存在弹簧中。
(2)弹簧具有弹性，可以 □19 缓冲或减震
。
(3)弹簧具有 □20 自动复位
的作用。
01课前自主学习
02课堂探究评价
03课后课时作业
想一想
怎样观测微小形变？
提示：微小形变需要借助于仪器或其他辅助物才能观测到。如图所示， 把一圆形玻璃瓶装满水，瓶口用中间插有细管(透明)的瓶塞塞住，用手挤压 玻璃瓶，细管中的水就会上升，松开手，水面又降回原处。如果换成扁玻璃 瓶，按压“扁”面瓶子容积变小，细管中液面上升，如果按压“凸”面瓶子 容积反而变大，细管中液面会下降。所以如果用扁玻璃瓶来做实验，比圆玻 璃瓶更容易说明有力就有形变。
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03课后课时作业
(3)胡克定律
①内容：在弹性限度内，弹性体(如弹簧)弹力的大小跟
□14 弹性体伸长(或缩短)的长度 成正比。
②公式： □15 F＝kx ，其中比例系数 k 叫做弹性体的 □16 劲度系数
，
简称劲度，单位是 □17 N/m 。
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3．弹力的应用
[完美答案] 见规范解答
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答案
判断弹力有无的两大误区： 1误认为只要有接触一定存在弹力作用，而忽略了弹力产生的另一个条 件——发生弹性形变； 2误认为有形变一定有弹力，忽略了弹性形变与范性形变的区别。
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[变式训练1] 图中物体 a、b 均处于静止状态，a、b 间一定有弹力的是 ()

（2）弹力是由形变引起的，这种形变在恢复原状的过程中，
会对跟它接触的物体产生力的作用，可见这种形变是可以 恢复原状的形变，是弹性形变.
因此产生弹力的条件不仅要满足直接接触，而且还要满足
相互挤压或拉伸等，即发生弹性形变 .
【知识归纳】弹力产生的原因 相互作用的两个物体，由于彼此挤压或拉伸，而发生了弹
性形变，在恢复原状的过程中，都会对彼此产生弹力的作
用.若以其中的一个物体为研究对象（受力物体），它所受 到的弹力是由于另一个物体（施力物体）发生弹性形变，
在恢复原状的过程中产生的.弹力的施力物体是发生弹性形
变的物体.
典例1（2011·哈尔滨高一检测）如图所示，下列四个图中， a、b两小球间一定有弹力作用的是（ ）
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，弹力应垂直于杆向上；丙中小球 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；丁中属于杆的弹力，小球受到重力和杆的弹 力，处于二力平衡状态，故弹力方向竖直向上 .
弹力有无的判断方法
(1)直接法：对于形变效果明显的情况，可由形变情况直接
判断弹力的存在与否，如弹簧、橡皮筋等产生弹力的情况 . (2)假设法：就是假设对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，判断受力情况与物体的状态是 否矛盾.若矛盾，说明两者之间无弹力；若不矛盾，说明两
者之间有弹力.
1.用手拉伸和压缩弹簧，弹簧的形状发生变化，用手捏橡
皮泥，橡皮泥的形状发生变化，物体形状发生变化的原因 是什么？弹簧和橡皮泥形状的变化有什么不同？ 提示：弹簧发生形变的原因是弹簧受到了手的拉力或压力 的作用，橡皮泥发生形变的原因是受到手的压力作用 .弹簧

2
1
0
实验原理
弹簧受到拉力的作用长度变大，改变拉力， 长度也相应变化。竖直悬挂的物体，静止时 拉力等于物体的重力。由此我们可以探究弹 簧的伸长量与弹力的关系。
我们该如何来做 这个实验呢？请 同学们先仔细观 察，然后总结实 验步骤
实验步骤
1．将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，记下弹簧下端的 位置，从悬点到该点即为弹簧的原长． 2．如图所示，将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时， 记下弹簧下端的位置，从悬点到该位置即为弹簧变化之后的总长 度L1，用刻度尺测量后，连同钩码的重力填写在记录表格里．
注意事项
1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的 弹性限度．要注意观察，适可而止． 2．每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描 出的点尽可能稀一些，这样作出的图线精确． 3．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状 态时测量，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大误 差． 4．描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但 应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧． 5．记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单 位．
弹力的方向
a．支撑类： 支持力(压力)垂直于支持面， 指向被支持(被压）的物体．
b．绳索类： 绳拉力的方向总是沿绳收缩的方向．
c．弹簧的弹力 弹簧被拉伸时弹力沿收缩的方向； 弹簧被压缩时弹力沿伸长的方向．
总结：弹力的方向总与施力物恢复形变的方向相同．
2．常见弹力的方向
(1)点与面接触时的弹力方向，过接触点垂直 于接触面(或接触面切线方向)而指向受力物 体．如下图所示．
(2)面与面接触时弹力的方向，垂直于接触面 而指向受力物体．如图(1)所示．
(3)球与面接触时弹力的方向，在接触点与球 心的连线上而指向受力物体．如图(2)所示．

轻绳与轻杆受力特点

轻绳的含义：
不计质量的柔软的绳子。

轻绳的受力特点：
1、只能拉不能压； 2、轻绳的拉力一定沿绳方向； 3、同一根绳子张力处处相等。
轻绳与轻杆受力特点

轻杆的含义：
不计质量不发生形变的杆

轻杆受力特点：
1、可拉可压；
2、杆所受的力不一定沿杆的方向；
弹力产生在直接接触并发生形变的 物体之间
弹力的方向:
通常所说的拉力、压力都是弹力 压力方向垂直于支持面而
指向被压的物体
支持力的方向垂直于支持面而 指向被支持的物体
例
书和木板所受的弹力
题
分析书放在桌面或倾斜木板上时,
F2
书
F2 书 F1
木板
F1
板
思考：
绳子的拉力也是弹力，那么绳子的拉力的方向如何呢？
弹力的定义：
发生形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物 体会产生力的作用，这种力叫弹力. 那么，弹力产生的原因是什么呢？ 弹力的施力物体发生了形变
弹力实际上是发生形变的物体对使它 发生形变的物体的作用
弹力产生的条件：
1 2 直接接触 有形变（指的是弹性形变）
一句话，弹力的产生，接触是前提，形变是根本.
第三节 形变与弹力
ks5u精品课件
前面我们学习了力的分类，知道力 可以按性质和效果来分类。 力按性质可分为重力、弹力、摩擦力等。
双手弯曲塑料直尺，或用手拉伸弹簧， 直尺和弹簧会发生什么变化？
形变
物体的形状或体积发生改变, 叫做 形变
形变的种类
按形式分: 拉伸(压缩)形变,弯曲形变,扭转形变 按能否恢复原状分: 弹性形变,非弹性形变(超出 弹性限度,也叫范性形变)

(× ) (3)只要两个物体发生了形变，两个物体之间一定能产生弹力．
(× )
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(4)弹力的大小总是与其形变量成正比．
(× )
(5)两物体之间有弹力作用时，两物体一定接触．
(√ )
(6)由F＝kx可知k＝
F x
，故劲度系数k与外力F成正比，与形变量
x成反比．
(× )
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2．关于弹性形变，下列说法正确的是( ) A．物体形状的改变叫作弹性形变 B．一根铁丝被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作弹性形 变 D．物体在外力作用下的形变叫作弹性形变 C [外力停止作用后，能够恢复原状的形变叫作弹性形变，C 正确．]
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(2)力学放大法：如图所示，把一个圆玻璃瓶瓶口用中间插有细 管的瓶塞堵上，用手轻压玻璃瓶，玻璃瓶发生形变，容积减小，水 受挤压上升，松开手后，形变恢复，水面落回原处．
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1．(多选)下列各种情况中，属于弹性形变的有( ) A．撑竿跳高运动员起跳中，撑竿的形变 B．当你坐在椅子上时，椅面发生的微小形变 C．细钢丝被绕制成弹簧 D．铝桶被砸扁
(2)弹簧具有弹性，不但可以_缓__冲__减_震__，而且有_自_动__复__位__的作
用．
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三、弹簧的伸长量与弹力的关系 1．胡克定律 (1)内容：在弹性限度内，弹性体(如弹簧)弹力的大小与弹性体
_伸_长__(或_缩__短_)的长度成正比． (2)公式：F＝k_x___. (3)适用条件：在弹簧的_弹__性__限_度__内．
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2．劲度系数：是一个有单位的物理量，单位为__N_/m___.弹簧的劲
度系数为 1 N/m 的物理意义：弹簧伸长或缩短 1 m 时产生的弹力大 小为 1 N.

第2节、形变与弹力
形变：形状或体积的变化
一、弹性形变
在外力停止作用后能恢复原状的形 变． （1）在无特别说明情况下， 形变通常是指弹性形变． （2）常见形变的种类有：
拉伸、压缩、弯曲、扭转等．
弹性：能够恢复 到原状的性质
非弹性 超过弹性限度
任何物体都能发生形变
微小形变:放大法
如何测一张纸厚度？
A
B
GG
G
图1-1
上
下 图1
弹力的应用 1弹簧的储能（弹性势能）应用 2弹簧的缓冲应用 3弹簧的自动复位应用
小结：
弹力是一种被动力，与物体状态有关
9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2021/3/192021/3/19Friday, March 19, 2021
玻璃瓶形变
桌面形变
Fiash动画
Fiash动画
二.弹力
1．弹力：发生形变的物体，由于要 恢复原状，对跟它接触的物体产生 力的作用，这种力叫做弹力． 弹力的施力物体是发生形变的物体， 受力物体是和它接触的物体。
2．产生弹力的条件：①发生（弹性） 形变；②接触．
弹力存在的判断:移物法、假设法
3、弹力的方向
面曲面接触
4．弹力的大小
在弹性限度以内， 形变越大，弹力越
大． 对于弹簧的弹力F=kx
胡克定律：F=kx（弹性限度之内）
F——弹簧一侧对接触物体的弹力 x——形变量(伸长量或压缩量)为现长与原长之差的绝对值
伸长量x=l-l0:压缩量x=l0-l k——劲度(N/m)，由弹簧本身性质决定，
与材料、长度、圈数、粗细等有关。

形变与弹力是物理学中的基本概念，对于理解物体 的运动规律和相互作用机制具有重要意义。
主题涉及领域
形变与弹力涉及到力学、材料科学、工程等多个领 域，是科学技术发展的基础。
学习目标
理解形变的概念及分类 ，掌握弹性形变的特征 。
理解弹力的概念及产生 条件，掌握胡克定律及 其应用。
能够分析简单的弹力问 题，培养解决实际问题 的能力。
物体在弹性形变时所具有的能量 。
100%
产生原因
物体在发生弹性形变时，各部分 之间存在着相互作用的弹力，这 个弹力能够使物体恢复原状。
80%
影响因素
物体的形变量和材料的弹性模量 。
弹性限度与塑性形变
弹性限度
物体能够恢复原状的形变范围。
塑性形变
物体超过弹性限度后发生的不能恢复原状的形变。
影响因素
物体的材料和温度等。
弯曲弹力
物体在弯曲力作用下产生弯曲形变时产生的反作 用力。
压缩弹力
物体在压力作用下产生缩短形变时产生的反作用 力。
扭转弹力
物体在扭转力作用下产生扭转形变时产生的反作 用力。
胡克定律
胡克定律是指弹簧在弹性限度内，弹力的大小与弹簧的伸长量或压 缩量成正比，即F=kx，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的伸长量 或压缩量。
形变的类型
总结词
根据形变后物体能否恢复原状，形变可分为弹性形变和范性形变 。
详细描述
根据形变后物体能否恢复原状，形变可以分为弹性形变和范性形 变。弹性形变是指在外力去除后，物体能够恢复原状的形变；范 性形变则是指在外力去除后，物体不能恢复原状的形变，也称为 塑性形变。
弹性形变与范性形变
总结词
弹性形变是指在外力去除后，物体能够恢复原状的形 变；范性形变则是指在外力去除后，物体不能恢复原 状的形变。

AB
球A与球B之间有无弹力？ 球A与竖直墙面有无弹力？
绳子竖 直下垂
小球与竖直挡板间有无弹力？
小球与斜面间有无弹力？
小球与斜面间有无弹力？
例题：画出图中物体A所受弹力的示意图
课堂小一结、形变 二、微形小变形的变分：类转化思想，放大思想 三、弹力 四、弹1.力接的触面方间向的弹力 2.轻绳的弹力
3.轻杆的弹力
【小贴士】弹力的产生与历史经验的吻合： 哪里有压迫，哪里就有反抗。
物体受到压迫，产生形变，它要反抗，就对接触的 物体产生弹力。
3.常见的弹力（只要 符合弹力产生特征的
力都归属于弹力）
①物体间的压力
②物体间的支持力 ③绳子的拉力
④弹簧的弹力……
4、弹力的三① 作要用素点
在直接接触，使它发生弹性形变物体的接触点或接 触面上
范性形变：撤去外力后 不能完全恢复原状的形 变叫做范性形变 （也叫塑性形变）．
弹性体：撤去外力后能恢复原状的 物体叫做弹性体
弹性限度：物体发生弹性形变是有一定 限度的，形变达到某一值时，即使撤去 外力，物体也不能再恢复原状，这个值 叫做弹性限度。
二、探究活动：感受尺子对手的作用力。
思考：尺子为什么会有这个力呢？
2、假设法：对形变不明显的情况，可假设两个 物体间弹力不存在，看物体能够保持原有的状 态，若运动状态不变，则此处不存在弹力；若 运动状态改变，则此处一定有弹力。 3、替换法：可以将硬的形变不明显的施力物体用 软的、易产生明显形变的物体来替换，看能否发生 形态的变化，若发生形变，则此处一定有弹力
判断下列物体间有无弹力的作用？
②大小：下一节课探究
③方向
5、弹力的方向谁对谁进行反抗？桌子对书
怎样反抗？