18学年高中物理第4章相互作用第2节形变与弹力教学案鲁科版必修1
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弹力教学设计一、教材分析弹力是力学中最经常遇到的力之一,对弹力认识清楚与否,会直接影响到今后的学习。
本节课的重点是弹力产生的原因及弹力的方向,难点是常见的弹力有无以及方向的确定。
教材用实例引出了形变、弹性形变和弹力的概念,后又对常见弹力(压力、支持力、拉力等)的方向进行了分析和说明。
这种先从感性认识出发,上升到理性认识,再通过实验检验并进行具体运用的研究办法十分重要,在教学过程中应注意渗透。
二、学情分析学生虽然在生活中已经知道了有关弹力的一些现象和特点,但是大多数学生的抽象思维能力还比较低,对物理现象和知识的理解、判断、分析、和推理常常表现出一定的主观性、片面性、和表面性,这就要求在教学过程中合理安排、引导学生突出重点、突破难点,提高学生分析、归纳、及抽象思维能力。
作为高一年级的普通班的学生,学生的基础比较薄弱,学习积极性也不高。
所以,在教学过程中,我有意识地结合结合实验,鼓励学生动手,并肯定和表扬学生,从而提高他们的积极性。
三、教学目标1.知识与技能:(1).知道弹力产生的条件。
(2)知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力,能在力的示意图中画出它们的方向。
(3)知道形变越大弹力越大,知道弹簧的弹力跟弹簧的形变量成正比,即胡克定律。
会用胡克定律解决有关问题。
2.过程与方法:(1)通过归纳得出弹力产生的条件是物体发生弹性形变。
(2)学会用放大的方法去观察微小形变。
(3)知道实验数据处理常用的方法,尝试作用图象法处理数据。
3.情感、态度和价值观:(1)真实准确地记录实验数据,体会科学精神和科学态度在探究过程的重要作用。
(2)从任何物体都能发生形变入手,培养学生实事求是的世界观。
四、教学重点难点重点:弹力产生的条件、弹力的方向难点:1.在接触的物体间是否有弹力2.弹力方向的确定五、教学方法1、启发式综合教学法:观察实验、分析综合、总结规律.2、学案导学六、课内探究(一)自主学习[问题情境]请同学们阅读教材后,回答问题:什么叫做形变?什么叫做弹性形变?什么叫做弹力?并举出生活中有关形变的例子。
第2节形变与弹力1.形变分为两种:一是弹性形变,物体在外力作用下发生形变后能恢复原状;二是范性形变,物体发生形变后不能恢复原状。
2.弹力发生在两个相互接触且有弹性形变的物体间,其大小由弹性形变程度决定,其方向始终跟物体形变方向相反。
3.对于弹簧来说,在弹性限度内F=kx,k是劲度系数,由弹簧自身决定,x是弹簧伸长(或缩短)的长度。
一、形变1.形变物体发生的伸长、缩短、弯曲等变化称为形变。
2.弹性体及弹性形变(1)弹性体是撤去外力后能恢复原来形状的物体。
(2)弹性形变指弹性体发生的形变。
3.范性形变物体发生形变后不能恢复原来的形状,这种形变叫范性形变。
4.弹性限度当弹性体形变达到某一值时,即使撤去外力,物体也不能恢复原状,这个值叫弹性限度。
二、弹力及弹力的应用1.定义物体发生弹性形变时,由于要恢复原状,会对与它接触的物体产生力的作用,这种力叫弹力。
2.方向弹力的方向总是与物体形变的趋向相反,以使物体恢复原状。
3.弹力的应用(1)拉伸或压缩弹簧,必须克服弹簧的弹力做功,所做的功以弹性势能的形式储存在弹簧中。
(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。
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.自主思考——判一判(1)使物体发生形变的外力撤去后,物体一定能够恢复原来状态。
(×) (2)只要两个物体相互接触,两个物体之间一定能产生弹力。
(×) (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。
(×) (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。
学习资料第2节形变与弹力[学习目标]1.[物理观念]知道形变的概念及常见的形变.2.[科学方法]会判断弹力的有无及弹力的方向.3.[科学思维]理解劲度系数的概念及影响劲度系数的因素.4.[科学思维]会用胡克定律计算弹簧的弹力.一、形变1.形变:物体发生的伸长、缩短、弯曲等变化.2.弹性体及弹性形变(1)弹性体是撤去外力后能恢复原来形状的物体.(2)弹性形变指弹性体发生的形变.3.范性形变:物体发生形变后不能恢复原来的形状,这种形变叫范性形变.4.弹性限度:当弹性体形变达到某一值时,即使撤去外力,物体也不能恢复原状,这个值叫弹性限度.二、弹力及弹力的应用1.弹力:物体发生弹性形变时,由于要恢复原状,会对与它接触的物体产生的力.2.方向:弹力的方向总是与物体形变的趋向相反.3.弹力的应用(1)拉伸或压缩弹簧,必须克服弹簧的弹力做功,所做的功以弹性势能的形式储存在弹簧中.(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.三、弹簧的形变量与弹力的关系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,其中k叫弹簧的劲度系数.(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.思考判断(正确的打“√",错误的打“×”)(1)使物体发生形变的外力撤去后,物体一定能够恢复原来状态.(×)(2)只要两个物体相互接触,两个物体之间一定能产生弹力.(×)(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.(×)(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=错误!,故劲度系数k与外力F成正比,与形变量x成反比.(×)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.]3.一辆汽车停在水平地面上,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;汽车没有发生形变,所以汽车不受弹力B.地面受到了向下的弹力,是因为地面发生了弹性形变;汽车受到了向上的弹力,是因为汽车也发生了形变C.汽车受到向上的弹力,是因为地面发生了形变;地面受到向下的弹力,是因为汽车发生了形变D.以上说法都不正确C[汽车停在水平地面上,因为地面发生了向下的形变,所以地面为恢复原状对与之接触的汽车产生一个向上的弹力作用;因为汽车的车轮发生了向上的形变,所以车轮为恢复原状对与之接触的地面产生向下的弹力作用,故只有C项正确.]4.将原长为10 cm的轻质弹簧竖直悬挂,当下端挂200 g的钩码时,弹簧的长度为12 cm,则此弹簧的劲度系数为(取g=10 N/kg)( )A.1 N/m B.10 N/m C.100 N/m D.1 000 N/mC[弹簧的伸长量为2 cm=0。
4.2《形变与弹力》学案一、学习目标1.知道弹力是接触力2.知道形变、弹性形变地概念,理解弹性限度3.知道什么是弹力,掌握弹力产生地条件4.知道压力、支持力、绳地拉力都是弹力,会确定它们地方向5.知道弹簧形变与弹力地关系,掌握胡克定律二、课前预习1、叫做形变.所有物体均能发生形变.2、叫弹性形变,叫范性形变,叫弹性限度.3、弹力:,弹力产生地条件是 .弹力地方向与物体地形变方向<相同或相反);与使物体产生形变地力地方向;弹力是发生形变产生地<施力物体或受力物体).4、弹力地方向:<1)平面与平面接触:;<2)点与平面接触:;<3)点与曲面接触:.<4)绳子地拉力方向 .5、胡克定律:;劲度系数:,单位 ;弹簧地劲度系数跟弹簧丝地粗细、材料、弹簧地直径、弹簧地长度等量有关,这个量反映了弹簧地特性.6、压力、支持力、拉力、推力等从性质上讲均是,压力、支持力、拉力、推力这些名称是按来命地. 三、典型例题例1关于弹力地产生,下列说法正确地是< D ) A. 只要两物体接触就一定有弹力. B. 只要两物体相互吸引就一定有弹力. C. 只要有形变就一定有弹力.D. 只有发生弹性形变地物体才会对跟它接触地物体产生弹力地作用.例2试判断下列各情况小球A 受到地弹力情况.例3分析下面各球受到地弹力.A例4一根长6cm地橡皮条上端固定,下端挂重0.5N地物体时长度为8cm,要再拉长1cm<在弹性限度内)则再挂多重物体?劲度系数是多少?四、巩固练习1、一本书放在水平桌面上< )A. 书对桌面地压力就是书地重力.B. 书对桌面地压力,施力物体是地球.C. 书对桌面地压力在数值上等于它所受地重力.D.桌面对书地支持力和书对桌面地压力大小相等,所以书才处于平衡状态.2、如图,地面所受地力是<) A. A 对地面压力. B. B 对地面地压力C. A 和B 地重力D.B 地重力3、关于压力和支持力,说法正确地是<) A. 压力和支持力都是弹力. B. 压力和支持力是对平衡力.C. 压力是物体对支持物地弹力,方向总是垂直于支持面指向支持物.D.支持力是支持物对被支持物体地弹力,方向总是垂直于支持面而指向被支持地物体. 4、两根完全相同地轻弹簧A 和B ,劲度系数均为k ,与静止两个质量相同均为m 地小球连起来,静止时A 伸长为多少?参考答案 二、略<阅读课文作答)三、 例1 D 例3例4x 1=8c m–6cm=2cmF1= G 1=0.5N k=错误!=25N/m 由k=错误! 得△G=△F=k △x=25 × 0.01N =0.25N 四、巩固练习 1、【答案】CN2N 13【解读】书对桌面地压力,施力物体是书,受力物体是桌面;书地重力,施力物体是地球,受力物体是书,不是一种力.A 错B 错;桌面对书支持力与书对桌面地压力是物体间地相互作用力,是作用力与反作用力.作用力与反作用力等大反向且在同一直线上;使物体处于平衡状态地两个力叫做一对平衡力,一对平衡力等大反向且在同一直线上.作用力与反作用力和一对平衡力地关键区别在于:一对平衡力作用在同一个物体上,力地作用效果可以相互抵消,而作用力与反作用力作用在两个物体上,作用效果不能抵消.D 错;书本放在桌面上处于静止状态,说明物体所受地合外力为0,即物体所受地力相互抵消.书受两个力:书地重力、桌面对书支持力.因为书静止所以这两个力地大小相等,作用效果相互抵消.即书地重力=桌面对书支持力,又因为桌面对书地支持力与书对桌面地压力是作用力与反作用力,大小相等,所以又有书地重力=书对桌面地压力.2、【答案】B【解读】图中与地面接触地是物体B ,物体B 与地面之间相互接触并挤压产生了形变,从而产生了弹力,B 对地面地弹力垂直于地面向下;地面对B 地弹力垂直于地面向上,所以B 正确.3、【答案】ACD【解读】压力与支持力是作用力与反作用力. 4、【解读】分别对1、2球进行受力分析:因为1球和2球均静止,所以每个球所受地合外力应该为B0,则有申明:所有资料为本人收集整理,仅限个人学习使用,勿做商业用途.。
§4-2-1 形变与弹力教学设计【教学目标】1、知道常见的形变,通过实验了解放大法显示微小形变。
2、理解弹力的概念,知道弹力产生的原因和条件。
3、知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力,会分析弹力方向,能正确画出弹力的示意图。
【教学重点】用转化法、放大法观察微小形变的思维过程知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力,能在力的示意图中画出它们的方向【教学难点】轻绳轻杆弹力方向的判断弹力有无的判断【教学方法】提问法、探究实验法、演示实验法、讲授法【学习方法】自学法、类比学习法、互相纠错法【教学过程】导入:引起兴趣:通过教师吹气球使气球形变和展示有关形变的图片引起学生的兴趣引导思考:提出问题引导学生思考引出课题:通过学生的回答引出课题学生自学课题一形变1、提出问题:形变是生活中常见的物理现象,请同学们想一想生活中有哪些形变现象?2、思考回答:学生动脑思考问题,请同学回答问题3、实验验证:通过实验验证桌面和玻璃瓶的微小形变4、分析材料:分析学生的回答的内容5、得出结论:总结形变的分类重难点突破:物理思想思维的掌握对物理学习至关重要,所以用转化法、放大法观察微小形变的思维过程是教学的重点,同时弹性限度是一个理解起来很模糊的概念,所以通过实验演示法呈现,使学生能更清晰地理解弹性限度的概念。
课题二弹力1、探究实验:通过探究尺子的形变,引导出弹力的概念2、分析材料:分析概念和举例子3、得出结论:引导出弹力产生的条件重难点突破:弹力产生的条件是区别弹力与其它性质力的一个根本,所以弹力产生条件是一个重点;弹力的三要素决定了弹力的作用效果,所以需要仔细分析弹力三要素对弹力作用效果的影响。
课题三弹力的方向1、提出问题:通过书放在桌子这种常见的现象分析弹力2、提供材料:用轻绳、轻杆感受弹力3、分析材料:分析轻绳、轻杆的弹力方向4、得出结论:得出不同情况下的弹力方向重难点突破:弹力方向的教学是一个难点,学生对哪个物体受挤压、形变的方向、形变恢复的方向、哪个物体施力、哪个物体受力很模糊,所以需要对这几个因素逐一分析,使学生理清楚弹力的来龙去脉。
高一物理鲁科版必修14.2形变和弹力(第一课时)一、教学内容分析1.内容与地位本节课选自《普通物理课程标准》共同必修物理1中的第4章《相互作用》中的第二节《形变与弹力》。
弹力的概念是力学中重要的基础知识,初中学生对它已有初步认识,高中要进一步深化对它的理解,本节课通过研究形变来探究弹力的由来、作用点和方向(下一节课研究弹力的大小及应用)。
在教学过程中,不仅要使学生知道常见的形变,了解物体的弹性,弄清弹力的发生、作用点、方向,而且要让学生经历对问题的探究过程,体验探究未知世界的乐趣,领悟从特殊到一般的研究方法——归纳法。
2.三维目标知识和能力目标:①知道常见的形变;知道什么是弹力,理解弹力产生的条件;知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力。
②知道弹力的方向和作用点,能画出不同情况下,弹力的方向③知道物体在弹性限度内,形变量越大,弹力越大;知道胡克定律。
④通过实验探究,提高实验技能。
过程和方法目标:①通过实验“微小形变的放大”让学生知道此方法在物理学中的重要作用。
②经历实验探究的过程,感受弹力产生的条件。
③通过弹力大小与形变量关系的实验探究,体验用图像法处理数据,得出实验结论.情感态度价值观目标:①养成合作学习的习惯,提高协作学习的意识和能力。
②培养学生严谨的治学态度和实事求是的科学精神。
3.学情分析初中阶段,学生对力的基本概念,力的图示,重力、弹力及摩擦力的知识已有认识,所以,本单元的教学梯度不是太大,教学中一方面注重与学生基础的衔接,另一方面,注重渗透新课标理念,把抽象的问题通过实验探究的方式来解决问题,教师的科学引导与学生自主学习和合作学习有机结合,最大可能地激发学生学习的欲望,学好本单元乃至本章的内容并不困难。
4.教学重点与难点重点:弹力的产生条件;弹力的方向;弹簧弹力大小与形变量的关系(胡克定律)。
难点:弹力的方向;图像法处理实验数据。
5.教学方法与手段方法:实验、观察、推理、分析、综合、总结规律.手段:自制教具与多媒体辅助教学。
第四章相互作用第二节形变与弹力一、教学目标1.知识与技能目标:知道常见的形变,通过实验了解弹力是物体发生弹性形变时产生的,能够正确判断弹力的有无和弹力的方向,正确画出物体受到的弹力,知道胡克定律,会利用胡克定律计算弹簧弹力2.过程与方法目标观察微小形变的显示,体会“微小量放大”的科学方法经历探究弹簧伸长量与弹力的关系,体验探究方法3.情感价值目标了解弹力在生产、生活中的应用,关心科学技术应用与发展通过质疑、讨论交流,逐步养成将自己的见解与他人分享的团队精神二、重点分析弹力是在物体发生形变后产生的,了解弹力产生的原因、方向的判断和探究弹簧伸长量与弹力的关系三、难点分析弹力的有无和弹力方向的判断是教学中学生较难掌握的知识。
突破方法:在教学中应使得学生能够真正理解弹力,然后用消除法在练习中巩固。
四、教具媒体准备1.演示形变用的橡皮泥、棉线、直尺、木板、弹簧、木块、激光器(带夹子)、锥形瓶(带毛细管的软木塞)等。
2.胡克定律实验用的铁架台,刻度尺,弹簧、钩码等3.观看视频录象。
五、主要教学过程(一)引入新课让学生在电脑上玩愤怒的小鸟,通过游戏引入新课(二)教学过程设计1.形变教师:演示几个小实验。
用力将直尺弯曲、用力拉压弹簧、挤压矿泉水瓶子等。
学生:讨论观察到的各种实验现象中的共性与区别,发表看法。
师生讨论总结:板书:一、形变:物体的形状的改变叫做形变。
1、是不是所有形变都能够看出来呢?用力压桌面,问:桌子有发生形变吗?学生讨论…教师演示:在讲台上放上亮着的激光笔,用力压讲台桌,学生看到激光照射在墙上的亮斑有移动。
玻璃瓶受挤压有发生形变吗?教师播放相关视屏通过演示让学生明白微小形变的放大方法,感受“放大方法”的精妙之处。
2、我们前面看到的形变在撤去外力后,物体恢复原状。
那么是不是所有的形变都能恢复原状呢?教师演示:捏橡皮泥,假装试图折断直尺(学生明白要是用力较大的话尺子会断掉)总结形变的类型:弹性形变:能够恢复原来形状的形变范性形变:不能够恢复的形变注意:我们刚才看到弯曲的尺子要恢复原状是有一个限度的,这说明弹性形变是有一定限度的,这个限度叫做弹性限度;以后重点研究弹性形变,不加说明形变就指弹性限度内的弹性形变2.弹力的产生提出问题:形变的原因是物体受到了外力。
第2节形变与弹力1.了解形变、弹性形变、范性形变、弹性限度等概念。
2.知道什么是弹力,理解弹力产生的条件。
3.知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力,能在力的示意图中正确画出弹力的方向。
4.知道影响弹力大小的因素,理解胡克定律并能应用其解题。
1.形变(1)定义:我们把物体发生的伸长、缩短、弯曲等变化称为□01形变。
(2)分类①弹性形变:我们把撤去外力后□02能恢复原来形状的物体称为弹性体,弹性体发生的形变叫做弹性形变。
②范性形变:有些物体发生形变后□03不能恢复原来的形状,这种形变叫做范性形变。
(3)弹性限度:当弹性体形变达到某一值时,即使撤去外力,物体也不能再恢复原状,这个值叫弹性限度。
2.弹力(1)定义:物体发生□04弹性形变时,由于要□05恢复原状,会对□06与它接触的物体产生力的作用,这种力叫做弹力。
(2)几种弹力①常见弹力:通常所说的□07压力、□08支持力、□09拉力都是弹力。
②弹力的方向弹力的方向总是与物体形变的趋向□10相反,以使物体□11恢复原状。
a.压力和支持力的方向□12垂直于物体的接触面且指向于被压物或被支持物。
b.绳子的拉力沿着绳子而指向绳子□13收缩的方向。
(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:□15F=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□17N/m。
3.弹力的应用(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)□19缓冲或减震。
(3)□20自动复位的作用。
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。
第2节形变与弹力1.形变分为两种:一是弹性形变,物体在外力作用下发生形变后能恢复原状;二是范性形变,物体发生形变后不能恢复原状。
2.弹力发生在两个相互接触且有弹性形变的物体间,其大小由弹性形变程度决定,其方向始终跟物体形变方向相反。
3.对于弹簧来说,在弹性限度内F=kx,k是劲度系数,由弹簧自身决定,x是弹簧伸长(或缩短)的长度。
一、形变1.形变物体发生的伸长、缩短、弯曲等变化称为形变。
2.弹性体及弹性形变(1)弹性体是撤去外力后能恢复原来形状的物体。
(2)弹性形变指弹性体发生的形变。
3.范性形变物体发生形变后不能恢复原来的形状,这种形变叫范性形变。
4.弹性限度当弹性体形变达到某一值时,即使撤去外力,物体也不能恢复原状,这个值叫弹性限度。
二、弹力及弹力的应用1.定义物体发生弹性形变时,由于要恢复原状,会对与它接触的物体产生力的作用,这种力叫弹力。
2.方向弹力的方向总是与物体形变的趋向相反,以使物体恢复原状。
3.弹力的应用(1)拉伸或压缩弹簧,必须克服弹簧的弹力做功,所做的功以弹性势能的形式储存在弹簧中。
(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。
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.自主思考——判一判(1)使物体发生形变的外力撤去后,物体一定能够恢复原来状态。
(×) (2)只要两个物体相互接触,两个物体之间一定能产生弹力。
(×) (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。
(×) (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 =Fx,故劲度系数k 与外力F 成正比,与形变量x 成反比。
(×) 2.合作探究——议一议(1)如图421所示的形变中,哪些发生的是弹性形变?图421提示:甲、乙、丙。
(2)对于同一只弹簧,被拉得越长,弹簧的弹力就越大。
那么弹簧的弹力大小是否与其长度成正比呢?提示:根据胡克定律,弹簧弹力大小与弹簧长度变化量的关系为F =kx 。
由此可推出弹簧伸长时弹簧长度l 与弹力大小的关系为F =k (l -l 0),其中l 0为弹簧原长,因此弹簧伸长时,弹力大小与(l -l 0)成正比,而不是与弹簧长度l 成正比。
(3)相同材料的弹簧其劲度相同吗?提示:不一定相同。
弹簧的劲度与材料、形状、长度、材料的横截面积等因素均有关系。
1.弹力产生的过程2.弹力产生的两个条件(1)两物体直接接触。
(2)互相接触的物体发生弹性形变。
3.弹力有无及方向的判断(1)判断弹力有无的三种方法:①直接法。
对于形变比较明显的情况,可以根据弹力产生的条件判断:a.物体间相互接触;b.发生弹性形变。
两个条件必须同时满足才有弹力产生。
②假设法(也叫去物看物法)。
要判断物体在某一接触位置是否受弹力作用,可假设将在此处与该物体接触的物体去掉,看该物体是否在该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。
例:如图422所示,一球放在光滑水平面AC上,并和AB光滑面接触,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,则在与AC面的接触处球受到弹力。
图422③状态法。
看除了要研究的弹力外,物体所受的其他作用力与物体的运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423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)图423[解析] 甲图中绳对A 的弹力沿绳的方向指向绳收缩的方向,B 对A 的弹力沿两球球心连线指向A 。
乙图中O 点弹力的方向过点O与杆垂直,O ′点弹力方向竖直向上。
各图中A 所受弹力的示意图如图所示。
[答案] 见解析(1)判断物体所受的弹力,应根据弹力产生的条件进行判断,有几处接触,就可能有几个弹力,分析接触处有无形变,有接触并不一定有弹力。
(2)几种常见接触方式的弹力方向1.下列关于弹力的说法中正确的是( )A.两物体相互接触,就一定会产生相互作用的弹力B.两物体不接触,就一定没有相互作用的弹力C.笨重的金属块放在木板上,木板会发生形变对金属施加弹力,而金属不会发生形变,但因其自身重力会对木板施加压力D.运动的小球去挤压弹簧,弹簧会发生形变产生弹力,小球虽不会发生形变,但由于运动会对弹簧产生压力解析:选B 弹力的产生条件是两物体必须直接接触,而且物体要发生弹性形变,故B 正确,A错误。
两物体间发生弹力作用时,两物体都会发生弹性形变,给对方施加弹力作用,故C、D均错误。
2. (多选)如图424所示,一物体A静止在斜面上,关于弹力,下列说法正确的是( )图424A.斜面对A的支持力竖直向上B.A对斜面的压力竖直向下C.斜面对A的支持力垂直斜面向上D.A对斜面的压力垂直斜面向下解析:选CD 斜面对A的支持力是弹力,与接触面垂直,故垂直斜面向上,故A错误,C正确;A对斜面的压力是弹力,与接触面垂直,故垂直斜面向下,故B错误,D正确。
3.画出图425中球A和球B所受重力、弹力的示意图。
(各接触面均光滑,各球均静止)图425解析:先画重力,再分析弹力,注意弹力的有无、方向,再画出弹力。
球A和球B所受重力、弹力的示意图如图所示。
答案:见解析图1.对胡克定律的理解(1)弹力与弹簧伸长量的关系图像(如图426)。
图426(2)应注意的四个问题。
①成立条件:在弹性限度内。
②弹簧的形变量x:弹簧伸长(或缩短)的长度,不是弹簧的原长,更不是弹簧的总长。
③劲度系数k:反映了弹簧的“软”“硬”程度,由弹簧本身的性质决定。
④推论式:ΔF=kΔx,式中ΔF、Δx分别表示弹力的变化量和形变的变化量。
2.一般弹力的计算对于除弹簧外的其他弹性体的弹力大小的计算,一般要借助物体的运动状态所遵循的物理规律求解。
比如悬挂在竖直细绳上的物体处于静止状态时,物体受到二力作用,即:绳向上的拉力和竖直向下的重力,根据二力平衡,可知绳的拉力大小等于物体重力的大小。
[典例] 如图427所示,一根弹簧的自由端B 在未悬挂重物时,正对着刻度尺的零刻度,挂上100 N 重物时正对着刻度20。
图427(1)当弹簧分别挂上50 N 和150 N 重物时,自由端所对刻度应是多少? (2)若自由端所对刻度是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x 1、x 2,由胡克定律得x 120=50100,x 220=150100解得x 1=10,x 2=30(2)设自由端所对刻度为18时,所挂重物的重力为G 。
由胡克定律得1820=G100解得G =90 N 。
[答案] (1)10 30 (2)90 N只有弹簧及橡皮筋类的弹力遵循胡克定律,在弹簧处于伸长状态或压缩状态时均有弹力作用,所以计算弹簧的弹力时,应注意区别这两种状态下弹簧的长度、弹簧的原长、弹簧的形变量等物理量。
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 cmB .20 cmC .15 cmD .14 cm解析:选D 弹簧的原长l 0=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F 1=4 N ,弹簧的长度l 1=12 cm ,则形变量x 1=l 1-l 0=2 cm ;当挂8 N 重物时,F 2=8 N ,设弹簧的长度为l 2,则x 2=l 2-l 0。
由胡克定律F=kx 可知,F 1x 1=F 2x 2,即x 1x 2=F 1F 2,得2l 2-10=48,解得l 2=14 cm 。
2.如图428所示,重为20 N 的物体悬挂在弹簧的下端时,弹簧伸长了4 cm 。
现换用另一个重为40 N 的物体悬挂在弹簧的下端(形变仍在弹性限度内),这时弹簧的弹力大小、劲度系数分别是( )图428A .20 N,500 N/mB .20 N,1 000 N/mC .40 N,500 N/mD .40 N,1 000 N/m解析:选C 重为20 N 的物体悬挂在弹簧的下端时,根据物体平衡条件可知,弹簧的弹力F =20 N ,弹簧伸长的长度x =4 cm =4×10-2m 。
根据胡克定律F =kx 得:k =200.04 N/m=500 N/m ,当重为40 N 的物体悬挂在弹簧的下端时,弹簧的弹力F =40 N ,劲度系数不变,故C 正确。
2.一根弹簧在50 N 力的作用下,长度为10 cm ,若所受的力再增加4 N ,则长度变成10.4 cm 。
设弹簧的形变均在弹性限度内,求弹簧的原长l 0和弹簧的劲度系数k 。
解析:设原长为l 0,劲度系数为k ,则由胡克定律可知F 1=k (l 1-l 0) ① F 2=k (l 2-l 0) ②将F 1=50 N ,l 1=10 cm ,F 2=54 N ,l 2=10.4 cm 代入①②式可得k =1 000 N/m l 0=5 cm 。
答案:l 0=5 cm k =1 000 N/m1.实验原理如图429所示,在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长,平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等。
图4292.实验步骤(1)将弹簧的一端挂在铁架台上,让其自然下垂,用刻度尺测出弹簧自然伸长时的长度l0,即原长。