鲁科版 必修一 第四章 第2节 形变与弹力学案(3课时含练习)

第2节形变与弹力一、设计理念形变和弹力是生活中的常见现象，因此整节课设计都是利用身边常用物体来做实验。

实验同时不断的提出问题，充分暴露学生的错误思维，问题的不断深入，形成教学的层次感，不断纠正学生的错误前概念，引导学生积极参与发现问题，提出问题、分析问题和解决问题，形成正确的认识。

设计的实验和问题有较合理的梯度，能激发学生对本节课的学习兴趣，从而积极参与探究并体验成功的喜悦。

二、教学内容《普通高中课程标准实验物理教科书•物理（必修1）》（山东科技出版社出版，第三版）第四章-相互作用，第2节-形变与弹力。

本节课围绕弹力的三个要素开展，首先通过视频和图片创设情景，激发学生的求知欲望，呼唤学生的前概念，然后通过体验性实验引出形变，特别是演示微小形变，使学生认识到任何物体受力的作用都要产生形变。

通过演示实验归纳弹力产生的条件以及方向。

通过探究实验总结出弹簧伸长量与弹力的关系，得出胡克定律，在应用与实际问题。

三、教学目标1.知道常见的形变，通过实验了解物体的弹性；2.知道胡克定律，能用定律进行简单的计算；3.通过一些体验性实验了解常见的形变，以及探究弹力；4.通过学生分组实验，探究弹簧伸长量与弹力的关系；5.在探究物体概念和规律过程中，从生活中来，到生活中去，通过形象、生动的演示实验激发学生学习的兴趣，培养学生的观察能力。

四、教学重、难点1．重点（1）演示微小形变；（2）弹力产生的条件及方向的判断。

2．难点（1）各种效果的弹力方向的判断；（2）探究弹簧伸长量与弹力的关系。

五、学生学习情况分析学生作为新课改对象，学生思维比较活跃，课堂气氛好。

高一新生已经具备了一定的力的知识，但是由于学生前概念的错误影响，对形变和弹力会造成错误的理解。

随着探究实验的不断进行，充分暴露学生的问题，问题的暴露过程也就是问题的解决过程。

六、教学过程（一）引入新课引入课题，设计情景，提出问题播放一小段录象或者图片，激发学生的学习兴趣。

第二节形变与弹力一、课标解读《普通高中物理课程标准》共同必修模块“物理1”中的第二个二级主题“相互作用与运动规律”中涉及本课时内容的条目有“知道常见的形变，通过实验了解物体的弹性，知道胡克定律”。

该条目要求学生知道常见的形变，这里注重从学生熟悉的生活现象引人物理内容，体现了“加强课程内容与学生生活、现代社会及科技发展的联系”的课程理念；同时还要求学生通过实验了解物体的弹性，这里强调了学习的过程与结果。

弹力的概念是力学中重要的基础知识，在初中学生对它已有初步认识的基础上，在高中要进一步深化对它的理解，本节课将通过研究形变来探究弹力的产生、作用点和方向、弹力的大小及其应用．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、作用点和方向，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．二、教材分析与教材的处理1．教材特点①内容与地位弹力和形变在生活、生产中广泛存在，因此教材广泛联系实际，着力体现课程内容的时代性；本节的信息量和活动量非常丰富，实践性和趣味性很强，目的是让学生充分感受到身边的弹性现象，调动起探究的欲望，教师应该充分认识到这一点，并且好好利用。

本节课要解决几个问题：①什么是形变？物体发生形变的原因是什么？②形变的种类有哪些？③弹力产生的条件是什么？④弹力的方向、作用点如何？⑤弹力的大小如何确定？胡克定律是如何得出的？⑥弹簧的劲度和那些因素有关？⑦弹力有哪些方面的应用？其中③④⑤三点是本节课的重要内容，要让学生从日常生活经验、实验演示以及实验探究中体会出来，并且通过实例学会正确应用。

②教学目标（一）知识与技能1．知道常见的形变。

2．会判断弹力的有无及弹力的方向。

3．通过实验探究弹力与形变的关系，知道胡克定律。

4．了解弹力在生活、生产中的广泛应用。

（二）过程与方法1．培养实验中观察能力、动手能力和应变能力。

2．通过思考与交流探究，培养学生科学研究的意识与事实求是的科学态度。

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A组：合格性水平训练1．(弹力的理解)关于弹力的理解，下列说法正确的是()A．一个弹力必定联系着两个物体，其中每个物体既是受力物体，又是施力物体B．放在桌面上的木块受到桌面对它向上的弹力，这是由于木块发生微小形变而产生的C．压缩弹簧时，手先给弹簧一个压力，等弹簧再压缩后才反过来给手一个弹力D．两物体只要接触，就一定会产生弹力答案 A解析力是物体间的相互作用，受力物体同时也是施力物体，施力物体同时也是受力物体，它们同时产生、同时消失，故A正确，C错误；放在桌面上的木块受到桌面给它向上的弹力，这是由于桌面发生微小形变而产生的，故B错误；两物体如果只是接触而没有发生弹性形变，也不会产生弹力，D错误。

2.(弹力的判断)如图所示，一小球用两根轻绳挂于天花板上，球静止，绳1倾斜，绳2恰好竖直，则小球所受的作用力有()A．1个B．2个C．3个D．4个答案 B解析绳1对小球没有力，否则绳2不会竖直。

小球只受重力和绳2的拉力两个力作用，是二力平衡，B正确。

3.(弹力方向)体育课上一学生将足球踢向墙壁，如图所示，下列关于足球与墙壁作用时墙壁给足球的弹力方向的说法正确的是()A．沿v1的方向B．沿v2的方向C．先沿v1的方向后沿v2的方向D．沿垂直于墙壁斜向左上方的方向答案 D解析足球碰撞墙壁时受到的弹力的方向一定与墙壁垂直，指向足球，故D 正确，A、B、C均错误。

4.(弹力方向)(多选)一物体A静止在斜面上，如图所示，则()A．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答案CD解析根据物体间弹力方向的特点，物体间接触面上的弹力方向垂直于接触面指向受力物体，所以C、D两项正确。

5.(弹力的理解)玩具汽车停在模型桥面上，如图所示，下列说法正确的是()A．桥面受向下的弹力，是因为桥梁发生了弹性形变B．汽车没有发生形变，所以汽车不受弹力C．汽车受向上的弹力，是因为桥梁发生了弹性形变D．汽车受向上的弹力，是因为汽车发生了形变答案 C解析汽车与桥面相互挤压都发生了形变，B错误；由于桥面发生弹性形变，所以对汽车有向上的弹力，C正确，D错误；由于汽车发生了形变，所以对桥面产生向下的压力，A错误。

第2节形变与弹力［概念导思］【形变】物体发生伸长、缩短、弯曲等变化称为形变。

物体发生形变的原因是受到了外力的作用，任何物体在外力作用下都能发生形变，只是形变的明显程度不同。

明显的形变很容易观察，如弹簧被拉伸，有些微小的形变不易直接观察到，可采用特殊的方法观察，如课本上利用激光反射法，观察桌面的微笑形变，利用细管中的液面的升降观察硬玻璃瓶的形变。

这种把微笑形变进行放大贯彻或测量的方法叫范性形变。

发生弹性形变的物体，当形变达到某一值时，即使撤取外力，物体也不能恢复原状，这个值叫弹性限度。

【弹力】（1）定义：物体发生弹性形变时，会产生一种恢复原状的力，这种力叫做弹力。

（2）弹力产生的条件：两物体直接接触，相互挤压，发生弹性形变。

的压力和哄面炜胳的在持力烏地刘力（3）弹力的方向：总是与物体形变的方向相反。

（如上左图）所示，书本对桌子的的力是压力；桌子受到的力是弹力，压力总垂直于支持面指向被压的物体，支持力总垂直于支持面指向被支持的物体。

AV/MWVWV^;氏A/W\|AAAMAAT<（3）弹力的大小，弹力的大小与物体弹性形变的大小有关（如上左图），形变越大一般物体弹力大小与形变大小的关系比复杂，但对于弹簧来讲则比较简单：在弹性限度内，弹簧弹力大小跟弹簧伸长（或缩短）的长度成正比，（如上右图）即：F =kx比例系数k叫弹簧的劲度系数，其单位是N/m这个规律为胡克定律。

【弹力的应用】弹簧在实际中的应用主要是利用了：（1）发生弹性形变的弹簧所储存的弹性势能；（2）弹簧形变过程中有缓冲减振的作用；（3）发生弹性形变的弹簧有恢复原状的作用。

［例题解析］例1 （如下左图）所示，一球放在在光滑水平面AC上，并和斜面AB接触，球处于静止状态，分析球受弹力的情况。

解析：球受到竖直向上的重力作用，一定与水平面AC挤压，所以球一定受AC 的弹力，弹力方向竖直向上，由于没有外力使球向左压斜面AB,因此球不受AB,因此球不受AB面的弹力，此题也可以利用假设法判断，假设去掉AC面，因AC面水平，球仍将处于静止状态，故球与AB面无挤压，无弹力。

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。

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第二节形变与弹力一、单选题（共11题；共22分)1.下列说法正确的是（）A。

木块放在桌面上受到向上的支持力．这是由于木块发生形变而产生的B。

用一根细竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿的推力，这是由于木头的形变而产生的C。

细绳对物体拉力方向不一定沿绳D. 挂在电线下面的电灯受到向上的拉力是由于电线发生微小形变而产生的2。

如图所示，在水平传送带上有三个质量分别为m1、m2、m3的木块1、2、3（可视为质点），中间分别用原长均为L、劲度系数均为k的轻弹簧连接，木块与传送带间的动摩擦因数μ．现用水平细绳将木块1固定在左边的墙上,让传送带按图示方向匀速运动,当三个木块达到平衡后,1、2两木块间的距离是（ )A。

B。

C。

D。

3.放在水平桌面上的苹果，处于静止状态,下列说法中正确的是( ）A。

由于苹果发生微小的形变，使苹果受到重力作用B. 由于苹果发生微小的形变,苹果对桌面产生垂直于桌面向下的弹力C。

由于桌面发生微小的形变，苹果对桌面产生垂直于桌面向下的弹力D. 由于苹果发生微小的形变，桌面对苹果产生垂直于桌面向上的弹力4.在光滑水平面上有一物块始终受水平恒力F的作用而运动，在其正前方固定一个足够长的轻质弹簧，如图所示，当物块与弹簧接触后向右运动的过程中，下列说法正确的是（）A. 物块接触弹簧后立即做减速运动B。

第2节形变与弹力1.了解常见形变，会用简单仪器显示微小形变．2.理解弹力的概念，掌握弹力的产生条件及弹力方向的判定．3．理解并应用胡克定律进行分析与计算．,[学生用书P39])一、形变1．定义：物体发生的伸长、缩短、弯曲等变化称为形变．2．弹性体：撤去外力后能恢复原来形状的物体．3．形变的分类(1)弹性形变：弹性体发生的形变．(2)范性形变：物体发生形变后不能恢复原来的形状的形变．4．弹性限度：当弹性体形变达到某一值时，即使撤去外力，物体也不能再恢复原状，这个值叫弹性限度．如图所示：撑杆跳比赛中，撑杆发生了很明显的形变，这种形变属于哪一种？提示：弹性形变．二、弹力及其应用1．概念：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，这种力叫做弹力．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．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(3)适用条件：在弹性体的弹性限度内．4．应用(1)拉伸或压缩的弹簧可以储存弹性势能．(2)弹簧具有弹性，可以缓冲减震、自动复位．(1)物体间只要接触就有弹力作用．()(2)胡克定律F＝kx中的x为弹簧形变后的长度．()提示：(1)×(2)×形变的认识[学生用书P39] 现象物体伸长、缩短、弯曲等分类弹性形变去掉外力后能恢复原状的形变弹簧、橡皮筋范性形变去掉外力后不能恢复原状的形变铅丝、橡皮泥弹性限度弹性形变的极限微小形变光学放大力学放大观察方式(多选)下列有关物体受外力及形变的说法正确的是()A．有力作用在物体上，物体一定发生形变，撤去此力形变完全消失B．有力作用在物体上，物体不一定发生形变C．力作用在硬物体上，物体不发生形变；力作用在软物体上，物体才发生形变D．物体受外力作用发生形变后，若撤去外力，形变不一定完全消失[解析]外力使物体发生非弹性形变时，撤去外力后形变不完全消失，选项A错误；有力作用，物体不一定发生形变，如物体在重力作用下做自由落体运动，选项B正确；外力作用在软硬程度不同的物体上，都会发生形变，不会是只有软物体才会发生形变，选项C 错误；只有外力作用使物体发生弹性形变时，外力撤去后，形变才完全消失，选项D正确．[答案]BD(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．铝桶被砸扁解析：选AB.“撑竿的形变”“椅面发生的微小形变”均能恢复原状，是弹性形变；“细钢丝被绕制成弹簧”不能恢复成“钢丝”，“铝桶被砸扁”不能恢复成原来的“桶”，是非弹性形变，故选项A、B正确，C、D错误．弹力产生及有无的判断[学生用书P40]1．弹力产生的条件(1)物体直接接触；(2)接触处发生弹性形变．只有这两个条件同时具备时，物体间才会产生弹力．2．弹力有无的两种判断方法假设法思路假设将与研究对象接触的物体撤去，判断研究对象的运动状态是否发生改变，若运动状态不变，则此处不存在弹力，若运动状态改变，则此处一定存在弹力例证如图所示，将甲图中与小球接触的斜面去掉，小球无法在原位置保持静止；乙图中悬挂小球的细绳处于竖直状态，把图中的斜面去掉，小球仍静止，故甲图中小球受到斜面的弹力，乙图中小球不受斜面的弹力说明可以将硬的、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，看能不能维持原来的运动状态．如将侧壁、斜面用海绵来替换，将硬杆用轻弹簧(橡皮条)或细绳来替换状态法思路因为物体的受力必须与物体的运动状态相吻合，所以可以依据物体的运动状态由相应的规律(如二力平衡等)来判断物体间的弹力例证如图所示，光滑球静止在水平面AC上且和AB面接触，若没有AC面的弹力，球将无法静止，故AC面对球的弹力是存在的．但是如果AB面对球有弹力，球就不能保持静止状态，与实际情况不符，故AB面对球的弹力是不存在的命题视角1弹力的产生关于弹力的产生，下列说法正确的是()A．只要两物体相互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与它接触的物体产生弹力作用[解析]弹力的产生条件中：接触和弹性形变缺一不可．选项A、C都只满足弹力产生条件的一个方面，而选项B有“相互吸引”，只能证明有力的存在，但不一定是弹力，故只有选项D正确．[答案] D命题视角2弹力有无的判断下列情况中，接触面均光滑，小球都处于静止状态，绳子全处于拉伸状态，则球受到两个弹力的是()[思路点拨] 解此题要根据弹力产生的条件并灵活应用“假设法”和“状态法”判断．[解析]A选项中假设将绳子剪断，小球一定不能静止，所以小球受绳子对它向上的弹力；假设将斜面去掉，小球仍然静止，所以小球与斜面间无弹力作用，小球只受绳子的弹力．B 选项中假设将斜面去掉，小球受地面向上的弹力仍能静止，所以小球只受地面向上的弹力作用．同理C选项中将斜面或绳子去掉，小球都不能静止，所以小球受到斜面和绳子两个弹力的作用．D选项中将台阶去掉，小球仍能静止，所以小球与台阶间无弹力作用，与地面之间一定有弹力作用．[答案] C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(撤去外力后不能恢复原状的形变)的区别．【通关练习】1．(多选)下列关于弹力的说法正确的是()A．两物体之间有弹力时，两物体必定直接接触B．两物体直接接触时，两物体之间必有弹力C．只要物体发生形变就一定有弹力D．在相互接触且发生弹性形变的物体间才产生弹力解析：选AD.弹力产生的条件是两物体直接接触且发生弹性形变．所以A、D正确，B、C错误．2．(多选)一倾角为45°的斜面固定于竖直墙上，为了使一光滑铁球静止，需用一水平推力F作用于球上，F的作用线通过球心，如图所示，则()A．球一定受到斜面的弹力B．球一定受到墙壁的弹力C．球可能受到斜面的弹力D．球可能受到墙壁的弹力解析：选AD.用假设法解此题．假设将斜面去掉，因为球受重力，有向下运动的趋势，因此球不会保持静止状态，所以球一定受到斜面的弹力作用，所以A对，C错；假设去掉竖直墙壁，如果F的大小合适，球和墙之间可以没有弹力，所以D对，B错．弹力方向的判断[学生用书P41]弹力的方向总是跟引起物体形变的外力的方向相反，跟该物体形变的方向相反．弹力的方向通常有以下几种情况：类型方向示意图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(与两球心连线共线)轻绳沿绳指向绳收缩的方向轻杆可沿杆可不沿杆(根据物体的状态判断)弹簧沿弹簧指向弹簧恢复形变的方向画出图中杆或球所受的弹力．(a)杆靠在墙上；(b)杆放在半球形的槽中；(c)球用细线悬挂在竖直墙上；(d)点A、O、B都可能是球的重心位置，点O是球心，点A、O、B在同一竖直线上．[思路点拨] (1)点面接触时产生的弹力方向一定垂直于接触面．(2)绳上的弹力一定沿绳．[解析](a)杆在重力作用下对A、B两处都产生挤压作用，故A、B两处对杆都有弹力，弹力方向与接触点的平面垂直．如图甲所示．(b)杆对C、D两处都有挤压作用，因C处为曲面，D处为支撑点，所以C处弹力垂直于其切面指向球心，D处弹力垂直于杆斜向上．如图乙所示．(c)球挤压墙壁且拉紧绳子，所以墙对球的弹力与墙面垂直；绳子对球的弹力沿绳子斜向上．如图丙所示．(d)当重心不在球心处时，弹力作用也必通过球心O，如图丁所示．应注意不要错误地认为弹力作用线必定通过球的重心．[答案]见解析图判断弹力方向的思路(1)确定物体之间作用的类型．(2)确定产生弹力的物体．(3)找出使该物体发生形变的外力方向． (4)确定物体产生的弹力方向．请在图中画出物体A 所受弹力的示意图，已知各接触面均光滑，A 物体均静止．解析：题图甲中A 与B 、A 与右墙之间都有挤压，都产生弹力，竖直墙给A 的弹力与墙垂直指向左方，B 给A 的弹力沿两球球心连线指向A ，如图1所示．题图乙中杆和A 之间有形变，杆对A 有弹力，由A 的平衡状态可知，杆对A 的弹力与A 的重力平衡，所以杆对A 的弹力方向竖直向上，如图2所示．答案：见解析图胡克定律的理解与应用[学生用书P41]1．对胡克定律F ＝kx 的理解(1)胡克定律成立条件：必须在弹性限度内．(2)x 是弹簧的形变量，是弹簧伸长或缩短的长度，而不是弹簧的总长度．(3)k 为弹簧的劲度系数，反映弹簧本身的属性，由弹簧自身的长度、粗细、材料等因素决定，与弹力F 的大小和形变量x 无关．(4)由F ＝kx 可知，弹簧上弹力的变化量ΔF 与形变量的变化量Δx 也成正比关系，即ΔF ＝k Δx .2．胡克定律的图象表示 (1)图象(2)图象特点①图线是过坐标原点的直线； ②图中F x ＝ΔF Δx.命题视角1 胡克定律的应用某弹簧下挂一质量为2 kg 的物体，弹簧的长度增加了2 cm ，取下物体后弹簧恢复原状．若弹簧的伸长量为1.5 cm ，弹簧下挂的物体有多重？若弹簧下挂一质量为1 000 kg 的物体，还能计算出弹簧的伸长量吗？为什么？(g 取9.8 m/s 2)[思路点拨] 解此题要注意以下两点： (1)胡克定律的适用条件．(2)公式F ＝kx 中各符号的意义．[解析] 由胡克定律F ＝kx 得k ＝F x ＝2×9.80.02N/m ＝980 N/m 当x ′＝0.015 m 时， 弹簧受的拉力为F ′＝kx ′＝980×0.015 N ＝14.7 N此时，弹簧下所挂物体重力为14.7 N.当弹簧下挂质量为1 000 kg 的物体时，弹簧伸长量 x ″＝mg k ＝1 000×9.8980m ＝10 m显然，伸长量太大，此时弹簧受力已超出弹性限度，很可能已被拉断，因此无法计算出弹簧的伸长量．[答案] 14.7 N 不能计算，原因见解析 命题视角2 F －x 图象的应用由实验测得某弹簧的长度L 和弹力F 的关系如图所示，求：(1)该弹簧的原长为多少？ (2)该弹簧的劲度系数为多少？[思路点拨] 解答本题应把握以下两点： (1)弹簧的原长指弹簧弹力为零时的长度．(2)在F －x 图象中图线的斜率表示弹簧的劲度系数．[解析] 法一：(1)弹簧不产生弹力时的长度等于原长，由图可知该弹簧的原长为L 0＝15 cm.(2)据F ＝kx 得劲度系数：k ＝F x ＝ΔF ΔL .由图线可知，该弹簧伸长ΔL ＝25 cm －15 cm ＝10cm 时，弹力ΔF ＝50 N ．所以，k ＝ΔF ΔL ＝5010×10－2N/m ＝500 N/m.法二：根据胡克定律得F ＝k (L －L 0)，代入图象中的两点(0.25，50)和(0.05，－50)，可得50＝k (0.25－L 0)，－50＝k (0.05－L 0)，解得L 0＝0.15 m ＝15 cm ，k ＝500 N/m. [答案] (1)15 cm (2)500 N/m(1)弹簧弹力是由于弹簧发生弹性形变而产生的，此处所指弹性形变包括弹簧伸长或缩短，弹力的大小满足胡克定律F ＝kx ，其中x 为伸长量或者缩短量．(2)图象类问题须明确：图线斜率的物理意义(或切线斜率的物理意义)；图线与纵轴、横轴交点的物理意义．【通关练习】1．(多选)关于胡克定律，下列说法正确的是( )A ．由F ＝kx 可知，在弹性限度内弹力F 的大小与弹簧形变量x 成正比B ．由k ＝Fx 可知，劲度系数k 与弹力F 成正比，与弹簧的长度形变量x 成反比C ．弹簧的劲度系数k 是由弹簧本身决定的，与弹力F 的大小和弹簧形变量x 的大小无关D ．弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的大小解析：选ACD.根据胡克定律可知F ∝x ，其中x 为弹簧的形变量，比例系数k 称为劲度系数，是由弹簧本身决定的，与弹簧的形变量x 无关，故选项A 、C 、D 对．2．一根轻质弹簧一端固定，用大小为F 1的力压弹簧的另一端，平衡时长度为l 1；改用大小为F 2的力拉弹簧，平衡时长度为l 2，弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，该弹簧的劲度系数为( )A.F 2－F 1l 2－l 1B.F 2＋F 1l 2＋l 1C.F 2＋F 1l 2－l 1D.F 2－F 1l 2＋l 1解析：选C.设弹簧的原长为l 0，劲度系数为k ，由胡克定律得： F 1＝k (l 0－l 1) ① F 2＝k (l 2－l 0) ② ①②两式相加得k ＝F 1＋F 2l 2－l 1，故选项C 正确．3．如图所示为一轻质弹簧的长度l 和弹力F 大小的关系图象，试由图线确定．(1)弹簧的原长； (2)弹簧的劲度系数；(3)弹簧长为0.20 m 时弹力的大小．解析：(1)当弹簧弹力为零时，处于原长状态，由图可知原长l 0＝10 cm. (2)当弹簧长度为15 cm 时，弹力F ＝10 N ，对应弹簧的伸长量为Δl ＝(15－10)cm ＝5×10－2m ，由胡克定律F ＝kx 得k ＝F Δl ＝105×10－2N/m ＝200 N/m. (3)当弹簧长为0.20 m 时，弹簧伸长量Δl ′＝0.10 m 由胡克定律F ＝kx 得 F ′＝k ·Δl ′＝200×0.10 N ＝20 N.答案：(1)10 cm (2)200 N/m (3)20 N[随堂检测][学生用书P43]1．关于弹力，下列说法正确的是( ) A ．相互接触的物体间必定有弹力的作用 B ．压力和支持力总是跟接触面垂直C ．在桌面上的物体对桌面产生的压力就是物体的重力D ．物体对桌面产生的压力是由于桌面发生形变产生的解析：选B.产生弹力的两个必要条件是：接触且有弹性形变，故相互接触的物体间不一定有弹力的作用，选项A 错误；压力和支持力总是跟接触面垂直，选项B 正确；在桌面上的物体对桌面产生的压力大小等于物体的重力的大小，选项C 错误；物体对桌面产生的压力是由于物体发生形变产生的，选项D 错误．2．关于胡克定律，下列说法中正确的是( ) A ．胡克定律 F ＝kx 中的 x 指的是弹簧的长度B ．发生弹性形变的物体间的弹力大小都可以用胡克定律计算C ．日常生活中所说的弹簧的“硬”与“软”是指弹簧的轻与重D ．日常生活中所说的弹簧的“硬”与“软”是指弹簧的劲度系数 k 的大小解析：选D.胡克定律 F ＝kx 中的 x 指的是弹簧的形变量，选项A 错误；只有弹簧的弹力大小可以用胡克定律计算，其它有些发生形变的物体的弹力是不能用胡克定律计算的，选项B 错误；日常生活中所说的弹簧的“硬”与“软”是指弹簧的劲度系数的大小，选项C 错误，D 正确．3．体育课上一学生在水平篮球场上拍篮球，如图所示，试分析篮球与地面作用时，地面给篮球的弹力方向为( )A ．斜左上B ．斜右上C ．竖直向上D ．竖直向下解析：选C.篮球与水平地面接触时发生形变，产生弹力．如果认为球的一点与地面接触，则属于点与面接触问题，弹力应垂直于面(即地面)，方向向上．4．(多选)一根轻弹簧的劲度系数为400 N/m ，原长为12 cm ，一端固定，当它另一端受到一个大小为16 N 的作用力时，弹簧的长度可能为( )A ．4 cmB ．8 cmC ．12 cmD ．16 cm解析：选BD.当所加的力是压力时，则弹簧的长度为：l ＝l 0－F k ＝0.12 m －16400m ＝8 cm ；当所加的力是拉力时，则弹簧的长度为：l ′＝l 0＋F k ＝0.12 m ＋16400m ＝16 cm ；故选B 、D. 5．三个质量均为1 kg 的相同木块a 、b 、c 和两个劲度系数均为500 N/m 的相同轻弹簧p 、q 用轻绳连接如图，其中a 放在光滑水平桌面上．开始时p 弹簧处于原长，木块都处于静止．现用水平力缓慢地向左拉p 弹簧的左端，直到c 木块刚好离开水平地面为止，g 取10 m/s 2.该过程p 弹簧的左端向左移动的距离是( )A ．4 cmB ．6 cmC ．8 cmD ．10 cm解析：选C.对物块b 分析受力可知，q 弹簧初始时压缩量为：Δx 1＝mg k ＝10500m ＝0.02 m ＝2 cm.对物块c 分析受力可知，q 弹簧末状态时伸长量为：Δx 2＝mg k ＝10500m ＝0.02 m ＝2 cm. 末状态下，对bc 整体分析受力可知，细线对b 向上的拉力大小为2mg ，由于物块a 平衡，所以p 弹簧的弹力大小也为2 mg ，则末状态下p 弹簧伸长：Δx 3＝2mg k ＝2×10500m ＝0.04 m ＝4 cm.比较初末状态可得：p 弹簧左端向左移动的距离为：s ＝Δx 1＋Δx 2＋Δx 3＝8 cm.故选C.[课时作业][学生用书P119(单独成册)]一、单项选择题1. 如图所示，在用横截面为椭圆形的墨水瓶演示坚硬物体微小弹性形变的实验中，能观察到的现象是( )A ．沿椭圆长轴方向压瓶壁，管中水面上升；沿椭圆短轴方向压瓶壁，管中水面下降B ．沿椭圆长轴方向压瓶壁，管中水面下降；沿椭圆短轴方向压瓶壁，管中水面上升C ．无论沿椭圆长轴还是短轴方向压瓶壁，管中水面均上升D ．无论沿椭圆长轴还是短轴方向压瓶壁，管中水面均下降解析：选B.沿椭圆长轴方向压瓶壁，瓶的容积增大，液面下降；沿椭圆短轴方向压瓶壁，瓶的容积减小，液面上升．故选B.2．下列关于弹力方向的说法中正确的是( )A ．支持力的方向一定与重力的方向相反B ．放在水平面上的物体受到弹力的方向是竖直向下C ．杆对物体的弹力方向总是沿着杆，并指向杆的收缩方向D ．在细绳下端系上的物体受到向上的拉力，是由于细绳发生微小形变而产生解析：选D.支持力的方向垂直于接触面，不一定与重力的方向相反，选项A 错误；放在水平面上的物体受到弹力的方向是竖直向上的，选项B 错误；杆对物体的弹力方向不一定总是沿着杆，也可以和杆成任意角度的方向，选项C 错误；系在绳下端的物体受到细绳向上的拉力是由于细绳发生了微小的弹性形变，要恢复原状，从而产生的，选项D 正确．3．杂技演员有高超的技术，如图所示，能轻松地顶住从高处落下的坛子，关于他顶坛时头顶受到的压力产生的直接原因是( )A ．坛的形变B ．头的形变C ．物体受到的重力D ．人受到的重力解析：选A.头顶受到的压力的施力物体是坛子，受力物体是头顶，它产生的直接原因是坛的形变，间接原因是物体受到的重力，A 项正确．4．如图所示，甲、乙两同学各用10 N 的力拉住轻弹簧的两端，弹簧平衡时伸长了5 cm(在弹性限度内)；那么下列说法中正确的是( )A ．该弹簧的劲度系数k ＝200 N/mB ．该弹簧的劲度系数k ＝400 N/mC ．根据公式k ＝F x，弹簧的劲度系数k 会随弹簧弹力F 的增大而增大 D ．弹簧所受的合力为10 N解析：选A.弹簧的弹力F ＝10 N ，根据胡克定律F ＝kx 得：弹簧的劲度系数k ＝F x ＝100.05N/m ＝200 N/m ，故A 正确，B 错误；弹簧的劲度系数k 与弹簧弹力F 的变化无关，与弹簧本身有关，故C 错误；轻弹簧的两端各受10 N 拉力F 的作用，所以弹簧所受的合力为零，故D 错误．5．如图所示，球A 在斜面上，被竖直挡板挡住而处于静止状态，关于球A 所受的弹力，以下说法正确的是( )A ．球A 仅受一个弹力作用，弹力的方向垂直斜面向上B ．球A 受两个弹力作用，一个水平向左，一个垂直斜面向下C ．球A 受两个弹力作用，一个水平向右，一个垂直斜面向上D ．球A 受三个弹力作用，一个水平向右，一个垂直斜面向上，一个竖直向下解析：选C.球A 受竖直向下的重力，与竖直挡板和斜面都有挤压．斜面给它一个支持力，垂直斜面向上；挡板给它一个压力，水平向右，故选项C 正确．二、多项选择题6．小球悬挂在竖直弹簧测力计的下端处于静止状态，则( )A ．小球对弹簧测力计的拉力就是小球的重力B ．小球对弹簧测力计的拉力大小等于小球的重力大小C ．小球所受的重力是由于弹簧产生了形变而产生的D ．小球所受的重力的施力物体是地球解析：选BD.小球对弹簧测力计的拉力的施力物体是小球，故拉力不是重力，故A错误；小球静止，则由二力平衡可知，弹簧测力计对小球的拉力大小等于小球的重力大小，故B正确；重力的施力物体是地球，弹簧的形变只能产生弹力，故C错误，D正确．7．在一张大桌子上放两个平面镜M和N，让一束光依次被两面镜子反射，最后射到墙上，形成一个光点P.用力压桌面中心，观察墙上光点位置的变化．下列说法中正确的是()A．F增大，P上移B．F减小，P下移C．F增大，P下移D．F减小，P上移解析：选CD.当力F增大时，两镜面均向里倾斜，使入射角减小，经两次累积，使反射光线的反射角更小，光点P下移；同理，若力F减小，光点P上移．所以，选项C、D正确．8．如图所示，轻质弹簧连接A、B两物体，A放在水平地面上，B的上端通过细线挂在天花板上；已知A的重力为8 N，B的重力为6 N，弹簧的弹力为4 N．则地面受到的压力大小和细线受到的拉力大小可能是()A．18 N和10 N B．4 N和10 NC．12 N和2 N D．14 N和2 N解析：选BC.题目没有具体说明弹簧是被拉伸还是被压缩．如果弹簧被拉伸，A、B两物体的受力情况如图甲所示，A物体满足N＝G A－F＝4 N；B物体满足T＝G B＋F＝10 N，选项B正确．如果弹簧被压缩，A、B两物体的受力情况如图乙所示，A物体满足N＝G A＋F＝12 N；B物体满足T＝G B－F＝2 N，选项C正确．9．如图所示，物体A靠在竖直墙面上，在力F作用下，A、B两个物体都保持静止状态．则关于A、B两个物体间及A与墙面间弹力的说法正确的是()A．A、B两个物体间只是接触，没有弹力B ．A 、B 两个物体间不仅接触，一定有弹力的作用C ．物体A 与墙面间只是接触，没有弹力D ．物体A 与墙面之间不仅接触，一定有弹力的作用解析：选BC.利用假设法判断弹力是否存在．首先以物体A 为研究对象，假设没有物体B 将其支撑，即如果将物体B 拿走，容易想到物体A 会落下，不能保持现在的静止状态，由此可判断A 、B 两个物体间不仅接触，一定有弹力的作用；以A 、B 整体分析，A 与墙只是接触，没有弹力．故正确答案为B 、C.三、非选择题10．一根轻弹簧在10.0 N 的拉力作用下，长度由原来的5.00 cm 伸长为6.00 cm.(1)当这根弹簧长度为4.20 cm 时，受到的压力有多大？弹簧的劲度系数为多大？(2)当弹簧受到15 N 的拉力时，弹簧的长度是多少？解析：(1)已知弹簧原长l 0＝5.00 cm ＝5.00×10－2m在拉力F 1＝10.0 N 的作用下，弹簧伸长到l 1＝6.00 cm ＝6.00×10－2 m ，根据胡克定律F 1＝kx 1＝k (l 1－l 0)可得k ＝F 1l 1－l 0＝10.0（6.00－5.00）×10－2 N/m ＝1.00×103 N/m 压力为F 2时，弹簧被压缩到l 2＝4.20 cm ＝4.20×10－2 m根据胡克定律得F 2＝kx 2＝k (l 0－l 2)＝1.00×103×(5.00－4.20)×10－2 N ＝8.0 N即压力为8.0 N ，弹簧的劲度系数为1.00×103 N/m.(2)此时弹簧的弹力F ＝15 N ，弹簧的伸长量为x .由胡克定律得x ＝F k ＝151.00×103m ＝1.5×10－2m ＝1.5 cm.此时弹簧的长度l ＝l 0＋x ＝6.5 cm.答案：(1)8.0 N 1.00×103 N/m (2)6.5 cm11．在现代汽车技术中，一般轿车都设置有“汽车悬架”，麦弗逊式及烛式悬架都是将螺旋弹簧和减振器有机组合，对缓冲冲击和消减冲击产生的振动全面考虑，大大提高了乘坐者的舒适性．现在有一组合弹簧，一根大弹簧内套了一根小弹簧，大弹簧比小弹簧长0.2 m ．为了测量弹簧的劲度系数，把组合弹簧的一端平齐并竖直固定，另一端处于自由状态，如图甲所示．当压缩此组合弹簧时，测得力与压缩距离之间的关系图线如图乙所示，则大弹簧的劲度系数k 1和小弹簧的劲度系数k 2分别为多少？解析：从题图可知：压缩距离x 在0～0.2 m 范围内，此时只有大弹簧起作用，小弹簧没承受压力，有：F ＝k 1x ；解得：k 1＝10 N/m压缩距离x 在0.2～0.3 m 范围内，两个弹簧都被压缩，都产生弹力，当大弹簧压缩x时，小弹簧压缩了(x－0.2)，所以F＝k1x＋k2(x－0.2)；解得：k2＝20 N/m.答案：10 N/m20 N/m。

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。