高中物理人教版必修1课件：第三章 2 弹力

B.5 N 和 2 N D.1 N 和 2 N
思路分析 :本题的解题思路: 弹簧 弹力方向:对������ → 压缩 向上,对������向下 确定弹簧的伸缩状态 对 A、 B 受力分析 弹簧 弹力方向:对������ → 伸长 向下,对������向上 解析 :如果弹簧处于被拉伸的状态,它将有收缩到原状的趋势,会 向下拉 A,向上提 B,则对物体 A、B,有 FT=GA+F=5 N,FN=GB-F=2 N,选项 B 正确;如果弹簧处于被压缩的状态,它将有向两端伸长恢复 原状的趋势,会向上推 A,向下压 B,则 FT'=GA-F=1 N,FN'=GB+F=6 N,选项 C 正确。 答案:BC
一、
弹力的产生
知识精要 1.产生弹力必备的两个条件 (1)两物体间相互接触; (2)发生弹性形变。
2.判断弹力有无的两种常见方法 (1)直接判断:对于形变较明显的情况,可根据弹力产生条件直接 判断。 (2)“假设法” 判断:对于形变不明显的情况,可用 “假设法” 进行判 断,常见以下三种情形: ①假设与研究对象接触的物体解除接触,判断研究对象的状态 是否发生改变。若状态不变,则此处不存在弹力;若状态改变,则此处 存在弹力。 ②假设有弹力,看看研究对象还能否保持平衡或原来的运动状 态。若能保持,则说明有弹力; 若不能保持,则说明没有弹力。 ③假设没有弹力,看看研究对象还能否保持平衡或原来的运动 状态。若能保持,则说明没有弹力;若不能保持,则说明有弹力。
迁移应用 1.(多选)下列各种情况下,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 :本题考查对弹性形变的理解。“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“桶”,是非弹性形变,故选项 A、 B 正确,C、D 错误。 答案:AB
3.几种常见弹力的方向 类型 面与面 接 触 方 式 方向 垂直公共接触 面 图示
点与面 过点垂直于面
点与点 垂直于切面
轻绳
沿绳收缩的方 向
类型
方向 可沿杆
图示
轻杆 可不沿杆 沿弹簧形变的 反方向
轻弹簧
思考探究 1.若两物体间发生弹力作用,则施力物体和受力物体都会发生 形变,请尝试分析,弹力方向与形变方向的关系。 答案 :弹力方向与形变方向的关系:
答案:见解析
三、 胡克定律
知识精要 1.弹力大小的计算方法 (1)对于有明显形变的弹簧、橡皮条等物体,弹力的大小可以由 胡克定律计算。 (2)对于难以观察的微小形变,可以由物体的受力情况和运动情 况,利用平衡条件或牛顿运动定律(第四章将会学到)来确定弹力的 大小。 2.应用 F=kx 时应注意的四个问题 (1)弹簧发生形变时必须在弹性限度内。 (2)x 是弹簧的形变量,不是弹簧的原长,也不是弹簧形变后的实 际长度。 (3)仅仅根据弹簧弹力大小的变化无法确定弹簧长度的变化,不 能说弹簧弹力增大时 ,弹簧就变长。 (4)F-x 图象中斜率表示弹簧的劲度系数,对于同一根弹簧来说, 劲度系数是不变的。
思考探究 1.如图所示,用弹簧测力计拉弹簧时,弹簧拉伸越长,弹簧测力计 的示数越大,这一现象说明了什么问题?
答案:这一现象说明弹簧的弹力大小与弹簧形变的大小有关,弹 簧的形变越大,弹力越大,形变消失,弹力也消失。 2.弹簧的劲度系数与弹簧形变量的大小有关吗?试说明理由。 答案:无关。劲度系数是弹簧本身的一种属性,与弹簧的形变量 无关。
2.甲图中物体 A、B 分别并排静止在光滑水平面上,乙图中 A、 B 叠放在光滑水平面上,两种情况下 A、B 之间都有弹力吗?为什么?
答案 :甲图中 A、B 之间无弹力,乙图中 A、B 之间有弹力。因 为甲图中两物体虽然接触,但无相互挤压,而乙图中既相互接触,又互 相挤压,故乙图中两物体间有弹力作用。 3.判断图甲、乙中光滑小球是否受到斜面的弹力作用。
2.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, 试由图象确定:
(1)弹簧的原长; (2)弹簧的劲度系数; (3)弹簧伸长 10 cm 时 ,其弹力的大小。 解析:(1)由题图知,当弹簧长度为 10 cm 时,弹力 F=0,故弹簧的 原长 l0=10 cm。 (2)由题图可知,当弹力的变化量 ΔF=10 N 时 ,弹簧长度的变化
2
弹力
目标导航
学习 目标 1.了解形变、弹性形变、弹性限度等概念。 2.知道弹力产生的原因和条件。 3.知道压力、支持力和绳的拉力都是弹力,会分析弹力的 方向。 4.知道影响弹力大小的因素,理解胡克定律,了解科学研究 方法。 重点:弹力有无的判断和弹力方向的判断,弹力大小的计 算。 难点:弹力有无的判断和弹力方向的判断。
二、 弹力的方向
知识精要 1.施力物体形变方向决定弹力方向 发生弹性形变的物体,由于要恢复原状而产生弹力,所以弹力的 方向由施力物体的形变的方向决定,弹力的方向总与施力物体形变 的方向相反,与施力物体恢复形变的方向相同。 2.弹力方向的判定 (1)根据形变方向判断。 弹力的方向与施力物体形变的方向相反。 判断步骤:明确被分析的弹力→确定施力物体→ 分析施力物体 形变的方向→确定该弹力的方向。 (2)根据不同类型弹力的方向特点判断。 支持力和压力总是垂直于接触面指向被支持和被压的物体,绳 上的拉力总是沿绳指向绳收缩的方向。
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典题例解 【例 2】 如图所示,一根弹性杆的一端固定在倾角为 30°的斜 面上,杆的另一端固定一个重为 2 N 的小球,小球处于静止状态 ,则 弹性杆对小球的弹力( )
A.大小为 2 N,方向平行于斜面向上 B.大小为 2 N,方向垂直于斜面向上 C.大小为 2 N,方向竖直向上 D.大小为 1 N,方向沿杆的切线方向 解析:小球受到杆对它的弹力及其自身重力而静止,这两个力是 平衡力,大小相等方向相反,故 C 项正确。 答案:C 点拨:由于杆对物体的弹力可沿任意方向,所以通过二力平衡的 知识可知弹力只能竖直向上。
重点 难点
激趣诱思
如图所示:被拉弯的弓把箭射出去;挂上篮子的扁担会弯曲;跳 水运动员起跳时,跳板会下弯;上述实例中的“弓”“扁担”及“跳板”有 什么共同特征? 弯弓为什么能够把箭射出去?
简答 :(1)弓、扁担及跳板都发生了形状的改变。 (2)被拉弯的弓为了恢复原来的形状会对箭施加力的作用,从而 把箭射出去。
迁移应用 1.(多选)如图为 P 物体对 Q 物体的压力的示意图,其中错误的 是( )
解析:P 对 Q 物体的压力应作用在 Q 物体上,且力的方向应垂 直于接触面并指向 Q 物体,故选项 B、C、D 均是错误的。 答案:BCD
2.请在下图中画出杆或球所受的弹力。 (1)杆靠在墙上; (2)杆放在半球形的槽中; (3)球用细线悬挂在竖直墙上。
迁移应用 1.探究弹力和弹簧伸长量的关系时,在弹性限度内 ,悬挂 G 1=15 N 的重物时,弹簧长度为 L1= 0.16 m;悬挂 G 2=20 N 的重物时,弹簧长 度为 L 2=0.18 m,则弹簧的原长 L 和劲度系数 k 分别为 ( ) A.L=0.02 m,k=500 N/m B.L=0.10 m,k=500 N/m C.L=0.02 m,k=250 N/m D.L=0.10 m,k=250 N/m 解析 :当悬挂 15 N 重物时,有 G1=k(L1-L);当悬挂 20 N 重物时, 有 G2=k(L2-L),代入数据 ,联立解得 k=250 N/m,L= 0.10 m。故选项 D 正确。 答案:D
解析 :(1)杆在重力作用下对 A、 B 两处都产生挤压作用 ,故 A、 B 两点处对杆有弹力,弹力方向过接触点与平面垂直。如图甲所 示。 (2)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 乙所示。 (3)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 对球的弹力沿绳斜向上。如图丙所示。
思考探究 1.如图所示,在光滑水平面上,用力推动小车向左压弹簧,弹簧对 小车有弹力作用吗?用力推动小车向左压橡皮泥,松手后橡皮泥对小 车还有弹力作用吗?弹簧和橡皮泥分别发生的是何种形变?
答案 :松手后,压缩弹簧的小车被弹出,这说明弹簧对小车有弹力 作用;压缩橡皮泥的小车不被弹出,这说明橡皮泥对小车没有弹力作 用。弹簧变形后撤去外力能恢复原状,属于弹性形变;橡皮泥形变后 撤去外力不能恢复原状,属于非弹性形变。从这个实验说明只有发 生弹性形变的物体才能产生弹力。
典题例解 【例 3】 (多选 ) 如图所示,A、B 两物体的重力分别是 G A=3 N,GB=4 N。A 用细线悬挂在顶板上,B 放在水平面上,A、B 间轻弹 簧的弹力 F=2 N,则细线中的张力 FT 及 B 对地面的压力 FN 的可能 值分别是( )
A.5 N 和 6 N C.1 N 和 6 N
答案 :假设两图中斜面均对小球有弹力作用,则甲图中小球将仍 能保持静止状态,乙图中小球则不能保持静止,所以乙图中小球不受 斜面弹力作用,甲图中受到弹力作用。
典题例解 【例 1】 在下图中,A、B 两球间一定有弹力作用的是(都静 止)( )
解析 :判断 A、B 两球间有无弹力,要依据弹力产生的两个条件: 一接触,二发生弹性形变。四个选项中都满足了接触这一条件,但是 否发生了形变难于观察,这时可以利用“假设法”来判断。在 A 图中 , 若拿去 A 球,则 B 球静止,故 A、 B 间没有挤压,即 A、 B 间没有弹 力。在 B 图中,若拿去 A 球 ,则 B 球将向左运动,故 A、B 间存在相 互挤压,即 A、 B 间存在弹力。在 C 图中 ,若拿去 A 球 ,则 B 球静止, 故 A、 B 间没有挤压,即 A、 B 间没有弹力。在 D 图中,不能判断 A、 B 间有没有弹力。故应选 B。 答案:B