2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修1 第3章相互作用-力3.1重力与弹力(6)课件

第三章相互作用3.1重力与弹力\n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？\n1．形变与弹性形变(1)形变：物体在力的作用下_______________发生改变,叫做形变.(2)弹性形变：有些物体在形变后能够___________,这种形变叫做弹性形变.知识点1弹性形变与弹力形状或体积恢复原状\n2．弹力(1)概念：发生__________的物体,由于要恢复________,对与它________物体产生力的作用,这种力叫做弹力.弹性形变原状接触的\n(2)弹性限度：当形变超过一定限度时,撤去作用力后,物体__________________________,这个限度叫弹性限度.(3)弹力产生的条件：①两物体________.②有________形变(接触处有挤压或拉伸).不能完全恢复原来的形状接触弹性\n1．常见弹力：平时所说的压力、支持力和拉力都是弹力.绳中的弹力通常称为________.2．弹力的方向(1)压力和支持力的方向________于物体的接触面,指向被压或被________的物体.(2)绳的拉力沿着绳而指向绳________的方向.知识点2常见的几种弹力张力垂直支持收缩\n1．内容：弹簧发生弹性形变时,弹力的大小F跟_______________________成正比.2．表达式：F＝________,其中k为弹簧的___________,单位：牛顿每米,符号________,它的大小反映了弹簧的软硬程度.知识点3胡克定律弹簧伸长(或缩短)的长度xkx劲度系数N/m\n一、弹力有无的判断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．判断弹力有无的常见方法：(1)直接判定：对于发生明显形变的物体(如弹簧、橡皮条等),可根据弹力产生的条件由形变直接判断.\n(2)对于形变不明显的情况,通常用以下方法来判定：a．假设法：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.b．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,看能不能维持原来的力学状态.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.c．状态法：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(如二力平衡知识等)来判断物体间的弹力.\n特别提醒：接触的物体间不一定存在弹力,但两物体间若有弹力,则它们一定接触.\n\n二、弹力方向的判定1．常见的三种接触方式\n2.常见三类弹力的方向\n特别提醒：(1)压力、支持力的方向都垂直于接触面,确定它们方向的关键是找准它们的接触面或接触点的切面.(2)轻杆的弹力方向具有不确定性,一般要根据物体的运动状态结合平衡条件确定轻杆的弹力方向.\n三、弹力大小的计算1．弹簧的弹力(1)应用胡克定律F＝kx求解.其中x为弹簧的形变量(可能为伸长量l－l0,也可能为缩短量l0－l)；k为弹簧的劲度系数,k只与弹簧本身有关,由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定.它反映了弹簧的软硬程度,k越大,弹簧越硬,其长度越难改变.\n(2)弹力与弹簧伸长量的关系可用F－x图象表示,如图,图线的斜率即为弹簧的劲度系数.(3)由于F1＝kx1,F2＝kx2,故ΔF＝F2－F1＝kx2－kx1＝k(x2－x1)＝kΔx,因此,弹簧上弹力的变化量ΔF与形变量的变化量也成正比关系,即ΔF＝kΔx.\n2．非弹簧的弹力大小的计算弹力的大小与物体的形变程度有关,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,物体受绳向上的拉力和重力作用.根据二力平衡,可知绳的拉力大小等于物体重力的大小.\n特别提醒：(1)无论是应用胡克定律计算弹簧弹力大小还是判断弹簧弹力方向,都要注意弹簧是被拉伸,还是被压缩.(2)物体不处于平衡状态时,物体所受的拉力或支持力不等于物体所受的重力.\n四、实验：探究弹力和弹簧伸长的关系1．实验原理(1)弹簧受力会发生形变,形变的大小与受到的外力有关.沿着弹簧的方向拉弹簧,当形变稳定时,弹簧的弹力与使它发生形变的拉力在数值上是相等的.用悬挂法测量弹簧的弹力,利用的是弹簧静止时弹簧的弹力与挂在弹簧下面的钩码的重力相等.(2)弹簧的长度可用刻度尺直接测出,伸长量可由弹簧拉长后的长度减去弹簧的原长来计算.\n(3)建立坐标系,以纵坐标表示弹力大小F,以横坐标表示弹簧的伸长量x,在坐标系中描出实验所测得的各组(x、F)对应的点,用平滑的曲线连接起来,根据实验所得的图线,就可探究弹力大小与伸长量间的关系.2．实验器材轻弹簧、钩码(一盒)、刻度尺、铁架台、三角板、重垂线、坐标纸.\n1234567F/N0l/cmx/cm0\n\n5．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.(2)每次所挂钩码的质量差尽量大一些,从而使坐标上描的点尽可能稀一些,这样作出的图线更精确.(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与弹簧伸长量的对应关系及单位.\n题型1对弹力的理解及判断\n解析：汽车与桥面相互挤压都发生了形变,B错；由于桥面发生弹性形变,所以对汽车有向上的弹力,C对D错；由于汽车发生了形变,所以对桥面产生向下的压力,A错.答案：C\n题型2弹力方向的判断\n解析：甲属于绳的拉力,应沿绳指向绳收缩的方向,因此弹力方向沿绳向上；乙中A点属于点与球面相接触,弹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,弹力应垂直于杆斜向上；丙中A、B两点都是球面与平面相接触,弹力应垂直于平面,且必过球心,所以A处弹力方向水平向右,B处弹力垂直于斜面向左上方,且都过球心；丁中小球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.\n\n点评：判断弹力方向应把握以下三种情况：(1)当面(或曲面)接触,弹力垂直于面.(2)绳上弹力沿绳并指向绳收缩方向.(3)与球面接触的弹力方向延长线或反向延长线过球心.\n题型3探究弹力和弹簧伸长的关系\n钩码质量(g)0306090120150弹簧总长度(cm)6.007.008.009.0010.0011.00(1)写出该图线的数学表达式F＝_______N；(2)图线与横轴的交点的物理意义是_______；(3)该弹簧的劲度系数k＝_______N/m；(4)图线延长后与纵轴的交点的物理意义是______.\n\n(3)图线的斜率即为弹簧的劲度系数k＝30N/m；(4)图线延长后与纵轴的交点表示弹簧长度为5cm时的弹力,此时弹簧被压缩了1cm,即表示弹簧被压缩1cm时的弹力为0.3N.答案：(1)(30L－1.8)(2)弹簧原长(3)30(4)弹簧被压缩1cm时的弹力为0.3N\n易错点：对胡克定律理解不深刻导致错误\n易错分析：此题稍不留神,不仔细分析题意,就会错选A.出错原因是没理解胡克定律F＝kx中弹簧的形变量x的含义.要知道本题中所给的“x”是F力作用下的伸长量.而弹簧在挂物体达到平衡时就已经有一个x0的伸长量了.正确解答：由题意可知,挂物平衡时：mg＝kx0F作用时,弹簧再伸长x,则总的形变量应为x0＋x再由胡克定律得F弹＝k(x0＋x)＝kx0＋kx＝mg＋kx因此选项B是正确的.正确答案：B