《（全國通用版）2018-2019高中物理 第三章 相互作用 2 彈力學(xué)案 新人教版必修1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（全國通用版）2018-2019高中物理 第三章 相互作用 2 彈力學(xué)案 新人教版必修1（13頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 2　彈力 [學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1.知道形變的概念，能區(qū)分彈性形變和非彈性形變.2.知道彈力的定義及產(chǎn)生的條件，會判斷兩個物體間是否存在彈力，并會判斷彈力的方向.3.掌握胡克定律并能用此定律解決有關(guān)問題. 一、彈性形變和彈力 1.形變：物體在力的作用下形狀或體積發(fā)生的變化. 2.彈性形變：物體在形變后撤去作用力時能夠恢復(fù)原狀的形變. 3.彈性限度：如果形變過大，超過一定的限度，撤去作用力后物體不能(填“能”或“不能”)完全恢復(fù)原來的形狀，這個限度叫做彈性限度. 4.彈力 (1)定義：發(fā)生形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，對與它接觸的物體產(chǎn)生的力. (2)產(chǎn)生的條件：①兩物體直接接觸；

2、②發(fā)生彈性形變. 二、幾種彈力及方向 1.壓力和支持力的方向都垂直于物體的接觸面. 2.繩的拉力方向總是沿著繩子而指向繩子收縮的方向.繩中的彈力常常叫做張力. 三、胡克定律 1.內(nèi)容：彈簧發(fā)生彈性形變時，彈力的大小F跟彈簧伸長(或縮短)的長度x成正比，即F＝kx. 2.勁度系數(shù)：其中k為彈簧的勁度系數(shù)，單位為牛頓每米，符號是N/m.是表示彈簧“軟”　“硬”程度的物理量. 1.判斷下列說法的正誤. (1)只要兩物體接觸就一定產(chǎn)生彈力.(×) (2)發(fā)生形變后的物體撤去外力后都能夠恢復(fù)原狀.(×) (3)海綿受擠壓發(fā)生形變，桌面受擠壓不會發(fā)生形變.(×) (4)靜止在水平

3、地面上的物體受到向上的彈力是因?yàn)榈孛姘l(fā)生了形變.(√) (5)由F＝kx可知，在彈性限度內(nèi)彈力F的大小與彈簧的長度成正比.(×) 2.彈簧的原長為10 cm，它下面掛一個重為4 N的物體時，彈簧長為12 cm，則該彈簧的勁度系數(shù)為________ N/m.若在它下面掛一個重為6 N的物體，則彈簧的伸長量為________ cm(彈簧始終在彈性限度內(nèi)). 答案　200　3 【考點(diǎn)】胡克定律 【題點(diǎn)】胡克定律的應(yīng)用 一、形變和彈力 (1)如圖1所示，取一個扁玻璃瓶，里面盛滿水，用穿有透明細(xì)管的橡皮塞封口，使水面位于細(xì)管中，用手捏玻璃瓶，會看到什么現(xiàn)象？說明什么？ 圖1

4、 (2)用手壓橡皮泥，橡皮泥發(fā)生形變；腳踩在松軟的泥土上，留下了深深的腳印(形變)，這兩種形變與玻璃瓶的形變有什么不同？ (3)如圖2所示，被拉長的彈簧對手有一個拉力的作用，這個拉力是如何產(chǎn)生的？ 圖2 答案　(1)用手捏玻璃瓶，管中水面會上升(或下降).說明受壓時玻璃瓶發(fā)生形變，體積變小(或變大)了. (2)橡皮泥、泥土受力后發(fā)生的形變，在撤去外力后不能恢復(fù)原狀(非彈性形變)，玻璃瓶的形變在撤去外力后能恢復(fù)原狀(彈性形變). (3)彈簧受到拉力后發(fā)生形變(伸長)，發(fā)生形變的彈簧要恢復(fù)原狀，對手就產(chǎn)生了拉力. 1.彈性形變和非彈性形變 彈性形變：撤去外力后能恢復(fù)原狀的形變

5、. 非彈性形變：撤去外力后不能恢復(fù)原狀的形變. 發(fā)生彈性形變的物體，外力過大，超過一定的限度(彈性限度)，會變成非彈性形變. 2.彈力的產(chǎn)生必須同時具備兩個條件：(1)兩物體直接接觸；(2)兩物體接觸處發(fā)生彈性形變. 3.顯示微小形變的方法 顯示微小形變可以用光學(xué)放大法(圖3)和力學(xué)放大法(圖1)，它們都是把微小的形變進(jìn)行放大，便于觀察. 圖3 例1　關(guān)于彈力的產(chǎn)生，下列說法正確的是(　　) A.木塊放在桌面上受到一個向上的彈力，這是由于木塊發(fā)生微小形變而產(chǎn)生的 B.木塊放在桌面上，木塊沒有形變，所以對桌面沒有施加彈力 C.拿一根細(xì)竹竿撥動水中的木頭，木頭受到竹竿的彈力

6、，這是由于木頭發(fā)生形變而產(chǎn)生的 D.掛在電線下面的電燈受到向上的拉力，是因?yàn)殡娋€發(fā)生微小的形變而產(chǎn)生的 答案　D 解析　木塊和桌面相互作用，都會發(fā)生微小的形變.桌面發(fā)生微小形變對木塊有向上的彈力即支持力；木塊由于發(fā)生微小形變對桌面有向下的彈力即壓力，A、B都錯.木頭受到的彈力是由細(xì)竹竿發(fā)生形變而產(chǎn)生的，C錯.電燈受到的拉力是電線發(fā)生微小形變而產(chǎn)生的，D對. 【考點(diǎn)】物體的形變和彈力 【題點(diǎn)】對彈力概念的理解 二、彈力的方向　彈力有無的判斷 1.彈力的方向與施力物體形變方向相反，作用在迫使物體發(fā)生形變的那個物體上，幾種常見情況如下： (1)壓力、支持力的方向：總是垂直于接觸面，若

7、接觸面是曲面，則垂直于接觸面的切線；若接觸面是球面，彈力方向的延長線或反向延長線過球心，如圖4所示. 圖4 (2)繩的拉力方向：總是沿著繩并指向繩收縮的方向. 2.彈力有無的判斷： (1)對于明顯形變的情況，可以根據(jù)彈力產(chǎn)生的條件直接進(jìn)行判斷. (2)對于不明顯形變的情況，可利用假設(shè)法進(jìn)行判斷，具體有下列兩種方法： ①假設(shè)無彈力：假設(shè)撤去接觸面，看物體還能否在原位置保持原來的狀態(tài)，若能保持原來的狀態(tài)則說明物體間可能無彈力作用；否則，有彈力作用. ②假設(shè)有彈力：假設(shè)接觸物體間有彈力，畫出假設(shè)狀態(tài)下的受力分析圖，判斷受力情況與所處狀態(tài)是否矛盾，若矛盾，則不存在彈力；若不矛盾，則存

8、在彈力. 如圖5中，若A處有彈力，則無法使球處于靜止?fàn)顟B(tài)，故A處無彈力. 圖5 例2　在如圖6所示的各圖中畫出物體P受到的各接觸點(diǎn)或接觸面對它的彈力的示意圖，各圖中物體P均處于靜止?fàn)顟B(tài). 圖6 答案　見解析圖 解析　甲中屬于繩的拉力，應(yīng)沿繩指向繩收縮的方向，因此彈力方向沿繩向上； 乙中P與斜面的接觸面為平面，P受到的支持力垂直于斜面向上； 丙中A、B兩點(diǎn)都是球面與平面相接觸，彈力應(yīng)垂直于平面，且必過球心，所以A點(diǎn)彈力方向水平向右，B點(diǎn)彈力方向垂直于斜面指向左上方，且都過球心； 丁中A點(diǎn)屬于點(diǎn)與球面相接觸，彈力應(yīng)垂直于球面的切面斜向上，且必過球心O，B點(diǎn)屬于點(diǎn)與桿相接觸

9、，彈力應(yīng)垂直于桿向上. 它們所受彈力的示意圖如圖所示. 【考點(diǎn)】彈力方向和彈力有無的判斷 【題點(diǎn)】彈力方向的判斷 例3　(多選)如圖7所示，圖中的物體A均處于靜止?fàn)顟B(tài)，受到彈力作用的說法正確的是(　　) 圖7 A.圖甲中地面是光滑水平的，A與B間存在彈力 B.圖乙中兩斜面與水平地面的夾角分別為α、β，A對兩斜面均有壓力的作用 C.圖丙中A受到斜面B對它的彈力的作用 D.圖丁中A受到斜面B對它的彈力的作用 答案　BC 解析　題圖甲中對B進(jìn)行受力分析，B球受重力和地面的彈力的作用，二力平衡，B球靜止.不可能再受到A對B的彈力作用；B選項(xiàng)中采用假設(shè)法，若去掉左側(cè)的斜面，

10、A將運(yùn)動，若去掉右側(cè)的斜面，A也將運(yùn)動，所以球A對兩斜面均有力的作用；C選項(xiàng)中假設(shè)斜面B不存在，則小球A無法在原位置保持靜止，故丙圖中小球受到斜面的彈力.D選項(xiàng)中假設(shè)斜面B對小球A有彈力作用，則小球A不能保持靜止，所以丁圖中小球不受斜面彈力的作用. 【考點(diǎn)】彈力方向和彈力有無的判斷 【題點(diǎn)】彈力有無的判斷 判斷彈力有無的兩個誤區(qū) 1.誤認(rèn)為兩物體只要接觸就一定存在彈力作用，而忽視了彈力產(chǎn)生的另一條件——發(fā)生彈性形變. 2.誤認(rèn)為有形變一定有彈力，而忽視了彈性形變和非彈性形變的區(qū)別. 針對訓(xùn)練1　在圖8中畫出物體A所受彈力的示意圖. 圖8 答案　見解析圖 解析　支持

11、力、壓力的方向都要與接觸面垂直并指向被支持或被壓的物體，物體A所受彈力的示意圖如圖所示. 【考點(diǎn)】彈力方向和彈力有無的判斷 【題點(diǎn)】彈力方向的判斷 三、胡克定律 對于同一根彈簧，被拉得越長，彈簧的彈力越大，關(guān)于彈簧彈力的大小，甲說：彈簧彈力大小與其長度成正比；乙說：彈力的變化量ΔF與彈簧形變的變化量Δx成正比.哪個同學(xué)說法正確？ 答案　甲錯，乙對.彈簧的彈力與彈簧的形變量成正比，即F＝kx，也有ΔF＝k·Δx. 　胡克定律 1.成立條件：在彈性限度內(nèi). 2.對F＝kx的理解 (1)x是彈簧的形變量，而不是彈簧形變后的長度. (2)k為彈簧的勁度系數(shù)，反映彈簧本身的屬

12、性，由彈簧自身的長度、粗細(xì)、材料等因素決定，與彈力F的大小和伸長量x無關(guān). (3)F－x圖象是一條過原點(diǎn)的傾斜直線(如圖9所示)，直線的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)k. 圖9 (4)彈簧彈力的變化量ΔF與形變量的變化量Δx也成正比，即ΔF＝kΔx. 例4　一根輕彈簧在10.0 N的拉力作用下，其長度由原來的5.00 cm伸長為6.00 cm. (1)當(dāng)這根彈簧長度為4.20 cm時，彈簧受到的力為多大？ (2)當(dāng)彈簧受到15 N的拉力時，彈簧的長度是多少？(彈簧始終在彈性限度內(nèi)) 答案　(1)8.0 N　(2)6.50 cm 解析　(1)彈簧原長L0＝5.00 cm＝5.00×1

13、0－2 m 在拉力F1＝10.0 N的作用下伸長到L1＝6.00 cm＝6.00×10－2 m 根據(jù)胡克定律得F1＝kx1＝k(L1－L0) 解得彈簧的勁度系數(shù)k＝＝＝1.00×103 N/m 當(dāng)壓力為F2時，彈簧被壓縮到L2＝4.20 cm＝4.20×10－2 m 根據(jù)胡克定律得，壓力F2＝kx2＝k(L0－L2)＝1.00×103 N/m×(5.00－4.20)×10－2 m＝8.0 N. (2)設(shè)彈簧的彈力F＝15 N時彈簧的伸長量為x. 由胡克定律得x＝＝＝1.50×10－2 m＝1.50 cm 此時彈簧的長度為L＝L0＋x＝6.50 cm. 【考點(diǎn)】胡克定律 【題

14、點(diǎn)】胡克定律的應(yīng)用 1.輕彈簧有壓縮和拉伸形變，既能產(chǎn)生壓力，又能產(chǎn)生拉力，方向均沿彈簧的軸線方向. 2.如果題目中只告訴彈簧的形變量，并沒有指出是伸長還是壓縮，或只告訴彈簧彈力的大小，并沒有指出彈簧處于拉伸狀態(tài)還是處于壓縮狀態(tài)，就要分別進(jìn)行討論. 3.輕彈簧的一端空載時彈力為零，不空載時兩端彈力必然相等. 針對訓(xùn)練2　一根輕質(zhì)彈簧一端固定，用大小為50 N的力壓彈簧的另一端，平衡時長度為L1＝20 cm；改用大小為25 N的力拉彈簧，平衡時長度為L2＝35 cm；若彈簧的拉伸或壓縮均在彈性限度內(nèi)，求彈簧的原長和勁度系數(shù). 答案　30 cm　500 N/m 解析　設(shè)彈簧原長為L

15、0，勁度系數(shù)為k.由胡克定律得：F1＝k(L0－L1)① F2＝k(L2－L0)② 聯(lián)立①②兩式得：L0＝0.3 m＝30 cm，k＝500 N/m. 【考點(diǎn)】胡克定律 【題點(diǎn)】胡克定律的應(yīng)用 1.(對彈力概念的理解)(多選)在日常生活及各項(xiàng)體育運(yùn)動中，有彈力出現(xiàn)的情況比較普遍，如圖10所示的跳水運(yùn)動就是一個實(shí)例.請判斷下列說法正確的是(　　) 圖10 A.跳板發(fā)生形變，運(yùn)動員的腳沒有發(fā)生形變 B.跳板和運(yùn)動員的腳都發(fā)生了形變 C.運(yùn)動員受到的支持力，是跳板發(fā)生形變而產(chǎn)生的 D.跳板受到的壓力，是跳板發(fā)生形變而產(chǎn)生的 答案　BC 解析　發(fā)生形變的物體，為了恢復(fù)原

16、狀，會對與它接觸的物體產(chǎn)生彈力的作用，發(fā)生形變的物體是施力物體.B、C正確. 【考點(diǎn)】物體的形變和彈力 【題點(diǎn)】對彈力概念的理解 2.(彈力方向的判斷)在圖11中畫出物體A所受彈力的示意圖. 圖11 答案　如圖所示 【考點(diǎn)】彈力方向和彈力有無的判斷 【題點(diǎn)】彈力方向的判斷 3.(彈力有無的判斷)下列各圖中P、Q兩球之間不存在彈力的是(所有接觸面都是光滑的)(　　) 答案　A 解析　A圖中兩球間若有彈力則小球Q將向右運(yùn)動，所以P、Q間無彈力；B圖中兩球間若無彈力，則兩球?qū)⑾虼髨A弧底部運(yùn)動，所以P、Q間有彈力；C圖中兩球間若無彈力則小球P將向下運(yùn)動，所以P、Q間有彈

17、力；D圖中兩球間若無彈力則小球P將向右下運(yùn)動，所以P、Q間有彈力.故選A. 【考點(diǎn)】彈力方向和彈力有無的判斷 【題點(diǎn)】彈力有無的判斷 4.(胡克定律的應(yīng)用)如圖12所示，鍛煉身體用的拉力器，并列裝有四根相同的彈簧，每根彈簧的自然長度都是40 cm，某人用600 N的力把它們拉長至1.6 m，則(　　) 圖12 A.人的每只手受到拉力器的拉力為300 N B.每根彈簧產(chǎn)生的彈力為150 N C.每根彈簧的勁度系數(shù)為93.75 N/m D.每根彈簧的勁度系數(shù)為500 N/m 答案　B 解析　每只手的拉力均為600 N，故A錯誤；每根彈簧的彈力為 N＝150 N，故B正確；每

18、根彈簧的勁度系數(shù)k＝＝＝125 N/m，故C、D錯誤. 【考點(diǎn)】胡克定律 【題點(diǎn)】胡克定律的應(yīng)用 5.(胡克定律的應(yīng)用)由實(shí)驗(yàn)測得某彈簧所受彈力F和彈簧的長度l的關(guān)系圖象如圖13所示，求： 圖13 (1)該彈簧的原長為多少？ (2)該彈簧的勁度系數(shù)為多少？ 答案　(1)15 cm　(2)500 N/m 解析　(1)彈簧不產(chǎn)生彈力時的長度等于原長，由題圖可知該彈簧的原長為l0＝15 cm. (2)解法一：據(jù)F＝kx得勁度系數(shù)：k＝＝，由題圖可知，該彈簧伸長Δl＝25 cm－15 cm＝10 cm時，彈力ΔF＝50 N. 所以k＝＝ N/m＝500 N/m. 解法二：根據(jù)

19、胡克定律得F＝k(l－l0)， 代入題圖中的兩點(diǎn)(0.25，50)和(0.05，－50). 可得50＝k(0.25－l0) －50＝k(0.05－l0) 解得l0＝0.15 m＝15 cm，k＝500 N/m. 【考點(diǎn)】胡克定律 【題點(diǎn)】胡克定律的應(yīng)用 一、選擇題 考點(diǎn)一　物體的形變和彈力 1.足球運(yùn)動是目前全球體育界最具影響力的項(xiàng)目之一，深受青少年喜愛.如圖1所示為三種與足球有關(guān)的情景.下列說法正確的是(　　) 圖1 A.甲圖中，靜止在草地上的足球受到的彈力就是它的重力 B.乙圖中，靜止在光滑水平地面上的兩個足球由于接觸而受到相互作用的彈力 C.丙圖中，落在

20、球網(wǎng)中的足球受到彈力是由于足球發(fā)生了形變 D.丙圖中，落在球網(wǎng)中的足球受到彈力是由于球網(wǎng)發(fā)生了形變 答案　D 解析　靜止在草地上的足球受到的彈力，與重力相平衡，但不是它的重力，故A錯誤；靜止在光滑水平地面上的兩個足球雖然接觸，但由于沒有彈性形變，所以沒有受到相互作用的彈力，B錯誤；足球撞到網(wǎng)上，球網(wǎng)被撐開，由于球網(wǎng)的形變，而使足球受到了彈力，故C錯誤，D正確. 【考點(diǎn)】物體的形變和彈力 【題點(diǎn)】對彈力概念的理解 2.(多選)玩具汽車停在模型橋面上，如圖2所示，下列說法正確的是(　　) 圖2 A.橋面受向下的彈力，是因?yàn)槠嚢l(fā)生了形變 B.汽車沒有發(fā)生形變，所以汽車不受彈力

21、 C.汽車受向上的彈力，是因?yàn)闃蛄喊l(fā)生了形變 D.汽車受向上的彈力，是因?yàn)槠嚢l(fā)生了形變 答案　AC 解析　因?yàn)槭┝ξ矬w發(fā)生形變而產(chǎn)生彈力，故橋受向下的彈力是因?yàn)槠嚢l(fā)生了形變，汽車受到向上的彈力是因?yàn)闃蛄喊l(fā)生了形變. 【考點(diǎn)】物體的形變和彈力 【題點(diǎn)】對彈力概念的理解 考點(diǎn)二　彈力的有無及其方向的判斷 3.如圖3所示，球A在斜面上，被豎直擋板擋住而處于靜止?fàn)顟B(tài)，關(guān)于球A所受的彈力，以下說法正確的是(　　) 圖3 A. 球A僅受一個彈力作用，彈力的方向垂直斜面向上 B.球A受兩個彈力作用，一個水平向左，一個垂直斜面向下 C.球A受兩個彈力作用，一個水平向右，一個垂直

22、斜面向上 D.球A受三個彈力作用，一個水平向右，一個垂直斜面向上，一個豎直向下 答案　C 解析　由于球A對擋板和斜面接觸擠壓，擋板和斜面都產(chǎn)生彈性形變，它們對球A產(chǎn)生彈力，而且彈力的方向垂直于接觸面，所以擋板對球A的彈力方向水平向右，斜面對球A的彈力方向垂直于斜面向上.故球A受兩個彈力：一個水平向右，一個垂直斜面向上. 【考點(diǎn)】彈力方向和彈力有無的判斷 【題點(diǎn)】彈力方向和彈力有無的判斷 4.如圖4所示，是我國極地考察破冰船——“雪龍?zhí)枴?為滿足破冰航行的要求，其船體結(jié)構(gòu)經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)，船體下部與豎直方向成特殊角度.則船體對冰塊的彈力示意圖正確的是(　　) 圖4 答案　C

23、 解析　船體對冰塊的彈力垂直于接觸面，指向受力物體，故C正確，A、B、D錯誤. 【考點(diǎn)】彈力方向和彈力有無的判斷 【題點(diǎn)】彈力方向的判斷 考點(diǎn)三　胡克定律 5.(多選)關(guān)于胡克定律，下列說法正確的是(　　) A.由F＝kx可知，在彈性限度內(nèi)彈力F的大小與彈簧形變量x成正比 B.由k＝可知，勁度系數(shù)k與彈力F成正比，與彈簧的形變量成反比 C.彈簧的勁度系數(shù)k是由彈簧本身的性質(zhì)決定的，與彈力F的大小和彈簧形變量x的大小無關(guān) D.彈簧的勁度系數(shù)在數(shù)值上等于彈簧伸長(或縮短)單位長度時彈力的大小 答案　ACD 解析　在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力與形變量遵守胡克定律F＝kx，A正確；彈簧

24、的勁度系數(shù)是由彈簧本身的性質(zhì)決定，與彈力F及形變量x無關(guān)，B錯誤，C正確；由胡克定律得k＝，可理解為彈簧伸長(或縮短)單位長度時受到的彈力的值與k相等，D正確. 【考點(diǎn)】胡克定律 【題點(diǎn)】胡克定律的理解 6.(多選)一根輕彈簧一端固定，用大小為F1的力壓輕彈簧的另一端，平衡時長度為l1，若改用大小為F2的力拉輕彈簧，則平衡時長度為l2.輕彈簧的拉伸或壓縮均在彈性限度內(nèi)，則下列說法正確的是(　　) A.輕彈簧的勁度系數(shù)為 B.輕彈簧的勁度系數(shù)為 C.輕彈簧的原長為 D.輕彈簧的原長為 答案　BC 解析　設(shè)輕彈簧原長為l0，勁度系數(shù)為k，根據(jù)胡克定律得F1＝k(l0－l1)，F(xiàn)2

25、＝k(l2－l0)，兩式聯(lián)立得k＝，l0＝，選項(xiàng)B、C正確，A、D錯誤. 【考點(diǎn)】胡克定律 【題點(diǎn)】胡克定律的應(yīng)用 二、非選擇題 7.(胡克定律)如圖5所示為一輕質(zhì)彈簧的彈力F大小和長度L的關(guān)系圖象，試由圖線求： 圖5 (1)彈簧的原長； (2)彈簧的勁度系數(shù)； (3)彈簧伸長0.10 m時，彈力的大小.(彈簧在彈性限度內(nèi)) 答案　(1)10 cm　(2)200 N/m　(3)20 N 解析　(1)由題圖知，當(dāng)彈簧的彈力F＝0時，彈簧的長度L＝10 cm，這就是彈簧的原長. (2)由題圖知，當(dāng)彈簧的長度L1＝15 cm，即伸長量x1＝L1－L＝5 cm時，彈簧的彈力F1＝10 N. 由胡克定律得F1＝kx1，則k＝＝200 N/m. (3)當(dāng)彈簧伸長0.10 m時，F(xiàn)＝kx2＝200 N/m×0.10 m＝20 N. 【考點(diǎn)】胡克定律 【題點(diǎn)】胡克定律的應(yīng)用 13