《2019-2020學年高中物理 第三章 相互作用 2 彈力學案 新人教版必修1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020學年高中物理 第三章 相互作用 2 彈力學案 新人教版必修1（13頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、2　彈力 [學科素養(yǎng)與目標要求]　 物理觀念：1.知道形變、彈性形變和非彈性形變.2.知道彈力的定義及彈力的方向.3.掌握胡克定律． 科學思維：1.會根據(jù)彈力的產(chǎn)生條件或物體的運動狀態(tài)判斷物體間是否存在彈力.2.能用胡克定律解決有關(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”)完全恢復原來的形狀，這個限度叫做彈性限度． 4．彈力 發(fā)生形變的物體，由于要恢復原狀，對與它接觸的物體產(chǎn)生的力． 二、幾

2、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稱為彈簧的勁度系數(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)發(fā)生形變后的物體撤去外力后都能夠恢復原狀．(　×　) (2)海綿受擠壓會發(fā)生形變，桌面受擠壓不會發(fā)生形變．(　×　) (3)靜止在水平地面上的物體受到向上的彈力是因為地面發(fā)生了形變．(　√　)

3、(4)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10cm，它下面掛一個重為4N的物體時，彈簧長為12cm，則該彈簧的勁度系數(shù)為______N/m.若在它下面掛一個重為6N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 一、形變和彈力 (1)如圖1所示，取一個扁玻璃瓶，里面盛滿水，用穿有透明細管的橡皮塞封口，使水面位于細管中，用手捏玻璃瓶，會看到什么現(xiàn)象？說明什么？ 圖1 (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？

4、 答案　(1)用手捏玻璃瓶，管中水面會上升(或下降)．說明受到壓力時玻璃瓶發(fā)生形變，體積變小(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原狀(非彈性形變)，玻璃瓶發(fā)生的形變在撤去外力后能恢復原狀(彈性形變)． 1．彈性形變和非彈性形變 (1)彈性形變：有些物體在形變后撤去作用力時能夠恢復原狀，這種形變叫做彈性形變． (2)非彈性形變：在作用力撤去后，不能恢復原狀的形變． (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完全恢復原來的形狀，這個限度叫做彈性限度．若超出彈性限度，形變就不再是彈性形變． 2．彈力的產(chǎn)生必須同時具備兩個條件

5、： (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力學放大法(圖1)和光學放大法(圖2)，它們都是把微小的形變進行放大，便于觀察． 圖2 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．拿一根細竹竿撥動水中的木頭，木頭受到竹竿的彈力，這是由于木頭發(fā)生彈性形變而產(chǎn)生的 D．掛在電線下面的電燈受到向上的拉力，是因為電線發(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

6、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竹竿發(fā)生彈性形變而產(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． 針對訓練1　一輛拖拉機停在水平地面上，下列有關(guān)敘述中正確的是(　　) A．地面受到向下的彈力，是因為地面發(fā)生了彈性形變；拖拉機沒有發(fā)生形變，所以拖拉機不受彈力 B．拖拉機受到向上的彈力，是因為地面發(fā)生了彈性形變；地面受到向下的彈力，是因為拖拉機也發(fā)生了彈性形變 C．地面受到向下的彈力，是因為地面發(fā)生了彈性形變；拖拉機受到向上的彈力，是因為拖拉機也發(fā)生了彈性形變 D．以上說

7、法都不正確 答案　B 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． (1)支持力和壓力的方向：總是垂直于接觸面指向被支持和被壓的物體上． (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)生的條件直接進行判斷． (2)對于不明顯形變的情況，可利用假設法進行判斷 ①假設無彈力：假設撤去接觸面，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)則說明物體間無彈力作用；否則，有彈力作用． 圖3 ②假設有彈力：假設接觸物體間有彈力，畫出假設狀態(tài)下的

8、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，則存在彈力． 如圖3中，若A處有彈力，則無法使球處于靜止狀態(tài)，故A處無彈力． 例2　在如圖4所示的各圖中畫出物體P受到的各接觸點或接觸面對它的彈力的示意圖，各圖中物體P均處于靜止狀態(tài)． 圖4 答案　見解析圖 解析　甲中屬于繩的拉力，應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兩點都是球面與平面相接觸，彈力應垂直于平面，且必過球心，所以A點彈力方向水平向右，B點彈力方向垂直于斜面指向左上方，且都過球心； 丁中A點屬于點與球面相接

9、觸，彈力應垂直于球面的切面斜向上，且必過球心O，B點屬于點與桿相接觸，彈力應垂直于桿向上． 它們所受彈力的示意圖如圖所示． 例3　(多選)如圖5所示，圖中的物體A均處于靜止狀態(tài)，受到彈力作用的說法正確的是(　　) 圖5 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A進行受力分析，A球受重力和地面的彈力的作用，二力平衡，A球靜止，不可能再受到B對A的彈力作用；B選項中采用假設法，若去掉左側(cè)的

10、斜面，A將運動，若去掉右側(cè)的斜面，A也將運動，所以球A對兩斜面均有壓力的作用；C選項中若去掉斜面B，則小球A無法在原位置保持靜止，故丙圖中小球受到斜面B的彈力；D選項中假設斜面B對小球A有彈力作用，則小球A不能在豎直方向保持靜止，所以丁圖中小球不受斜面彈力的作用． 三、胡克定律 1．對胡克定律的理解 (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)，反映彈簧本身的屬性，由彈簧自身的長度、粗細、材料等因素決定，與彈力F的大小和形變量x無關(guān)． (3)F－x圖象是一條過原點的傾斜直線(如圖6所示)，直線的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)k. 圖6 (4)胡克定律的推

11、論：ΔF＝kΔx.彈簧彈力的變化量ΔF跟彈簧形變量的變化量Δx成正比． 2．胡克定律的適用條件：彈簧在彈性限度內(nèi)發(fā)生彈性形變． 例4　一根輕彈簧在10.0N的拉力作用下，其長度由原來的5.00cm伸長為6.00cm. (1)當這根彈簧長度為4.20cm時，彈簧受到的力為多大？ (2)當彈簧受到15N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)8.0N　(2)6.50cm 解析　(1)彈簧原長L0＝5.00cm＝5.00×10－2m 在拉力F1＝10.0N的作用下伸長到L1＝6.00cm＝6.00×10－2m 根據(jù)胡克定律得F1＝kx1＝k(L1－L0)

12、解得彈簧的勁度系數(shù) k＝＝＝1.00×103N/m 當壓力為F2時，彈簧被壓縮到L2＝4.20cm＝4.20×10－2m 根據(jù)胡克定律得，壓力F2＝kx2＝k(L0－L2)＝1.00×103N/m×(5.00－4.20)×10－2m＝8.0N. (2)當拉力F＝15N時彈簧的伸長量為x. 由胡克定律得x＝＝＝1.50×10－2m＝1.50cm 此時彈簧的長度為L＝L0＋x＝6.50cm. 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．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． 針對訓練2　測得一只彈簧測力計3N和5N兩刻

13、度線之間的距離為2.5cm.求： (1)這只彈簧測力計的勁度系數(shù)． (2)這只彈簧測力計3N刻度線與零刻度線之間的距離． 答案　(1)80N/m　(2)3.75cm 解析　(1)設3N和5N刻度線與零刻度線間的距離分別是x1、x2，則Δx＝x2－x1＝2.5cm，ΔF＝F2－F1＝2N 根據(jù)胡克定律得k＝＝N/m＝80 N/m. (2)因為F1＝kx1 所以x1＝＝m＝0.0375m＝3.75cm 即3N刻度線與零刻度線之間的距離是3.75cm. 1．(對彈力概念的理解)(多選)在日常生活及各項體育運動中，有彈力出現(xiàn)的情況比較普遍，如圖7所示的跳水運動就是一個實例．請判斷

14、下列說法正確的是(　　) 圖7 A．跳板發(fā)生形變，運動員的腳沒有發(fā)生形變 B．跳板和運動員的腳都發(fā)生了形變 C．運動員受到的支持力，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，為了恢復原狀，會對與它接觸的物體產(chǎn)生彈力的作用，兩物體都會發(fā)生形變，發(fā)生形變的物體是施力物體．B、C正確． 2.(對彈力概念的理解)(多選)(2019·長郡中學高一上學期期末)在光滑半球形容器內(nèi)，放置一細桿，細桿與容器的接觸點分別為A、B兩點，如圖8所示．關(guān)于細桿在A、B兩點所受支持力的說法，正確的是(　　) 圖8 A．A點處方向指向球

15、心，是由于容器的形變產(chǎn)生的 B．A點處方向垂直細桿向上，是由于容器的形變產(chǎn)生的 C．B點處方向垂直細桿向上，是由于容器的形變產(chǎn)生的 D．B點處方向豎直向上，是由于細桿的形變產(chǎn)生的 答案　AC 3．(彈力的方向)已知圖9中的球均處于靜止狀態(tài)，球是光滑的，請畫出它們所受彈力的示意圖． 圖9 答案　如圖所示 4．(胡克定律的應用)由實驗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10所示，求： 圖10 (1)該彈簧的原長； (2)該彈簧的勁度系數(shù)． 答案　(1)15cm　(2)500N/m 解析　解法一：(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

16、的原長為l0＝15cm. (2)據(jù)F＝kx得勁度系數(shù)：k＝＝，由題圖可知，該彈簧伸長Δl＝25cm－15cm＝10cm時，彈力ΔF＝50N．所以k＝＝N/m＝500 N/m. 解法二：根據(jù)胡克定律得F＝k(l－l0)，代入題圖中的兩點(0.25,50)和(0.05，－50)． 可得50＝k(0.25－l0) －50＝k(0.05－l0) 解得l0＝0.15m＝15cm，k＝500N/m. 一、選擇題 考點一　對彈力概念的理解 1．(2019·濟南一中期中)足球運動是目前全球體育界最具影響力的運動項目之一，深受青少年喜愛．如圖1所示為四種與足球有關(guān)的情景，下列說法正確的是(　

17、　) 圖1 A．圖甲中，靜止在草地上的足球受到的彈力就是它的重力 B．圖乙中，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．圖丙中，即將被踢起的足球受到腳給它的彈力是由于足球發(fā)生了形變 D．圖丁中，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，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；即將被踢起的足球受到腳給它的彈力是由于腳發(fā)生了形變，C錯誤；足球撞到網(wǎng)上，由于球網(wǎng)的形變，而使足球受到了彈力，D正確． 2.如圖2所示，液

18、晶電視靜止于電視機架上，關(guān)于液晶電視與電視機架之間的相互作用，下列說法正確的是(　　) 圖2 A．液晶電視向下形變，對電視機架產(chǎn)生壓力的作用 B．液晶電視向上形變，對電視機架產(chǎn)生壓力的作用 C．電視機架向下形變，對液晶電視產(chǎn)生壓力的作用 D．電視機架向上形變，對液晶電視產(chǎn)生支持力的作用 答案　B 解析　液晶電視對電視機架產(chǎn)生壓力是由于液晶電視向上形變引起的，選項A錯，B對；電視機架對液晶電視產(chǎn)生支持力是由于電視機架向下形變引起的，選項C、D錯． 考點二　彈力的方向及有無的判斷 3.如圖3所示，球A在斜面上，被豎直擋板擋住而處于靜止狀態(tài)，關(guān)于球A所受的彈力，以下說法正確的是

19、(　　) 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與擋板和斜面都接觸且相互擠壓，所以擋板和斜面都產(chǎn)生彈性形變，它們對球A都產(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． 4．如圖4所示，是我國極地考察破冰船——“雪龍?zhí)枴保疄闈M足破冰航行的要求，其

20、船體結(jié)構(gòu)經(jīng)過特殊設計，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 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． 5．如圖5所示，將一個鋼球分別放在量杯、口大底小的普通茶杯和口小底大的普通茶杯中，鋼球與各容器的底部和側(cè)壁相接觸，處于靜止狀態(tài)．若鋼球和各容器側(cè)壁都是光滑的，各容器的底部均處于水平面內(nèi)，則以下說法正確的是(　　) 圖5 A．各容器的側(cè)壁對鋼球均無彈力作用 B．各容器的側(cè)壁對鋼球均有彈力作用 C．量杯的側(cè)壁對鋼球無彈力作用，其余兩種容器的側(cè)壁對鋼球均有彈力作用 D．口大底小的普通茶

21、杯的側(cè)壁對鋼球有彈力作用，其余兩種容器的側(cè)壁對鋼球均無彈力作用 答案　A 解析　鋼球與容器的側(cè)壁接觸，是否有彈力作用就看接觸處是否發(fā)生彈性形變，但微小形變難以覺察，只能借助假設法判斷．假設容器側(cè)壁對鋼球無彈力作用，則鋼球受重力和容器底部對它的支持力作用，鋼球仍將處于靜止狀態(tài)，故鋼球與容器側(cè)壁雖然接觸但沒有發(fā)生彈性形變，容器側(cè)壁對鋼球無彈力作用的假設成立． 我們也可以假設容器側(cè)壁對鋼球有彈力作用，作出各容器中鋼球的受力示意圖分別如圖甲、乙、丙所示，可見三種情況均與鋼球靜止的題設條件相矛盾，所以原假設不成立，各容器的側(cè)壁對鋼球均無彈力作用．因此，本題正確選項為A. 考點三　胡克定律

22、6．(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x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；彈簧的勁度系數(shù)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)單位長度時彈力的值與k數(shù)值相等，D正確． 7

23、.(2019·溫州市新力量聯(lián)盟高一第一學期期末)為測量一輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)，某同學進行了如下實驗：先將彈簧豎直懸掛，而后在彈簧下端掛上重為3N的鉤碼，彈簧靜止時的位置如圖6所示，可求得該彈簧的勁度系數(shù)為(　　) 圖6 A．20N/m B．30 N/m C．60N/m D．120 N/m 答案　C 8．(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.輕彈簧的壓縮或拉伸均在彈性限度內(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

24、簧的原長為 答案　BC 解析　設輕彈簧原長為l0，勁度系數(shù)為k，根據(jù)胡克定律得F1＝k(l0－l1)，F(xiàn)2＝k(l2－l0)，兩式聯(lián)立得k＝，l0＝，選項B、C正確，A、D錯誤． 9．如圖7所示，四根完全相同的輕質(zhì)彈簧都處于水平位置，它們的右端受到大小皆為F的拉力作用，而左端的情況各不相同：①中彈簧的左端固定在墻上，②中彈簧的左端受大小也為F的拉力作用，③中彈簧的左端拴一小物塊，物塊在光滑的桌面上滑動，④中彈簧的左端拴一小物塊，物塊在有摩擦的桌面上滑動．若認為彈簧的質(zhì)量都為零，以l1、l2、l3、l4依次表示四根彈簧的伸長量，則有(　　) 圖7 A．l2>l1B．l4>l1C．l

25、1>l3D．l2＝l4 答案　D 解析　分析可知題圖中彈簧拉力大小相同，均為F，F(xiàn)＝kx，彈簧完全相同，則k相同，所以x相同，即l1＝l2＝l3＝l4. 10.如圖8所示，A和B兩彈簧的勁度系數(shù)均為k，兩球重均為G，彈簧質(zhì)量可不計，則兩彈簧的伸長長度之和為(　　) 圖8 A. B. C. D. 答案　C 解析　彈簧B上的彈力大小為G，故B的伸長量xB＝.彈簧A上的彈力為2G，故A的伸長量xA＝，總伸長量x＝xA＋xB＝. 二、非選擇題 11．如圖9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9 (1)彈簧的原長； (2)彈簧的勁度系數(shù)；

26、(3)彈簧伸長0.10m時，彈力的大小．(彈簧在彈性限度內(nèi)) 答案　(1)10cm　(2)200N/m　(3)20N 解析　(1)由題圖知，當彈簧的彈力F＝0時，彈簧的原長L＝10cm. (2)由題圖知，當彈簧的長度L1＝15cm，即伸長量x1＝L1－L＝5cm時，彈簧的彈力F1＝10N. 由胡克定律得F1＝kx1，則k＝＝200N/m. (3)當彈簧伸長x＝0.10m時，F(xiàn)＝kx＝200N/m×0.10m＝20N. 12.如圖10所示，A、B是兩個相同的輕彈簧，原長都是l0＝10cm，勁度系數(shù)k＝500N/m，如果圖中懸掛的兩個物體質(zhì)量均為m，現(xiàn)測得兩個彈簧的總長為26 cm，則物體的質(zhì)量m是多少？(取g＝10 N/kg) 圖10 答案　1kg 解析　B彈簧彈力FB＝mg，A彈簧彈力FA＝2mg，設兩彈簧伸長量分別為xA、xB， 則FA＝kxA，F(xiàn)B＝kxB， 由題意xA＋xB＋2l0＝0.26m，由以上各式可得m＝1kg. 13