1、,第一节 探究形变与弹力的关系,第三章 研究物体间的相互作用,学习目标,1.知道常见形变和弹性形变. 2.知道弹力产生的原因和条件. 3.知道压力、支持力和拉力都是弹力，会分析弹力的方向，能正确画出力的图示及示意图. 4.掌握胡克定律，会用Fkx分析、解决有关问题.,自主预习,01,1.形变：物体_发生变化. 2.分类：_形变、_形变、_形变和_形变等. 3.任何物体都能发生形变.有时形变比较_，有时很_，需要借助仪器才能观察到.,认识形变,一,形状,压缩,拉伸,弯曲,扭曲,明显,微小,1.弹性：弹簧具有恢复_的性质. 2.弹性形变：任何物体受到外力作用后都会产生形变，撤去外力后，物体能_恢复
2、原状的形变，称为弹性形变. 3.弹性限度：如果外力过大，撤去外力后，物体形状不能_，我们称这种现象为超过了物体的弹性限度.,弹性与弹性限度,二,原状,完全,完全恢复,1.弹力：产生_的物体由于要_，会对与它接触的物体产生力的作用，这种力称为弹力. 2.弹力是由_(填“受力物体”或“施力物体”)发生形变而产生的. 3.几种弹力的方向 (1)压力或支持力的方向：压力的方向_于支持面指向被压的物体；支持力的方向_于支持面指向被支持的物体. (2)绳子对物体的拉力方向：沿_指向绳子_的方向. 4.胡克定律 (1)内容：在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与_成正比. (2)公式：F_.k为弹簧的劲度系数，单
3、位为 ，不同的弹簧，其劲度系数_.,探究弹力,三,恢复原状,形变,施力物体,垂直,垂直,绳子,收缩,弹簧的伸长(或缩短)量x,不同,kx,N/m,1.力的示意图：用一带箭头的线段表示力. 2.力的图示：用线段的长度表示力的_，线段的箭头指向力的方向，箭尾(或箭头)表示力的_.,力的图示,四,大小,作用点,1.判断下列说法的正误. (1)只要两物体接触就一定产生弹力.( ) (2)发生形变后的物体撤去外力后都能够恢复原状.( ) (3)绳对物体的拉力方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向.( ) (4)静止在水平地面上的物体受到向上的弹力是因为地面发生了形变.( ) (5)由Fkx可知，在弹性限度内弹
4、力F的大小与弹簧的长度成正比.( ) 2.弹簧的原长为10 cm，它下面挂一个重为4 N的物体时，弹簧长为12 cm，则该弹簧的劲度系数为_ N/m.若在它下面挂一个重为6 N的物体，则弹簧的伸长量为_cm. (弹簧始终处于弹性限度内),即学即用,200,3,3.小明用20 N的水平力推桌子(如图1所示)，作出此力的图示和力的示意图.,图1,答案,重点探究,02,1.如图2所示，取一个玻璃瓶，里面盛满水，用穿有透明细管的橡皮塞封口，使水面位于细管中，用手捏玻璃瓶，会看到什么现象？说明什么？,形变和弹力,一,导学探究,图2,答案 用手捏玻璃瓶，管中水面上升(或下降).说明受压时玻璃瓶发生形变，体
5、积变小(或变大)了.,2.用手压橡皮泥，橡皮泥发生形变；脚踩在松软的泥土上，留下了深深的脚印(形变)，这两种形变与玻璃瓶的形变有什么不同？,答案 橡皮泥、泥土受力后发生的形变，在撤去外力后不能恢复原状(非弹性形变)，玻璃瓶的形变在撤去外力后能恢复原状(弹性形变).,3.如图3所示，被拉长的弹簧对手有一个拉力的作用，这个拉力是如何产生的？,图3,答案 弹簧受到拉力后发生形变(伸长)，发生形变的弹簧要恢复原状，对手就产生了拉力.,知识深化,1.弹性形变和非弹性形变 弹性形变：撤去外力后能恢复原状的形变. 非弹性形变：撤去外力后不能恢复原状的形变. 发生弹性形变的物体，外力过大，超过一定的限度(弹性
6、限度)，会变成非弹性形变. 2.弹力的产生必须同时具备两个条件 (1)两物体直接接触； (2)两物体接触处发生弹性形变.,3.显示微小形变的方法 显示微小形变可以用光学放大法(图3)和力学放大法(图4)，它们都是把微小的形变放大，便于观察.,图3,图4,例1 关于弹力的产生，下列说法正确的是 A.木块放在桌面上受到一个向上的弹力，这是由于木块发生微小形变而产生的 B.木块放在桌面上，木块没有形变，所以对桌面没有施加弹力 C.拿一根细竹竿拨动水中的木头，木头受到细竹竿的弹力，这是由于木头发生形变而 产生的 D.挂在电线下面的电灯受到向上的拉力，是因为电线发生微小的形变而产生的,解析 木块和桌面相
7、互作用，都会发生微小的形变.桌面发生微小形变对木块有向上的弹力，即支持力；木块发生微小形变对桌面有向下的弹力，即压力，A、B错； 木头受到的弹力是由细竹竿发生形变而产生的，C错； 电灯受到的拉力是电线发生微小形变而产生的，D对.,如图5所示是足球撞击球网的瞬间.,力的图示,二,导学探究,图5,若足球对球网的作用点为图中的A点，且作用力F方向水平向右，大小为50 N，请画出该力的图示和力的示意图.,答案 如图所示,力的图示,力的示意图,力的图示和力的示意图的区别 力的图示可以表示力的三个要素，即大小、方向和作用点.力的示意图只能表示力的两个要素，即方向和作用点.,知识深化,例2 在图6甲中木块P
8、点，用与水平方向成30角斜向右上方的150 N的力拉木块；在图乙中木块的Q点，用与竖直方向成60角斜向左上方的20 N的力把木块抵在墙壁上，试作出甲、乙两图中所给力的图示.,图6,答案 如图所示,方法归纳,力的图示与力的示意图的画法,(1)试作出图7中半圆柱体上A、B、C三点所受的弹力的示意图.,弹力有无的判断 弹力方向的确定,三,导学探究,图7,答案 如图所示,(2)如图8所示，小球放于固定的两个平滑的木板之间，且与两木板接触. 试画出小球受到的作用力(重力和弹力)的示意图；,图8,答案 如图所示,两相互接触的物体间一定有弹力吗？,答案 两相互接触的物体间不一定有弹力，例如A处无弹力.,1.
9、弹力的方向与施力物体形变方向相反，作用在迫使物体发生形变的那个物体上，几种常见情况如下：,知识深化,图9,(1)压力、支持力的方向：总是垂直于接触面，若接触面是曲面，则垂直于接触面的切面；若接触面是球面，弹力方向的延长线或反向延长线过球心，如图9所示.,(2)绳的拉力方向：总是沿着绳并指向绳收缩的方向.,2.弹力有无的判断 (1)对于明显形变的情况，可以根据弹力产生条件直接进行判断. (2)对于不明显形变的情况，可利用假设法进行判断，具体有下列两种方法： 假设无弹力：假设撤去接触面，看物体还能否在原位置保持原来的状态，若能保持原来的状态则说明物体间可能无弹力作用；否则，有弹力作用. 假设有弹力
10、：假设接触物体间有弹力，画出假设状态下的受力分析图， 判断受力情况与所处状态是否矛盾，若矛盾，则不存在弹力；若不矛盾，则存在弹力. 如图10中，若A处有弹力，则无法使球处于静止状态，故A处无弹力.(接触面均光滑),图10,例3 在如图11所示的各图中画出物体P受到的各接触点或接触面对它的弹力的示意图，各图中物体P均处于静止状态.(图丙中斜面光滑),图11,答案 见解析图,解析 题图甲中P与斜面的接触面为平面，P受到的支持力垂直于斜面向上； 题图乙中A、B两点都是球面与平面的接触点，弹力都垂直于平面，且都过球心，所以A点弹力方向水平向右，B点弹力方向垂直于斜面指向左上方，且都过球心； 题图丙中绳
11、的拉力应沿着绳指向绳收缩的方向，因此绳的弹力方向沿绳向上；假设斜面B对小球P有弹力作用，小球P则不能保持静止，所以题图丙中小球不受斜面弹力的作用. 题图丁中A点属于杆与球面的接触点，弹力应垂直于球面的切面斜向上，且必过球心O，B点属于点与杆相接触，弹力应垂直于杆向上. 它们所受弹力的示意图如图所示.,误区警示,判断弹力有无的两个误区 1.误认为两物体只要接触就一定存在弹力作用，而忽视了弹力产生的另一条件发生弹性形变. 2.误认为有形变一定有弹力，而忽视了弹性形变和非弹性形变的区别.,针对训练1 在图12中画出物体A所受弹力的示意图.,图12,答案 见解析图,解析 支持力、压力的方向都要与接触面
12、垂直并指向被支持或被压的物体，物体A所受弹力的示意图如图所示.,对于同一根弹簧，被拉得越长，弹簧的弹力越大，关于弹簧弹力的大小，甲说：弹簧弹力大小与其长度成正比；乙说：弹簧弹力的变化量F与弹簧形变的变化量x成正比.哪个同学说法正确？,胡克定律,四,导学探究,答案 乙同学说法正确.弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比，即Fkx，也有Fkx.,1.成立条件：在弹性限度内. 2.对Fkx的理解 (1)x是弹簧的形变量，而不是弹簧形变后的长度. (2)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的大小和伸长(或缩短)量x无关.,知识深化,(3)Fx图象是一条过原点
13、的倾斜直线(如图13所示)，直线的斜率表示弹簧的劲度系数k.,图13,(4)弹簧弹力的变化量F与形变量的变化量x也成正比，即Fkx.,当压力为F2时，弹簧被压缩到L24.20 cm4.20102 m 根据胡克定律得，压力F2kx2k(L0L2)1.00103 N/m(5.004.20)102 m8.0 N.,例4 一根轻弹簧在10.0 N的拉力作用下，其长度由原来的5.00 cm伸长为6.00 cm. (1)当这根弹簧长度为4.20 cm时，弹簧受到的力为多大？,答案 8.0 N,解析 弹簧原长L05.00 cm5.00102 m 在拉力F110.0 N的作用下伸长到L16.00 cm6.00
14、102 m 根据胡克定律得F1kx1k(L1L0) 解得弹簧的劲度系数,(2)当弹簧受到15.0 N的拉力时，弹簧的长度是多少？(弹簧始终在弹性限度内),答案 6.50 cm,解析 设当拉力F15.0 N时弹簧的伸长量为x.,此时弹簧的长度为LL0x6.50 cm.,总结 提升,1.轻质弹簧有压缩形变和拉伸形变，既能产生压力，又能产生拉力，方向沿弹簧的轴线方向. 2.如果题目中只告诉弹簧的形变量，并没有指出是伸长还是压缩，或只告诉弹簧弹力的大小，并没有指出弹簧处于拉伸状态还是处于压缩状态，就要分别进行讨论. 3.轻质弹簧的一端空载时弹力为零，不空载时两端弹力大小必然相等.,针对训练2 测得一只
15、弹簧测力计3 N和5 N两刻度线之间的距离为2.5 cm.求： (1)这只弹簧测力计的劲度系数；,答案 80 N/m,(2)这只弹簧测力计3 N刻度线与零刻度线之间的距离.,答案 3.75 cm,解析 因为F1kx1,即3 N刻度线与零刻度线之间的距离是3.75 cm.,达标检测,03,1,2,3,1.(对弹力概念的理解)(多选)在日常生活及各项体育运动中，有弹力出现的情况比较普遍，如图14所示的跳水运动就是一个实例.请判断下列说法正确的是,4,5,图14,A.跳板发生形变，运动员的脚没有发生形变 B.跳板和运动员的脚都发生了形变 C.运动员受到的支持力，是跳板发生形变而产生的 D.跳板受到的
16、压力，是跳板发生形变而产生的,2.(弹力的方向)已知图15中的球均处于静止状态，球是光滑的，请画出它们所受弹力的示意图.,答案 如图所示,1,2,3,4,5,图15,3.(弹力有无的判断)下列各图中P、Q两球之间不存在弹力的是(所有接触面都是光滑的),1,2,3,4,5,解析 A图中两球间若有弹力则小球Q将向右运动，所以P、Q间无弹力； B图中两球间若无弹力，则两球将向大圆弧底部运动，所以P、Q间有弹力； C图中两球间若无弹力则小球P将向右下运动，所以P、Q间有弹力； D图中两球间若无弹力则小球P将向右下运动，所以P、Q间有弹力.故选A.,4.(胡克定律的应用)如图16所示，锻炼身体用的拉力器
17、，并列装有四根相同的弹簧，每根弹簧的自然长度都是40 cm，某人用600 N的力把它们拉长至1.6 m，则,4,5,1,2,3,图16,A.人的每只手受到拉力器的拉力为300 N B.每根弹簧产生的弹力为150 N C.每根弹簧的劲度系数为93.75 N/m D.每根弹簧的劲度系数为500 N/m,解析 每只手受到的拉力均为600 N，故A错误；,4,5,5.(胡克定律的应用)由实验测得某弹簧所受弹力F和弹簧的长度l的关系图象如图17所示，求：,1,2,3,图17,(1)该弹簧的原长为多少？,答案 15 cm,解析 弹簧不产生弹力时的长度等于原长，由题图可知该弹簧的原长为l015 cm.,4,5,1,2,3,(2)该弹簧的劲度系数为多少？,答案 500 N/m,解法二：根据胡克定律得Fk(ll0)，代入题图中的两点(0.25,50)和(0.05，50). 可得50k(0.25l0) 50k(0.05l0) 解得l00.15 m15 cm，k500 N/m.,4,5,1,2,3,