1、3 32 2 弹力弹力( (二二) ) 学习目标 1.会根据弹力产生的条件判断两个物体间是否存在弹力， 并能画出弹力的方向.2. 掌握胡克定律并能用此定律解决有关问题 胡克定律 1弹性限度：作用在弹簧上的力超过一定程度时，弹簧就不能恢复原状因此，使弹簧发生 弹性形变也有一定的限度，这个限度叫做弹性限度 2内容：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力的大小 F 跟弹簧伸长(或缩短)的长度 x 成正比，即 Fkx. 3劲度系数：公式中的比例系数 k 叫做弹簧的劲度系数，单位是牛/米，符号是 N/m.是表示 弹簧“软”“硬”程度的物理量 1判断下列说法的正误 (1)由 Fkx 可知，在弹性限度内弹力
2、的大小 F 与弹簧的长度成正比( ) (2)不同的弹簧，劲度系数 k 值可能不同( ) (3)劲度系数 k 没有单位( ) (4)只要两个物体相互接触就一定能产生弹力( ) (5)弹簧长度越长，弹力就越大( ) 2弹簧的原长为 10 cm，它下面挂一个重力为 4 N 的物体时，弹簧长度变为 12 cm，则该弹 簧的劲度系数为_N/m.若在它下面挂一个重力为 6 N 的物体，则此时弹簧的长度为 _cm(弹簧始终在弹性限度内) 答案 200 13 一、弹力有无的判断 导学探究 1画出图 1 中两个球受的弹力(接触面光滑，两球均静止) 图 1 答案 2思考：两个物体接触一定有弹力产生吗？ 答案 两个
3、物体接触不一定有弹力产生， 例如上面两种情况下球与侧面接触却没有弹力产生 知识深化 弹力有无的判断方法 (1)对于明显形变的情况，可以根据弹力产生的条件直接进行判断 (2)对于形变不明显的情况，可利用假设法进行判断 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，则说明物体间无弹力作用；否则，有弹力作用 假设有弹力：假设接触物体间有弹力，画出假设状态下的受力示意图，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 图 2 如图 2，接触面光滑，若 A 处有弹力，则无法使球处于静止状态，故 A 处无弹力 (2019 玉门一中高一
4、期末)在下图中，a、b 表面均光滑，且 a、b 均处于静止状态，天 花板和地面均水平a、b 间一定有弹力的是( ) 答案 B 解析 图 A 中 a、 b 间无弹力， 因为 a、 b 无相互挤压， 没有发生形变， 故 A 错误 图 B 中 a、 b 间有弹力，细绳偏离竖直方向，则 a、b 相互挤压，产生弹力，故 B 正确假设图 C 中 a、 b 间有弹力，a 对 b 的弹力方向水平向右，b 将向右滚动，而题设条件 b 是静止的，所以 a、b 间不存在弹力，故 C 错误假设图 D 中 a、b 间有弹力，a 对 b 的弹力垂直于斜面向上，b 球不可能静止，故 D 错误 如图 3，所有的球都是相同的，
5、且形状规则、质量分布均匀甲球放在光滑斜面和光 滑水平面之间，乙球与其右侧的球相互接触并放在光滑的水平面上，丙球与其右侧的球放在 一个大的球壳内部并相互接触，丁球用两根轻质细线吊在天花板上，且其中右侧细线是沿竖 直方向的关于静止的甲、乙、丙、丁四个球的受力情况，下列说法中正确的是( ) 图 3 A甲球受到两个弹力的作用 B乙球受到两个弹力的作用 C丙球受到两个弹力的作用 D丁球受到两个弹力的作用 答案 C 解析 甲球受重力和地面给它的竖直向上的弹力两个力，斜面对甲球没有弹力，如果有甲球 不会静止，即甲球受到一个弹力作用，故 A 错误；乙球受重力和地面给它的竖直向上的弹力 两个力，与乙接触的球不会
6、给乙球弹力，如果有乙球不会静止，即乙球受到一个弹力作用， 故 B 错误；丙球受重力、球壳给它的指向球心的弹力和与它接触的小球给它的沿两球球心连 线向左的弹力，如果与丙球接触的小球不给它沿两球球心连线向左的弹力，丙球不能保持静 止状态，故丙球受两个弹力的作用，故 C 正确；丁球受重力和右侧细线给它的竖直向上的拉 力，倾斜的细线不会给它拉力的作用，如果有丁球不能保持平衡状态，故丁球只受一个向上 的弹力，故 D 错误 二、胡克定律 导学探究 如图 4 所示为一弹簧测力计弹簧测力计的刻度是否均匀？这说明什么？ 答案 均匀说明弹簧测力计的弹力与弹簧的形变量成正比 图 4 知识深化 1对胡克定律 Fkx
7、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， 与弹力的大小 F 和伸长量 x 无关 2Fx 图像是一条过原点的倾斜直线(如图 5 所示)，直线的斜率表示弹簧的劲度系数 k.即 k F x. 图 5 3胡克定律的适用条件：弹簧在弹性限度内发生形变 一根轻质弹簧在 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.求： (弹簧始终在弹性限度内) (1)当这根弹簧长度为 4.20 cm 时，弹簧受到的压力大小； (2)当弹簧受到 15.0 N 的拉力时，弹簧
8、的长度 答案 (1)8.00 N (2)6.50 cm 解析 (1)弹簧原长 L05.00 cm5.0010 2 m 在拉力 F110.0 N 的作用下伸长到 L16.00 cm6.0010 2 m 根据胡克定律得 F1kx1k(L1L0) 解得弹簧的劲度系数 k F1 L1L0 10.0 N 6.005.0010 2 m1.00103 N/m 设当压力为 F2时， 弹簧被压缩到 L24.20 cm4.2010 2 m 根据胡克定律得，压力 F2kx2k(L0L2)1.00103(5.004.20)10 2 N8.00 N. (2)设弹簧的弹力 F15.0 N 时弹簧的伸长量为 x. 由胡克定
9、律得 xF k 15.0 N 1.00103 N/m1.5010 2 m1.50 cm 此时弹簧的长度为 LL0 x6.50 cm. 由实验测得某弹簧所受弹力 F 和弹簧的长度 L 的关系图像如图 6 所示，则： 图 6 (1)该弹簧的原长为多少？ (2)该弹簧的劲度系数为多少？ 答案 (1)15 cm (2)500 N/m 解析 解法一： (1)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. (2)据 Fkx 得劲度系数：kF x F L，由图线可知， 该弹簧伸长 L(25 cm15 cm)10 cm 时， 弹力 F50 N. 所以 kF L 50 1010 2
10、 N/m500 N/m. 解法二：根据胡克定律得 Fk(LL0)， 代入图像中的两点(0.25,50)和(0.05，50) 可得 50k(0.25L0) 50k(0.05L0) 解得 L00.15 m15 cm，k500 N/m. 1(胡克定律)关于弹簧的劲度系数 k，下列说法中正确的是( ) A与弹簧所受的拉力大小有关，拉力越大，k 值也越大 B由弹簧本身决定，与弹簧所受的拉力大小及形变程度无关 C与弹簧发生的形变的大小有关，形变越大，k 值越小 D与弹簧本身特性、所受拉力的大小、形变程度都无关 答案 B 2(胡克定律)(多选)(2020 宝鸡高一检测)如图 7 所示是探究某根弹簧的伸长量
11、x 与所受拉力 F 之间的关系图，下列说法中正确的是( ) 图 7 A弹簧的劲度系数是 2 N/m B弹簧的劲度系数是 2103 N/m C当弹簧受 F2800 N 的拉力作用时，弹簧伸长量 x240 cm D当弹簧伸长量为 x120 cm 时，弹簧产生的拉力是 F1200 N 答案 BC 解析 由图像可知劲度系数 kF x 8102 0.4 N/m2 103 N/m，所以 B 正确，A 错误；当 F2 800 N 时图像中 x240 cm，C 正确；当 x120 cm 时，弹簧拉力是 F1400 N，D 错误 3(弹力的方向及有无判断)画出图 8 中 A 物体所受弹力的示意图，各图中物体 A 均处于静止 状态 图 8 答案 4(胡克定律)轻质弹簧的上端悬挂在天花板上，当下端悬挂一个钩码时，弹簧长度为 L1 15 cm， 再悬挂2个钩码时， 弹簧长度为L225 cm.设每个钩码的质量均为100 g， g取10 m/s2， 求弹簧的劲度系数 k 及原长 L0. 答案 20 N/m 0.1 m 解析 挂上 1 个钩码时，弹簧的伸长量为 x1L1L0 挂上 3 个钩码时，弹簧的伸长量为 x2L2L0 由弹簧所挂钩码的重力大小等于弹簧拉力大小得：mgkx1 3mgkx2 联立解得：k20 N/m，L00.1 m.