1、第 2 节 形变与弹力学 习 目 标 知 识 脉 络1.知道形变的概念及常见的形变2会判断弹力的有无及弹力的方向(重点、难点)3会用胡克定律计算弹簧的弹力(重点)4了解弹性、弹性形变、弹性限度及弹力的应用.形 变先填空1概念(1)形变：物体发生的伸长、缩短、弯曲等变化称为形变(2)弹性体：撤去外力后能恢复原来形状的物体2形变的分类弹性形变：弹性体发生的形变范性形变：物体发生形变后不能恢复原来的形状的形变3弹性限度当弹性体形变达到某一值时，即使撤去外力，物体也不能再恢复原状，这个值叫弹性限度再判断1任何物体都可以发生形变，但并不是所有的形变都是弹性形变()2物体在外力停止作用后能自动恢复原状的形
2、变叫弹性形变()3细钢丝被绕制成弹簧是弹性形变()后思考如图 421 所示的形变中，哪些发生的是弹性形变？【提示】 甲、乙、丙合作探讨探讨 1：如图 422 所示，取一个扁玻璃瓶，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？图 422【提示】 用手捏玻璃瓶，管中水面上升说明受压时玻璃瓶发生形变，体积变小了探讨 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？【提示】 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
3、(弹性形变)核心点击1形变的两种情况(1)形状的改变：指受力时物体的外观发生变化，如橡皮条拉伸时由短变长；撑竿跳高时，运动员手中的撑竿由直变曲等(2)体积的改变：指受力时物体的体积发生变化，如用力压排球，排球的体积变小；用力压海绵，海绵的体积变小2显示微小形变的方法(1)光学放大法：如图 423 所示，在一张大桌子上放两个平面镜 M 和 N，让一束光依次被两面镜子反射，最后射到墙上，形成一个光点 P.用力压桌面时，桌面发生了形变，虽然形变量很小，但镜子要向桌面中间倾斜，由于两个镜子间距较大，光点在墙上有明显移动，把桌面的形变显示出来图 423(2)力学放大法：如图 424 所示，把一个圆玻璃瓶
4、瓶口用中间插有细管的瓶塞堵上，用手轻压玻璃瓶，玻璃瓶发生形变，容积减小，水受挤压上升，松开手后，形变恢复，水面落回原处图 4241关于弹性形变的说法，下列说法正确的是( )A物体形状的改变叫做弹性形变B一根铁丝被用力折弯后的形变就是弹性形变C物体在外力停止作用后，能够恢复原状的形变叫做弹性形变D物体在外力作用下的形变叫做弹性形变【解析】 外力停止作用后，能够恢复原状的形变叫做弹性形变，C 正确【答案】 C2(多选 )下列各种情况中，属于弹性形变的有( )A撑竿跳高运动员起跳中，撑竿的形变B当你坐在椅子上时，椅面发生的微小形变C细钢丝被绕制成弹簧D铝桶被砸扁【解析】 “撑竿的形变”“椅面发生的微
5、小形变”均能恢复原状，是弹性形变；“细钢丝被绕制成弹簧”不能恢复成“钢丝”，“铝桶被砸扁”不能恢复成“桶”，是非弹性形变，故选项 A、B 正确， C、D 错误【答案】 AB3如图 425 所示，在一张大桌子上放两个平面镜 M 和 N，让一束光依次被两面镜子反射，最后射到墙上，形成一个光点 P.用力压桌面，观察墙上光点位置的变化下列说法中正确的是( )【导学号：21862019】图 425AF 增大，P 不动BF 增大，P 上移CF 减小，P 下移DF 减小，P 上移【解析】 当力 F 增大时，两镜面均向里倾斜，使入射角减小，经两次累积，使反射光线的反射角更小，光点 P 下移；反之，若力 F 减
6、小，光点 P 上移所以，选项 B、D 正确【答案】 D物体的形变1一切物体都可以发生形变，只不过有的明显，有的不明显2显示微小形变的方法：光学放大法、力学放大法等弹力及其应用先填空1弹力(1)定义：物体发生弹性形变时，由于要恢复原状，会对与它接触的物体产生力的作用(2)弹力的方向：弹力的方向总是与物体形变的趋向相反以恢复原状(3)弹力的大小胡克定律内容：在弹性限度内，弹性体(如弹簧)弹力的大小与弹性体伸长(或缩短)的长度成正比公式：Fkx，k 是劲度系数，在国际单位制中， k 的单位是 N/m.条件：在弹性限度内发生伸长(或缩短)形变2弹力的应用(1)拉伸或压缩的弹簧可以储存弹性势能(2)弹簧
7、具有弹性，可以缓冲减震、自动复位再判断1弹力一定产生于两个相互接触的物体间，不相互接触的物体间一定不存在弹力( )2支持力的方向垂直于物体的接触面()3弹簧的弹力总是与其形变量成正比()后思考1弹力产生的条件？【提示】 两物体相互接触且发生弹性形变2能否将胡克定律表述为“弹簧发生弹性形变时，弹力的大小 F 跟弹簧的长度成正比”？为什么？【提示】 不能公式 Fkx 中的 x 指的是弹簧的伸长或缩短的长度 (形变量)，而不是弹簧的长度合作探讨一铁块放在海绵上，铁块和海绵都发生了形变，从而在它们之间产生了弹力，如图 426 所示图 426探讨 1：海绵对铁块的支持力是如何产生的？方向怎样？【提示】
8、海绵对铁块的支持力：海绵发生弹性形变，对与它接触的铁块产生力的作用，方向垂直于接触面向上(如图甲)甲探讨 2：铁块对海绵的压力是怎样产生的？方向怎样？【提示】 铁块对海绵的压力：铁块发生弹性形变，对与它接触的海绵产生力的作用，方向垂直接触面向下(如图乙)乙核心点击1弹力有无的判断(1)对于发生明显形变的物体(如弹簧、橡皮筋等) ，可根据弹力产生的条件：物体直接接触和发生弹性形变直接判断(2)当形变不明显难以直接判断时，通常根据弹力的效果由物体的运动状态来判断；有时也用假设法、替换法等方法来判断思路假设将与研究对象接触的物体解除接触，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
9、在弹力，若运动状态改变，则此处一定存在弹力假设法例证图中细线竖直、斜面光滑，假设去掉斜面，小球的运动状态不变，故小球只受到细线的拉力，不受斜面的支持力思路用细绳替换装置中的杆，看能不能维持原来的力学状态，如果能维持，则说明这个杆提供的是拉力；否则，提供的是支持力替换法例证图中 AB、AC 是轻杆，用细绳替换 AB，原装置状态不变，说明AB 对 A 施加的是拉力；用细绳替换 AC，原状态不能维持，说明AC 对 A 施加的是支持力思路若接触处存在弹力时与物体所处的状态相吻合，说明接触处有弹力存在，否则接触处无弹力状态法例证光滑球静止在水平面 AC 上且和 AB 面接触，由于离开 AC 面的弹力，球
10、将无法静止，故 AC 面对球有弹力如果 AB 面对球有弹力，球将不能保持静止状态，故 AB 面对球无弹力2.弹力方向判断的根据发生弹性形变的物体，由于恢复原状产生弹力，所以弹力的方向由施力物体形变的方向决定，弹力的方向总与施力物体形变的方向相反3几种常见弹力的方向(1)几种不同的接触方式面与面 点与面 点与点弹力方向垂直于公共接触面指向受力物体过点垂直于面指向受力物体垂直于公切面指向受力物体图示(2)轻绳、轻杆、轻弹簧的弹力方向.轻绳 轻杆 轻弹簧弹力方向沿绳子指向绳子收缩的方向可沿杆的方向可不沿杆的方向沿弹簧形变的反方向图示4.对胡克定律的理解(1)定律的成立是有条件的，这就是弹簧要发生“弹
11、性形变”，即在弹性限度内；(2)表达式中 x 是弹簧的形变量，是弹簧伸长(或缩短)的长度，而不是弹簧的原长，也不是弹簧形变后的长度；(3)表达式中的劲度系数 k，反映了弹簧的“软”、“硬”程度，是由弹簧本身的性质(如材料、形状、长度等)决定的不同型号、不同规格的弹簧，其劲度系数不同；(4)设劲度系数为 k 的弹簧，在形变量为 x1、x 2 时产生的弹力分别为F1、F 2，则根据胡克定律 Fkx，有 F1kx 1，F 2 kx2.两式相减，有F1F 2k(x 1x 2)，即 Fkx，此式表明弹簧发生弹性形变时，弹力的变化F 与弹簧长度的变化 x 成正比；(5)根据 Fkx 作出弹力 F 与形变量
12、 x 的关系图象，如图 427 所示，这是一条过原点的直线，其斜率 k .Fx Fx图 4275弹力大小的计算(1)公式法：利用公式 F kx 计算，适用于弹簧这样的弹性体弹力的计算(2)平衡法：如果悬挂在竖直细绳上的物体处于静止状态，求解细绳的拉力时，可用二力平衡得到拉力的大小等于物体重力的大小，目前主要适用于二力平衡的情况4一辆汽车停在水平地面上，下列说法中正确的是 ( ) 【导学号：21862020】A地面受到了向下的弹力，是因为地面发生了弹性形变；汽车没有发生形变，所以汽车不受弹力B地面受到了向下的弹力，是因为地面发生了弹性形变；汽车受到了向上的弹力，是因为汽车也发生了形变C汽车受到向
13、上的弹力，是因为地面发生了形变；地面受到向下的弹力，是因为汽车发生了形变D以上说法都不正确【解析】 汽车停在水平地面上，因为地面发生了向下的形变，所以地面为恢复原状对与之接触的汽车产生一个向上的弹力作用；因为汽车的车轮发生了向上的形变，所以车轮为恢复原状对与之接触的地面产生向下的弹力作用，故只有 C 项正确【答案】 C5将原长 10 cm 的轻质弹簧竖直悬挂，当下端挂 200 g 的钩码时，弹簧的长度为 12 cm，则此弹簧的劲度系数为 ( )A1 N/m B10 N/mC100 N/m D1 000 N/m【解析】 伸长量为 2 cm0.02 m，弹簧弹力大小等于物体重力的大小，F2 N ，由胡可定律 F kx 可知，k100 N/m，C 正确【答案】 C6如图 428 所示，一根弹性杆的一端固定在倾角为 30的斜面上，杆的另一端固定一个重为 2 N 的小球，小球处于静止状态，则弹性杆对小球的弹力 ( )图 428A大小为 2 N，方向平行于斜面向上B大小为 1 N，方向平行于斜面向上C大小为 2 N，方向垂直于斜面向上D大小为 2 N，方向竖直向上【解析】 小球受重力和杆的支持力(弹力)作用处于静止状态，由平衡知识可知，杆对小球的弹力与重力等大、反向【答案】 D判断弹力方向的步骤