1、3 弹力课时 1 弹力学习目标 1.知道形变的概念，并会区分某形变是弹性形变还是范性形变 .2.知道弹力的定义及产生的条件，会判断两个物体间是否存在弹力，并会判断弹力的方向.3.掌握胡克定律并能用此定律解决有关问题一、物体的形变1形变(1)定义：物体形状或体积的变化(2)常见的形变：物体的伸长、缩短、弯曲等2形变的分类(1)弹性形变：撤去外力作用后物体能恢复原状的形变(2)范性形变：撤去外力作用后物体的形变或多或少仍有保留而不能复原的形变3弹性限度如果作用在物体上的外力过大，超出了一定的限度，那么撤去外力后物体就不能恢复原状，这个限度叫做弹性限度二、弹力及常见的弹力1弹力：发生弹性形变的物体由
2、于要恢复原状，对与它接触的物体产生的作用力2常见的弹力(1)压力或支持力的方向总是垂直于支持面而指向被压或被支持的物体(2)绳子的拉力的方向总是沿着绳子而指向绳子要收缩的方向3弹力的大小跟形变的大小有关系，形变越大，弹力也越大4胡克定律(1)内容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(2)公式Fkx，其中 k 为弹簧的劲度系数 ，单位：牛顿每米，符号： N/m.x 为弹簧的伸长或缩短量即学即用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)海绵受挤压发生形变，桌面受挤压不会发生形变( )
3、(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 F kx 可知，在弹性限度内弹力 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.答案 200 3一、形变和弹力导学探究 (1)如图 1 所示，取一个扁塑料瓶，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，用手捏塑料瓶，会看到什么现象？说明什么？图 1(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
4、变与塑料瓶的形变有什么不同？(3)如图 2 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 2答案 (1)用手捏塑料瓶，管中水面上升说明受压时塑料瓶发生形变，体积变小了(2)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( 范性形变)，塑料瓶的形变在撤去外力后能恢复原状(弹性形变 )(3)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弹性形变和范性形变弹性形变：撤去外力后能恢复原状的形变范性形变：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(弹性限度) ，会变成范性形变2弹力的产生必须同时具备两个条件
5、：(1)两物体直接接触； (2)两物体接触处发生弹性形变例 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答案 D解析 木块和桌面相互作用，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；木块由于发生微小形变对桌面有向下的弹力即压力，A、B 都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
6、发生微小形变而产生的，D 对二、弹力方向的确定 弹力有无的判断导学探究 (1)试分析图 3 中半圆柱体上 A、B、C 三点所受的弹力方向图 3(2)如图 4 所示，小球放于固定的两个平滑的木板之间，且与两木板接触图 4试画出小球受到的作用力(重力和弹力) ；两相互接触的物体间一定有弹力吗？答案 (1)如图所示(2)如图所示接触处不一定有弹力，例如 A 处无弹力知识深化1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：(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线；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
7、5 所示图 5(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 6 中，若 A 处有弹力，则无法使球处于静止状态，故 A 处无弹力图 6例 2 在如图 7 所示的各图中画出物体 P 受到的各接
8、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 7答案 见解析图解析 甲中属于绳的拉力，应 沿绳指向绳收缩的方向，因此弹力方向沿绳向上；乙中 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；丙中 A、B 两点都是球面与平面相接触，弹力应垂直于平面，且必过球心，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；丁中 A 点属于点与球面相接触，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例 3 ( 多选)如图 8 所示，图中的物体 A 均处于静止状态，受到弹力作用的说法
9、正确的是 ( )图 8A图甲中地面是光滑水平的， A 与 B 间存在弹力B图乙中两斜面与水平地面的夹角分别为 、 ，A 对两斜面均有压力的作用C图丙中 A 受到斜面 B 对它的支持力的作用D图丁中 A 受到斜面 B 对它的支持力的作用答案 BC解析 题图甲中对 B 进行受力分析，B 球受重力和地面弹力的作用，二力平衡，B 球静止不可能再受到 A 对 B 的弹力作用；B 选项中采用假设法，若去掉左侧的斜面， A 将运动，若去掉右侧的斜面，A 也将运动，所以两斜面对球 A 均有力的作用；C 选项中假设斜面 B 不存在，则小球 A 无法在原位置保持静止，故丙 图中小球受到斜面弹力的作用D 选项中假设
10、斜面 B 对小球 A 有弹力作用，小球 A 则不能保持静止，所以丁 图中小球不受斜面弹力的作用三、胡克定律导学探究 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？答案 甲错，乙对弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比，即 Fkx ，也有 Fk x.知识深化 胡克定律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 的大小和伸长量 x 无关(
11、3)Fx 图像是一条过原点的倾斜直线(如图 9 所示) ，直线的斜率表示弹簧的劲度系数 k.图 9(4)弹簧弹力的变化量 F 与形变量的变化量 x 也成正比，即 Fk x.例 4 一根轻质弹簧一端固定，用大小为 50 N 的力压弹簧的另一端，平衡时长度为 L120 cm；改用大小为 25 N 的力拉弹簧，平衡时长度为 L235 cm；若弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，求弹簧的原长和劲度系数答案 30 cm 500 N/m解析 设弹簧原长为 L0，劲度系数为 k.由胡克定律得：F 1k(L 0L 1)F2k(L 2L 0)联立两式得：L 00.3 m 30 cm， k500 N/m.1轻弹簧有压
12、缩和拉伸形变，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轻弹簧的一端空载时弹力为 零，不空 载时两端弹力必然相等1(对弹力概念的理解)足球运动是目前全球体育界最具影响力的项目之一，深受青少年喜爱如图 10 所示为三种与足球有关的情景下列说法正确的是( )图 10A甲图中，静止在草地上的足球受到的弹力就是它的重力B乙图中，静止在光滑水平地面上的两个足球由于接触而受到相互作用的弹力C丙图中，落在球网中的足球受到弹力是由于足球发生了形变D丙图
13、中，落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变答案 D解析 静止在草地上的足球受到的弹力，与重力相平衡，但不是它的重力，故 A 错误；静止在光滑水平地面上的两个足球虽然接触，但由于没有 弹性形 变，所以没有受到相互作用的 弹力，B 错误；足球撞到网上，球网被撑开，由于球网的形 变，而使足球受到了弹力，故 C 错误，D 正确2(弹力方向的判断)在图 11 中画出物体 A 所受弹力的示意图图 11答案 如图所示3(弹力有无的判断)( 多选)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)( )答案 AB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
14、力；B 图中两球间若有弹力则两球将向两边运动，所以 P、Q 间无弹力；C 图中两球 间若无弹力则小球 P 将向下运动，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、B.4(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 的关系图像如图 12 所示，求：图 12(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 F kx 得劲度系数：k ，由 图线可知，该弹簧伸长 l2
15、5 cm15 cm10 cm 时，Fx Fl弹力 F50 N所以 k N/m500 N/m.Fl 501010 2解法二：根据胡克定律得 Fk(ll 0)，代入图像中的两点(0.25,50)和(0.05 ， 50)可得 50k(0.25l 0)50k(0.05 l 0)解得 l00.15 m15 cm，k500 N/m.课时作业一、选择题(16 为单选题， 710 为多选题)1.杂技演员有高超的技术，能轻松地顶接从高处落下的坛子关于他顶坛时头顶受到的压力，产生的直接原因是( )图 1A坛的形变B头的形变C物体受到的重力D人受到的重力答案 A解析 头顶受到的压力是由于坛子产生形变，对与之接触的
16、头顶产生力的作用， 选项 A 正确，B、C、D 错误2一物体静止在水平桌面上，则下列说法正确的是( )A桌面的形变产生了对物体的支持力B物体对桌面的压力使物体产生了形变C桌面对物体的支持力使桌面产生形变D物体对桌面的压力就是重力答案 A解析 桌面产生向下的形变，要恢复原状，对物体产生了向上的支持力，故 A 正确；物体对桌面的压力使桌面产生了形变，故 B 错误；桌面对物体的支持力使物体产生形变，故 C 错误；物体静止在水平桌面上，物体对 桌面的压力大小等于物体的重力大小，但不能说压力就是物体的重力，故 D 错误3有四位同学把斜面对物体的支持力，分别画成如图所示的四种情况，其中正确的是( )答案
17、A解析 斜面对物体的支持力作用在物体上，垂直斜面向上，故 A 正确，B、C 、D 错误4一杆搁在矮墙上，关于杆受到的弹力的方向，图中画得正确的是( )答案 D解析 弹力的方向总是垂直于接触面指向受力物体，D 对5.如图 2 所示，球 A 在斜面上，被竖直挡板挡住而处于静止状态，关于球 A 所受的弹力，以下说法正确的是( )图 2A. 球 A 仅受一个弹力作用，弹力的方向垂直斜面向上B球 A 受两个弹力作用，一个水平向左，一个垂直斜面向下C球 A 受两个弹力作用，一个水平向右，一个垂直斜面向上D球 A 受三个弹力作用，一个水平向右，一个重直斜面向上，一个竖直向下答案 C解析 由于球 A 对挡板和
18、斜面接触挤压， 挡板和斜面都产生弹性形变，它们对球 A 产生弹力，而且弹力的方向垂直于接触面，所以挡板对球 A 的弹力方向水平向右，斜面对球 A 的弹力方向垂直于斜面向上故球 A 受两个弹力：一个水平向右，一个垂直斜面向上6如图 3 所示，锻炼身体用的拉力器，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( )图 3A人的每只手受到拉力器的拉力为 300 NB每根弹簧产生的弹力为 150 NC每根弹簧的劲度系数为 93.75 N/mD每根弹簧的劲度系数为 500 N/m答案 B解析 每只手的拉力均为 600 N，故 A 错误；每
19、根弹簧的弹 力为 N150 N，故 B 正确；每6004根弹簧的劲度系数 k 125 N/m，故 C、D 错误Fx 150 N1.6 0.4 m7关于胡克定律，下列说法正确的是( )A由 Fkx 可知，在弹性限度内弹力 F 的大小与弹簧形变量 x 成正比B由 k 可知，劲度系数 k 与弹力 F 成正比，与弹簧的形变量成反比FxC弹簧的劲度系数 k 是由弹簧本身的性质决定的，与弹力 F 的大小和弹簧形变量 x 的大小无关D弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长 (或缩短)单位长度时弹力的大小答案 ACD解析 在弹性限度内，弹簧的 弹力与形变量遵守胡克定律 Fkx，A 正确；弹簧的劲度系数是由弹簧本身
20、的性质决定，与弹 力 F 及形变量 x 无关， B 错，C 正确；由胡克定律得 k ，可理Fx解为弹簧伸长(或缩短)单位长度时受到的弹力的值与 k 相等，D 正确8.玩具汽车停在模型桥面上，如图 4 所示，下列说法正确的是( )图 4A桥面受向下的弹力，是因为汽车发生了形变B汽车没有发生形变，所以汽车不受弹力C汽车受向上的弹力，是因为桥梁发生了形变D汽车受向上的弹力，是因为汽车发生了形变答案 AC9弹簧原长为 10 cm，当挂上一个 50 g 的钩码时，弹簧的长度变为 12 cm，当在原钩码下再挂一个同样的钩码时，弹簧仍处于弹性限度内，下列说法中正确的是(取 g10 m/s 2)( )A弹簧长
21、度变为 24 cmB弹簧劲度系数为 25 N/mC弹簧伸长了 4 cmD弹簧伸长了 2 cm答案 BC解析 由题可知，F 1mg0.5 N，x12 cm，根据胡克定律 Fkx，得 k N/m25 N/m.0.50.02当拉力 F21 N 时，由胡克定律，得 x2 102 cm4 cm，所以弹簧的长度 xx 2x 04 125cm10 cm14 cm，选项 B、C 正确，A、 D 错误10如图 5 所示，轻弹簧的两端各受 10 N 拉力 F 作用，弹簧平衡时伸长了 5 cm(在弹性限度内)，那么下列说法中正确的是( )图 5A该弹簧的劲度系数 k200 N/mB该弹簧的劲度系数 k400 N/m
22、C根据公式 k ，弹簧的劲度系数 k 会随弹簧弹力 F 的增大而增大FxD弹簧的弹力为 10 N答案 AD解析 根据胡克定律 Fkx 得， 弹簧的劲度系数 k 200 N/m，选项 A 正确， B 错Fx 10 N0.05 m误；弹簧的劲度系数 k 与弹簧弹力 F 的变化无关，与弹簧本身有关，选项 C 错误；弹簧的弹力大小等于一端的拉力，选项 D 正确二、非选择题11在图 6 中画出物体 A 所受弹力的示意图图 6答案 见解析图解析 支持力、压力的方向都要与接触面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12如图 7 所示，一根轻质弹簧的原长为 20 cm，竖直悬挂着，当用 15 N 的力向下拉弹簧时，量得弹簧长 24 cm.问：图 7(1)弹簧的劲度系数为多少？(2)若把它竖立在水平桌面上，用 30 N 的力竖直向下压时，弹簧长为多少？答案 (1)375 N/m (2)12 cm解析 (1)当弹簧受向下的 15 N 的拉力作用 时，由胡克定律知 F1k(l 1l 0)，即15k(0.24 0.2)解得劲度系数 k N/m375 N/m.150.04(2)当用 30 N 的力 竖直向下压时 ，设弹簧长为 l2，由胡克定律知 F2k (l0l 2)整理得 l2l 0 0.2 m m0.12 m12 cm.F2k 30375