高中物理必修一第三章第二節(jié).ppt

第二節(jié) 彈 力,第三章 相互作用,1.知道形變的概念及彈力產(chǎn)生的原因和條件，并會(huì)判斷彈力的方向 2了解顯示微小形變的方法 3掌握胡克定律計(jì)算彈簧彈力的方法,一、彈性形變和彈力 自研教材 1形變：物體在力的作用下_或_發(fā)生的改變 2彈性形變：撤去作用力后，能夠_的形變 3彈性限度：形變超過(guò)一定限度時(shí)，撤去作用力后，物體不能完全恢復(fù)原狀，這個(gè)限度叫做彈性限度 4彈力：發(fā)生_的物體，由于要恢復(fù)原狀，對(duì)與它_的物體會(huì)產(chǎn)生力的作用，這種力叫彈力,形狀,體積,恢復(fù)原狀,彈性形變,接觸,成功發(fā)現(xiàn) 判斷正誤 (1)所有形變?cè)诔啡ネ饬蠖寄芑謴?fù)原狀( ) (2)兩個(gè)相互接觸的物體之間一定存在彈力( ) (3)若兩個(gè)物體之間存在彈力，則它們一定接觸( ) (4)若物體發(fā)生了彈性形變，則物體一定受到了彈力( ) 提示：(1) (2) (3) (4),二、幾種彈力 自主探究 1接觸面間的彈力方向 (1)一本書(shū)放在水平桌面上，書(shū)和桌面都發(fā)生了形變，從而它們之間產(chǎn)生了彈力書(shū)對(duì)桌面的壓力是如何產(chǎn)生的？方向怎樣？桌面對(duì)書(shū)的支持力是如何產(chǎn)生的？方向怎樣？ (2)在圖中畫(huà)出物塊所受彈力的示意圖 2細(xì)繩上的彈力方向 用細(xì)繩拉物塊，細(xì)繩對(duì)物塊的拉力是如何產(chǎn)生的？方向如何？,成功發(fā)現(xiàn) 1接觸面間的彈力方向與接觸面_，支持力指向被_的物體，壓力指向被_的物體 2細(xì)繩上的彈力方向沿細(xì)繩_方向,垂直,支持,壓,收縮,三、胡克定律 自主探究 下表是某同學(xué)為“探究彈力F和彈簧伸長(zhǎng)x的關(guān)系”所測(cè)的幾組數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)你能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？,成功發(fā)現(xiàn) 1胡克定律：彈簧發(fā)生彈性形變時(shí)，彈力的大小F跟彈簧伸長(zhǎng)(或縮短)的長(zhǎng)度x成_ 2公式：F_，其中k為彈簧的勁度系數(shù)，單位：_，符號(hào)：N/m，它的大小反應(yīng)了彈簧的軟硬程度,正比,kx,牛頓/米,要點(diǎn)一 彈力的產(chǎn)生及其有無(wú)的判斷 1彈力產(chǎn)生的過(guò)程 2彈力是否存在的判斷方法 (1)直接法：對(duì)于形變比較明顯的情況，可以根據(jù)彈力產(chǎn)生的條件判斷：物體間相互接觸；發(fā)生彈性形變兩個(gè)條件必須同時(shí)滿(mǎn)足才有彈力產(chǎn)生,(2)對(duì)于形變不明顯的情況，可用以下兩種方法來(lái)判斷： 利用假設(shè)法判斷 可假設(shè)在該處把與物體接觸的另一物體去掉看此物體還能否在原位置保持原來(lái)的狀態(tài)，若能保持原來(lái)的狀態(tài)則說(shuō)明物體間無(wú)彈力作用；否則，有彈力作用 利用力的作用效果分析 如果相互接觸的物體間存在彈力，則必有相應(yīng)的作用效果，或使受力物體發(fā)生形變或改變受力物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，看物體的受力是否與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相符合，從而確定物體所受彈力的有無(wú) 特別提醒：相互接觸是產(chǎn)生彈力的首要條件，但相互接觸的物體間不一定存在彈力,下圖中的物體a、b均處于靜止?fàn)顟B(tài)，a、b間一定有彈力的是( ) 【思路點(diǎn)撥】 物體a、b間的形變不易觀察，可用假設(shè)法或力的作用效果法來(lái)判斷它們之間是否有彈力,【解析】 在圖A、C、D中，若將物體b拿走，物體a仍能保持原來(lái)的靜止?fàn)顟B(tài)，表明物體a、b間無(wú)彈力作用，而對(duì)于B圖中的情況，若將物體b拿走，物體a會(huì)向右運(yùn)動(dòng)，故物體a、b間存在彈力故選B. 【答案】 B 【易誤警示】 (1)誤認(rèn)為只要有接觸一定存在彈力作用，而忽略了彈力產(chǎn)生的另一個(gè)條件發(fā)生彈性形變 (2)誤認(rèn)為只要有形變就有彈力，而忽略了彈力產(chǎn)生的另一個(gè)條件接觸,跟蹤訓(xùn)練1 下列關(guān)于彈力的幾種說(shuō)法，其中正確的是( ) A只要兩物體接觸就一定產(chǎn)生彈力 B靜止在水平面上的物體所受重力就是它對(duì)水平面的壓力 C靜止在水平面上的物體受到向上的彈力是因?yàn)樗矫姘l(fā)生了形變 D只要物體發(fā)生形變就一定有彈力產(chǎn)生 解析：選C.兩物體接觸并發(fā)生彈性形變才產(chǎn)生彈力，A、D錯(cuò)誤，靜止在水平面上的物體重力的施力物體是地球，受力物體是物體，而壓力的施力物體是該物體，受力物體是水平面，兩力不同，B錯(cuò)誤，C正確故選C.,要點(diǎn)二 彈力方向的確定 彈力的方向與施力物體形變方向相反，作用在受力物體上，幾種常見(jiàn)情況如下表：,特別提醒：判斷彈力方向的方法是：先明確兩物體之間作用的類(lèi)型，再根據(jù)各種類(lèi)型的特點(diǎn)來(lái)判斷彈力的方向,在下列四圖中畫(huà)出物體P受到的各接觸點(diǎn)或面對(duì)它的彈力的示意圖，其中甲、乙、丙中物體P處于靜止?fàn)顟B(tài)，丁中物體P(即球)在水平面上勻速滾動(dòng),【解析】 甲中屬于繩的拉力，應(yīng)沿繩指向繩收縮的方向，因此彈力方向沿繩向上；乙中A點(diǎn)屬于點(diǎn)與球面相接觸，彈力應(yīng)垂直于球面的切面斜向上，必過(guò)球心O，B點(diǎn)屬于點(diǎn)與桿相接觸，彈力應(yīng)垂直于桿斜向上；丙中A、B兩點(diǎn)都是球面與平面相接觸，彈力應(yīng)垂直于平面，且必過(guò)球心，所以A處彈力方向水平向右，B處彈力垂直于斜面向左上方，且都過(guò)球心；丁中小球P不管運(yùn)動(dòng)與否，都屬于平面與球面相接觸，彈力應(yīng)垂直于平面，且過(guò)球心，即向上它們所受彈力的示意圖如圖所示 【答案】 見(jiàn)解析,【方法總結(jié)】 (1)若接觸面之一為平面，則彈力一定垂直于該平面； (2)若接觸面之一為球面，則彈力一定過(guò)球心； (3)若接觸面之一為曲面，則彈力一定垂直于過(guò)接觸點(diǎn)的切面； (4)若接觸處之一為一直線(xiàn)物體，則彈力一定垂直于該直線(xiàn),跟蹤訓(xùn)練2 請(qǐng)?jiān)谙旅嫠膱D中畫(huà)出桿或球所受的彈力 (1)桿靠在墻上 (2)小球用細(xì)繩拴著靜止在大球面上 (3)球用細(xì)線(xiàn)懸掛在豎直墻上 (4)點(diǎn)1、2、3都可能是球的重心位置，點(diǎn)2是球心，1、2、3點(diǎn)在同一豎直線(xiàn)上,解析：本題考查對(duì)彈力方向的判定，關(guān)鍵是熟悉各種接觸中的彈力方向 (1)桿在重力作用下對(duì)A、B兩處都產(chǎn)生擠壓作用，故A、B兩處對(duì)桿都有彈力，彈力方向與接觸點(diǎn)的平面垂直如圖甲所示 (2)細(xì)繩對(duì)小球有拉力，沿繩收縮方向；大球?qū)π∏蛴兄С至?，方向沿兩球心連線(xiàn) (3)球擠壓墻壁且拉緊繩子，所以墻對(duì)球的彈力與墻面垂直；繩子對(duì)球的彈力沿繩子斜向上如圖丙所示,(4)當(dāng)重心不在球心處時(shí)，彈力作用也必通過(guò)球心O，如圖丁所示應(yīng)注意不要錯(cuò)誤地認(rèn)為彈力作用線(xiàn)必定通過(guò)球的重心 答案：見(jiàn)解析圖,要點(diǎn)三 彈力的計(jì)算方法 1彈簧的彈力 (1)應(yīng)用胡克定律Fkx求解其中x為彈簧的形變量(可能為伸長(zhǎng)量，也可能為縮短量)，k為彈簧的勁度系數(shù)，只與彈簧本身有關(guān)，由彈簧本身的材料、長(zhǎng)度、粗細(xì)、匝數(shù)等因素決定 (2)彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系可用Fx圖象表示，如圖所示，圖線(xiàn)的斜率即為彈簧的勁度系數(shù),(3)彈簧上彈力的變化量F與形變量的變化量也成正比關(guān)系，即Fkx. 2除彈簧這樣的彈性體之外的彈力大小的計(jì)算，一般要借助物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)所遵循的物理規(guī)律求解比如懸掛在豎直細(xì)繩上的物體處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，物體受繩向上的拉力和重力作用根據(jù)二力平衡，可知繩的拉力大小等于物體重力的大小,在水平桌面上一根彈簧在彈性限度內(nèi)，對(duì)其施加30 N的拉力時(shí)，其長(zhǎng)度為20 cm，對(duì)其施加30 N壓力時(shí)，其長(zhǎng)為14 cm，試求該彈簧的自然長(zhǎng)度和它的勁度系數(shù) 【思路點(diǎn)撥】 Fkx中的x指彈簧的形變量,【解析】 設(shè)彈簧原長(zhǎng)為L(zhǎng)0，勁度系數(shù)為k，對(duì)其施加拉力時(shí)，由胡克定律有：F1k(l1L0) 對(duì)其施加壓力時(shí)，有：F2k(L0l2) 解得：L017 cm，k1 000 N/m. 【答案】 17 cm 1 000 N/m,跟蹤訓(xùn)練3 如圖所示，輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)為k，小球重為G，平衡時(shí)球在A處，今用力F壓球使彈簧縮短x，球至B處，則此時(shí)彈簧的彈力為( ) Akx BkxG CGkx D以上都不對(duì),解析：選B.設(shè)球在A處時(shí)彈簧已壓縮了x，球平衡時(shí)彈力FAGkx，球在B處時(shí)，彈簧又壓縮了x，球再達(dá)平衡時(shí)彈力FBk(xx)Gkx，故選B.,有關(guān)雙彈簧的問(wèn)題 【范例】 (8分)如圖所示，A、B是兩個(gè)相同的輕彈簧，原長(zhǎng)都是l010 cm，勁度系數(shù)k500 N/m，如果圖中懸掛的兩個(gè)物體質(zhì)量均為m，現(xiàn)測(cè)得兩個(gè)彈簧的總長(zhǎng)為26 cm，則物體的質(zhì)量m是多少？(取g10 N/kg) 【思路點(diǎn)撥】 先確定出每根彈簧的彈力大小，然后根據(jù)胡克定律列式求解,【解析】 B彈簧彈力FBmg，A彈簧彈力FA2mg，若兩彈簧伸長(zhǎng)量分別為xA、xB則FAkxA