－教科版必修1 2.3 彈力 課件(41張）.ppt

1 形變分為兩種 一是彈性形變 能恢復(fù)原狀的形變 二是范性形變 物體發(fā)生形變后不能恢復(fù)原狀 2 彈力發(fā)生在兩個相互接觸且有彈性形變的物體間 其大小由彈性形變程度決定 其方向始終跟物體形變方向相反 或與使物體發(fā)生形變的外力方向相反 3 對于彈簧來說 其彈力的大小由胡克定律計算 在彈性限度內(nèi)f kx k是勁度系數(shù) 由彈簧自身決定 x是形變量 而不是彈簧的長度 形變 1 形變 1 定義 物體形狀或的變化 2 常見的形變 縮短 扭曲 彎曲等 2 形變的分類 1 彈性形變 撤去外力作用后物體的形變 2 范性形變 撤去外力作用后物體的形變或多或少仍有保留而的形變 體積 伸長 能恢復(fù)原狀 不能復(fù)原 3 彈性限度如果作用在物體上的外力過大 超出了一定的限度 撤去外力后物體就不能恢復(fù)原狀 這個限度叫做彈性限度 重點詮釋 1 任何物體受力后都會發(fā)生形變 只是有的物體受力后形變較小 不易觀察到而已 2 物體的形變包括形狀的改變和體積的變化 這兩種情況既可能是彈性形變 也可能是范性形變 如彈簧在彈性限度內(nèi)的伸長是彈性形變 超過了彈性限度就成了范性形變 1 關(guān)于形變下列說法正確的是 a 物體形狀的改變叫做彈性形變b 物體受到外力作用后發(fā)生的形狀改變叫做彈性形變c 在外力去掉后 物體能夠恢復(fù)原狀的形變叫彈性形變d 任何物體在外力的作用下都發(fā)生形變 在外力的作用下不發(fā)生形變的物體是不存在的 解析 物體形狀的改變 叫形變 物體在外力的作用下發(fā)生形變 在撤去外力后能夠恢復(fù)原狀的形變 叫做彈性形變 任何物體在外力的作用下都能發(fā)生形變 不能發(fā)生形變的物體是不存在的 所以本題c d選項正確 答案 cd 彈力 1 概念和特點 1 概念 發(fā)生形變的物體由于要恢復(fù)原狀 對與它接觸的物體會產(chǎn)生力的作用 這種力叫做彈力 2 特點 彈力是在物體和物體相互接觸時才會產(chǎn)生的 所以是接觸力 2 產(chǎn)生的條件 1 兩物體相互 2 接觸面之間發(fā)生 彈性 接觸 彈性形變 3 彈力的方向總是與引起形變的作用力的方向 4 幾種常見的彈力及其方向彈力常表現(xiàn)為 壓力 支持力 1 壓力或支持力的方向總是于支持面而指向被壓或被支持的物體 2 繩子的拉力的方向總是而指向繩子要的方向 相反 拉力 垂直 沿著繩子 收縮 重點詮釋 1 彈力有無的判斷方法 1 根據(jù)彈力產(chǎn)生的條件直接判斷 根據(jù)物體是否直接接觸并發(fā)生彈性形變來判斷是否存在彈力 此方法多用于判斷形變較明顯的情況 2 利用假設(shè)法判斷 對形變不明顯的情況 可假設(shè)兩個物體間彈力不存在 即把與我們所研究的物體相接觸的其他物體去掉 看物體還能否保持原有的狀態(tài) 若運(yùn)動狀態(tài)不變 則此處不存在彈力 若運(yùn)動狀態(tài)改變 則此處一定存在彈力 如圖所示 有一球放在光滑水平面ac上 并和光滑斜面ab接觸 球靜止 分析球所受的彈力 假設(shè)去掉ab面 因球仍然能夠保持原來的靜止?fàn)顟B(tài) 則可以判斷出在球與ab面的接觸處沒有彈力 假設(shè)去掉ac面 則球?qū)⑾蛳逻\(yùn)動 故在與ac面的接觸處球受到彈力 其方向垂直于ac面向上 3 根據(jù)物體的運(yùn)動狀態(tài)分析 根據(jù)物體的運(yùn)動狀態(tài)分析彈力時 應(yīng)將物體的受力與物體的運(yùn)動狀態(tài)相符合來判斷物體間的彈力是否存在 2 彈力方向的判斷 1 判斷彈力方向應(yīng)掌握以下三種情況 當(dāng)與面 或曲面 接觸時 彈力垂直于接觸面或接觸面的切面 繩上彈力沿繩并指向繩收縮的方向 與球面接觸的彈力方向的延長線或反向延長線過球心 2 常見彈力的方向 2 下列關(guān)于彈力的說法正確的是 a 木塊放在桌面上受到一個向上的彈力 這是由于木塊發(fā)生了形變而產(chǎn)生的b 拿一根細(xì)竹竿撥動水中的木頭 木頭受到竹竿的彈力 這是由于木頭發(fā)生了形變而產(chǎn)生的c 繩對物體的拉力方向總是沿著繩且指向繩收縮的方向d 掛在電線下的電燈受到向上的拉力 是因為電線發(fā)生微小形變而產(chǎn)生的 解析 發(fā)生彈性形變的物體對與之接觸且使之發(fā)生形變的物體產(chǎn)生彈力作用 而不是對自身 故a b錯誤 d正確 繩對物體的拉力方向總是沿著繩且指向繩收縮的方向 c正確 答案 cd 1 彈力的大小跟物體的大小有關(guān)系 形變越大 彈力也越大 2 彈簧的彈力大小 胡克定律 內(nèi)容 彈簧發(fā)生彈性形變時 彈力的大小f跟彈簧伸長 或縮短 的長度x成 公式 f 其中k為彈簧的 單位 牛頓每米 符號 n m 它取決于彈簧本身的結(jié)構(gòu) 材料 匝數(shù) 直徑等 形變 正比 kx 勁度系數(shù) 彈力的大小 胡克定律 重點詮釋 1 胡克定律的適用條件及各物理量的意義 1 適用條件 胡克定律僅適用于在彈性限度內(nèi) 計算像彈簧 橡皮條等彈性體的彈力 2 x的含義 x是彈性體的形變量 即發(fā)生彈性形變后彈性體的長度跟本身的自由長度比較后伸長 或縮短 的長度 不是彈性體的長度 3 k的含義 k是彈性體的勁度系數(shù) 由彈性體本身的性質(zhì) 如材料 粗細(xì) 長度等 決定 與彈力大小無關(guān) k反映了彈簧的 軟 硬 程度 k越大 彈簧越硬 反之越軟 圖2 3 2 2 對胡克定律的理解 1 胡克定律的圖像 用彈簧的伸長 或縮短 量x為橫軸 以彈簧的彈力f為縱軸 畫出的圖像為一條過原點的直線 如圖2 3 2所示 2 胡克定律的另一種表達(dá)式 因為在彈性限度內(nèi)彈簧彈力f和形變量x成正比 故胡克定律又可以變形為 f k x 其中 f表示彈力的變化量 x表示彈簧形變量的變化量 3 關(guān)于胡克定律 下列說法中正確的是 a 由f kx可知 彈力f的大小與彈簧的長度x成正比b 由k 可知 勁度系數(shù)k與彈力f成正比 與彈簧的長度形變量x成反比c 彈簧的勁度系數(shù)k是由彈簧本身的性質(zhì)決定的 與彈力f的大小和彈簧形變量x的大小無關(guān)d 彈簧的勁度系數(shù)在數(shù)值上等于彈簧伸長 或縮短 單位長度時彈力的大小 解析 胡克定律f kx中 x是彈簧伸長或縮短的長度 k是勁度系數(shù) 與彈簧本身的性質(zhì)有關(guān) 與f x均無關(guān) 故選項a b錯誤 c d正確 答案 cd 彈力有無的判斷 例1 如圖所示 用細(xì)繩懸掛的小球與光滑斜面相接觸 并保持靜止 甲中細(xì)繩傾斜 乙中細(xì)繩呈豎直方向 判斷圖甲 乙中小球是否受到斜面的彈力作用 思路點撥 解答此題時應(yīng)注意以下兩點 1 彈力的產(chǎn)生條件 2 分析彈力有無的常用方法 解析 假設(shè)法 假設(shè)兩圖中的斜面不存在 則甲圖中小球無法在原位置保持靜止 乙圖中小球仍靜止 故甲圖中小球受到斜面的彈力 乙圖中小球不受斜面的彈力 狀態(tài)法 如兩圖中斜面均對小球有彈力作用 則甲圖中小球?qū)⑷阅鼙３朱o止?fàn)顟B(tài) 乙圖中小球則不能保持靜止 所以乙圖中小球不受斜面彈力作用 甲圖中小球受到斜面彈力作用 借題發(fā)揮 彈力是接觸力 彈力一定存在于物體的接觸處 但接觸處不一定有彈力 要產(chǎn)生彈力 接觸 形變 兩個條件必須同時具備 1 如圖2 3 4所示 一個球形物體靜止于光滑水平面上 并與豎直光滑墻壁接觸 a b兩點是球跟墻和地面的接觸點 則下列說法正確的是 a 物體受重力 b點的支持力 a點的彈力作用b 物體受重力 b點的支持力作用c 物體受重力 b點的支持力 地面的彈力作用d 物體受重力 b點的支持力 物體對地面的壓力作用 圖2 3 4 解析 因水平地面與豎直墻壁均光滑 要保證球靜止不動 a點處墻壁對球的彈力應(yīng)為零 而地面對球一定有支持力 故b正確 答案 b 彈力方向的判斷 例2 分別畫出圖中物體p受到的彈力 思路點撥 先判斷物體p與周圍物體的接觸處是否有彈力 再根據(jù)接觸處的特點判斷彈力的具體方向 解析 a中物體p和其他物體有兩處接觸 首先判斷這兩處是否都存在彈力 假設(shè)將一側(cè)斜面拿走 p會向下運(yùn)動 所以p與斜面m n間有擠壓 存在彈力 二者都屬于點面接觸 彈力垂直于斜面方向指向球心 如下圖中a所示 b中物體p和其他物體的接觸處有兩處 用 拿去法 判斷 顯然兩處都存在彈力 而左邊接觸處是點和平面的接觸 此處產(chǎn)生的彈力應(yīng)和平面垂直 指向豎直平面恢復(fù)形變的方向 右邊接觸處是點和曲面的接觸 過接觸點作曲面的切面 彈力應(yīng)垂直于該切面 指向拐角處恢復(fù)形變的方向 故應(yīng)指向p的球心 如下圖中b所示 c中物體p被兩條繩子拉著 p所受彈力應(yīng)指向兩繩收縮方向 如下圖中c所示 d中物體p和其他物體只有一個接觸點 過該接觸點作切面 p所受彈力應(yīng)和該切面垂直 故p所受彈力應(yīng)指向凹槽圓心 如下圖中d所示 e中物體p被繩子懸吊 并和其他物體接觸 該接觸處存在彈力 該接觸處也是點 過該點作曲面的切面 彈力應(yīng)與該切面垂直 并指向該曲面恢復(fù)形變的方向 即如下圖中e所示 答案 見解析 借題發(fā)揮 解決判斷彈力方向問題時應(yīng)先確定接觸面?zhèn)€數(shù) 再采用假設(shè)法 狀態(tài)法等方法確定有幾處存在彈力 根據(jù)彈力方向與接觸面關(guān)系及彈力方向與形變方向間的關(guān)系最終確定彈力的方向 2 畫出圖2 3 6甲 乙中各靜止物體a所受彈力的示意圖 各接觸面和點均光滑 圖2 3 6 解析 因各處均光滑 圖甲中左側(cè)接觸點無彈力 其他接觸處的彈力方向如圖所示 答案 見解析 胡克定律的應(yīng)用 例3 如圖2 3 7所示 質(zhì)量為m的物體a與連在地面上的豎直輕彈簧b相連接 物體a處于靜止?fàn)顟B(tài) 現(xiàn)用細(xì)繩跨過滑輪將物體a與另一輕彈簧c連接 當(dāng)彈簧c處在水平位置且右端位于a點時它沒有發(fā)生形變 已知彈簧b和彈簧c的勁度系數(shù)分別為k1和k2 不計定滑輪 細(xì)繩的質(zhì)量和摩擦 將彈簧c的右端由a點沿水平方向拉到b點時