2018版 第3章 第1節(jié)　探究形變與彈力的關(guān)系

1、第一節(jié)探究形變與彈力的關(guān)系學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.了解常見(jiàn)的形變和彈性形變2知道彈力產(chǎn)生的原因和條件3知道壓力、支持力和拉力都是彈力，會(huì)分析彈力的方向，能正確畫(huà)出力的圖示及示意圖(重點(diǎn))4理解胡克定律，會(huì)用Fkx分析、解決有關(guān)問(wèn)題(難點(diǎn)) 認(rèn) 識(shí) 形 變 、 彈 性 與 彈 性 限 度1認(rèn)識(shí)形變(1)形變：物體形狀發(fā)生變化(2)形變的種類：壓縮形變、拉伸形變、彎曲形變和扭曲形變等2彈性與彈性限度(1)彈性：彈簧具有恢復(fù)原狀的性質(zhì)(2)彈性形變：撤去外力后，物體能完全恢復(fù)原狀的形變，稱為彈性形變(3)彈性限度：如果外力過(guò)大，撤去外力后物體形狀不能完全恢復(fù)，我們稱這種現(xiàn)象為超過(guò)了物體的彈性

2、限度1所有形變?cè)诔啡ネ饬蠖寄芑謴?fù)原來(lái)的形狀()錯(cuò)誤原因：發(fā)生彈性形變的物體可恢復(fù)原狀非彈性形變不能恢復(fù)原狀2一根鐵絲用力彎折后的形變不是彈性形變()3物體在外力停止作用后，能夠恢復(fù)原狀的形變叫彈性形變()彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量時(shí)，彈簧發(fā)生的是彈性形變嗎？面團(tuán)發(fā)生的形變是彈性形變嗎？【提示】彈簧發(fā)生的是彈性形變，面團(tuán)發(fā)生的不是彈性形變探討1：用手拉伸和壓縮彈簧，彈簧的形狀發(fā)生怎樣的變化？【提示】彈簧會(huì)伸長(zhǎng)或縮短探討2：有的形變很微小，很難觀察，可采用什么樣的方法？【提示】顯示微小形變的方法是：力學(xué)放大法1形變：物體在外力作用下形狀或體積的變化叫做形變?nèi)绻饬Τ啡ズ笪矬w能夠完全恢復(fù)原狀，這種形變叫做彈性

3、形變，不能完全恢復(fù)原狀的形變叫做非彈性形變一般情況下，若無(wú)特別說(shuō)明，形變通常指的是彈性形變2產(chǎn)生彈力的條件：(1)兩個(gè)物體直接接觸；(2)接觸面上發(fā)生彈性形變1如圖311中兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)出的共同的物理思想方法是()圖311A極限法B放大法C控制變量法 D等效替代法【解析】圖甲是利用光的多次反射將微小形變放大；圖乙是利用細(xì)管中液面的變化觀察玻璃瓶的微小形變，故為放大法，B正確【答案】B2(多選)下列各種情況中，屬于彈性形變的有()A撐竿跳高運(yùn)動(dòng)員起跳中，撐竿的形變B當(dāng)你坐在椅子上時(shí)，椅面發(fā)生的微小形變C細(xì)鋼絲被繞制成彈簧D鋁桶被砸扁【解析】通過(guò)下表對(duì)各項(xiàng)逐一分析選項(xiàng)透析過(guò)程結(jié)論A項(xiàng)當(dāng)運(yùn)動(dòng)員對(duì)竿的

4、作用力消失后，竿仍能恢復(fù)原來(lái)的形狀B項(xiàng)當(dāng)人站起時(shí)，椅面發(fā)生的微小形變會(huì)立即消失C項(xiàng)細(xì)鋼絲被繞制成彈簧后，形狀無(wú)法恢復(fù)D項(xiàng)鋁桶被砸扁后，形狀同樣無(wú)法恢復(fù)【答案】AB觀測(cè)物體形變的方法1形變明顯的，如彈簧伸長(zhǎng)或縮短，橡皮條被拉長(zhǎng)等，可以直接觀察和測(cè)量2有的形變量非常少，我們很難觀察到，可以通過(guò)放大來(lái)觀察微小的形變探 究 彈 力1彈力：產(chǎn)生形變的物體由于要恢復(fù)原狀，會(huì)對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生的力的作用，這種力稱為彈力2彈力的方向：(1)壓力方向垂直支持面指向被壓的物體；(2)支持力的方向垂直于支持面指向被支持的物體；(3)繩子對(duì)物體的拉力方向指向繩子收縮的方向3胡克定律(1)內(nèi)容：在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力

5、F的大小與彈簧的伸長(zhǎng)(或縮短)量x成正比(2)公式：Fkx，其中k為彈簧的勁度系數(shù)，單位：N/m，讀作牛頓每米不同的彈簧，其勁度系數(shù)不同1兩個(gè)接觸的物體，若它們間有彈性形變，則一定有彈力的作用()2彈簧只有發(fā)生形變時(shí)，k數(shù)值才不為0.()3彈簧的勁度系數(shù)與彈力的大小無(wú)關(guān)()對(duì)于同一根彈簧，被拉得越長(zhǎng)，彈簧的彈力就越大，那么彈簧的彈力大小是否與其長(zhǎng)度成正比？【提示】不是，彈簧的彈力在其彈性限度內(nèi)與形變量成正比，不是與長(zhǎng)度成正比探討1：彈力的方向是否與物體形變的方向相同？【提示】彈力的方向與物體形變方向相反探討2：據(jù)胡克定律Fkx得k，能否說(shuō)勁度系數(shù)k與F成正比，與x成反比？【提示】不能，勁度系數(shù)

6、k由彈簧本身決定，與F、x無(wú)關(guān)1彈力方向的確定發(fā)生彈性形變的物體，由于要恢復(fù)原狀產(chǎn)生彈力，所以彈力的方向由施力物體的形變的方向決定，彈力的方向總與施力物體形變的方向相反，作用在迫使物體發(fā)生形變的物體上幾種常見(jiàn)彈力的方向如下表：類型方向圖示平面產(chǎn)生的彈力垂直于平面指向受力物體點(diǎn)產(chǎn)生的彈力過(guò)點(diǎn)垂直于和點(diǎn)接觸的平面(或曲面的切面)曲面產(chǎn)生的彈力垂直于曲面的切面輕繩產(chǎn)生的彈力沿繩指向繩收縮的方向輕彈簧產(chǎn)生的彈力沿彈簧與形變方向相反輕桿產(chǎn)生的彈力可沿桿可不沿桿2.對(duì)胡克定律的理解(1)胡克定律成立的條件是：彈簧發(fā)生彈性形變，即必須在彈性限度內(nèi)(2)Fkx中的x是彈簧的形變量，是彈簧伸長(zhǎng)或縮短的長(zhǎng)度，而不

7、是彈簧的總長(zhǎng)度(3)Fkx中的k為彈簧的勁度系數(shù)，反映彈簧本身的屬性，由彈簧自身的長(zhǎng)度、粗細(xì)、材料等因素決定，與彈力F的大小和伸長(zhǎng)量x無(wú)關(guān)(4)由Fkx可知，彈簧上彈力的變化量F與形變量的變化量x也成正比關(guān)系，即Fkx.3在如圖312所示的各圖中畫(huà)出物體P受到的各接觸點(diǎn)或接觸面對(duì)它的彈力的示意圖，各圖中物體P均處于靜止?fàn)顟B(tài)甲 乙丙丁圖312【解析】甲屬于繩的拉力，應(yīng)沿繩指向繩收縮的方向，因此彈力方向沿繩向上；乙中P與斜面接觸面為平面，P受到的支持力垂直于斜面向上；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；

8、丁中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，且必過(guò)球心O，B點(diǎn)屬于點(diǎn)與桿相接觸，彈力應(yīng)垂直于桿向上；它們所受彈力的示意圖如圖所示甲乙丙丁【答案】見(jiàn)解析4一輕質(zhì)彈簧原長(zhǎng)為8 cm，在4 N的拉力作用下伸長(zhǎng)了2 cm，彈簧未超出彈性限度，則該彈簧的勁度系數(shù)為()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：60042108】A40 m/NB40 N/mC200 m/N D200 N/m【解析】由Fkx知，彈簧的勁度系數(shù)k N/m200 N/m，選項(xiàng)D正確【答案】D5一輕彈簧在10.0 N的拉力作用下，長(zhǎng)度由原長(zhǎng)5.00 cm伸長(zhǎng)為6.00 cm.則(1)彈簧的勁度系數(shù)為多大？(2)當(dāng)該彈簧長(zhǎng)度為4.20 cm時(shí)，彈簧的

9、彈力有多大？【解析】(1)由Fkx得F1k(l1l0)即k1103 N/m.(2)當(dāng)該彈簧長(zhǎng)度為4.20 cm時(shí)，彈簧處于壓縮狀態(tài)，此時(shí)彈簧的彈力F2k(l0l2)1103(5.004.20)102 N8 N.【答案】(1)1103 N/m(2)8 N彈力大小的計(jì)算1公式法：利用公式Fkx計(jì)算(適用于彈簧這樣的彈性體彈力的計(jì)算)2平衡法：如果懸掛在豎直細(xì)繩上的物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，求解細(xì)繩的拉力時(shí)，可用二力平衡得到拉力的大小等于物體重力的大小(目前主要分析二力平衡的情況)力 的 圖 示1力的示意圖：用一帶箭頭的線段表示力的方向和作用點(diǎn)的線段2力的圖示：線段按一定比例(標(biāo)度)畫(huà)出，線段的長(zhǎng)度表示力的

10、大小，線段的箭頭指向力的方向，箭尾(或箭頭)表示力的作用點(diǎn)1力的圖示只能表示力的大小和方向()2力的圖示和力的示意圖沒(méi)有區(qū)別()3力的作用點(diǎn)只能用箭尾表示()1要完整的表示某一力需要表示出哪些方面？【提示】需表示出力的大小、方向、作用點(diǎn)這三個(gè)方面，這種表示方法叫力的圖示2要用作圖法準(zhǔn)確地表示一個(gè)力，是作力的圖示呢，還是作力的示意圖？【提示】由于力的圖示可以同時(shí)表示出力的三要素，而力的示意圖只能表示出力的作用點(diǎn)和方向，不能準(zhǔn)確表示出力的大小，故采用力的圖示法表示力較為準(zhǔn)確探討1：影響力的作用效果有哪些？【提示】有三個(gè)：力的大小、方向、作用點(diǎn)探討2：一個(gè)物體受多個(gè)力的作用，在作多個(gè)力的圖示時(shí)，選取

11、的標(biāo)度是否相同？【提示】一般為了解題方便，同一個(gè)圖中的標(biāo)度是相同的1力的圖示：用一條帶箭頭的線段(有向線段)來(lái)表示力的三要素(1)線段的長(zhǎng)短(嚴(yán)格按標(biāo)度畫(huà))表示力的大??；(2)箭頭指向表示力的方向；(3)箭尾(或箭頭)常畫(huà)在力的作用點(diǎn)上(在有些問(wèn)題中為了方便，常把一個(gè)物體用一個(gè)點(diǎn)表示)注意：(1)標(biāo)度的選取應(yīng)根據(jù)力的大小合理設(shè)計(jì)一般情況下，線段應(yīng)取25個(gè)整數(shù)段標(biāo)度的長(zhǎng)度(2)畫(huà)同一物體受到的不同力時(shí)要用同一標(biāo)度2力的示意圖：用一條帶箭頭的線段來(lái)表示力方向和作用點(diǎn)(1)從作用點(diǎn)開(kāi)始沿力的方向畫(huà)一適當(dāng)長(zhǎng)度的線段；(2)在線段的末端標(biāo)出箭頭，表示力的方向注意：對(duì)于幾何形狀規(guī)則的物體，在畫(huà)力的圖示和示意圖的時(shí)候，有向線段的起點(diǎn)可畫(huà)在幾何中心為簡(jiǎn)化，也可以把物體用質(zhì)點(diǎn)代替6如圖313所示，一物體A受到一個(gè)大小為10 N的拉力作用，該拉力方向與水平方向成30角斜向上，畫(huà)出這個(gè)拉力的圖示圖313【解析】題圖僅是拉力的示意圖，而不是拉力的圖示，畫(huà)力的圖示時(shí)，應(yīng)按以下步驟進(jìn)行：(1)選定標(biāo)度，本題我們可以選取1 cm長(zhǎng)的線段表示5 N的力(2)沿力的方向并且從力的作用點(diǎn)開(kāi)始，按比例畫(huà)出一線段，圖中有向線段的長(zhǎng)度為2 cm.(3)在線段末端標(biāo)出箭頭，如圖甲所示，為了簡(jiǎn)便，還可以將受力物體用一個(gè)點(diǎn)來(lái)代替，將力畫(huà)成如圖乙所示甲 乙【答案】見(jiàn)解析7如圖314所示，壓縮彈簧對(duì)拇指的彈力15 N，作出拇指受