高中物理必修一《32彈力》 (2)

1、學習目標：學習目標：1.知道形變的概念及彈力產(chǎn)生的原因知道形變的概念及彈力產(chǎn)生的原因和條件，并會判斷彈力的方向和條件，并會判斷彈力的方向2了解顯示微小形變的方法了解顯示微小形變的方法3掌握胡克定律計算彈簧彈力的方法掌握胡克定律計算彈簧彈力的方法重點難點：重點難點：1.彈力方向的判斷及彈力大小的計算彈力方向的判斷及彈力大小的計算.2彈力有無的判斷彈力有無的判斷3胡克定律的理解及應用胡克定律的理解及應用一、形變一、形變1、形變：物體形狀和體積發(fā)生的改變、形變：物體形狀和體積發(fā)生的改變 手擠壓玻璃瓶，觀察水柱的變化。（微小形變的演示）一、形變一、形變（拉伸、壓縮、彎曲、扭轉等等）（拉伸、壓縮、彎曲、

2、扭轉等等）2、形變的分類、形變的分類 1）按形變程度分）按形變程度分 2）按可否恢復分）按可否恢復分明顯形變明顯形變微小形變微小形變1、非彈性形變、非彈性形變（范性形變或（范性形變或塑性形變）塑性形變）2、彈性形變、彈性形變發(fā)生形變的物體在停止發(fā)生形變的物體在停止受力后，能恢復原狀的受力后，能恢復原狀的形變稱為形變稱為彈性形變彈性形變彈性限度彈性限度如果形變過大，超如果形變過大，超過一定限度，即使過一定限度，即使撤去作用力，物體撤去作用力，物體也不能完全恢復原也不能完全恢復原來的形狀，這個限來的形狀，這個限度叫度叫彈性限度彈性限度二、彈力：二、彈力：施力物體：施力物體：發(fā)生形變的物體發(fā)生形變的

3、物體受力物體：受力物體：與施力物體接觸，使它發(fā)生形變，與施力物體接觸，使它發(fā)生形變，并阻礙其恢復原狀的物體并阻礙其恢復原狀的物體產(chǎn)生的條件產(chǎn)生的條件（原因）（原因）1、物體間相互接觸、物體間相互接觸2、物體發(fā)生彈性形變、物體發(fā)生彈性形變接觸力接觸力v指發(fā)生指發(fā)生彈性形變彈性形變的物體由于要恢復原狀，的物體由于要恢復原狀，對與它對與它接觸的物體接觸的物體產(chǎn)生力的作用產(chǎn)生力的作用新知總結新知總結一、彈性形變和彈力一、彈性形變和彈力1形變：物體在力的作用下形變：物體在力的作用下_發(fā)生的改變發(fā)生的改變2彈性形變：撤去作用力后，能夠彈性形變：撤去作用力后，能夠_的形變的形變形狀或體積形狀或體積恢復原狀恢

4、復原狀3彈性限度：形變超過一定限度時，撤去作彈性限度：形變超過一定限度時，撤去作用力后，物體不能完全恢復原狀，這個限度用力后，物體不能完全恢復原狀，這個限度叫做彈性限度叫做彈性限度4彈力：發(fā)生形變的物體彈力：發(fā)生形變的物體,由于要恢復原狀，由于要恢復原狀，對與它對與它_的物體會產(chǎn)生力的作用，這種力的物體會產(chǎn)生力的作用，這種力叫彈力叫彈力5產(chǎn)生彈力的條件：產(chǎn)生彈力的條件：(1)物體相互物體相互_；(2)發(fā)生發(fā)生_接觸接觸接觸接觸形變形變例例1 關于彈力的產(chǎn)生下列說法（關于彈力的產(chǎn)生下列說法（ ）A、只要兩物體接觸就一定產(chǎn)生彈力、只要兩物體接觸就一定產(chǎn)生彈力B、只要兩物體相互吸引就一定產(chǎn)生彈力、只

5、要兩物體相互吸引就一定產(chǎn)生彈力C、只要兩物體發(fā)生形變就一定產(chǎn)生彈力、只要兩物體發(fā)生形變就一定產(chǎn)生彈力D、只有發(fā)生彈性形變的物體才會對與它、只有發(fā)生彈性形變的物體才會對與它接觸的物體產(chǎn)生彈力作用接觸的物體產(chǎn)生彈力作用ABC例例2 2、分析、分析A A對對C C有無彈力作用有無彈力作用D二、彈力的方向二、彈力的方向(1)接觸面間的彈力方向接觸面間的彈力方向放在水平桌面上的書，由于書的形變，它對桌面產(chǎn)生向放在水平桌面上的書，由于書的形變，它對桌面產(chǎn)生向_的的彈力，即書對桌面的壓力；由于桌面的形變，它對書產(chǎn)生向彈力，即書對桌面的壓力；由于桌面的形變，它對書產(chǎn)生向_的彈力，即桌面對書的支持力的彈力，即桌

6、面對書的支持力在圖在圖321中畫出接觸中畫出接觸面間的彈力面間的彈力圖圖321下下上上發(fā)現(xiàn)：發(fā)現(xiàn)：支持力的方向與接觸面支持力的方向與接觸面_，指向被支持，指向被支持的物體；壓力的方向與接觸面的物體；壓力的方向與接觸面_，指向，指向被壓的物體；被壓的物體；垂直垂直垂直垂直v1.平面與平面接觸平面與平面接觸，彈力垂直平面。平面與平面接觸，彈力垂直平面。v2.曲面與平面接觸NNN曲面與平面間彈力方向：過接觸點垂直平面指向受力物體v3.點與平面接觸NN點與平面間彈力方向：過接觸點垂直平面指向受力物體光滑斜面ABNANBv4.點與曲面接觸點與曲面間彈力方向：與過接觸點的切面垂直并指向受力物體N1N2半球

7、形的碗ABNANBv5.曲面與曲面接觸曲面與曲面間彈力方向：與過接觸點的公切面垂直并指向受力物體半球形的碗NABNNB對A例例2：三個相同的支座上分別擱著三個質量和直徑都：三個相同的支座上分別擱著三個質量和直徑都相等的光滑圓球相等的光滑圓球a，b，c，支點，支點P、Q在同一水平面上，在同一水平面上，a球的重心球的重心O，位于球心，位于球心，b球和球和c球的重心球的重心Ob和和Oc分分別位于球心的正上方和球心的正下方，如圖所示，別位于球心的正上方和球心的正下方，如圖所示，三球均處于平衡狀態(tài)，支點三球均處于平衡狀態(tài)，支點P對對a球的彈力為球的彈力為Na，對，對b球和球和c球的彈力分別為球的彈力分別

8、為Nb和和Nc則下列說法正確的是則下列說法正確的是（ ）A.彈力彈力Na、Nb、Nc的方向均由的方向均由P 點指向球心點指向球心B.彈力彈力Na、Nb、Nc的方向均由的方向均由P 點指向重心點指向重心C.彈力彈力Na、Nb、Nc的方向都豎直向上的方向都豎直向上AbOaObOcPPPQQQac總結總結：繩上彈力方向：繩上彈力方向總是沿著繩而指向繩子總是沿著繩而指向繩子收縮的方向收縮的方向繩子的拉力也是彈力，那么繩子的拉力的方向如何呢？繩子的拉力也是彈力，那么繩子的拉力的方向如何呢？v輕繩的受力特點：1、只能拉不能壓、只能拉不能壓；2、輕繩的拉力一定沿繩方向、輕繩的拉力一定沿繩方向；3、同一根繩子

9、張力處處相等。、同一根繩子張力處處相等。G GT Ta aT Tb bab例如分析下列物體所受的力ABBGTAGT2T112彈簧彈力方向又什么樣的呢彈簧彈力方向又什么樣的呢?彈簧兩端的彈力方向，與彈簧中心軸線重合，彈簧兩端的彈力方向，與彈簧中心軸線重合，指向彈簧恢復原狀方向指向彈簧恢復原狀方向。彈簧可拉可壓彈簧可拉可壓v輕桿的含義：不計質量不發(fā)生形變的桿v輕桿受力特點：1、可拉可壓；2、桿所受的力不一定沿桿的方向。類型類型方向方向圖示圖示輕繩輕繩沿繩收縮方沿繩收縮方向向輕桿輕桿可沿桿可沿桿可不沿桿可不沿桿輕彈簧輕彈簧沿彈簧形變沿彈簧形變的反方向的反方向對彈力方向做一個總結對彈力方向做一個總結2

10、、彈簧兩端的彈力方向，與彈簧中心軸線重合，指向彈簧恢復原狀方向（可以是拉力也可以是壓力）1、輕繩（或橡皮條）對物體的彈力方向，沿繩指向繩收縮的方向4、點與面（平面和曲面）接觸時的彈力方向，過接觸點垂直于接觸面（或接觸面切線方向）而指向受力物體。5、平面與平面接觸時彈力的方向，垂直于接觸面而指向受力物體6、曲面與平面接觸時彈力的方向，在接觸點與球心的連線上而指向受力物體7、曲面與曲面相接觸時彈力的方向，垂直過接觸點的分切面，通過兩球球心而指向受力物體3、輕桿對物體的彈力方向，不一定沿著輕桿的方向，輕桿可拉可壓實驗目的實驗目的1、探究彈力與、探究彈力與 的定量關系。的定量關系。2、學會利用圖象研究

11、兩個物理量之間、學會利用圖象研究兩個物理量之間的關系的方法。的關系的方法。實驗原理實驗原理1、如圖所示，彈簧在下端懸掛鉤、如圖所示，彈簧在下端懸掛鉤碼時會伸長，平衡時彈簧產(chǎn)生的彈碼時會伸長，平衡時彈簧產(chǎn)生的彈力與力與 大小相等。大小相等。2、用刻度尺測出彈簧在不同的鉤碼拉力下的伸長量、用刻度尺測出彈簧在不同的鉤碼拉力下的伸長量x，建，建立坐標系，以縱坐標表示彈力大小立坐標系，以縱坐標表示彈力大小F，以橫坐標表示彈簧的，以橫坐標表示彈簧的伸長量伸長量x，在坐標系中描寫實驗所測得的各組（，在坐標系中描寫實驗所測得的各組（x，F(xiàn)）對應）對應的點，用的點，用 的曲線連接起來，根據(jù)實驗所得的圖線，的曲線

12、連接起來，根據(jù)實驗所得的圖線，就可探知彈力大小與伸長量間的關系。就可探知彈力大小與伸長量間的關系。彈簧伸長彈簧伸長所掛鉤碼的重力所掛鉤碼的重力平滑平滑五、胡克定律五、胡克定律： 實驗器材實驗器材 輕質彈簧（一根），鉤碼（一輕質彈簧（一根），鉤碼（一盒），刻度尺，鐵架臺，重垂線，盒），刻度尺，鐵架臺，重垂線，坐標紙，三角板坐標紙，三角板 實驗步驟實驗步驟1、如圖所示，將鐵架臺放于桌面上（固定好），將彈簧的、如圖所示，將鐵架臺放于桌面上（固定好），將彈簧的一端固定于鐵架臺的橫梁上，在挨近彈簧處將刻度尺（最小一端固定于鐵架臺的橫梁上，在挨近彈簧處將刻度尺（最小分度為分度為mm）固定于鐵架臺上，并用）

13、固定于鐵架臺上，并用 檢查刻度尺檢查刻度尺是否豎直。是否豎直。重垂線重垂線2、記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應的刻度、記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應的刻度L03、在彈簧下端掛上一個鉤碼，待鉤碼靜止后，記下彈簧下、在彈簧下端掛上一個鉤碼，待鉤碼靜止后，記下彈簧下端所對應的刻度端所對應的刻度L14、用上面方法，記下彈簧下端掛、用上面方法，記下彈簧下端掛2個、個、3個、個、4個個 鉤碼鉤碼時，彈簧下端所對應的刻度時，彈簧下端所對應的刻度L2、L3、L4 ，并將所得數(shù)，并將所得數(shù)據(jù)記錄在表格中據(jù)記錄在表格中5、用、用xn=LnL0計算出彈簧計算出彈簧掛掛1個、個、2個、個、3個個 鉤碼鉤碼時彈簧的伸長量，并

14、根據(jù)當時彈簧的伸長量，并根據(jù)當?shù)刂亓铀俣戎档刂亓铀俣戎礸，計算出，計算出所掛鉤碼的總重力，這個總所掛鉤碼的總重力，這個總重力就等于重力就等于 的大的大小，將所得數(shù)據(jù)填入表格。小，將所得數(shù)據(jù)填入表格。彈簧彈力彈簧彈力6、根據(jù)所測數(shù)據(jù)在坐標紙上描點，以彈簧彈力為縱坐標，以、根據(jù)所測數(shù)據(jù)在坐標紙上描點，以彈簧彈力為縱坐標，以彈簧的伸長量為橫坐標。彈簧的伸長量為橫坐標。7、按照圖中各點的分布與走向，嘗試作出一條平滑的曲線、按照圖中各點的分布與走向，嘗試作出一條平滑的曲線（包括直線）。所畫的點不一定正好都在這條曲線上，但要注（包括直線）。所畫的點不一定正好都在這條曲線上，但要注意使曲線意使曲線兩側的

15、點數(shù)大致兩側的點數(shù)大致相同。相同。8、以彈簧的伸長為自變量，寫出曲線所代表的函數(shù)，首先嘗試、以彈簧的伸長為自變量，寫出曲線所代表的函數(shù)，首先嘗試一次函數(shù)，如果不行，則考慮二次函數(shù)。一次函數(shù)，如果不行，則考慮二次函數(shù)。9、解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義。、解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義。實驗現(xiàn)象及注意事項實驗現(xiàn)象及注意事項1、隨著所掛鉤碼數(shù)量的增多，彈簧會越來越長，實驗時，、隨著所掛鉤碼數(shù)量的增多，彈簧會越來越長，實驗時，彈簧下端所掛鉤碼不宜太多，以免超出彈簧的彈性限度。彈簧下端所掛鉤碼不宜太多，以免超出彈簧的彈性限度。2、在建立坐標系描點時，我們要探求的是彈簧的伸長量與、在建立坐標系描點時，我

16、們要探求的是彈簧的伸長量與彈力大小的關系，而不是彈簧的總長度。彈力大小的關系，而不是彈簧的總長度。3、實驗中外力的大?。淬^碼的重力）與彈力的大小是相、實驗中外力的大?。淬^碼的重力）與彈力的大小是相等的。等的。、測原長時必須把彈簧豎直掛起來、測原長時必須把彈簧豎直掛起來五、胡克定律五、胡克定律： 1、內容、內容： 彈簧發(fā)生彈性形變時，彈力的大小跟彈簧伸長彈簧發(fā)生彈性形變時，彈力的大小跟彈簧伸長（或縮短）的長度（或縮短）的長度x成正比。成正比。2、公式：、公式： F k x 其中：其中：k彈簧的勁度系數(shù)彈簧的勁度系數(shù) (與彈簧的絲的粗細、與彈簧的絲的粗細、材料、彈簧的直徑、繞法和長度等量有關材料、彈簧的直徑、繞法和長度等量有關) 單位：牛每米，單位：牛每米， 符號符號N/m x彈簧彈簧伸長（或縮短）伸長（或縮短）的長度的長度小結小結一、彈力產(chǎn)生條件：一、彈力產(chǎn)生條件： 直接接觸直接接觸 發(fā)生發(fā)生彈性形變彈性形變二、二、彈力方向彈力方向 1、壓力和支持力：、壓力和支持力： 方向都方向都垂直垂直于于接觸面接觸面指向被壓或被支持的物體。指向被壓或被支持的物體。 2、拉力：、拉力： 繩的拉力繩的拉力沿著繩沿著繩指向繩指向繩 收縮收縮的方向的方向三、彈力大小：三、彈力大小：1、彈簧彈力：胡克定律、彈簧彈力：胡克定律F k x 2、其它彈力：由物體受、其它彈力：由物體受其它力其它力和和運動狀