人教版高中物理必修1-3.2《彈力》課件

1、高中物理系列授課課件3.2 彈力回顧與思考日常觀察到的相互作用，無論推、拉、提、舉，還是牽引列車、鍛打工件、擊球、彎弓射箭等，都是在物體與物體接觸時(shí)發(fā)生的，這種相互作用可以稱為接觸力。接觸力按其性質(zhì)可以歸納為彈力和摩擦力，本質(zhì)上，它們都是由電磁力引起的。知道彈力的定義及產(chǎn)生條件，會判斷兩個物體間是否存在彈力，并會判斷彈力的方向。2知道形變的概念，并會區(qū)分某種形變是彈性形變還是非彈性形變。1掌握胡克定律并能解決有關(guān)問題。3學(xué)習(xí)目標(biāo)形變和彈性形變1.形變（1）定義：物體在力的作用下形狀或體積會發(fā)生改變，這種變化叫作形變。（2）形變的兩個方面a.形狀的改變：指受力時(shí)物體的外觀發(fā)生變化，如橡皮條拉緊時(shí)

2、，由短變長，撐桿跳高時(shí)，運(yùn)動員手中的撐桿由直變彎等。b.體積的改變：指受力時(shí)物體的體積發(fā)生變化，如用力捏排球，排球的體積變小，用力壓海綿，海綿的體積變小等。學(xué)習(xí)目標(biāo)2.形變的分類彈性形變非彈性形變學(xué)習(xí)目標(biāo)（3）彈性限度：如果形變過大，超過一定的限度，撤去作用力后物體不能完全恢復(fù)原來的形狀，這個限度叫作彈性限度。如果用力過大，我們幾乎可以將一個細(xì)彈簧拉直，彈簧不能再恢復(fù)原狀，這就超出了此彈簧的彈性限度，此形變不再是彈性形變。學(xué)習(xí)目標(biāo)3.形變產(chǎn)生的原因物體受到了外力作用。任何物體在外力作用下都能發(fā)生形變，只是形變明顯程度不同：有的形變比較明顯（如彈簧伸長或縮短，拉緊的橡皮條由短變長，撐桿跳高運(yùn)動員

3、手中的撐桿由直變彎等），可以直接看出；有的形變很小，需要采用特殊方法才可觀察到。學(xué)習(xí)目標(biāo)微小形變的觀察方法微小形變的觀察方法當(dāng)物體的形變很小時(shí)，我們用肉眼不易觀察，但我們可以通過將微小形變放大或轉(zhuǎn)化為其他形變進(jìn)行觀察。1.光學(xué)方法：觀察桌面的微小形變2.力學(xué)放大法：觀察玻璃容器的微小形變學(xué)習(xí)目標(biāo)思考思考力作用在物體上一定會使物體發(fā)生形變嗎？請根據(jù)力的作用效果舉例說明。力作用在物體上不一定使物體發(fā)生形變。力的作用效果有兩個：改變物體運(yùn)動狀態(tài)和使其發(fā)生形變。但兩個作用效果不一定同時(shí)出現(xiàn)。eg. 重力作用在物體上，物體在空中加速下落，此時(shí)重力的作用效果沒有使物體發(fā)生形變。學(xué)習(xí)目標(biāo)彈力1.定義：發(fā)生形

4、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，這種力叫作彈力。2.彈力的產(chǎn)生（1）產(chǎn)生條件：兩物體要相互接觸且接觸面之間要發(fā)生形變。兩個條件必須同時(shí)具備才會產(chǎn)生彈力。學(xué)習(xí)目標(biāo)（2）產(chǎn)生原因：物體受到的彈力是由施力物體發(fā)生彈性形變引起的。桌面受到的壓力是由于書的形變產(chǎn)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)3.幾種常見的彈力（1）壓力和支持力壓力和支持力都是彈力，其方向總是垂直于接觸面指向受力物體。（2）繩子與物體間的拉力拉力也是彈力，其方向沿著繩子指向繩子收縮的方向。繩中的彈力常常叫作張力。（3）彈簧的彈力彈簧伸長時(shí)，彈力為拉力，方向沿彈簧指向彈簧收縮方向；彈簧壓縮時(shí)，彈力為支持力，方向沿彈簧向外。學(xué)習(xí)目標(biāo)壓

5、力和重力的區(qū)分壓力和重力的區(qū)分重力壓力實(shí)質(zhì)不同施力物體不同方向不一定相同大小不一定相同由于地球的吸引而使物體受到的力，實(shí)質(zhì)是引力作用物體與支持面相互接觸、擠壓而產(chǎn)生的，實(shí)質(zhì)是彈力作用地球發(fā)生彈性形變的物體豎直向下，與支持面無關(guān)垂直支持面向下，取決于支持面的放置情況G = mg不僅與支持面的放置情況有關(guān)，還取決于物體的運(yùn)動情況學(xué)習(xí)目標(biāo)思考思考1.小朋友站在蹦床上不動時(shí)是否受彈力作用？受彈力。彈力產(chǎn)生條件：接觸并發(fā)生形變。蹦床因有向下的形變，所以給小朋友一個向上的彈力。2.如果二者之間有彈力，那么彈力的產(chǎn)生是否有先后之分？二者間的作用力是相互的，具有同時(shí)性，不存在先后關(guān)系。不能錯誤認(rèn)為“小朋友的行

6、為是主動的，所以先給蹦床一個力”。3.小朋友跳起離開蹦床時(shí)是否受彈力作用？不受彈力。彈力屬于接觸力，此時(shí)未接觸，故無彈力作用。學(xué)習(xí)目標(biāo)彈力的方向1.彈力的方向彈力總是與施力物體發(fā)生形變的方向相反，作用在迫使物體發(fā)生形變的那個物體上。2.判斷彈力方向的步驟明確產(chǎn)生彈力的物體找出使該物體發(fā)生形變的外力方向確定該物體產(chǎn)生的彈力的方向?qū)W習(xí)目標(biāo)3.幾種常見彈力的方向（1）幾種不同的接觸方式對應(yīng)的彈力方向接觸接觸方式方式面與面面與面點(diǎn)與面點(diǎn)與面點(diǎn)與點(diǎn)點(diǎn)與點(diǎn)彈力方向圖示垂直于公共接觸面指向受力物體過點(diǎn)垂直于面指向受力物體垂直于公切面指向受力物體學(xué)習(xí)目標(biāo)（2）輕繩、輕桿、輕彈簧的彈力方向物體物體輕繩輕繩輕桿輕

7、桿輕彈簧輕彈簧彈力方向示意圖沿繩子指向繩子收縮的方向可沿桿的方向沿彈簧形變的反方向可不沿桿的方向?qū)W習(xí)目標(biāo)三種彈力的區(qū)別三種彈力的區(qū)別1.彈力的方向可歸納為“有面垂面，有繩沿繩，有桿不一定沿桿”。2.輕繩只能產(chǎn)生拉力，形變消失或改變幾乎不需要時(shí)間，彈力可突變。3.輕桿既可產(chǎn)生拉力，又可產(chǎn)生支持力，形變消失或改變幾乎不需要時(shí)間，彈力可突變。4.彈簧既可產(chǎn)生拉力，又可產(chǎn)生支持力，一般形變變化需要一段時(shí)間，彈力不能突變。學(xué)習(xí)目標(biāo)思考思考1.體育課上一同學(xué)在水平籃球場上拍籃球，試分析籃球與地面作用時(shí)，地面給籃球的彈力方向。豎直向上?；@球與地面是點(diǎn)與面接觸彈力應(yīng)垂直于“面”，豎直向上。2.兩根輕桿鉸接后，

8、懸掛著一個鳥籠。在圖示情況中，你認(rèn)為哪一根輕桿可以用繩子代替？為什么？三種情境中上面的桿均可用繩子替代，下面的桿不可。因?yàn)樯厦娴臈U提供的是沿桿的拉力，下面的桿提供的是沿桿的支持力；桿可以提供拉力和支持力，而繩子只能提供拉力。學(xué)習(xí)目標(biāo)探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）探究彈力與彈簧伸長量的定量關(guān)系。（2）學(xué)會利用圖象研究兩個物理量之間的關(guān)系的方法。2.實(shí)驗(yàn)原理（1）在彈簧下端懸掛鉤碼時(shí)彈簧會伸長，平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力與鉤碼的重力大小相等方向相反。（2）用刻度尺測出彈簧在不同的鉤碼拉力下的伸長量 x，建立直角坐標(biāo)系，以縱坐標(biāo)表示彈力大小 F，作 F-x 圖象。學(xué)習(xí)目標(biāo)3.實(shí)驗(yàn)器材輕質(zhì)彈簧

9、（一根），鉤碼（一盒），刻度尺，鐵架臺，重垂線，坐標(biāo)紙，三角板。4.實(shí)驗(yàn)步驟（1）將彈簧的一端掛在鐵架臺上，讓其自然下垂，用刻度尺測出彈簧自然伸長狀態(tài)時(shí)的長度 l0 ，即原長。（2）將已知質(zhì)量的鉤碼掛在彈簧的下端，在平衡時(shí)測出彈簧的總長并計(jì)算鉤碼的重力，并記錄。（3）改變所掛鉤碼的質(zhì)量，重復(fù)上述操作。學(xué)習(xí)目標(biāo)5.數(shù)據(jù)處理（1）根據(jù)所記錄數(shù)據(jù)做 F-x 圖象。（2）以彈簧伸長量為自變量，寫出彈力和彈簧伸長量之間的函數(shù)表達(dá)式，函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)即為彈簧的勁度系數(shù)。學(xué)習(xí)目標(biāo)6.注意事項(xiàng)（1）所掛鉤碼不要過重，以免彈簧被過分拉伸，超出它的彈性限度。（2）每次所掛鉤碼的質(zhì)量差盡量大一些，從而使所作圖象更精

10、確。（3）測彈簧長度時(shí)，一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時(shí)測量，刻度尺要保持豎直并靠近彈簧，以免增大誤差。（4）注意彈力及彈簧伸長量的對應(yīng)關(guān)系及單位。（5）描點(diǎn)畫線時(shí)，所描的點(diǎn)不一定都落在一條圖線上，但應(yīng)注意一定要使各點(diǎn)均勻分布在圖線的兩側(cè)。學(xué)習(xí)目標(biāo)7.誤差分析由于彈簧原長及伸長量的測量都不便于操作，故存在較大的測量誤差。彈簧測力計(jì)刻度均勻彈簧測力計(jì)刻度均勻因?yàn)閺椈傻膹椓?F = kx 或 F = k x ，所以彈簧測力計(jì)的刻度是均勻的。學(xué)習(xí)目標(biāo)思考思考1.實(shí)驗(yàn)中獲得的 F-x 和 F-l （l 代表彈簧長度）圖線有什么共同的特點(diǎn)？它們的斜率代表什么物理量？兩圖象均為傾斜的直線。圖線的斜率均

11、等于彈簧的勁度系數(shù)。2.若不考慮彈簧自重，如何在 F-l 圖象中獲得彈簧的原長？圖線與橫軸的截距代表彈簧的原長。學(xué)習(xí)目標(biāo)彈力的大小和胡克定律1.彈力的大?。?）取決于物體的形變量形變量越大，產(chǎn)生的彈力越大；形變量越小，產(chǎn)生的彈力越??；形變消失，彈力消失。輕繩、輕彈簧內(nèi)部各處彈力大小相等。（2）可借助物理規(guī)律求解eg. 二力平衡學(xué)習(xí)目標(biāo)2.胡克定律（1）內(nèi)容：在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力的大小 F 跟彈簧伸長（或縮短）的長度 x 成正比。（2）公式：F = kx（3）適用范圍：彈性限度內(nèi)，彈簧的拉伸或壓縮形變。（4）k 為彈簧的勁度系數(shù)，它表示彈簧固有的力的性質(zhì)。k 的大小由彈簧本身的因素決定。即由彈

12、簧的材料、長度、橫截面積等因素決定，k 越大，彈簧越“硬”；k 越小，彈簧越“軟”。在國際單位制中 k 的單位是 N/m。學(xué)習(xí)目標(biāo)（5）胡克定律的推論F = k x一根確定的彈簧，勁度系數(shù) k 是確定的，與 x 的大小無關(guān)。學(xué)習(xí)目標(biāo)關(guān)于胡克定律的兩點(diǎn)提醒關(guān)于胡克定律的兩點(diǎn)提醒1.表達(dá)式中的 x 是彈簧形變量，是彈簧伸長（或縮短）的長度，而非彈簧形變后的實(shí)際長度，彈簧伸長或壓縮相同長度，彈力大小相等，但方向不同。2.由于彈簧形變量 x 通常以“cm”為單位，而勁度系數(shù) k 又往往以“N/m”為單位，因而在應(yīng)用公式時(shí)要注意將各物理量的單位統(tǒng)一到國際單位制中。學(xué)習(xí)目標(biāo)思考思考一個實(shí)驗(yàn)小組在“探究彈力與彈簧伸長量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，使用兩條不同的輕質(zhì)彈簧 a 和 b，