第2節(jié) 第1課時(shí) 彈力

第2節(jié)彈

力核心素養(yǎng)導(dǎo)學(xué)物理觀念(1)知道形變的概念及常見的形變，知道彈力的定義及產(chǎn)生條件。(2)理解勁度系數(shù)的概念及影響勁度系數(shù)的因素；知道胡克定律的內(nèi)容、表達(dá)式?？茖W(xué)思維(1)會(huì)判斷彈力的有無(wú)及方向。(2)會(huì)應(yīng)用胡克定律并能解決有關(guān)問題?？茖W(xué)探究能完成“探究彈簧彈力的大小與伸長(zhǎng)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)；能根據(jù)已有實(shí)驗(yàn)方案，使用彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺等器材收集數(shù)據(jù)；通過作圖或其他方法分析數(shù)據(jù)形成初步的結(jié)論?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任通過對(duì)彈力的探究，能認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)對(duì)物理研究的重要性；有學(xué)習(xí)物理的興趣，知道實(shí)事求是和與他人合作的重要性。第1課時(shí)彈

力一、形變1．定義：物體在力的作用下______或______會(huì)發(fā)生變化，這種變化叫作形變。2．彈性形變：有些發(fā)生形變的物體在撤去外界的作用力后能夠__________，這種形變叫作彈性形變。3．彈性限度：當(dāng)彈性體的形變過大，______一定的限度時(shí)，撤去作用力后物體不能完全恢復(fù)原來(lái)的形狀，這個(gè)限度叫作彈性限度。4．塑性形變：撤去外力后物體的形變不能完全恢復(fù)原狀，這種形變叫作_____形變。形狀體積恢復(fù)原狀超過塑性二、認(rèn)識(shí)彈力1．定義：發(fā)生_____的物體，由于要恢復(fù)原狀，會(huì)對(duì)與它_____的物體產(chǎn)生力的作用，這種力叫作彈力。2．方向：彈力的方向總是與該物體所發(fā)生的_______方向相反。(1)繩的拉力沿著繩而指向繩______的方向。(2)壓力和支持力的方向______于物體的接觸面。彈力的產(chǎn)生必須同時(shí)滿足兩個(gè)條件：①直接接觸；②發(fā)生彈性形變。

形變接觸形變收縮垂直三、胡克定律1．內(nèi)容：在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力F的大小與彈簧的伸長(zhǎng)(或縮短)量x成______。2．公式：F＝____，其中x為________

(伸長(zhǎng)量或壓縮量)。3．勁度系數(shù)(1)公式中的比例系數(shù)k稱為彈簧的勁度系數(shù)，是一個(gè)有單位的物理量，單位為_________，符號(hào)是______。(2)勁度系數(shù)取決于彈簧本身的結(jié)構(gòu)。正比kx形變量牛頓每米N/m1．判斷下列情境中，形變的類型。提示：甲、乙、丙三圖為彈性形變；丁圖為塑性形變。2．玩具汽車停在自制的橋面上，將橋面壓彎，如圖所示，請(qǐng)對(duì)以下說(shuō)法做出判斷：(1)橋面受向下的彈力，是因?yàn)闃蛎姘l(fā)生了彈性形變。

()(2)橋面受向下的彈力，是因?yàn)橥婢咂囓囕啺l(fā)生了彈性形變，由于要恢復(fù)原狀，對(duì)橋面有向下的作用力。

()(3)玩具汽車受向下的彈力，是因?yàn)闃蛎姘l(fā)生了彈性形變。

()(4)玩具汽車受向上的彈力，是因?yàn)闃蛎姘l(fā)生了彈性形變，由于要恢復(fù)原狀，對(duì)玩具汽車有彈力的作用。

()×√×√3．如圖所示，將一個(gè)鋼球分別放在三種不同形狀的容器中，鋼球在各容器的底部與側(cè)壁相接觸，處于靜止?fàn)顟B(tài)。若鋼球和各容器內(nèi)壁都是光滑的，各容器的底部均處于水平面上，各容器的側(cè)壁對(duì)鋼球有沒有彈力作用？提示：將容器的側(cè)壁去掉時(shí)，鋼球仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，故各容器的側(cè)壁對(duì)鋼球沒有彈力作用。新知學(xué)習(xí)(一)|彈力的產(chǎn)生以及有無(wú)的判斷[任務(wù)驅(qū)動(dòng)]現(xiàn)實(shí)生活中，很多物體的形變量都很小，無(wú)法直接觀察，比如一個(gè)緊靠在墻角的籃球。思考：該籃球是否受到墻面的彈力？應(yīng)該如何判斷呢？提示：不受墻面的彈力?？梢允褂眉僭O(shè)法。[重點(diǎn)釋解]彈力有無(wú)的三種判斷方法1．條件法：根據(jù)彈力產(chǎn)生的條件進(jìn)行判斷，一般適用于形變比較明顯的情況。2．狀態(tài)法(1)分析物體受力的情況，利用物體受力平衡的條件判斷。(2)根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，分析物體受力，(學(xué)習(xí)了牛頓第二定律以后還可用此定律)判斷彈力的有無(wú)和彈力的方向。3．假設(shè)法：對(duì)于形變不明顯的情況，可用假設(shè)法進(jìn)行判斷。常見以下兩種情形：兩種情形具體方法結(jié)果結(jié)論假設(shè)與研究對(duì)象接觸的物體解除接觸判斷研究對(duì)象的狀態(tài)是否發(fā)生變化狀態(tài)不變不存在彈力狀態(tài)變化存在彈力假設(shè)研究對(duì)象受到彈力的作用判斷研究對(duì)象還能否保持平衡或者原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)能保持假設(shè)正確不能保持假設(shè)錯(cuò)誤[針對(duì)訓(xùn)練]1．(多選)下列說(shuō)法正確的是

(

)A．木塊放在桌面上要受到一個(gè)向上的彈力，這是因?yàn)槟緣K發(fā)生微小的形變而產(chǎn)生的B．拿一根細(xì)竹竿撥動(dòng)水中的木頭，木頭受到的竹竿對(duì)它的彈力，是由于木頭發(fā)生形變而產(chǎn)生的C．繩對(duì)物體的拉力方向總是沿著繩而指向繩收縮的方向D．掛在電線下面的電燈受到向上的拉力，是因?yàn)殡娋€發(fā)生微小形變而產(chǎn)生的解析：彈力是施力物體發(fā)生形變引起的，木塊放在桌面上要受到一個(gè)向上的彈力，這是由于桌面發(fā)生微小的形變而產(chǎn)生的，故A錯(cuò)誤；拿一根細(xì)竹竿撥動(dòng)水中的木頭，木頭受到的竹竿對(duì)它的彈力，是由于竹竿發(fā)生形變而產(chǎn)生的，故B錯(cuò)誤；繩對(duì)物體的拉力方向總是沿著繩而指向繩收縮的方向，故C正確；掛在電線下面的電燈受到向上的拉力，是因?yàn)殡娋€發(fā)生微小形變而產(chǎn)生的，故D正確。答案：CD

2．下列圖中物體a、b均處于靜止?fàn)顟B(tài)，a、b間一定有彈力的是

(

)解析：A圖中對(duì)物體a而言受重力、豎直向上的拉力，如果b對(duì)a有彈力，方向水平向左，那么a受到的三力不能平衡，故A錯(cuò)誤；B圖中對(duì)物體a而言受重力、斜向上的拉力，如果b對(duì)a沒有彈力，那么a受到的二力不能平衡，a、b間一定有彈力，故B正確；C圖中水平地面光滑，對(duì)b而言受重力、豎直向上的支持力，如果a對(duì)b有彈力，方向水平向右，那么b受到的三力不能平衡，故C錯(cuò)誤；D圖中對(duì)a而言受重力、豎直向上的拉力，如果b對(duì)a有彈力，方向垂直斜面向上，那么a受到的三力不能平衡，故D錯(cuò)誤。答案：B3．如圖所示的四個(gè)圖中，AB、BC均為輕質(zhì)桿，各圖中桿的A、C端都通過鉸鏈與墻連接，兩桿都在B處由鉸鏈連接，且系統(tǒng)均處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)用等長(zhǎng)的輕繩來(lái)代替輕桿，系統(tǒng)依然保持平衡，下列說(shuō)法正確的是

(

)A．圖中的AB桿可以用輕繩代替的是甲、乙、丙B．圖中的AB桿可以用輕繩代替的是甲、丙、丁C．圖中的BC桿可以用輕繩代替的是乙、丙、丁D．圖中的BC桿可以用輕繩代替的是甲、乙、丁解析：在甲、丙、丁三圖中的AB桿都產(chǎn)生的是拉力，可用輕繩代替，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確。圖中的BC桿可以用輕繩代替的只有丙，故C、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：B新知學(xué)習(xí)(二)|彈力的方向[重點(diǎn)釋解]1．幾種常見的彈力方向接觸方式面與面點(diǎn)與平面點(diǎn)與曲面點(diǎn)與點(diǎn)彈力方向垂直于公共接觸面指向受力物體過點(diǎn)垂直于平面指向受力物體與曲面上過接觸點(diǎn)的切面垂直垂直于公切面指向受力物體示意圖2．輕繩、輕桿、輕彈簧的彈力方向項(xiàng)目輕繩輕桿輕彈簧彈力方向沿繩指向繩收縮的方向可沿桿的方向可不沿桿的方向沿彈簧形變的反方向示意圖[典例體驗(yàn)][典例]體育課上一學(xué)生將足球踢向傾斜墻壁，如圖所示，下列關(guān)于足球與墻壁作用時(shí)墻壁給足球的彈力方向的說(shuō)法中，正確的是

(

)A．沿v1的方向B．沿v2的方向C．先沿v1的方向后沿v2的方向D．沿垂直于墻壁(斜向左上方)的方向[解析]

球與墻壁接觸，屬于點(diǎn)面接觸，彈力方向沿垂直于墻壁的方向。[答案]

D/方法技巧/1．彈力的方向可歸納為“有面垂直面，有繩沿繩，有桿不一定沿桿”。2．判斷彈力方向的一般思路：[針對(duì)訓(xùn)練]1．(多選)關(guān)于彈力的方向，下列說(shuō)法正確的是

(

)A．放在地面上的物體受到的彈力的方向總是豎直向下B．壓力方向總是垂直于接觸面并指向被壓的物體C．細(xì)繩對(duì)物體的拉力的方向總是沿著繩并指向繩收縮的方向D．彈力的方向總是與形變的方向一致解析：放在地面上的物體受到的彈力垂直于地面，而地面不一定水平，故彈力不一定在豎直方向上，A錯(cuò)誤；壓力是彈力，方向垂直于接觸面指向被壓的物體，B正確；細(xì)繩拉力是彈力，方向沿繩并指向繩的收縮方向，C正確；彈力方向與形變方向相反，D錯(cuò)誤。答案：BC2．畫出圖中處于靜止?fàn)顟B(tài)的物體A受到的重力和彈力。(圖中墻壁豎直，所有接觸面均光滑)解析：解答本題時(shí)要明確以下三點(diǎn)：(1)當(dāng)點(diǎn)與平面(或曲面)接觸時(shí)，彈力方向與面之間的關(guān)系；(2)繩和桿上彈力方向的特點(diǎn)；(3)接觸面為球面時(shí)，彈力方向的延長(zhǎng)線或反向延長(zhǎng)線的特點(diǎn)。答案：各物體所受彈力如圖所示。新知學(xué)習(xí)(三)|胡克定律的理解與應(yīng)用[典例體驗(yàn)][典例]一根輕彈簧在10.0N的拉力作用下，其長(zhǎng)度由原來(lái)的5.00cm伸長(zhǎng)為6.00cm。(1)當(dāng)這根彈簧長(zhǎng)度為4.20cm時(shí)，彈簧受到的力為多大？(2)當(dāng)彈簧受到15N的拉力時(shí)，彈簧的長(zhǎng)度是多少？(彈簧始終在彈性限度內(nèi))[解析]

(1)彈簧原長(zhǎng)l0＝5.00cm＝5.00×10－2m在拉力F1＝10.0N的作用下伸長(zhǎng)到l1＝6.00cm＝6.00×10－2m根據(jù)胡克定律得F1＝kx1＝k(l1－l0)[答案]

(1)8.0N

(2)6.50cm[系統(tǒng)歸納]1．對(duì)胡克定律F＝kx的理解(1)適用范圍：彈簧的形變必須在彈性限度內(nèi)。(2)對(duì)x的認(rèn)識(shí)：x是彈簧的形變量，即彈簧的伸長(zhǎng)量(l－l0)或壓縮量(l0－l)，不是彈簧的長(zhǎng)度。(3)對(duì)k的認(rèn)識(shí)：是彈簧的勁度系數(shù)，由彈簧本身的材料、長(zhǎng)度、粗細(xì)、匝數(shù)等因素決定。(4)公式延伸：①推論式ΔF＝kΔx：彈簧彈力的變化量ΔF與形變量的變化量Δx也成正比。②F-x圖像：是一條過原點(diǎn)的傾斜直線(如圖所示)，直線的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)k。2．計(jì)算彈力大小的兩種方法公式法利用公式F＝kx計(jì)算。適用于彈簧、橡皮筋等物體的彈力的計(jì)算平衡法利用二力平衡的條件計(jì)算。例如：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)，可用二力平衡求得拉力的大小等于物體重力的大小3．彈簧彈力計(jì)算中的兩點(diǎn)注意(1)胡克定律只能計(jì)算彈力的大小，而彈力的方向要借助彈簧是拉伸還是壓縮來(lái)確定，其方向總是與彈簧恢復(fù)原狀的方向相同。(2)彈簧彈力的大小(在彈性限度內(nèi))任何時(shí)候都可以用胡克定律求解，但只有在物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，才能用二力平衡求解與物體相連的彈簧彈力。[針對(duì)訓(xùn)練]1．(2022·濟(jì)南高一檢測(cè))如圖所示，每個(gè)鉤碼重1.0N，彈簧測(cè)力計(jì)自身重量、繩子質(zhì)量和摩擦不計(jì)，彈簧伸長(zhǎng)了2cm(在彈簧的彈性限度內(nèi))，下列說(shuō)法正確的是

(

)A．該彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為2.0NB．該彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為1.0NC．該彈簧的勁度系數(shù)為10.0N/mD．不掛重物時(shí)，該彈簧的勁度系數(shù)為0答案：B2．彈簧彈力隨其形變量的規(guī)律，還可用圖像來(lái)表示。一輕彈簧的彈力F大小和彈簧長(zhǎng)度l的關(guān)系如圖所示。(1)求該彈簧的原長(zhǎng)和勁度系數(shù)。(2)圖像中左邊圖線能否延長(zhǎng)至與縱軸相交？請(qǐng)說(shuō)明理由。答案：(1)10cm

200N/m

(2)見解析一、好素材分享——看其他教材如何落實(shí)核心素養(yǎng)

科學(xué)探究——觀察微小形變1．(選自人教版新教材“演示”)如圖所示，在一張大桌子上放兩個(gè)平面鏡M和N，讓一束光依次被這兩個(gè)鏡子反射，最后射到墻上，形成一個(gè)光點(diǎn)。按壓兩鏡之間的桌面，觀察墻上光點(diǎn)位置的變化。這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明了什么？提示：說(shuō)明了按壓兩鏡之間的桌面時(shí)，桌面發(fā)生了形變，只是形變很微小，肉眼幾乎觀察不到。把微小形變放大以利于觀察或測(cè)量的實(shí)驗(yàn)方法，叫“放大法”，這是物理學(xué)中研究問題的重要方法之一。

科學(xué)思維——胡克定律的理解2．(選自粵教版新教材課后練習(xí))彈力在日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有

著廣泛的應(yīng)用。如生活中的緩沖裝置就是利用彈簧的彈力作用來(lái)

實(shí)現(xiàn)的。某緩沖裝置可抽象成如圖所示的簡(jiǎn)單模型，圖中K1、K2

為原長(zhǎng)相等、勁度系數(shù)不同的輕質(zhì)彈簧。請(qǐng)回答下列問題。(1)緩沖效果與彈簧的勁度系數(shù)有無(wú)關(guān)系？(2)墊片向右移動(dòng)時(shí)，兩彈簧產(chǎn)生的彈力的大小是否相等？(3)墊片向右移動(dòng)時(shí)，兩彈簧的長(zhǎng)度是否始終保持相等？提示：(1)緩沖效果與彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)，一定范圍內(nèi)，勁度系數(shù)越大，緩沖效果越好。(2)墊片向右移動(dòng)時(shí)，兩彈簧產(chǎn)生的彈力大小相等。(3)由胡克定律F＝kx可知，彈力相同，勁度系數(shù)不同，則兩彈簧的壓縮量不同，故原長(zhǎng)相等的兩彈簧的長(zhǎng)度不相等。二、新題目精選——品立意深處所蘊(yùn)含的核心價(jià)值1．如圖所示，是我國(guó)的極地考察破冰船——“雪龍?zhí)枴?。為滿足破

冰航行的要求，其船體結(jié)構(gòu)經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)，船體下部與豎直方向

成特殊角度。則船體對(duì)冰塊的彈力示意圖正確的是

(

)解析：船體對(duì)冰塊的彈力垂直于接觸面，指向受力物體，故