第2節(jié)　第1課時 彈　力

科學(xué)探究：彈

力第2節(jié)第1課時彈力(賦能課—精細(xì)培優(yōu)科學(xué)思維)課標(biāo)要求層級達(dá)標(biāo)1.認(rèn)識彈力。2.通過實驗，了解胡克定律。學(xué)考層級1.形成初步的彈力的概念，應(yīng)用概念能解決實際問題。2.了解胡克定律，能對簡單的彈力進行分析和計算。3.學(xué)會利用列表法、圖像法、函數(shù)法處理實驗數(shù)據(jù)。選考層級1.理解胡克定律，并能解決相關(guān)問題。2.能對實際過程中的彈力的大小、方向進行分析和推理。3.能根據(jù)F－x、F－l圖像求出彈簧的勁度系數(shù)。0102目錄課前預(yù)知教材落實主干基礎(chǔ)課堂精析重難深度發(fā)掘知能課前預(yù)知教材落實主干基礎(chǔ)一、形變與彈力1．形變：物體發(fā)生的伸長、縮短、彎曲等______的變化。(1)彈性體及彈性形變：某些發(fā)生形變的物體在撤去外力后能________，這種物體稱為彈性體，對應(yīng)的形變稱為彈性形變。(2)范性形變：有些物體發(fā)生形變后不能恢復(fù)原狀，這種形變稱為____形變。(3)彈性限度：當(dāng)彈性體的形變______一定的限度時，即使撤去外力，物體也不能恢復(fù)原狀，這個限度稱為彈性限度。形狀恢復(fù)原狀范性超過2．彈力(1)產(chǎn)生：相互接觸的物體發(fā)生___________時，由于物體要恢復(fù)原狀，物體會對與它____的另一物體產(chǎn)生力的作用，這種力稱為彈力。(2)方向：彈力的方向總是與物體______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。彈性形變接觸形變收縮垂直彈力的產(chǎn)生必須同時滿足兩個條件：①直接接觸；②發(fā)生彈性形變。二、胡克定律1．內(nèi)容：在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力F的大小與彈簧伸長(或壓縮)的長度x成_______。2．公式：F＝_____，其中x為________

(伸長量或壓縮量)。正比kx形變量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)，是一個有單位的物理量，單位為____________，符號_______。(2)勁度系數(shù)與彈性體的_______、_______等因素有關(guān)。牛頓每米N/m材料形狀1．判斷下列情境中形變的類型。提示：甲、乙、丙三圖為彈性形變；丁圖為范性形變。[微情境·大道理]2．玩具汽車停在自制的橋面上，將橋面壓彎，如圖所示，請對以下說法作出判斷：(1)橋面受向下的彈力，是因為橋面發(fā)生了彈性形變。

()(2)橋面受向下的彈力，是因為玩具汽車車輪發(fā)生了彈性形變，由于要恢復(fù)原狀，對橋面有向下的作用力。

()(3)玩具汽車受向下的彈力，是因為橋面發(fā)生了彈性形變。

()(4)玩具汽車受向上的彈力，是因為橋面發(fā)生了彈性形變，由于要恢復(fù)原狀，對玩具汽車有彈力的作用。

()×√×√課堂精析重難深度發(fā)掘知能強化點(一)彈力的有無判斷任務(wù)驅(qū)動現(xiàn)實生活中，很多物體的形變量都很小，無法直接觀察，比如一個緊靠在墻角的籃球。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，假設(shè)籃球受到墻面的彈力，籃球?qū)粡楅_，不再靜止。彈力有無的三種判斷方法1．條件法：根據(jù)彈力產(chǎn)生的條件進行判斷，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)物體的運動狀態(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)判斷彈力的有無和彈力的方向。[要點釋解明]3．假設(shè)法：對于形變不明顯的情況，可用假設(shè)法進行判斷。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)與研究對象接觸的物體解除接觸判斷研究對象的狀態(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)研究對象受到彈力的作用判斷研究對象還能否保持平衡或者原來的運動狀態(tài)能保持假設(shè)正確不能保持假設(shè)錯誤1．(2023·龍巖高一檢測)下列對圖中彈力的判斷說法正確的是(

)[題點全練清]A．圖甲中，小球隨車廂一起向右做勻速直線運動，車廂左壁對小球有彈力B．圖乙中，小球被輕繩斜拉著靜止在光滑的斜面上，斜面對小球有彈力C．圖丙中，小球被a、b兩輕繩懸掛著處于靜止?fàn)顟B(tài)，其中a繩豎直，b繩對小球有彈力D．圖丁中，兩相同球各自被長度一樣的平行豎直輕繩拉住而靜止，則兩球間有彈力答案：B

解析：題圖甲中，小球隨車廂做勻速直線運動，運動狀態(tài)不發(fā)生改變，水平方向上不受力，A錯誤；假設(shè)題圖乙中斜面對小球沒有彈力，小球?qū)⒃诩?xì)線拉力和重力作用下處于豎直狀態(tài)，故斜面對小球有彈力，B正確；假設(shè)題圖丙中b繩對小球有彈力，則小球受到重力及兩個拉力作用，水平方向上受力不平衡，小球無法處于靜止?fàn)顟B(tài)，故b繩對小球無彈力，C錯誤；假設(shè)題圖丁中兩球間有彈力，則細(xì)線不可能處于豎直狀態(tài)，故兩球間無彈力，D錯誤。2．(多選)如圖所示，下列各圖中的物體A均處于靜止?fàn)顟B(tài)，關(guān)于是否受到彈力作用的說法正確的是

(

)A．圖甲中地面是光滑水平的，物體A與B間存在彈力B．圖乙中兩斜面與水平地面的夾角分別為α、β，兩斜面對物體A均有力的作用C．圖丙中地面光滑且水平，物體A與豎直墻壁有力的作用D．圖丁中物體A受到斜面B對它的支持力的作用答案：BCD

解析：題圖甲中的物體A受重力和地面支持力的作用，二力平衡，物體A靜止，不可能再受到物體B對A的彈力的作用，故A錯誤；題圖乙中采用假設(shè)法，若除去左側(cè)的斜面，物體A將運動，去掉右側(cè)的斜面，物體A也將運動，所以兩斜面對物體A均有力的作用，故B正確；題圖丙中由水平方向二力平衡知外力F與豎直墻壁對物體A的作用力平衡，墻壁對物體A有力的作用，故C正確；題圖丁由彈力產(chǎn)生的條件可知，物體A與B接觸且擠壓，二者之間有彈力的作用，故D正確。強化點(二)彈力的方向判斷[要點釋解明]1．幾種常見的彈力方向接觸方式面與面點與平面點與曲面點與點彈力方向垂直于公共接觸面指向受力物體過點垂直于平面指向受力物體與曲面上過接觸點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]

(多選)如圖所示，物塊A靜止在斜面B上，下列說法正確的是

(

)A．斜面B對物塊A的彈力方向是豎直向上的B．斜面B對物塊A的彈力方向是垂直斜面向上的C．物塊A對斜面B的彈力方向是豎直向下的D．物塊A對斜面B的彈力方向跟物塊A恢復(fù)形變的方向是相同的[解析]

斜面B對物塊A的彈力方向是垂直斜面向上的，故A錯誤，B正確；彈力的方向垂直接觸面，指向恢復(fù)形變的方向，物塊A對斜面B的彈力方向跟物塊A恢復(fù)形變的方向是相同的，故C錯誤，D正確。[答案]

BD/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：1．(多選)關(guān)于彈力的方向，下列說法正確的是

(

)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[題點全練清]答案：BC

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錯誤。2．(2023·寧德學(xué)考檢測)畫出下列各圖中A物體所受彈力的示意圖。(各圖中的物體均處于靜止?fàn)顟B(tài))解析：圖甲中A物體一端與水平地面接觸，彈力方向為垂直地面向上，另一端與豎直墻面接觸，彈力方向為垂直墻面向右；圖乙中A物體一端與球面接觸，C點彈力方向應(yīng)與切面垂直，即沿半徑由C點指向球心，D點處是球面邊緣處的點與桿接觸，彈力方向應(yīng)與桿垂直指向左上方；圖丙中桿對A的彈力應(yīng)與A的重力平衡，即豎直向上；圖丁中B對A的彈力應(yīng)垂直于A與B的公共切面指向右上方，容器壁對A的彈力垂直容器壁向左。答案：如圖所示：強化點(三)彈力大小的計算[要點釋解明]1．對胡克定律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x的認(rèn)識：x是彈簧的形變量，即彈簧的伸長量(l－l0)或壓縮量(l0－l)，不是彈簧的長度。(3)對k的認(rèn)識：是彈簧的勁度系數(shù)，由彈簧本身的材料、長度、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．計算彈力大小的兩種方法公式法利用公式F＝kx計算。適用于彈簧、橡皮筋等物體的彈力的計算平衡法利用二力平衡的條件計算。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，可用二力平衡求得拉力的大小等于物體重力的大小3．彈簧彈力計算中的兩點注意(1)胡克定律只能計算彈力的大小，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動狀態(tài)時，才能用二力平衡求解與物體相連的彈簧彈力。[典例]一根輕彈簧在10.0N的拉力作用下，其長度由原來的5.00cm伸長為6.00cm。(1)當(dāng)這根彈簧長度為4.20cm時，彈簧受到的力為多大？(2)當(dāng)彈簧受到15N的拉力時，彈簧的長度是多少？(彈簧始終在彈性限度內(nèi))[解析]

(1)彈簧原長l0＝5.00cm＝5.00×10－2m在拉力F1＝10.0N的作用下伸長到l1＝6.00cm＝6.00×10－2m根據(jù)胡克定律得F1＝kx1＝k(l1－l0)解得彈簧的勁度系數(shù)[答案]

(1)8.0N

(2)6.50cm1.

彈力繩可以幫助健身運動員進行肌肉鍛煉，圖甲是健身運動員把彈力繩的一端固定在墻面上，用F1拉彈力繩的另一端使其伸長10cm；圖乙是健身運動員雙手握住彈力繩兩端，用F2拉彈力繩使其伸長10cm。已知兩種鍛煉方式所用的彈力繩為同一根，且其彈力大小與形變量成正比，則關(guān)于拉力F1和F2的大小關(guān)系正確的是

(

)A．F1＝F2 B．F1<F2C．F1>F2 D．不能確定[題點全練清]答案：A

解析：兩種鍛煉方式所用的彈力繩為同一根，且其彈力大小與形變量成正比，兩種鍛煉方式彈力繩的伸長量相等，則兩種鍛煉方式彈力繩的彈力相等，設(shè)均為F，由圖甲可知F＝F1，由圖乙可知F＝F2，則F1＝