彈性形變和彈力

第2節(jié)彈力課堂探究自主學(xué)習(xí)課堂達(dá)標(biāo)自主學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道形變和彈性形變,能識(shí)別常見(jiàn)的形變,知道常見(jiàn)的彈力種類(lèi)。2.知道彈力的產(chǎn)生條件,會(huì)判斷彈力的有無(wú)及彈力的方向,能正確畫(huà)出彈力的方向。知道壓力、支持力、拉力、推力等都是彈力。3.知道胡克定律的表達(dá)式,了解勁度系數(shù)的單位、符號(hào),能運(yùn)用胡克定律進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。4.知道胡克定律的圖象表示,掌握利用圖象計(jì)算勁度系數(shù)的方法。5.知道“探究彈簧彈力大小與伸長(zhǎng)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)原理和方法。教材提煉一、彈性形變和彈力【問(wèn)題導(dǎo)引】在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上跳遠(yuǎn)時(shí)要用踏跳板,撐桿跳高時(shí)運(yùn)動(dòng)員用到撐桿,短跑運(yùn)動(dòng)員起跑時(shí)要用到起跑器都是利用彈力。踏跳板、撐桿、起跑器等在使用時(shí)有什么共同特征?答案:踏跳板、撐桿、起跑器等在使用時(shí)的共同特征是都有形變。【知識(shí)梳理】1.彈性形變(1)形變:物體在力的作用下

或體積會(huì)發(fā)生改變的現(xiàn)象。形狀(2)彈性形變:物體在形變后撤去作用力能夠

的形變。2.彈力:發(fā)生

的物體,由于要

,對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生的力的作用。3.彈性限度:當(dāng)形變超過(guò)一定限度時(shí),撤去作用力后,物體不能________原來(lái)的形狀,這個(gè)限度叫做彈性限度。恢復(fù)原狀形變恢復(fù)原狀完全恢復(fù)【練一練】玩具汽車(chē)停在模型橋面上,如圖所示,下列說(shuō)法正確的是(

)A.橋面受向下的彈力,是因?yàn)闃蛄喊l(fā)生了彈性形變B.汽車(chē)沒(méi)有發(fā)生形變,所以汽車(chē)不受彈力C.汽車(chē)受向上的彈力,是因?yàn)闃蛄喊l(fā)生了彈性形變D.汽車(chē)受向上的彈力,是因?yàn)槠?chē)發(fā)生了形變解析:汽車(chē)與橋面相互擠壓都發(fā)生了形變,B錯(cuò);由于橋面發(fā)生彈性形變,所以對(duì)汽車(chē)有向上的彈力,C對(duì),D錯(cuò);由于汽車(chē)發(fā)生了形變,所以對(duì)橋面產(chǎn)生向下的壓力,A錯(cuò).C二、幾種彈力及方向【知識(shí)梳理】常見(jiàn)彈力彈力方向壓力

于物體的接觸面,指向被壓縮或被支持的物體支持力繩的拉力沿著繩子指向繩子

的方向垂直收縮【練一練】按下列要求畫(huà)出彈力的方向:(1)擱在光滑豎直墻與粗糙水平地面間棒在A,B兩處受到的彈力(圖甲);(2)擱在光滑半球形槽內(nèi)的棒在C,D兩處受到的彈力(圖乙);(3)用細(xì)繩懸掛、靠在光滑豎直墻上的小球受的彈力(圖丙)。解析:如圖。確定彈力方向的關(guān)鍵在于,抓住支持力或壓力的方向與接觸面垂直,當(dāng)接觸情況是點(diǎn)與面接觸時(shí),則彈力方向應(yīng)與該接觸點(diǎn)處的切面方向垂直,而拉力方向則是沿著繩子方向。答案:見(jiàn)解析三、胡克定律【問(wèn)題導(dǎo)引】你一定見(jiàn)過(guò)粗細(xì)、長(zhǎng)短各不相同的彈簧,你知道這是為什么嗎?它們各有什么不同?答案:粗細(xì)、長(zhǎng)短各不相同的彈簧能夠滿足不同的需要,不同的彈簧一般勁度系數(shù)不同?！局R(shí)梳理】1.內(nèi)容:彈簧發(fā)生彈性形變時(shí),彈力的大小F跟_______________________成正比,即F=

。2.勁度系數(shù):其中k為彈簧的

,單位為

,符號(hào)N/m。是表示彈簧“軟”“硬”程度的物理量。彈簧伸長(zhǎng)(或縮短)的長(zhǎng)度xkx勁度系數(shù)牛頓每米【練一練】1.關(guān)于胡克定律,下列說(shuō)法不正確的是(

)A.由F=kx可知,在彈性限度內(nèi)彈力F的大小與彈簧伸長(zhǎng)(或縮短)的長(zhǎng)度x成正比B.由k=

可知,勁度系數(shù)k與彈力F成正比,與彈簧的長(zhǎng)度改變量成反比C.彈簧的勁度系數(shù)k是由彈簧本身的性質(zhì)決定的,與彈力F的大小和彈簧伸長(zhǎng)(或縮短)的長(zhǎng)度x的大小無(wú)關(guān)D.彈簧的勁度系數(shù)在數(shù)值上等于彈簧伸長(zhǎng)(或縮短)單位長(zhǎng)度時(shí)彈力的大小B解析:在彈性限度內(nèi),彈簧的彈力跟形變量遵守胡克定律,選項(xiàng)A正確;彈簧的勁度系數(shù)由彈簧本身的性質(zhì)決定,與彈力F及形變量x無(wú)關(guān),選項(xiàng)C正確,B錯(cuò)誤;由k=,可理解為彈簧每伸長(zhǎng)(或縮短)單位長(zhǎng)度時(shí)彈力的值與k值相等,選項(xiàng)D正確。2.一輕彈簧上端固定,下端掛一8N的重物,平衡時(shí)彈簧伸長(zhǎng)了4cm,此時(shí)再將重物向下拉1cm,則平衡時(shí)彈簧對(duì)重物的拉力為(

)A.8N B.9N C.10N D.11N解析:彈簧下端掛8N的重物時(shí),由胡克定律得F1=kx1;再將重物向下拉1cm時(shí),彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度為x2=4cm+1cm=5cm=0.05m;由胡克定律得F2=kx2;聯(lián)立得=,解得F2=F1=×8N=10N。C要點(diǎn)一

彈力有無(wú)的判斷課堂探究【例1】

圖中小球均處于靜止?fàn)顟B(tài),各板均光滑,都和小球接觸,且下板均在水平位置,試分析小球與接觸面或彈簧間是否存在彈力。解析:甲圖中,如將AC板撤去,則球不動(dòng);如將AB板撤去,則球下落,故可知a點(diǎn)有彈力,b點(diǎn)無(wú)彈力。乙圖中如將彈簧撤去,則球不動(dòng),故無(wú)彈力,而下板與球之間是有彈力的。丙圖中用假設(shè)法可判斷1板無(wú)彈力,2板有彈力。答案:見(jiàn)解析誤區(qū)警示判斷彈力有無(wú)的兩大誤區(qū)(1)誤認(rèn)為只要有接觸一定存在彈力作用,而忽視了彈力產(chǎn)生的另一個(gè)條件——發(fā)生彈性形變。(2)誤認(rèn)為有形變一定有彈力,忽視了彈性形變與非彈性形變(撤去外力后不能恢復(fù)原狀的形變)的區(qū)別。針對(duì)訓(xùn)練1:在下列各圖中,A,B兩球間一定有彈力作用的是(

)解析:在具體判斷有沒(méi)有彈力時(shí),我們用假設(shè)法進(jìn)行判斷。在A圖中,若拿去A球,則B球仍靜止不動(dòng),故A,B間沒(méi)有擠壓,即A,B間沒(méi)有彈力。在B圖中,若拿去A球,則B球?qū)⑾蜃筮\(yùn)動(dòng),故A,B間存在相互擠壓,故A,B間存在彈力。在C圖中,若拿去A球,則B球靜止,A,B間沒(méi)有相互擠壓,即A,B間沒(méi)有彈力。在D圖中不能判斷A,B間有沒(méi)有彈力。因此選項(xiàng)B正確。B要點(diǎn)二彈力方向的確定【例2】分別畫(huà)出圖甲、乙中小球、丙中桿的受力示意圖。(甲中小球用細(xì)繩掛在光滑的墻壁上,乙中小球用細(xì)繩拴著靜止在桌角上,丙中桿一端放在光滑的半球形碗中,另一端靠在墻壁上)?思路探究?(1)在點(diǎn)與面接觸時(shí),彈力方向如何確定?答案:彈力垂直于接觸面,且指向接觸面恢復(fù)形變的方向。(2)點(diǎn)與線接觸時(shí),彈力方向如何確定?答案:彈力垂直于接觸線,且指向受力物體形變的方向。解析:受力示意圖如圖所示答案:見(jiàn)解析方法技巧幾種情況下彈力的方向平面與平面接觸時(shí),彈力的方向與接觸平面垂直。點(diǎn)與平面接觸時(shí),彈力的方向與接觸平面垂直。點(diǎn)與曲面接觸時(shí),彈力與曲面的切平面垂直。針對(duì)訓(xùn)練2:在下列四個(gè)圖中畫(huà)出物體A所受彈力的示意圖。答案:如圖所示要點(diǎn)三彈力大小的計(jì)算【例3】某課外活動(dòng)小組對(duì)一勁度系數(shù)未知的彈簧進(jìn)行研究,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):在彈性限度內(nèi),若在此彈簧下端掛一重20N的物體,靜止時(shí)彈簧長(zhǎng)度為14cm,若在彈簧上端壓一重10N的物體,靜止時(shí)彈簧長(zhǎng)度為8cm,試求該彈簧的勁度系數(shù)k和彈簧的原長(zhǎng)x0。?思維導(dǎo)圖?

狀態(tài)1:彈簧被拉伸后的總長(zhǎng)是14cm,狀態(tài)2:彈簧被壓縮后的總長(zhǎng)是8cm。解析:由題意知:k(x1-x0)=G1,k(x0-x2)=G2,解得:k=500N/m,x0=10cm。答案:500N/m

10cm誤區(qū)警示使用胡克定律應(yīng)注意的問(wèn)題在使用胡克定律時(shí),最容易混淆的就是彈簧的形變量Δx和彈簧的長(zhǎng)度l。彈簧的原長(zhǎng)l0、彈簧的長(zhǎng)度l、彈簧的形變量Δx三個(gè)量之間的關(guān)系為Δx=|l-l0|。針對(duì)訓(xùn)練3:如圖所示,重為10N的物體懸掛在彈簧的下端時(shí),彈簧伸長(zhǎng)了2cm,現(xiàn)換用另一個(gè)重為20N的物體懸掛在彈簧的下端(形變?nèi)栽趶椥韵薅葍?nèi)),這時(shí)彈簧的彈力大小、勁度系數(shù)分別是(

)A.10N,500N/m B.10N,1000N/mC.20N,500N/m D.20N,1000N/m解析:由F=kx,得k==500N/m,掛20N的物體時(shí),彈力與重力大小相等,彈簧的勁度系數(shù)不變,選項(xiàng)C正確。C課堂達(dá)標(biāo)1.關(guān)于彈力下列說(shuō)法不正確的是(

)A.靜止在水平面上的物體所受的重力就是它對(duì)水平面的壓力B.一個(gè)物體放在水平地面上,地面受到向下的彈力是因?yàn)槲矬w發(fā)生了形變C.彈力的大小與物體的形變程度有關(guān),在彈性限度內(nèi)形變程度越大,彈力越大D.彈力的方向總是與施力物體恢復(fù)形變的方向相同解析:靜止在水平面上的物體所受的重力不是它對(duì)水平面的壓力,只是大小相等,方向相同,但性質(zhì)不同,壓力屬于彈力,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;一個(gè)物體放在水平地面上,地面受到向下的彈力是因?yàn)槲矬w發(fā)生了形變,故選項(xiàng)B正確;彈力的大小與物體的形變程度有關(guān),在彈性限度內(nèi)形變程度越大,彈力越大,故選項(xiàng)C正確;彈力的方向總是與施力物體恢復(fù)形變的方向相同,故選項(xiàng)D正確。A解析:產(chǎn)生彈力的條件有兩個(gè):一是接觸,二是發(fā)生彈性形變。本題中小球雖與斜面接觸,但沒(méi)有發(fā)生形變,故沒(méi)有彈力。也可以用反證法,如有斜面的彈力,則小球不可能處于平衡,故沒(méi)有彈力。2.如圖所示,細(xì)繩豎直拉緊,小球和光滑斜面接觸,則小球受到的力是(

)A.重力、繩的拉力B.重力、繩的拉力、斜面的彈力C.重力、斜面的彈力D.繩的拉力、斜面的彈力A3.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(guò)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:點(diǎn)與面接觸,彈力方向與接觸面垂直,選項(xiàng)C正確。C4.一根