第01講 重力與彈力（第2課時(shí)）-2024-2025學(xué)年高一物理同步課堂（人教版2019必修第一冊(cè)）

第三章相互作用——力3.1重力與彈力人教版(2019)必修第一冊(cè)(第2課時(shí))Directory目錄胡克定律01新課引入0302探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系課堂練習(xí)04conclusion新課引入01觀察與了解摩托車上的減震彈簧重型卡車上的減震彈簧觀察與了解30Kg的臂力器60Kg的握力器思路與討論(1)摩托車上的減震彈簧和重型卡車的減震彈簧為什么不一樣？(2)30Kg的臂力器和60Kg的握力器對(duì)力量大小的訓(xùn)練為什么不一樣？(3)如果給我們一根彈簧，我們?nèi)绾翁骄繌椈稍趶椥韵薅葍?nèi)，影響其彈力大小的因素呢？conclusion探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系02一、實(shí)驗(yàn)思路1.彈簧彈力F如何測(cè)量？2.彈簧的伸長(zhǎng)量x如何測(cè)量？

彈簧下端懸掛的鉤碼靜止時(shí)，彈簧彈力的大小與鉤碼的重力大小相等，即F=mg。

彈簧的原長(zhǎng)l0與掛上鉤碼之后彈簧的總長(zhǎng)度l可用刻度尺直接測(cè)出，彈簧的伸長(zhǎng)量x=l-l0。3.如何能直觀找出彈簧彈力與形變量的關(guān)系？

以縱坐標(biāo)表示彈力大小F，以橫坐標(biāo)表示彈簧的形變量x，在坐標(biāo)系中描出實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的各組數(shù)據(jù)(F，x)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，用平滑的曲線將這些點(diǎn)連接起來(lái)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的圖線，即可探究彈簧彈力與形變量間的關(guān)系。一、實(shí)驗(yàn)思路二、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)1.按如圖所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置，記下彈簧下端不掛鉤碼時(shí)所對(duì)應(yīng)的刻度l0。2.在彈簧下端懸掛一個(gè)鉤碼，平衡時(shí)記下彈簧的總長(zhǎng)度和鉤碼所受的重力。3.增加鉤碼的個(gè)數(shù)，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程，將數(shù)據(jù)填入表格，以F表示彈力，l表示彈簧的總長(zhǎng)度，x＝l－l0表示彈簧的形變量。4.記錄收集數(shù)據(jù)1234567F/N0l/cmx/cm0二、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)三、數(shù)據(jù)處理1.以彈力F(大小等于所掛鉤碼受到的重力)為縱坐標(biāo)，以彈簧的形變量x為橫坐標(biāo)，用描點(diǎn)法作圖。連接各點(diǎn)，得出彈力F隨彈簧形變量x變化的圖像。由實(shí)際作出的F-x圖像可知，圖像為過(guò)原點(diǎn)的直線。2.以彈簧形變量為自變量，寫出彈力和彈簧形變量之間的函數(shù)關(guān)系，函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)即為彈簧的勁度系數(shù)，這個(gè)常數(shù)也可根據(jù)F-x圖像的斜率求解，k＝ΔF/Δx。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，彈簧發(fā)生彈性形變時(shí)，彈力F的大小跟彈簧伸長(zhǎng)（或縮短）的長(zhǎng)度x成正比。三、數(shù)據(jù)處理四、注意事項(xiàng)1.所掛鉤碼不要過(guò)重，以免彈簧被過(guò)分拉伸，超出其彈性限度。2.每次所掛鉤碼的質(zhì)量差盡量大一些，從而使坐標(biāo)上描的點(diǎn)盡可能稀一些，這樣作出的圖像更精確。3.測(cè)彈簧長(zhǎng)度時(shí)，一定要在彈簧豎直懸掛且處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)測(cè)量，刻度尺要保持豎直并靠近彈簧，以免增大讀數(shù)誤差。4.描點(diǎn)畫線時(shí)，所描的點(diǎn)不一定都落在一條直線上，但應(yīng)注意一定要使各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)。5.記錄數(shù)據(jù)時(shí)要注意彈力及彈簧形變量的對(duì)應(yīng)關(guān)系及單位。四、注意事項(xiàng)五、實(shí)驗(yàn)演示conclusion胡克定律03一、胡克定律1.內(nèi)容：在彈性限度內(nèi)，彈簧發(fā)生彈性形變時(shí)，彈力的大小F跟彈簧伸長(zhǎng)（或縮短）的長(zhǎng)度x成正比。2.公式：F＝kx3.k為彈簧的勁度系數(shù)，單位是N/m，只與彈簧本身有關(guān)，由彈簧本身的材料、長(zhǎng)度、粗細(xì)、匝數(shù)等因素決定，它反映了彈簧的軟硬程度，k越大，彈簧越硬，其長(zhǎng)度越難改變．一、胡克定律4.對(duì)胡克定律F＝kx的理解和應(yīng)用(1)彈簧發(fā)生形變時(shí)必須在彈性限度內(nèi)。(2)x是彈簧的形變量，不是彈簧形變后的總長(zhǎng)度。(3)如圖所示，F(xiàn)－x圖像為一條經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，圖像斜率表示彈簧的勁度系數(shù)，在彈性限度內(nèi)同一根彈簧的勁度系數(shù)是不變的。一、胡克定律4.對(duì)胡克定律F＝kx的理解和應(yīng)用(4)由F1＝kx1、F2＝kx2，得ΔF＝kΔx，即彈力的變化量ΔF與形變量的變化量Δx也成正比關(guān)系。(5)胡克定律F＝kx也適用于彈性繩、橡皮筋等產(chǎn)生的彈力的計(jì)算，只是它們只能產(chǎn)生拉伸形變，不能產(chǎn)生壓縮形變。具體問(wèn)題中要根據(jù)題意判斷胡克定律是否適用。二、一般彈力的計(jì)算

對(duì)于除彈簧外的其他彈性物體的彈力大小的計(jì)算，一般要借助物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)所遵循的物理規(guī)律求解，比如懸掛在豎直細(xì)線上的物體處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，物體受細(xì)線豎直向上的拉力和豎直向下的重力作用，根據(jù)二力平衡，可知細(xì)線的拉力大小等于物體的重力大小。conclusion課堂練習(xí)041．如圖所示，重為6N的物體掛在輕質(zhì)彈簧的下端時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)了0.03m?，F(xiàn)換用另一個(gè)重為12N的物體掛在彈簧的下端（形變?nèi)栽趶椥韵薅葍?nèi)），這時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量、勁度系數(shù)分別是（）A．0.03m、100N/m B．0.04m、200N/mC．0.05m、100N/m D．0.06m、200N/mD【答案】D【詳解】根據(jù)胡克定律F=kx可得，彈簧的勁度系數(shù)為重為12N的物體掛在彈簧的下端彈簧的伸長(zhǎng)量故選D。2．如圖所示，彈簧測(cè)力計(jì)和細(xì)線的重力及一切摩擦不計(jì)，重物的重力G＝2N，則彈簧測(cè)力計(jì)A和B的示數(shù)分別為（）A．2N，0N B．0N，2NC．2N，4N D．2N，2ND【答案】D【詳解】對(duì)A，由重物平衡得到，彈簧的拉力大小FA=G=2N則彈簧測(cè)力計(jì)A的讀數(shù)為2N；對(duì)B，由左側(cè)重物（或右側(cè)重物）平衡得到，彈簧的拉力大小FB=G=2N則彈簧測(cè)力計(jì)B的讀數(shù)也為2N。故選D。3．一輕質(zhì)彈簧的長(zhǎng)度和彈力大小的關(guān)系如圖所示，根據(jù)圖像判斷，下列結(jié)論正確的是（）A．彈簧的勁度系數(shù)為1N/m B．彈簧的勁度系數(shù)為100N/mC．彈簧的原長(zhǎng)為8cm D．彈簧伸長(zhǎng)0.2m時(shí)，彈力的大小為4NB【答案】B【詳解】C．彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)，彈簧的彈力應(yīng)為零，由圖像可知彈簧原長(zhǎng)為6cm，故C錯(cuò)誤；AB．由題中圖像可知，當(dāng)彈簧拉長(zhǎng)2cm時(shí)，彈力為2N，根據(jù)胡克定律可得彈簧的勁度系數(shù)為

，故A錯(cuò)誤，B正確；D．彈簧伸長(zhǎng)0.2m時(shí)，根據(jù)胡克定律可得此時(shí)的彈力大小為故D錯(cuò)誤。故選B。4．如圖甲所示，用鐵架臺(tái)、彈簧和多個(gè)質(zhì)量已知且相等的鉤碼做“探究在彈性限度內(nèi)彈簧彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。(1)在固定刻度尺時(shí)，必須使刻度尺保持

狀態(tài)。(2)通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到如圖乙所示的彈力大小F與彈簧長(zhǎng)度x的關(guān)系圖線。由此可得該彈簧的原長(zhǎng)x0=

cm，勁度系數(shù)k=

N/m。豎直1.5200【答案】(1)豎直

(2)1.5200【詳解】（1）在固定刻度尺時(shí)，必須使刻度尺保持豎直狀態(tài)，與彈簧平行，可以減小測(cè)量誤差。（2）[1]由乙圖可知，當(dāng)F=0時(shí)，彈簧長(zhǎng)度為1.5cm，即彈簧原長(zhǎng)為1.5cm。[2]彈簧的勁度系數(shù)為5．在用如下左圖裝置做“探究彈簧彈力與彈簧形變的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)按正確操作步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但未測(cè)量彈簧原長(zhǎng)，他認(rèn)為彈簧原長(zhǎng)不影響實(shí)驗(yàn)，但為了方便實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，他估計(jì)彈簧原長(zhǎng)L0=10cm。然后多次測(cè)出彈簧的總長(zhǎng)度L和對(duì)應(yīng)的彈簧彈力F，隨后利用估計(jì)的原長(zhǎng)計(jì)算出彈簧的形變量X，并由此作出彈力F與彈簧形變量X的關(guān)系圖線如下右圖所示，由該圖可知，該彈簧的真實(shí)原長(zhǎng)為

cm；該彈簧的勁度系數(shù)為

N/m，圖像彎曲的原因