【配套K12】[学习]高中物理 第三章 相互作用 专题3.2 弹力重点回眸学案 新人教版必修1

2．弹力
一、形变的理解 1．形变的两种情况
(1)形状的改变：指受力时物体的外观发生变化，如橡皮条拉伸时由短变长；撑竿跳高时，运动员手中的撑竿由直变曲等．
(2)体积的改变：指受力时物体的体积发生变化，如用力压排球，排球的体积变小；用力压海绵，海绵的体积变小．
2．显示微小形变的方法
(1)光学放大法：如图所示，在一张大桌子上放两个平面镜M 和N ，让一束光依次被两面镜子反射，最后射到墙上，形成一个光点P .用力压桌面时，桌面发生了形变，虽然形变量很小，但镜子要向桌面中间倾斜，由于两个镜子间距较大，光点在墙上有明显移动，把桌面的形变显示出来．
(2)力学放大法：如图所示，把一个圆玻璃瓶瓶口用中间插有细管的瓶塞堵上，用手轻压玻璃瓶，玻璃瓶发生形变，容积减小，水受挤压上升，松开手后，形变恢复，水面落回原处．
二、弹力的突破 1．弹力有无的判断
(1)对于发生明显形变的物体(如弹簧、橡皮筋等)，可根据弹力产生的条件：物体直接接触和发生弹性形变直接判断．
(2)当形变不明显难以直接判断时，通常根据弹力的效果由物体的运动状态来判断；有时也用假设法；替换法等方法来判断．
发生弹性形变的物体，由于恢复原状产生弹力，所以弹力的方向由施力物体形变的方向决定，弹力的方向总与施力物体形变的方向相反．
3．几种常见弹力的方向
(1)几种不同的接触方式.
4.(1)定律的成立是有条件的，这就是弹簧要发生“弹性形变”，即在弹性限度内；
(2)表达式中x 是弹簧的形变量，是弹簧伸长(或缩短)的长度，而不是弹簧的原长，也不是弹簧形变后的长度；
(3)表达式中的劲度系数k ，反映了弹簧的“软”、“硬”程度，是由弹簧本身的性质(如材料、形状、长度等)决定的．不同型号、不同规格的弹簧，其劲度系数不同；
(4)设劲度系数为k 的弹簧，在形变量为x 1、x 2时产生的弹力分别为F 1、F 2，则根据胡克定律F ＝kx ，有F 1＝kx 1，F 2＝kx 2.两式相减，有F 1－F 2＝k (x 1－x 2)，即ΔF ＝k Δx ，此式表明弹簧发生弹性形变时，弹力的变化ΔF 与弹簧长度的变化Δx 成正比；
(5)根据F ＝kx 作出弹力F 与形变量x 的关系图像，如图所示，这是一条过原点的直线，其斜率
k ＝F x ＝ΔF Δx
.
图236
5．弹力大小的计算
(1)公式法：利用公式F ＝kx 计算，适用于弹簧这样的弹性体弹力的计算．
(2)平衡法：如果悬挂在竖直细绳上的物体处于静止状态，求解细绳的拉力时，可用二力平衡得到拉力的大小等于物体重力的大小，目前主要适用于二力平衡的情况．
一、选择题：本题共8小题。

将正确答案填写在题干后面的括号里。

1．下列两个实验中体现出的共同的物理思想方法是（ ）
A．极限法B．放大法C．控制变量法D．等效替代法
【答案】B
2．书放在水平桌面上，桌面会受到弹力的作用，产生这个弹力的直接原因是（）
A．书的形变 B．桌面的形变
C．书和桌面的形变 D．书受到的吸引力
【答案】A
【解析】书本对桌面的弹力受力物体是桌面，因此施力物体是书，由于书本发生微小的形变，要恢复原状因而对桌面产生弹力。

3．玩具汽车停在模型桥面上，如图所示，下列说法正确的是（）
A．桥面受向下的弹力，是因为桥梁发生了弹性形变
B．汽车没有发生形变，所以汽车不受弹力
C．汽车受向上的弹力，是因为桥梁发生了弹性形变
D．汽车受向上的弹力，是因为汽车发生了形变
【答案】C
【解析】桥受到向下的弹力是因为汽车发生了弹性形变，故A、B错误；汽车受到向上的弹力，是因为桥梁发生了弹性形变，故C正确，D错误。

4．有关弹力，下列说法正确的是（）
A．木块放在桌面上要受到一个向上的弹力，是由于木块发生微小形变而产生的
B．拿一根细竹竿拨动水中木头，木头受到竹竿的弹力，是由于木头发生形变而产生的
C．绳对物体的拉力的方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向
D．挂在电线下面的电灯受到向上的拉力，是因为电线发生微小形变而产生的
【答案】CD
5．如图，球A放在斜面上，被竖直挡板挡住而处于静止状态，关于球A所受的弹力，正确的（）
A．球A仅受一个弹力作用，弹力方向垂直斜面向上
B．球A受两个弹力作用，一个水平向左，一个垂直斜面向下
C．球A受两个弹力作用，一个水平向右，一个垂直斜面向上
D．球A受三个弹力作用，一个水平向右，一个垂直斜面向上，一个竖直向下
【答案】C
【解析】由于小球对挡板和斜面均接触且挤压，故挡板和斜面都对球产生弹性，由于弹力的方向垂直于接触面，所以挡板对小球的弹力方向水平向右，斜面对小球的弹力方向垂直于斜面向上。

选项C正确。

6．在下图中，a、b表面均光滑，天花板和地面均水平，a、b间一定有弹力的是（）
【答案】B
7．一根轻质弹簧一端固定，用大小为F1的力压弹簧的另一端，平衡时长度为l1；改用大小为F2的力拉弹簧，平衡时长度为l2。

弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，该弹簧的劲度系数为（）
A ．
121F F l l --2 B ．121F F l l ++2 C ．121F F l l +-2 D ．1
21
F F l l -+2 【答案】C
【解析】由胡克定律得 F =kx ，式中x 为形变量，设弹簧原长为l 0，则有F 1=k （l 0－l 1），F 2=k （l 2
－l 0），联立方程组可以解得 k =
1
21
F F l l +-2，所以C 项正确。

8．如图甲所示，一个弹簧一端固定在传感器上，传感器与电脑相连，当对弹簧施加变化的作用力（拉力或压力）时，在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图象（如图乙）。

则下列判断正确的是（ ）
A ．弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比
B ．在弹性范围内，弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比
C ．该弹簧的劲度系数是200 N/m
D ．该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变 【答案】BCD
【解析】根据胡克定律可知：F =k （l －l 0）=kx ，即弹簧弹力与弹簧的形变量成正比，与弹簧长度不成正比，故A 错误，B 正确；在弹力与弹簧形变量图象上，图象的斜率表示劲度系数，由此可知该弹簧的劲度系数是200 N/m ，故C 正确；由于图象斜率不变，因此由实验可知该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变，故D 正确。

第Ⅱ部分非选择题
二、非选择题：本题4个小题。

将符合题意的内容填写在题目中的横线上，或按题目要求作答。

解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

9．某同学利用如图（a ）装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验。

（1）他通过实验得到如图（b）所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线。

由此图线可得该弹簧的原长x0= cm，劲度系数k= N/m。

（2）他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤，当弹簧秤上的示数如图（c）所示时，该弹簧的长度x= cm。

【答案】（1）4 50 （2）10
10．为了探究弹簧弹力F和弹簧伸长量x的关系，某同学选了A、B两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图所示的图象，从图象上看，该同学没能完全按实验要求做，使图象上端成为曲线，图象上端成为曲线的原因是，B弹簧的劲度系数为N/m。

若要制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧（填“A”或“B”）。

【答案】超过弹簧的弹性限度 100 A
【解析】向上弯曲的原因是超出了弹性限度，注意该图象中纵坐标为伸长量，横坐标为拉力，斜率的倒数为劲度系数，由此可求出k B=100 N/m，由于A的劲度系数小，因此其精度高。

11．某课外活动小组对一劲度系数未知的弹簧进行研究，实验发现：在弹性限度内，若在此弹簧下端挂一重20 N的物体，静止时弹簧长度为14 cm，若在弹簧上端压一重10 N的物体，静止时弹簧长度为8 cm，试求该弹簧的劲度系数k和弹簧的原长x0。

【答案】
500 N/m 10 cm
12．如图所示，原长分别为L 1和L 2、劲度系数分别为k 1和k 2的轻质弹簧竖直悬挂在天花板上，两弹簧之间有一质量为m 1的物体，最下端挂着质量为m 2的另一物体，整个装置处于静止状态。

（1）这时两个弹簧的总长度为多大？
（2）若用一个质量为M 的平板把下面的物体竖直缓慢地向上托起，直到两个弹簧的总长度等于两弹簧的原长之和，求这时平板受到上面物体m 2的压力。

【答案】（1）L 1+L 2+
121()m m g k ++22m g k （2）1221212
()k m g k m m g
k k +++
【解析】（1）劲度系数为k 1轻质弹簧受到的向下拉力（m 1+m 2）g ，设它的伸长量为x 1，根据胡克定律有：
（m 1+m 2）g =k 1 x 1 解得：x 1=
121
()m m g k +
劲度系数为k 2轻质弹簧受到的向下拉力m 2g ，设它的伸长量为x 2，根据胡克定律有：
m 2g =k 2 x 2
解得：x 2=
22
m g
k 这时两个弹簧的总长度为：L =L 1+L 2+x 1+x 2=L 1+L 2+
121()m m g k ++22
m g
k。