2020-2021学年新教材高中物理第三章相互作用第二节第1课时弹力课件粤教版必修1-2020_2

8 N；当它的压缩量为 1 cm 时，该弹簧的弹力大小为
()
A．2 N
B．4 N
C．6 N
D．8 N
解析：当弹簧的伸长量为 4 cm、弹簧的弹力大小为 8 N 时，根据胡克定律 F1＝kx1，当弹簧的压缩量为 1 cm 时，F2＝kx2；联立可得：FF12＝xx12，代入 数据得：F2＝2 N，故 A 正确，B、C、D 错误。 答案：选 A
(2)认识弹力 ①定义：发生弹性形变 的物体，由于要恢复原状，对与它 接触 的物体会
产生力的作用，这种力称为弹力。
②作用点：在相互作用的物体直接接触并使物体发生形变的位置。
③方向：指向使弹性形变的物体恢复原状的方向。
2．判一判
(1)使物体发生形变的外力撤去后，物体一定能够恢复原来状态。
(× )
(2)任何物体都可以发生形变，但并不是所有的形变都是弹性形变。 (√)
过接触点且垂直于面
方
式
点与点
垂直于切面(即圆弧面对应 的半径方向)
轻绳
沿绳收缩的方向
轻杆 轻质弹簧
可沿杆 可不沿杆 沿弹簧形变的反方向
图例
请在下列图中画出杆或球所受弹力的方向。 图甲：杆靠在墙上； 图乙：杆放在半球形的槽中； 图丙：球用细线悬挂在竖直墙上； 图丁：将光滑圆球置于两个等高的台棱之间，圆球的重心位于球心。
[解析] 由题意可知，l0＝5.00 cm＝5.00×10－2 m，F1＝10.0 N，l1＝6.00 cm＝6.00×10－2 m。
根据胡克定律，可得 F1＝kx1＝k(l1－l0)， k＝l1－F1l0＝6.00－51.00.00×N 10－2 m＝1.00×103 N/m， 当弹力为 F2 时，弹簧伸长到 l2＝6.20 cm＝6.20×10－2 m。
一、形变与弹力 1．填一填 (1)形变
①定义：物体发生形状或 体积 的变化。 ②弹性形变：发生形变的物体，停止用力后能够完全 恢复原状 的形变。 ③弹性：物体具有 恢复原状 的性质。 ④弹性限度：当弹性体的形变 超过 一定的限度时，即使撤去外力，物体 形状不能完全恢复，这个限度称为弹性限度。 ⑤范性形变：物体发生形变后不能恢复原状的形变。
[特别提醒] ①如果弹簧的初、末两个状态都处于伸长状态或压缩状态，则 ΔF＝F2 －F1，Δx＝x2－x1。 ②如果弹簧的初状态是伸长状态(或压缩状态)、末状态是压缩状态(或伸 长状态)，则 ΔF 应为两个状态的弹力大小之和，即 ΔF＝F1＋F2；Δx 应为伸 长量和压缩量之和，即 Δx＝x1＋x2。
丁：球受到的弹力与棱和球面接触处的切面垂直，即沿着球半径的方向 指向球心。如图(d)所示。
[答案] 见解析图
休息时间到啦
同学们，下课休息十分钟。现在是休息时间，你们 休息一下眼睛，
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判断弹力方向的一般思路
明确要分 析的弹力
⇨
确定施 力物体
(3)相互接触的物体间一定存在弹力。
(×)
3．想一想 如图所示，将一个钢球分别放在三种不同形状的容器中，钢球在各容器的 底部与侧壁相接触，处于静止状态。若钢球和各容器内壁都是光滑的，各 容器的底部均处于水平面上，各容器的侧壁对钢球有没有弹力作用？
提示：假设在将容器的侧壁去掉时，钢球仍处于静止，故各容器的侧壁对 钢球没有弹力作用。
3．在图中画出物体 A 所受弹力的示意图。 答案：如图所示
探究二 弹力大小的计算 [问题驱动]
图甲表示弹簧处于原长状态；图乙表示弹簧处于拉伸状态； 图丙表示弹簧处于压缩状态。
试结合上述情景，讨论下列问题： (1)在公式 F＝kx 中，x 表示的是什么意义？ 提示：x 表示弹簧伸长或缩短的长度。 (2)图乙中在拉力 F 的作用下弹簧的长度为 l1，则 F 等于多少？ 提示：F＝k(l1－l0)。
2．判一判
(1)发生形变后的物体撤去外力后都能够恢复原状。
(×)
(2)由 F＝kx 可知，在弹性限度内弹力 F 的大小与弹簧的长度 x 成正比。(×)
(3)弹簧的形变很大，弹力一定很大。
(×)
(4)弹簧的劲度系数 k 与弹力 F 无关。
(√ )
3．选一选
一轻质弹簧，在弹性限度内，当它的伸长量为 4 cm 时，弹簧的弹力大小为
因为物体的受力必须与物体的运动状态相吻合，所以可以依 据物体的运动状态由相应的规律(如二力平衡等)来判断物体间 的弹力
可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形 变的物体来替换，如将侧壁、斜面用海绵来替换，将硬杆用 轻弹簧来替换
3．常见弹力方向的分析
类型
方向
面与面
垂直于公共接触面
接
触 点与面
[重难释解] 1．计算弹力大小的两种方法
利用胡克定律 F＝kx 计算。适用于弹簧、橡皮筋 公式法
等物体弹力的计算 利用二力平衡的条件计算。例如：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， 平衡法 可用二力平衡求得拉力的大小等于物体所受重 力的大小
2．对胡克定律 F＝kx 的理解 (1)适用范围：弹簧的形变必须在弹性限度内。 (2)x 的意义：x 是弹簧的形变量，即弹簧的伸长量(l－l0)或压缩量(l0－l)。 [特别提醒] x 与弹簧的长度的区别。 (3)k 的意义：弹簧的劲度系数由弹簧本身的材料、长度、粗 细、匝数等因素决定。 (4)F-x 图像：是一条过原点的倾斜直线(如图所示)，直线的 斜率表示弹簧的劲度系数 k。 (5)推论式 ΔF＝kΔx：弹簧弹力的变化量 ΔF 与形变量的变化量 Δx 也成正比。
[选自鲁科版新教材“例题”]如图所示，一根轻弹簧长度由原来的 5.00 cm 伸长为 6.00 cm 时，手受到的弹力为 10.0 N。那么，当这根弹簧 伸长到 6.20 cm 时(在弹性限度内)，手受到的弹力有多大？
[解题指导] 根据胡克定律，已知弹簧弹力 F1 和相应的伸长量 l1－l0，可 求出该弹簧的劲度系数。由于同一弹簧的劲度系数不变，再由已知的弹簧伸 长量 l2－l0，就可求出手受到的弹力 F2。
[迁移·发散] 1．弹簧弹力随其形变量变化的规律，还可用图像来表示。一轻弹簧的弹 力 F 大小和弹簧长度 l 的关系如图所示。
(1)求该弹簧的原长和劲度系数。 (2)图像中左边图线能否延长至与纵轴相交？请说明理由。
[解析] (1)弹簧的弹力为 0 时弹簧处于原长状态，对应图线可知，弹簧 原长 l0＝10 cm，
⇨
分析施力物体 的形变方向
⇨
确定该弹 力的方向
[素养训练] 1．图中光滑小球都与下面的支撑物接触，则接触面处一定有弹力的是( )
解析：选项 A 图中水平面对小球可能有弹力作用，也可能没有弹力作用，当 细绳拉力等于小球重力时，则没有弹力，若细绳拉力小于小球重力时，则存 在弹力，A 错误；选项 B 图中小球处于静止状态，重力和细绳的弹力平衡， 斜面与球之间不可能产生弹力，否则小球不可能平衡，B 错误；选项 C 图中 小球受到绳子拉力、重力、斜面的支持力三力作用下处于平衡状态，因此小 球受到斜面的弹力作用，故 C 正确；选项 D 图中两斜面对球可能有弹力，也 可能没有弹力，要根据细绳拉力与重力大小关系来判定，故 D 错误。 答案：选 C
[解题锦囊] (1)轻弹簧有压缩形变和拉伸形变，既能产生支持力，又能产生拉力，方
向均沿弹簧的轴线方向。 (2)如果题目中只告诉弹簧的形变量，并没有指出是伸长还是压缩；或只
告诉弹簧弹力的大小，并没有指出弹簧处于拉伸状态还是处于压缩状态，就 要分别进为零，不自由(即连接物体) 时两端弹力必然相等。
探究一 弹力有无及方向的判断 [重难释解]
1．弹力产生的两个条件 ①两物体间相互接触；②发生弹性形变。两个条件必须同时具备，缺一 不可。
2．弹力有无的判断方法
条件法 假设法 状态法 替换法
根据弹力产生的两个条件判断是否存在弹力。此法多用来判 断发生明显形变的情况(弹簧、橡皮条等) 可以假设将与物体接触的另一物体撤去，判断物体还能否保 持原来的状态，若能，则无弹力；若不能，则存在弹力
根据胡克定律，可得 F2＝kx2＝k(l2－l0) ＝1.00×103 N/m×(6.20－5.00)×10－2 m ＝12.0 N， 所以，当这根弹簧伸长到 6.20 cm 时，手受到的弹力为 12.0 N。 [答案] 12.0 N
(1)在求解弹簧弹力与形变的问题时，通常忽略弹簧质量，题目常表述为 轻弹簧。轻弹簧是一种理想模型。 (2)只要在弹性限度内，对于同一根弹簧，无论其形变量有多大，劲度系 数不变。 (3)胡克定律中的 x 是弹簧形变量，即弹簧受外力拉伸(压缩)后的长度与 弹簧原长的差值。
[解析] 甲：杆在重力作用下对 A、B 两处都产生挤压作用，故 A、B 两 点处对杆都有弹力，弹力方向与接触点的平面垂直。如图(a)所示。
乙：杆对 C、D 两处有挤压作用，因 C 处为曲面，D 处为支撑点，所以 C 处弹力垂直其切面指向弧形所对应的圆心，D 处弹力垂直杆斜向上。如图(b) 所示。
丙：球挤压墙壁且拉紧绳子，所以墙对球的弹力与墙面垂直；绳子对球 的弹力沿绳子斜向上。如图(c)所示。
由 F-l 图线可知，当弹簧长度 l＝5 cm 时弹簧弹力 F＝10 N， 由胡克定律 F＝kx 可得：10 N＝k(0.1 m－0.05 m) 解得 k＝200 N/m。 (2)图线中左边图线不能延长至与纵轴相交，因弹簧弹丝有一定的粗细， 不可能压缩到弹簧长度为零。
[答案] (1)10 cm 200 N/m (2)见解析
2．下列图中物体 a、b 均处于静止状态，a、b 间一定有弹力的是 ( )
解析： A 图中对物体 a 而言受重力、竖直向上的拉力，如果 b 对 a 有弹力，方向 水平向左，那么 a 受到的三力不能平衡，故 A 错误；B 图中对物体 a 而言受重力、 斜向上的拉力，如果 b 对 a 没有弹力，那么 a 受到的二力不能平衡，a、b 间一定 有弹力，故 B 正确；C 图中若水平地面光滑，对 b 而言受重力、竖直向上的支持 力，如果 a 对 b 有弹力，方向水平向右，那么 b 受到的三力不能平衡，故 C 错误； D 图中对 a 而言受重力、竖直向上的拉力，如果 b 对 a 有弹力，方向垂直斜面向 上，那么 a 受到的三力不能平衡，故 D 错误。 答案：选 B
复习课件
2020-2021学年新教材高中物理 第三章 相互作用 第二节 第1课时 弹力课件 粤教版必修1-2020_2021 学年新教材高中物理第三章相互作用第二节第1课时弹力课件粤教版必修1
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第二节 弹力
第 1 课时 弹力 核心素养点击
(1)知道形变的概念及常见的形变，知道弹力的定义及产生条件。 物理观念 (2)理解劲度系数的概念及影响劲度系数的因素；知道胡克定律的
2．如图甲、乙、丙所示的装置中，小球的质量均相同，弹簧和细线的质量均
不计，一切摩擦忽略不计。平衡时各弹簧的弹力分别为 F1、F2、F3，其大
小关系是
()
A．F1＝F2＝F3 C．F1＝F3＞F2
B．F1＝F2＜F3 D．F3＞F1＞F2
[解析] 题图甲中，以弹簧下面的小球为研究对象，题图乙中，以悬挂的 小球为研究对象，题图丙中，以任意一小球为研究对象。题图甲中，小球受竖 直向下的重力 mg 和弹簧向上的弹力，二力平衡，F1＝mg；题图乙、丙中，小 球受竖直向下的重力和细线的拉力，二力平衡，弹簧的弹力大小均等于细线拉 力的大小，则 F2＝F3＝mg，故平衡时弹簧的弹力大小 F1＝F2＝F3，A 正确。
内容、表达式。
科学思维
(1)会判断弹力的有无及方向。 (2)会应用胡克定律并能解决有关问题。
能完成“探究弹簧弹力的大小与伸长量之间的定量关系”实验；能
科学探究 根据已有实验方案，使用弹簧测力计、刻度尺等器材收集数据；通
过作图或其他方法分析数据形成初步的结论。
科学态度 通过对弹力的探究，能认识实验对物理研究的重要性；有学习物理 与责任 的兴趣，知道实事求是和与他人合作的重要性。
二、胡克定律 弹力的应用 1．填一填 (1)胡克定律
①内容：在弹性限度内，弹簧弹力 F 的大小与弹簧的伸长量(或压缩量)x 成 正比 。 ②表达式：F＝kx。其中 k 为弹簧的 劲度系数 ，单位为牛顿每米，符号是 _N_/_m__。k 是表示弹簧“软”“硬”程度的物理量。
(2)弹力的应用 ①自动铅笔和自动圆珠笔控制笔芯伸缩的弹簧。 ②汽车和火车底部用于缓冲减震的螺旋弹簧、弯曲的弹性钢板。 ③自行车闸把上用于自动复位的扭转弹簧。 ④安全阀中用于超压放气后自动关闭阀门的弹簧。 ⑤混凝土中用于抗拉伸的钢筋。