弹力与形变的关系
第三章 2 第2课时 实验：探究弹簧弹力与形变的关系
第2课时实验：探究弹簧弹力与形变的关系[学习目标] 1.学会探究弹簧弹力与形变量之间的关系。
2.会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据。
3.能根据F－x图像求出弹簧的劲度系数。
4.掌握胡克定律，会用F＝kx分析、解决有关问题。
一、实验：探究弹簧弹力与形变的关系1．实验器材铁架台，下端带挂钩的弹簧，100 g的钩码若干，刻度尺等。
2．实验原理(1)弹簧弹力F的确定：弹簧下端悬挂钩码，静止时弹簧弹力的大小等于钩码所受重力的大小。
(2)弹簧的伸长量x的确定：弹簧的原长l0与挂上钩码后弹簧的长度l可以用刻度尺测出，弹簧的伸长量x＝l－l0。
(3)图像法处理实验数据：作出弹簧弹力F与形变量x的关系图像，根据图像可以分析弹簧弹力和形变量的关系。
3．实验步骤(1)如图甲所示，将弹簧挂置于铁架台的横杆上，测出弹簧的原长(自然长度)l0。
(2)如图乙所示，在弹簧下端依次挂上1个、2个……相同的钩码，分别测出弹簧静止时的长度l。
(3)计算出每次弹簧的伸长量x＝l－l0。
(4)把所测得的数据填写在下列表格中。
序号1234 5钩码所受重力G/N弹簧长度l/m弹力的大小F/N弹簧的伸长量x/m4.数据处理(1)以x为横轴，F为纵轴建立坐标系，根据表中的数据，在图丙的坐标纸上描点，画出F－x图像。
丙(2)以弹簧的伸长量为自变量，写出图像所代表的函数。
首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数。
(3)分析弹簧弹力和形变量之间的关系，解释函数表达式中常数的物理意义。
5．注意事项(1)尽量选轻质弹簧以减小弹簧自身重力带来的影响。
(2)实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，避免超出弹簧的弹性限度。
(3)测量长度时，应区别弹簧原长l0、实际长度l及形变量x三者之间的不同，明确三者之间的关系。
为了减小弹簧自身重力带来的影响，测弹簧原长时应让弹簧在不挂钩码时保持自由下垂状态，而不是平放在水平面上处于自然伸长状态。
(4)记录数据时要注意弹力及形变量的对应关系及单位。
探究弹簧弹力与形变量的关系实验报告
探究弹簧弹力与形变量的关系实验报告1.引言1.1 概述概述部分的内容可以从以下几个方面进行展开：1. 弹簧的基本介绍：弹簧作为一种常见的物理学实验器材，具有弹性变形的特性，广泛应用于机械工程、物理学和工业生产中。
弹簧的发展历史可以追溯到古代，它的使用在各个行业中都具有重要的作用。
2. 弹力的概念和作用：弹力是弹簧受到变形时产生的力量。
当弹簧产生形变时，其中的弹性势能会转化为弹力。
弹力可以用于平衡其他力量的作用，或者用于储存能量和传递能量。
3. 形变量的定义与测量方法：形变量指的是弹簧在受力下发生的长度变化或形状变化的量。
常见的形变量有线性形变和弯曲形变。
线性形变是指弹簧的长度变化，弯曲形变是指弹簧的形状变化。
测量形变量可以通过拉伸计等仪器来实现。
4. 弹簧弹力与形变量的关系：弹簧弹力与形变量之间存在一定的关系，这个关系可以用胡克定律来描述。
根据胡克定律，弹簧弹力与形变量成正比，即弹力与形变量之间存在线性关系。
这一关系可以用公式F=kx来表示，其中F表示弹力，k表示弹簧的弹性系数，x表示形变量。
综上所述，本实验报告旨在通过探究弹簧弹力与形变量的关系，验证弹力与形变量之间的线性关系，并进一步探讨弹簧的弹性特性。
通过实验的结果以及对实验的思考，我们可以对弹簧的特性和应用有更深入的理解。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构部分旨在介绍整篇文章的组织方式和各个章节的主要内容，以便读者可以快速了解文章的总体结构和主题。
本篇实验报告共分为三个章节：引言、正文和结论。
引言部分首先概述了实验的背景和意义，引起读者的兴趣和关注。
然后介绍了整篇文章的结构，包括各个章节的主要内容和目的。
正文部分是实验报告的核心部分，分为三个小节：弹簧弹力的定义、形变量的定义以及弹簧弹力与形变量的关系。
在第一个小节中，将对弹簧弹力的定义进行详细讲解，包括弹簧的特性和受力情况。
第二个小节将介绍形变量的定义，包括不同类型的形变量（如拉伸、压缩等），以及测量形变量的方法。
探究弹簧弹力与形变量的关系(解析版)--2024高考物理复习
探究弹簧弹力与形变量的关系特训目标特训内容目标1竖直悬挂法探究弹簧弹力与形变量的关系(1T-2T)目标2水平伸展法探究弹簧弹力与形变量的关系(3T-4T)目标3斜面延展法探究弹簧弹力与形变量的关系(5T-6T)目标4合成法探究弹簧弹力与形变量的关系(7T-8T)目标5杨氏模量(9T-10T)目标6串并联弹簧弹力与形变量的关系(11T-12T)目标7角度旋转法探究弹簧弹力与形变量的关系(13T-14T)【特训典例】一、竖直悬挂法探究弹簧弹力与形变量的关系1一兴趣小组想测量某根弹性绳的劲度系数(弹性绳的弹力与形变量遵守胡克定律)．他们设计了如图甲所示实验：弹性绳上端固定在细绳套上，结点为O，刻度尺竖直固定在一边，0刻度与结点O水平对齐，弹性绳下端通过细绳连接钩码，依次增加钩码的个数，分别记录下所挂钩码的总质量m和对应弹性绳下端P的刻度值x，如下表所示：钩码质量m/g20406080100120P点刻度值x/cm 5.53 5.92 6.30 6.677.027.40(1)请在图乙中，根据表中所给数据，充分利用坐标纸，作出m-x图象；(2)请根据图象数据确定：弹性绳原长约为cm，弹性绳的劲度系数约为N/m(重力加速度g取10m/s2，结果均保留三位有效数字)．(3)若实验中刻度尺的零刻度略高于橡皮筋上端结点O，则由实验数据得到的劲度系数将(选填“偏小”、“偏大”或“不受影响”)；若实验中刻度尺没有完全竖直，而读数时视线保持水平，则由实验数据得到的劲度系数将(选填“偏小”、“偏大”或“不受影响”)。
【答案】 5.10~5.2552.2~55.8不受影响偏小【详解】(1)[1]作出m-x图象如图；(2)[2][3]根据图象数据确定：弹性绳原长约为5.20cm ，弹性绳的劲度系数约为k =F Δx=120×10-3×10(7.40-5.20)×10-2N /m =54.5N /m(3)[4][5]若实验中刻度尺的零刻度略高于橡皮筋上端结点O ，则由实验数据得到的劲度系数将不受影响；若实验中刻度尺没有完全竖直，而读数时视线保持水平，则测得的弹簧伸长量偏大，则由实验数据得到的劲度系数将偏小。
实验：探究弹簧弹力与形变量的关系(第2课时)
5．记录数据时要注意弹力及弹簧形变量的对应关系及单位。
考点一 实验原理与操作
[典例1] (1)在“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验 中，以下说法正确的是_____。
A．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量 B．在悬挂钩码时，可以任意增加钩码的个数 C．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖 直位置且处于静止 D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出 拉力与伸长量之比相等
误差分析
产生原因
减少方法
(1)多组测量 偶然误差 读数、作图误差
(2)所挂钩码的质量差适当大些
系统误差
弹簧自重
选择轻质弹簧
注意事项
1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出其弹性限度。
2．每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点尽 可能稀一些，这样作出的图像更精确。
3．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于稳定状态时测 量，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大读数误差。
[解析] (1)F L图线如图所示。 (2)弹簧的原长L0即弹力为零时弹簧的长 度，由图像可知，L0＝5×10－2 m＝5 cm。 劲度系数为图像直线部分的斜率，k＝
1.6－0 13－5×10－2
N/m＝20 N/m。
(3)记录实验数据的表格如表所示。
次数
123456
弹力F/N
弹簧的长度L/(×10－2 m)
(2)某同学做“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验，他 先把弹簧水平放置在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原 长 L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的 长度 L，把 L－L0 作为弹簧的伸长量 x，由于弹簧自身重力的影 响，最后画出的图线可能是选项图中的________。
弹力与胡克定律
弹力与胡克定律在物理学中，弹力是指物体由于相互接触并产生形变而产生的力。
而胡克定律描述了弹簧的弹性力与弹簧形变之间的关系。
弹力与胡克定律是研究弹性和形变的重要基础，对于理解力学和解决实际问题具有重要意义。
一、弹力的概念弹力是指物体由于形变而产生的力，它的方向与形变的方向相反。
当物体受到外力作用时，会发生形变，形变产生的力即为弹力。
弹力是物体回复原状的力，当作用力消失时，物体将恢复到原本的形态。
二、胡克定律的基本原理胡克定律是描述弹簧弹性力与形变之间关系的定律。
根据胡克定律，弹簧的弹性力与其形变成正比，且方向相反。
胡克定律可以用数学公式表示为：F = -kx其中，F表示弹性力，k表示弹簧的弹性系数，x表示形变的长度。
负号表示弹力的方向与形变的方向相反。
三、弹力与弹簧的应用弹力和胡克定律在生活和科学研究中都有广泛应用。
1. 弹簧秤弹簧秤是利用胡克定律原理制作的测量物体重量的仪器。
根据胡克定律，当物体悬挂在弹簧下方时，弹簧会发生形变，形变产生的弹力与物体的重力相等。
通过测量弹簧的形变程度，可以间接测量物体的重量。
2. 橡皮筋飞机橡皮筋飞机利用橡皮筋的弹力来带动飞机前进。
当橡皮筋被拉伸时，会储存弹性能量，一旦释放，橡皮筋会产生弹力将飞机推向前方，从而实现飞行。
3. 弹簧减震器弹簧减震器是汽车和自行车等交通工具中常见的装置。
它利用弹簧的弹性力可以吸收和减缓车辆行驶过程中的震动和冲击，提高乘坐的舒适性和安全性。
4. 弹簧门弹簧门是商场、超市等出入口经常使用的一种门。
它通过利用胡克定律中的弹力原理，门开启时弹簧受到挤压并储存能量，当人们通过门后，弹簧会产生弹力将门自动关闭。
四、结语弹力和胡克定律是描述形变和弹性力的基本原理。
它们在物理学和工程领域有着广泛的应用，帮助我们理解物体形变和力学原理。
通过学习弹力和胡克定律，我们可以更好地解决实际问题，为科学研究和工程设计提供基础和支持。
高一物理探究形变与弹力的关系(1)
第一节
探究形变与弹力的关系
【请带着以下问题阅读教材并回答】
1.什么是形变？是什么原因导致了形变？
2.常见的形变有哪些形式？
3.怎样理解弹性限度？ 4.你能细致叙述弹力产生的过程吗？ 注意二个概念 形变——物体形状和体积发生变化简称为形变。 弹性——物体具有的形变后恢复原状的性质称为弹性。
第一节
1.常见的形变 ①压缩形变
第一节
探究形变与弹力的关系
3.常见的弹力表现（只要符合弹力产生特征的力都归属于弹力） ①物体间的压力 ②物体间的支持力 ③绳子的拉力 …… 4.弹力的矢量性（方向） ①物体间的压力——垂直于支持面，指向被压的物体； ②物体间的支持力——垂直于支持面，指向被支持的物弹力的关系
一.认识形变——物体形状和体积发生变化简称为形变。 ②拉伸形变 ③弯曲形变 ④扭曲形变
2.形变的产生原因——外力的作用（力的作用效果之一） 【说明】在外力的作用下，任何物体都会发生形变
3.微小形变的观察： ①通过光线“放大”形 变 ②通过液柱高度变化“放大”形 变 4.弹性限度——①形变角度 ②外力角度 ③弹性角度 5.形变的类型： ①弹性形变——撤去外力后，物体能完全恢复原状。 ②非弹性形变——撤去外力后，物体不能完全恢复原状。
2 1
第一节
胡克定律
探究形变与弹力的关系
三.探究弹力与形变的定量关系
——在弹性限度内，弹簧弹力 F 的大小与弹簧的伸长（或缩
短）量 x 成正比。 即 F=kx
①式中比例系数 k 称为弹簧的劲度系数。 ②不同的弹簧，其劲度系数一般是不同的。
③影响k的因素：材料、粗细、长度、匝数· · · · · ·
在运动场上跳远时要用踏跳板，撑杆跳高运动员的杆，短跑 的起跑器都是利用弹力。 同学们还可以举出更多利用弹力的例子吗？ ——拉弓射箭、跳跳床、跳水踏跳板、跳马的踏板…… 弹力是怎样产生的呢？ ——弹力是伴随着物体的形变而产生的。 弹力的概念： ——产生形变的物体由于要恢复原状，会对与它接触的物体 产生力的作用，这种力称为弹力。
3.1.3 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系
3.1.3 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系
一、实验目的
1、探究弹簧弹力与形变量的关系． 2、学会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据．
3、学会根据F－x、F－l 图像求出弹簧的劲度系数．
二、实验原理
1、如图所示，在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长， 平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等． 2、弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由 伸长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算．这样就 可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系
八、实验的创新与改进
胡克定律
1、公式适用于弹簧(或橡皮条)发生“弹性形变"且在弹性限度内的情形。
2、公式中x 是弹簧的形变量，即弹簧的伸长 量或压缩量，注意不是弹簧的长度。 弹簧 伸长量或压缩量相同时，弹力大小相等，但方向不同。
3、弹簧的劲度系数h 由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定。
(2)由此图线可得出该弹簧的原长L0＝________cm，劲度系数k＝________N/m. (3)该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较，优点在于： ________________；缺点在于：____________________________________.
【例4】 图中 a、b、c 为三物块，M、N 为两个轻质弹簧，R 为跨过光滑定滑轮
的细绳，它们连接如图并处于平衡状态，则有可能（ A ）
A．N 处于拉伸状态而 M 处于压缩状态 B．N 处于压缩状态而 M 处于拉伸状态 C．N 处于不伸不缩状态而 M 处于拉伸状态 D．N、M 均处于不伸不缩状态
【例5】（多选）如图所示，A、B 两物体的重力分别是 GA=5 N，GB=6 N。A 用细线悬挂在顶板上，B 放在水平面上，A、B 间轻弹簧的弹力 F=2 N，则细线中
弹力和弹簧弹力和弹簧的基本特点和应用
弹力和弹簧弹力和弹簧的基本特点和应用弹力和弹簧：基本特点与应用弹力和弹簧是物理学中重要的概念和工程实践中常用的元件。
它们具有独特的性质和广泛的应用，对于各行各业的发展和创新都起到了重要的作用。
本文将介绍弹力和弹簧的基本特点以及它们在实际应用中的具体情况。
1. 弹力的基本特点弹力是物体发生形变时产生的回复力。
当一个物体受力发生形变后，由于其具有恢复原状的趋势，便会产生弹力作用力。
弹力的基本特点如下：1.1 弹力是一种恢复力弹力的作用是两个物体之间的接触所产生的一种力。
当物体受到外力作用变形后，其内部的弹性势能将会被释放，从而产生与外力方向相反的回复力，使物体恢复到原来的形状和位置。
1.2 弹力与变形成正比例关系根据胡克定律，弹力与物体的形变呈现线性关系，即变形量越大，产生的弹力也越大。
这种正比例关系使得弹力在很多应用中具有重要的作用，例如弹簧、悬挂系统等。
2. 弹簧的基本特点弹簧是一种具有弹性的金属构件，它能够在受力的情况下产生弹性变形，并通过释放弹性势能来产生弹力。
弹簧的基本特点如下：2.1 弹簧具有一定的弹性限度弹簧在一定程度的变形范围内具有弹性，即弹簧能够通过受力变形，但是当外力超过一定限度时，弹簧会发生塑性变形，无法恢复原来的形状。
2.2 弹簧的弹性系数弹簧的弹性系数是衡量弹簧刚度的重要指标，它决定了弹簧在受力时的形变程度。
弹簧的弹性系数越大，即刚度越高，弹簧受力时形变越小。
3. 弹力和弹簧的应用弹力和弹簧在各个领域都有广泛的应用，以下将介绍其中几个主要的应用领域。
3.1 弹簧在机械工程中的应用弹簧在机械工程中有着广泛的应用，例如减震弹簧、悬挂系统弹簧、机械键弹簧等。
这些弹簧的设计和应用能够提供稳定的支撑力、缓冲力和保护机械部件的功能。
3.2 弹力在弹性体力学中的应用弹性体力学研究物体受力变形的性质与规律，弹力是其中的重要概念。
通过弹力的研究，可以了解材料的弹性性质、探究材料的变形规律，这对于工程设计和材料制备具有重要意义。
实验一：探究弹簧形变与弹力的关系
所示，其读数为_3_._7_7_5__cm.当地的重力加速度大小为
9.80 m/s2，此弹簧的劲度系数为53__.7_____N/m(保留3位
图5
有效数字).
变式2 (2018·四川省第二次“联测促改”)某同学为研究橡皮筋伸长与所受拉 力的关系，做了如下实验： ①如图6所示，将白纸固定在制图板上，橡皮筋一端固定在O点，另一端A系一 小段轻绳(带绳结)；将制图板竖直固定在铁架台上. ②将质量为m＝100 g的钩码挂在绳结上，静止时描下橡皮筋下端点的位置A0； 用水平力拉A点，使A点在新的位置静止，描下此时橡皮筋下端点的位置A1；逐 步增大水平力，重复5次……
图2
作图的规则： (1)要在坐标轴上标明轴名、单位，恰当地选取纵轴、横轴的标度，并根据数据 特点正确确定坐标起点，使所作出的图象几乎占满整个坐标图纸.若弹簧原长较 长，则横坐标起点可以不从零开始选择. (2)作图线时，尽可能使直线通过较多坐标描点，不在直线上的点也要尽可能对 称分布在直线的两侧(若有个别点偏离太远，则是因偶然误差太大所致，应舍去). (3)要注意坐标轴代表的物理量的意义，注意分析图象的斜率、截距的意义.
图1
(2)测量弹簧的伸长量(或总长)及所受的拉力(或所挂钩码的质量)，列表作出 记录，要尽可能多测几组数据. (3)根据所测数据在坐标纸上描点，以力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标. (4)按照在图中所绘点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线(包括直线)， 所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同. (5)以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数， 如果不行再考虑二次函数.
斜率为22.6－12.62－.01×10－2＝mkg＝0.1×k 10，
解得k＝100 N/m；由题图可知，橡皮筋的原长l0＝0.21 m.
弹力产生的原因
弹力是物理学中一种常见的力，它是由物体之间的相互挤压或拉伸产生的。
弹力产生的原因可以从以下几个方面进行解释：一、物体变形当两个物体相互接触时，由于接触面积的存在，物体之间会产生一定的压力。
当这种压力超过物体材料的弹性极限时，物体就会发生形变。
在物体发生形变的过程中，物体会产生一种抵抗力，这种抵抗力就是弹力。
二、分子间相互作用物体由大量分子组成，分子之间存在相互作用力。
当物体受到外力作用时，分子间的相互作用力会发生变化，从而导致物体发生形变。
这种分子间的相互作用力在物体恢复原状的过程中表现为弹力。
三、恢复力物体在受到外力作用后，会产生一种恢复力，使其恢复到原来的状态。
这种恢复力就是弹力。
弹力的大小与物体形变程度有关，当物体形变程度越大，弹力也越大。
四、应力与应变的关系在物理学中，应力是指单位面积上的力，应变是指物体形变程度。
当物体受到外力作用时，其内部会产生应力，应力与应变之间存在一定的关系。
当物体形变时，内部应力会增大，这种内部应力在物体恢复原状的过程中表现为弹力。
五、分子间距离的变化物体在受到外力作用时，分子间的距离会发生变化。
当分子间距离增大时，分子间作用力表现为引力；当分子间距离减小时，分子间作用力表现为斥力。
在物体恢复原状的过程中，分子间作用力表现为弹力。
六、能量守恒根据能量守恒定律，物体在受到外力作用时，其内部能量会发生变化。
当物体形变时，内部能量转化为弹性能量。
在物体恢复原状的过程中，弹性能量转化为其他形式的能量，如动能、热能等。
总结：弹力产生的原因主要有以下几点：物体变形、分子间相互作用、恢复力、应力与应变的关系、分子间距离的变化以及能量守恒。
这些原因共同作用，使得物体在受到外力作用时产生弹力，从而使物体恢复原状。
了解弹力产生的原因，有助于我们更好地理解物理学中的相关概念，并在实际应用中更好地利用弹力。
弹力方向与物体形变方向的关系
弹力方向与物体形变方向的关系
弹力方向与物体形变方向之间有以下关系：
1. 弹力与物体形变方向相同：当物体受到外力作用时，物体发生形变，如果形变方向与外力方向相同，则所受弹力方向与物体形变方向相同。
例如，当你将弹簧压缩时，弹簧会产生一个与物体形变方向相反的弹力，因为你用力压缩了弹簧。
2. 弹力与物体形变方向相反：在某些情况下，当物体受到外力作用时，物体发生形变，但形变方向与外力方向相反。
在这种情况下，所受弹力方向与物体形变方向相反。
例如，当你拉伸一个橡皮筋时，橡皮筋会产生一个与你施加的拉力方向相反的弹力，这是因为橡皮筋想要恢复到它的原始形状。
总的来说，弹力方向与物体形变方向的关系取决于外力的作用方式和物体的特性。
“探究形变与弹力的关系”教学中应处理的几个问题
４ 如 何 确 定 弹 力 的 大 小
受到 的支 持 力 是 由 于 跟 它接 触 的桌 面发 生 形 变 产 生 的； 而 桌 面受 到的压 力则 是 由 于跟 它 接触 的物 体 发生
有弹力， 这 ２个 弹 力 方 向 分 别 垂 直 于 ＡＣ和 ＡＢ 面 ， 则
球 所受 力如 图 ２所 示 ： 由于 Ａ Ｂ 面 对 球 的弹 力 Ｆ 使
球 不 能静止 在 原来位 置 ， 这 与 球 处 于 静 止 状 态 的 实 际
情 况 不相符 ． 故 ＡＢ 面对球 的 弹力不存 在 ．
形 变产 生 的． ２ 如 何 判 断 弹 力 的 存 在 弹力存 在 的判 断是个 难 点 问题 ， 正 确 掌 握 它 对 以
不论 哪一 种形 变 ， 所 产 生 的 弹 力 大 小 都 与 形 变 的
后 正确 的受 力分 析起 着至 关 重 要 的作 用 ． 相 互 接 触 的
物体 ， 当相 互 挤 压 或 拉 伸并 产 生 弹性 形 变 时 ， 则 在 接 触 处就 会产 生 弹 力 ． 若仅是接触 ， 而 不 相 互 挤 压 或 拉
将该 处 与物体 接触 的另 一 物体 去 掉 ， 看 物 体 是 否 在 该
位置 保持 原来 的状 态 ， 从 而 判 断物 体 在 该处 是 否 受 到
弹力 作 用． 例如 ， 如 图 １所 示 ， 一 球 放 在 光 滑 水 平 面 ＡＣ 上 ， 并 和 ＡＢ 光 滑 面 接 触 ， 球静止 ， 分 析 球 所 受 的
形变与弹力
形变与弹力一、形变1、定义：物体在作用下发生的改变叫做形变。
2、分类( 1 )弹性形变：撤去外力后，物体的形变，称为弹性形变。
( 2 )范性形变：撤去外力后，物体的形变，称为弹性形变。
3、弹性限度：当弹性物体形变达到某一值时，即使撤去外力，物体也___________________, 这个值叫弹性限度。
二、弹力1、概念：产生的物体由于要恢复原状, 对产生作用,这种力称为弹力.2、方向：弹力的方向总是与物体形变的趋向相反3、胡克定律（1）内容：在弹性限度内，对于发生弹性形变的弹簧而言，弹力与弹簧的形变量（伸长或缩短的长度）成正比 .（2）公式：（3）适用条件：在弹簧的弹性限度内。
三、弹力产生的条件、弹力是否存在及弹力方向的判断1、弹力产生的条件：（1）（2）2、弹力是否存在的判断方法（1）根据弹力产生的条件来判断：该方法适用于对发生明显形变的物体的弹力的判断，如弹簧，橡皮条，海绵等。
（2）假设法：可假设改物体所接触的某接触面被撤去，看物体所出的状态是否发生变化，从而确定是否受该接触面的弹力；该方法适用于判断处于平衡状态的物体受到的弹力。
（3）由二力平衡进行判断3、弹力方向特点及判断方法（1）弹力的特点：物体所受的弹力方向总是指向该物体形变的方向，弹力的作用线总是通过两物体的接触点并沿其接触点公共切面的垂直方向。
（2）判断方法a：绳子只能承受拉力，因此绳子的拉力方向总是沿着绳子指向其收缩的方向。
b：物体放在支持物上时常见的几种情形：平面与平面接触, 弹力方向垂直于平面；平面与曲面接触, 弹力方向垂直于平面,也垂直于曲面的切线；曲面与曲面接触, 弹力方向垂直于公切线；点与平面接触,弹力方向垂直于平面；点与曲面接触,弹力方向垂直与曲面的切线方向。
c：杆的弹力不一定沿杆的方向。
四、探究弹簧的形变量与弹力的关系随堂演练1：下列关于弹力产生的条件的说法中正确的是（ D ）A.只要两个物体接触就一定产生弹力B.只要两个物体相互吸引就一定产生弹力C.只要物体发生形变就一定产生弹力D.只有发生弹性形变的物体才能产生弹力2、关于弹性形变的概念，下列说法中正确的是（D）A.物体形状的改变叫弹性形变B.物体在外力停止作用后的形变，叫弹性形变C.一根铁线用力弯折后的形变就是弹性形变D.物体在外力停止作用后，能够恢复原来形状的形变，叫弹性形变3、一个物体放在水平地面上，下列关于物体和地面受力情况的叙述中，正确的是（ B ）A.地面受到向下的弹力是因为地面发生了形变B.地面受到向下的弹力是因为物体发生了形变C.物体受到向下的弹力是因为地面发生了形变D.物体受到向上的弹力是因为物体发生了形变4．如图3-2-1所示，一个球形物体静止于光滑水平面，并与竖直光滑墙壁接触，A、B两点是球跟墙和地面的接出点，则下列说法正确的是（ B ）A.物体受重力、B点的支持力、A点的弹力作用B.物体受重力、B点的支持力作用C.物体受重力、B点的支持力、地面的弹力作用D.物体受重力、B点的支持力、物体对地面的压力作用5、关于弹力下列说法正确的是( B)A.静止在水平面上的物体所受的重力就是它对水平面的压力B.压力、支持力、绳中的张力都属于弹力C.弹力的大小与物体的形变程度有关,形变程度越大,弹力越大D.弹力的方向总是与施力物体形变的方向相同6、一弹簧测力计的量程是10 N，刻度的总长度是5 cm，该弹簧测力计上弹簧的劲度系数是（ A ）A.200 N/mB.2 N/mC.50 N/mD.5 000 N/m7、如图3－2－5所示,物体A静止在斜面B上.下列说法正确的是( C )A.斜面B对物块A的弹力方向是竖直向上的B.物块A对斜面B的弹力方向是竖直向下的C.斜面B对物块A的弹力方向是垂直斜面向上的D.物块A对斜面B的弹力方向跟物块A恢复形变的方向是相反的8．如图3－2－6所示,小球A系在坚直拉紧的细绳下端,球恰又与斜面接触并处于静止状态,则小球A所受的力是( A )A.重力和绳对它的拉力B.重力、绳对它的拉力和斜面对它的弹力C.重力和斜面对球的支持力D.绳对它的拉力和斜面对它的支持力9、物体A受到外力作用发生弹性形变时,发生形变的物体A对使它发生形变的物体B产生弹力作用,下列说法中正确的是( CD )A.物体A先发生形变,后产生弹力B.物体A先产生弹力,后发生形变C.弹力和形变是同时产生同时变化的D.物体A由于形变而对物体B产生了弹力作用10、下列说法正确的是（）A.木块静止地放在水平桌面上要受到一个竖直向上的弹力，这是由于木块发生微小的形变而产生的B.拿一根细竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿的弹力是由于木头发生形变而产生的C.挂在电线下面的电灯受到向上的拉力，这是因为电线发生微小的形变而产生的D.绳对物体拉力的方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向11、画出下列物体（物块或球）受到的弹力。
高中物理实验：探究弹簧形变与弹力的关系
9
实验原理 的创新 1．弹簧水平放置，消除弹簧自身重力对实验的影响． 2．改变弹簧的固定方式，研究弹簧弹力大小与压缩量大小的关系.
10
实验器材 的创新 将弹簧水平放置，且一端固定在传感器上，传感器与电脑相连，对弹簧施 加变化的作用力(拉力或推力)时，电脑上得到弹簧弹力和弹簧形变量的关系 图象，分析图象得出结论.
4
4．实验步骤 (1)根据实验原理图，将铁架台放在桌面上(固定好)，将弹簧的一端固定于铁架台的 横梁上，在靠近弹簧处将刻度尺(最小分度为 1 mm)固定于铁架台上，并用重垂线检查刻 度尺是否竖直． (2)记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度 l0，即弹簧的原长． (3)在弹簧下端挂上钩码，待钩码静止时测出弹簧的长度 l，求出弹簧的伸长 x 和所 受的外力 F(等于所挂钩码的重力)．
11
实验过 程的创
新 1．利用固定在弹簧上的 7 个指针，探究弹簧的劲度系数 k 与弹簧长度的关系． 2．利用“化曲为直”的思想，将探究劲度系数 k 与弹簧圈数 n 的关系，转化 为探究1k与 n 的关系.
5
(4)改变所挂钩码的数量，重复上述实验，要尽量多测几组数据，将所测数据填写在
表格中．
记录表：弹簧原长 l0＝________cm.
内容
次数
1
2
3
4
5
6
拉力 F/N
弹簧总长/cm
弹簧伸长/cm
6
二、规律方法总结 1．数据处理 (1)以弹力 F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量 x 为横坐标，用 描点法作图，连接各点得出弹力 F 随弹簧伸长量 x 变化的图线． (2)以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数表达式，并解释函数表达式中 常数的物理意义．
2025高考物理总复习探究弹簧弹力与形变量的关系 实验三：探究两个互成角度的力的合成规律
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1.实验原理 如图所示，分别用一个力F、互成 角度的两个力F1、F2，使同一条一 端固定的橡皮条伸长到同一点O， 即伸长量相同，根据合力的定义， F为F1和F2的合力，作出力F及F1、 F2的图示，分析F、F1和F2的关系。
考点一 实验二：探究弹簧弹力与形变量的关系
例1 (2024·江苏常州市联盟校调研改编)如图甲所示， 用铁架台、弹簧和多个质量均为m的钩码，探究在弹性 限度内弹簧弹力与形变量的关系。 (1)为完成实验，还需要的实验器材有：_刻__度__尺__。
根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧原长和挂上钩码后的长度。
考点一 实验二：探究弹簧弹力与形变量的关系
(4)为完成该实验，设计实验步骤如下： A.以弹簧形变量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组 (x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来 B.记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0 C.将铁架台固定在桌子上，并将弹簧的一端系在横梁上， 在弹簧附近竖直固定一把刻度尺 D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码，并分别记下钩码 静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码
考点二 实验三：探究两个互成角度的力的合成规律
(3)角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其 夹角不宜太小，也不宜太大，以60°～120°之间为宜。 (4)尽量减少误差：在合力不超出弹簧测力计的量程及在橡皮条弹性限度 内形变应尽量大一些；细绳套应适当长一些，便于确定力的方向。 (5)统一标度：在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要 恰当选定标度，使力的图示稍大一些。
弹簧弹力与形变量的关系
簧弹力与形变量的关系一、物体的形变生活中的很多物品，如弹簧、橡皮筋、橡皮泥、气球等，在受到外力作用时，其形状或体积都要发生变化，物理学上把物体形状或体积的改变叫做形变。
同学们可以亲身体验一下生活中的很多物品的形变现象，就会发现它们的形变情况是不同的。
一类像弹簧、橡皮筋、钢锯条那样，在撤去外力后物体能完全恢复原状，物理学上把这类形变叫做弹性形变；另一类像橡皮泥、塑料袋那样，在撤去外力后物体不能完全恢复原状，物理学上把这类形变叫做范性形变。
也叫塑性形变。
如果是对玻璃、石头、钢铁之类的坚硬物体施加力的作用，它们是否也会产生形变呢?用手压桌面。
桌面是否发生形变?下面介绍一个有趣的小实验：显示“桌面的微小形变”(如图1)。
把一块平面镜放在桌面上，用一支激光笔照射镜面，使反射光照在墙壁上。
请另一位同学用力压桌面，其他同学注意墙壁上的光点。
将会看到“光点移动”的现象，光点移动说明反射光线的方向发生了变化，而入射光线方向不变，则一定是镜面位置发生了变化，那么说明桌面发生了形变。
其实，一切物体在力的作用下都会发生形变。
弹簧若受到拉力作用时会发生拉伸形变；若受到压力作用时则会发生压缩形变。
二、弹力1弹力及弹力的产生物体受力后会发生形变，那么形变后的物体对与它接触的物体又会有什么样的作用呢?当拉长弹簧或压缩弹簧时，我们很容易感觉到手有紧张感，感觉手被拉或被压。
产生这种感觉的原因是形变的弹簧对手有力的作用。
弯曲的钢尺能把硬币弹起一定高度。
这表明弯曲的钢尺对硬币产生向上的力的作用。
而橡皮泥发生范性形变，我们则感受不到力。
物体发生弹性形变时，由于要恢复原状，对跟它接触的物体会产生力的作用，物理学上，把这种力叫做弹力。
那么，弹力究竟是怎样产生的呢?我们可以通过一个简单的实验来进行观察和分析。
把弹簧的一端固定，用手指勾住弹簧的另一端向上拉，这时感到被拉伸的弹簧要收缩，手指受到向下“拉”的作用；用手掌向下压弹簧时，感到发生压缩形变的弹簧要延伸，手掌受到向上“压”的作用。
3.1探究形变与弹力的关系(第1课时)
佛冈一中
冯高强
一、知识回顾：重力
1、力的三要素： 大小、方向、作用点
重力 磁铁
力的产生是否需要直接接触?
4、重力： （1）大小： （2）方向： （3）作用点： G＝mg 总是竖直向下 重心
二、弹力：
1、形变： 物体在力的作用下发生的形状或体积改变 射箭、撑杆跳、蹦床、跳水 （1）弹性形变： 在形变后能够恢复原状，这种形变叫弹性形变 （压缩、拉伸、弯曲、扭曲、微小） （2）弹性限度： 如果形变过大，超过一定的限度，撤去外力后， 物体就不能完全恢复原来的形状，这个限度叫做 弹性限度。
与过在绳下的物体拉紧了绳子，使物体和绳子同 时发生微小的形变。
物体对绳 子的拉力 绳子对物 体的拉力
可见，拉力也是弹力。
拉力的方向：沿着绳子方向。
例与练
• 1、下列说法正确的是： • A、同学们坐在椅子上学习，椅子不形变， 所以大家没受到弹力； • B、汽车行驶在松软的地上，地受到向下的 弹力，是因为地发生形变而下陷； • C、汽车行驶在水泥路上，轮胎发生形变从 而产生对地面的压力； • D、汽车越重，对地面的压力越大，所以压 力就是重力。
C
2、下列关于弹力的说法不正确是？ A A、只要两个物体接触就一定能产生弹力 B、两个接触并发生弹性形变的物体一定产生弹力 C、压力、支持力、绳的拉力都是弹力 D、压力、支持力的方向总是垂直于支持面
• 3、下列关于弹力产生的条件说法正确的是： A、只要两个物体接触就会产生弹力； D • B、只要物体相互吸引就会产生弹力； • C、只要物体发生形变就会产生弹力； • D、只有发生弹性形变的物体才会产生弹力。
2、弹力 ： （1）定义： 发生弹性形变的物体由于要恢复原来 的形状，对与它接触的物体发生力的作 用，这种力叫做弹力 （2）产生条件： ① 直接接触 ② 发生弹性形变
第4章 第2节 形变与弹力
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弹力有无及方向的判断 1．弹力产生的过程
结束
2．弹力产生的两个条件 (1)两物体直接接触。 (2)互相接触的物体发生弹性形变。
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3．弹力有无及方向的判断
结束
(1)判断弹力有无的三种方法：
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结束
实验：探究弹力与弹簧伸长量的关系
1．实验原理 如图 4-2-9 所示，在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡 时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等。
图 4-2-9
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2．实验步骤
结束
(1)将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测
出弹簧自然伸长时的长度 l0，即原长。 (2)如图 4-2-10 所示，在弹簧下端挂上质量
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结束
(2)应注意的四个问题。 ①成立条件：在弹性限度内。 ②弹簧的形变量 x：弹簧伸长(或缩短)的长度，不是弹簧的原 长，更不是弹簧的总长。 ③劲度系数 k：反映了弹簧的“软”“硬”程度，由弹簧本身 的性质决定。 ④推论式：ΔF＝kΔx，式中 ΔF、Δx 分别表示弹力的变化量 和形变的变化量。 2．一般弹力的计算
N/m 的物理意义：弹簧伸长或缩短 1 m 时产生的弹力大小为 1 N。
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结束
1．自主思考——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)只要两个物体相互接触，两个物体之间一定能产生弹力。 (×)
弹簧的弹力与胡克定律
弹簧的弹力与胡克定律弹簧是一种能够存储和释放弹力的装置，它广泛应用于各种领域，从简单的日常用品到复杂的机械系统都可以看到它的身影。
弹簧的弹力与胡克定律密不可分，胡克定律是描述弹簧弹力的基本物理规律。
本文将介绍弹簧的弹力原理和胡克定律的基本公式。
一、弹簧的弹力原理弹簧的弹力来源于其弹性变形。
当弹簧受到外力作用时，会发生形变，形成弹性势能。
根据能量守恒定律，当外力作用撤除时，弹簧会释放弹性势能，恢复到原始状态，产生抵抗外力的力量，即弹力。
弹力的大小与弹簧变形程度成正比，即当外力增大或弹簧变形程度增加时，弹力也随之增大。
弹簧的弹力与其初始形状、原材料特性和外力的大小有关。
通常情况下，弹簧的形状越紧密，原材料的弹性越好，弹力越大。
二、胡克定律的基本公式胡克定律是描述弹簧弹力与形变关系的数学表达式。
根据胡克定律，弹簧的弹力与形变呈线性关系，且方向与形变相反。
胡克定律的基本公式为：F = -kx其中，F表示弹力的大小，k为弹簧的弹性系数，x为弹簧的形变量。
弹性系数k是衡量弹簧硬度的物理量，也被称为弹簧的劲度系数或弹性常数。
它的数值与弹簧的具体特性有关，常用单位是牛顿/米。
胡克定律说明了弹簧的形变与弹力之间的关系，当形变量x为正时，弹簧受到压缩，弹力的方向指向弹簧的原始位置；当形变量x为负时，弹簧受到拉伸，弹力的方向指向弹簧的拉伸方向。
而弹簧的弹力大小与形变量x成正比，弹性系数k越大，形变量越大，弹力越大。
三、弹簧的应用举例弹簧作为一种重要的力学元件，被广泛应用于各个领域。
以下是弹簧在不同系统中的应用举例：1. 汽车悬挂系统：弹簧作为汽车悬挂系统的重要组成部分，能够吸收路面的震动和减少车体的颠簸，提高行驶的舒适性。
2. 机械钟的发条：机械钟通过弹簧的蓄力释放来提供稳定的动力，使钟表产生准确而连续的运动。
3. 家用弹簧：家庭用品中，弹簧也有很多应用，如弹簧床垫、弹簧圆珠笔等。
这些产品都利用了弹簧的弹力来提供舒适性和便利性。
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探究形变与弹力的关系
一、什么是形变？
物体形状的变化叫做形变； 二、什么是弹性？
物体了弹性形变的物体由于 要恢复原状，对跟它接触 的物体产生了力的作用， 这种力，叫弹力。
解释微小形变： 用实验的方法可以得到明显的效 果。
弹力的方向总是与形变的方向相反 且垂直于接触面。 返回
弹力的作用点：
在物体与物体接触的点或面上。
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弹力的应用
生活中通常所说的压力、支持力、 拉力都是弹力。
小结
一、形变与弹力的关系
二、弹力的定义 三、弹力的形成条件：接触，产生弹性
弹力的大小：
弹簧一：
形变 （cm) 弹力 （N)
弹簧二：
形变 （cm)
弹力 （N)
弹力的大小：
弹性限度：物 体形变的最 大程度。
胡克定律：在弹性限度内，弹簧弹力的大 小与伸长量成正比。
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弹力的方向：
压力、支持力都是弹力。 压力的 方向总是与接触面垂直，且指 向被压的物体。 支持力的方向产生总是与接触面垂直， 且指向被支持的物体。
弹力产生的条件： 1、施力物体和受力物体 必须直接接触。 2、施力物体发生弹性形变。
认识弹力：
释解
弹性形变越大，弹力越大； 垂直于接触面且与形变的 方向相反； 在两物体的接触面（点）上。
释解
释解
例子
弹力的大小：
猜想：与弹性形 变的程度有关
验证：实验来验证
过程
结论：同一物体，形变越大，弹力 越大。