弹力相关知识讲解

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目 链 接
综 合 拓 展
特别提示:注意弹力的产生条件有两点,缺一不可,
除了接触外,还应分析接触处有无弹性形变,有的问
题不容易看出接触处是不是发生了弹性形变,可以采 用假设法.
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尝 试 应 用 1.关于弹力产生的条件,下列说法正确的是( A.相互接触的物体间一定有弹力 B.发生形变的物体一定对与之接触的物体产生弹力作用 C.先有弹性形变,后有弹力 D.不接触的两物体之间不可能发生相互的弹力作用
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应 用 思 考
用力拉弹簧时,力越大,其伸长的越长,这是为什么?
伸长与拉力的大小存在什么定量关系呢?
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综 合 拓 展
1.关于胡克定律,要注意以下几点:
(1) 定律的成立是有条件的,这就是弹簧发生“弹性形
变”,即必须在弹性限度内.
(2) 表达式中的 k 是弹簧的劲度系数,它反映了弹簧的
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几种常见弹力:
综 合 拓 展
类型 面与面 方向的判定 与接触面垂直
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举例
接 触 点与面 方 式
与接触面垂直且过“点”
点与点
与公共切面垂直
综 合 拓 展
轻绳ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
沿收缩的方向
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轻杆
拉伸时沿收缩的方向, 压缩时沿伸长的方向
特别提示:杆的弹力的方向不一定沿杆的方向.
尝 试 应 用 1.(双选)关于弹力的方向,下列说法正确的是( )
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性质,大小由弹簧本身的物理性质决定,如材料、长
度、截面积等.切勿认为k与F成正比.
尝 试 应 用
1.(双选)关于胡克定律,下列说法中正确的是( CD ) A.由 F=kx 可知,弹力 F 的大小与弹簧的长度 x 成正比 F B.由 k= x 可知,劲度系数 k 与弹力 F 成正比,与弹簧的长度改 变量 x 成反比 C.弹簧的劲度系数 k 是由弹簧本身的性质决定的,与弹力 F 的 大小和弹簧形变量 x 的大小无关 D.弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长 (或缩短)单位长度时 弹力的大小
应 用 思 考 如右图所示,在一米跳 板跳水比赛中,运动员为
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了在空中做出优美、复杂
的动作,需要有较大的起 跳速度,在运动员起跳过 程中,跳板起什么作用?
综 合 拓 展 1 .弹力产生条件:①两物体接触;②有弹性形变 ( 接触 处是否挤压或拉伸)二者缺一不可. 2 .弹力是接触力 ( 物体相互接触时才能产生的力称为接
“软”、“硬”程度,在国际单位制中k的单位为 “N/m”. (3)由于弹簧的形变量 x通常以“cm”为单位,而劲度系 数k又往往以“N/m”为单位,因而在应用上式时要注意将 各物理量的单位统一到国际单位制中.
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综 合 拓 展
(4) 上述胡克定律的表达式 F = kx ,仅表示弹簧的弹
力与弹簧形变量之间的大小关系,若同时要表示弹力方向
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知 识 清 单
要点3
胡克定律
弹性形变 时,弹力 胡克定律:实验表明,弹簧发生 __________ 的大小F跟_________( 的长度x成正比,即F 弹簧伸长 或__________) 缩短
=________. kx
式中的k称为弹簧的劲度系数 ________,单位是____________ 牛顿每米 , 单位符号用________ N/m 表示. 这个规律是英国科学家 ________ 胡克 发现的,叫做胡克定 律.
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答案:A
题型3 胡克定律
例3 如下图所示,两根相同的轻弹簧S1、S2,劲度系数皆
为k=4×102 N/m,悬挂的重物质量分别为m1=2 kg和m2=4 kg,若不计弹簧质量,取 g= 10 m/s2,则 S1、S2平衡时的伸
1.物体在力的作用下形状或体积发生变化简称为
________ 形变 . 2 .物体的形变可分为 ________ 拉伸 形变、 ________ 压缩 形变、 弯曲形变和扭转形变. 3.力的作用效果有两个:一是改变物体的形状,使物 体产生________ 形变 ;另一个是改变物体的__________ 运动状态 .
与弹簧形变方向相反,则表达式可写成F=-kx. 2 .弹力与弹簧伸长量的关系可用 Fx图象表示,如 右图,图象中的斜率 表示弹簧的劲度系数.
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综 合 拓 展 3.胡克定律的另一种表达形式.
设劲度系数为 k 的弹簧,在形变量为 x1 、 x2 时产生的
弹力分别为F1、F2,则根据胡克定律F=kx,有F1=kx1,
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弯弓射大雕”的铁木真……
这些英雄人物,创千秋功业,留万世英名,靠的就是 强弓劲箭.一张弯弓何以产生如此威力?
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1.知道什么是弹力以及弹力产生的条件.
2.知道弹簧的弹力跟其伸长的长度成正比.
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知 识 清 单
要点1
弹力和弹性形变
要点2
几种常见弹力
压力和支持力都是 ________ 力,它们的方向都 ______ 弹 垂直 于物体的接触面;拉力也是 ________ 力,绳的拉力沿着绳 弹 而指向绳________ 收缩 的方向.
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应 用 思 考
取一根橡皮筋,下挂一串钥匙,橡皮筋被拉长;取一
根细竹棍,当用力压它时,它发生了弯曲;跳水运动员
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在弹力.在 C 图中,若拿去 A 球,则 B 球静止,即 A 、 B 间没
有挤压,即 A 、 B 间没有弹力.在 D 图中不能判断 A 、 B 间有 没有弹力.因此选B. 答案:B
题型2 弹力的方向
例2 在半球形光滑容器内,放置一细杆,如图所示,细 杆与容器的接触点分别为 A 、 B 两点,则容器上 A 、 B 两点 对细杆m的作用力的方向分别为( )
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(或球面)与平面接触点与平面垂直并指向圆心 (或球心);丁
图是弧面与弧面 ( 或球面与球面 ) 接触,弹力方向一定通过 两弧面的圆心 ( 或球心 ) 的接触点,即垂直于过接触点的切 线(实际上是切面).
综 合 拓 展 点线接触或点面接触:戊图与己图是两杆所受到的弹力方 向.点线接触(如两图中的两个A点)、点面接触(如戊图中的B 点)、点与弧面(或球面)接触(己图中C点),均与过接触点的切
名师点睛:因微小形变产生的弹力需借助于假设法判
断.即假设接触的两物体间没有弹力,分析由此得出的
结论是否符合题意,如符合,则说明假设成立,物体间 不存在弹力,反之,则存在弹力.
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变 式 应 用 1 .在下列各图中, A 、 B 两球间一定有弹力作用的是
(
)
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变 式 应 用 解析: 在具体判断有没有弹力时,我们用假设法进行 判断.在 A 图中,若拿去 A 球,则 B 球仍静止不动,故 A 、 B 间没有挤压,即A、B间没有弹力.在 B图中,若拿去 A球, 则 B 球将向左运动,故 A 、 B 间存在相互挤压,故 A 、 B 间存
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处球面的切面,指向球心,而在B点,容器的边缘跟杆的
侧面接触,该处的支持力应垂直于杆向上,选项D正确. 答案:D
变 式 应 用
2.一氢气球下系一小重物 G,重物只在重力和绳的拉
力F作用下做匀速直线运动,不计空气阻力和风力的影响, 而重物匀速运动的方向如下图中箭头所示的虚线方向,图中 气球和重物G在运动中所处的位置正确的是( )
A.弹力方向一定垂直于接触面
B.弹力方向不一定垂直于接触面 C.轻质绳对物体的弹力方向一定沿着绳子离开物体的 方向,因为绳子只会发生拉伸形变
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D.轻质绳对物体产生的弹力一定垂直于与绳相连的接
触面
答案:BC
尝 试 应 用 2.画出图中物体所受弹力的示意图.
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尝 试 应 用 答案:
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知 识 清 单
4 .产生形变的物体由于带箭要恢复原状头 ________________ ,会对
与它接触的物体产生力的作用,这种力称为弹力.
5 . 弹 力 产 生 的 条 件 : (1)______________ ; 相互接触 有弹性形变 . (2)______________
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线(或切面)垂直.
综 合 拓 展
2.绳的弹力.
绳状(或链条状)物体只能承受拉力,其形变方向与该
处的线状物的切线方向一致.在庚图中重物 A所受的拉
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力与沿绳伸长 ( 即形变 ) 方向相反;在辛图中绳对 A 点的
作用力方向即为过A点的切线方向.
综 合 拓 展 3.杆的弹力. 杆对物体的弹力不同于绳,绳只能提供沿绳方向的 拉力,而杆具有压、拉、挑等作用.因此杆的弹力方向 并不一定沿杆的方向.
第三章
第二课时
相互作用
弹 力
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我国古代有“后羿射日”的民间传说,汉代有“但使 龙城飞将在,不教胡马度阴山。”的飞将李广,三国时有 “辕门射戟”的吕布、“百步穿杨”的 黄忠,唐朝有“将军三箭定天山,壮士长歌入汉关。” 的薛仁贵,隋朝有“一箭双雕”的长孙晟,元代有“只识
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触力).
3.弹力有无的判断方法. 对于形变明显的情况,由形变情况直接判断,对于形变 不明显的情况通常用“假设法”和“替换法”,有时要根据 物体的运动状态直接判定.
综 合 拓 展
假设将与研究对象接触的物体解除接触,判断研究对象的运 思 动状态是否发生改变,若运动状态不变,则此处不存在弹力, 路 若运动状态改变,则此处一定存在弹力. 假 设 法 图中细线竖直斜面光滑,因去掉斜面体, 例 小球的状态不变,故小球只受细线的拉力, 证 栏 不受斜面的支持力. 用细绳替换装置中的杆件,看能不能维持原来的力学状态, 思 如果能维持,则说明这个杆提供的是拉力;否则,提供的是 路 支持力. 替 换 图中轻杆AB,AC.用绳替换AB, 法 例 原装置状态不变, 证 说明AB对A施加的是拉力;用绳替换AC, 原状态不能维持,说明AC对A施加的是支持力.
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A.均竖直向上 B.均指向球心 C.A点处的弹力指向球心O,B点处的弹力竖直向上 D . A 点处的弹力指向球心 O , B 点处的弹力垂直于细 杆向上
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解 析 : 支持 力 、压力 的 方向垂 直 于 接触面 或其 切 面.在A点,杆的端点跟球面接触,弹力的方向垂直于该
F2=kx2.
两式相减,有F1-F2=k(x1-x2),即ΔF=kΔx.
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上式表明:弹簧发生弹性形变时,弹力的变化量 ΔF
跟弹簧长度的变化量Δx成正比.
综 合 拓 展 特别提示:1.弹簧的形变量x,是指弹簧的伸长量
或缩短量,而不是弹簧的长度.
2.弹簧的劲度系数k,它表示了弹簧固有的力学
在跳离跳板时,平直的跳板变得弯曲.
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以上现象中均产生了弹力,弹力的方向是怎样的呢?
综 合 拓 展 1.支持面的弹力. 面面接触(包括平面与平面、弧面与平面、弧面与弧面) 之间的弹力的方向:如下图的甲、乙是面与面相接触,物 体A所受到的弹力的方向垂直于接触面;丙图是圆弧 (或球 面)与平面接触,柱体(或球体)所受到的平面的弹力过弧面
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尝 试 应 用
2.如右图所示,甲、乙两人分别用200 和拉环,则弹簧秤的示数为( A.400 N B.0 N C.100 N D.200 N
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N的力拉弹簧秤的秤钩
)
答案:D
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题型1 弹力有无的判断
例1 如下图所示,已知小球静止,甲中的细线竖直,乙 中的细线倾斜,试判断图中小球所受弹力的方向.
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解析:小球除受重力外,还受其他力的作用.甲、乙两 图中均可采用 “假设法”分析:在两图中,若去掉细线, 则小球将下滑,故两细线中均有沿线方向的拉力;在甲图
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中若去掉斜面体,小球仍能在原位置保持静止状态;在乙
图中若去掉斜面体,则小球不会在原位置静止. 答案:甲图中小球受细绳向上的拉力;乙图中受细线斜 向上的拉力和垂直斜面向上的弹力
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)
答案:D
尝 试 应 用 2.关于弹性形变的概念,下列说法正确的是( )
A.物体形状的改变叫弹性形变
B.将一根钢筋用力弯折后,形状的改变是弹性形变
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C.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
D.物体在外力停止作用后的形变,叫弹性形变 答案:C
知 识 清 单
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