高中物理必修1粤教《第三章研究物体间的相互作用第一节探究形变与弹力的关系》271PPT课件 一等奖

2、用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量x，建 立坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的 伸长量x，在坐标系中描写实验所测得的各组（x，F）对应 的点，用 平滑 的曲线连接起来，根据实验所得的图线， 就可探知弹力大小与伸长量间的关系。
实验器材
轻质弹簧（一根），钩码（一 盒），刻度尺，铁架台，重垂线， 坐标纸，三角板
NA
B
A
半球形的碗
点与曲面间弹力方向：
与过接触点的切面垂直并指向受力物体
各种接触面间的弹力方向判断
曲面与曲面接触
N
半球形的碗
A N
B
NB对A
曲面与曲面间弹力方向：
与过接触点的公切面垂直并指向受力物体
判断下列支持面对物体弹力的方向
平面与平面接触，弹力垂直平面。
点与平面接触，弹力通过接触点而 垂直平面。 曲面和曲面接触，弹力通过接触点 垂直于公切面。（相当于点与点）
一、弹力产生条件： ① 直接接触 ② 发生弹性形变
二、弹力方向 1、压力和支持力： 方向都垂直于接触面指向被压或被支持的物体。 2、拉力： 绳的拉力沿着绳指向绳 收缩的方向
三、弹力大小： 1、弹簧弹力：胡克定律F ＝ k x 2、其它弹力：由物体受其它力和运动状态求解
假设斜面消失 以球为研究对象，球运动状 态是否改变？
判断球与斜面 间有无弹力。 已知绳子竖直 状态
弹力有无的判断
假设木块消失 以球为研究对象，运动状态 是否发生变化？
光滑球静止 在水平地面
例：画出下列物体所受到的所有弹力。
水平面上的球
弹力的作用点和大小
1、弹力的作用点：两物体接触处，在受力物体上。
弹 力
一、形变
1、形变：物体形状和体积发生的改变
拉伸 弯曲
压缩 扭转
观
察
弹性形变
两 种
停止用力 恢复原状
形
塑性形变
变
停止用力 不能恢复
物体受力时发生形变，撤掉 外力之后，能恢复原来形状 的特性。 如橡皮筋、弹簧等。
物体受力时发生形变，撤掉 外力之后，不能自动恢复原 来形状的特性。 如橡皮泥等。
日常生活中的 压力、拉力、 推力、支持力 等也都是弹力
一个篮球放在软垫上
思考1：垫子是否有形变？ 要向什么方向恢复形状？给篮球什么样的力？
支持力
思考2：篮球是否有形变？ 要向什么方向恢复形状？ 给垫子什么样的力？
压力
N
F压 G
分析书放在桌面或倾斜木板上时,
书和木板所受的弹力
书
N2
N2 书
N1
N1
各种接触面间的弹力方向判断:''垂直 于接触面'
曲面与平面接触
N
N` N
曲面与平面间弹力方向：
过接触点垂直平面指向受力物体
各种接触面间的弹力方向判断
点与平面接触
N` N
光滑斜面
NB B
NA
A
点与平面间弹力方向：
过接触点垂直平面指向受力物体
各种接触面间的弹力方向判断
点与曲面接触
N1
N2
NB
例：画出下列物体所受到的所有弹力。
我们对弹力方向做一个总结
1、弹簧两端的弹力方向，与弹簧中心轴线重合， 指向弹簧恢复原状方向 2、轻绳（或橡皮条）对物体的弹力方向，沿绳指 向绳收缩的方向 3、点与面接触时的弹力方向，过接触点垂直于接 触面（或接触面切线方向）而指向受力物体。
4、平面与平面接触时弹力的方向，垂直于接触面 而指向受力物体
实验步骤
1、如图所示，将铁架台放于桌面上（固定好），将弹簧的 一端固定于铁架台的横梁上，在挨近弹簧处将刻度尺（最小 分度为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 3、在弹簧下端挂上一个钩码，待钩码静止后，记下弹簧下 端 4、所用对上应面的方刻法度，L记1 下弹簧下端挂2个、3个、4个… …钩码 时，弹簧下端所对应的刻度L2、L3、L4 … …，并将所得数 据记录在表格中
❖ 例1木：板放在水平桌面上的书
板
❖ 书由于重力的作用而压迫桌面，使书和桌面同时发生微 小形变，要恢复原状，对桌面产生垂直于桌面向下的弹
力F1，这就是书对桌面的压力；桌面由于发生微小的形 变，对书产生垂直于书面向上的弹力F2，这就是桌面对 书的支持力。
三、弹力的方向：
压力方向：垂直于接触面指向被压物体。 支持力方向：垂直于接触面指向被支持物体。 垂直于接触面，从施力物体指向受力物体， 与施力物体形变方向相反（施力物体恢复形 变的方向）。
判断下列支持面对物体弹力的方向
点和曲面接触，弹力通过接 触点垂直于切面
点和线接触，弹力通过接触 点垂直于线
轻绳受力特点
绳子的拉力也是弹力，那么绳子的拉力的方向如何呢？
❖ 轻绳的受力特点：
1、只能拉不能压；
T
2、轻绳的拉力一定沿绳方向；
3、同一根绳子张力处处相等。
总结：绳上拉力方向 总是沿着绳而指向绳子收缩的方向
五、胡克定律：
实验：探究弹力和弹簧伸长的关系 1、内容：
弹簧发生弹性形变时，弹力的大小跟弹簧伸长 （或缩短）的长度x成正比。 2、公式：
F＝kx 其中：k——弹簧的劲度系数 (与弹簧的丝的粗细、 材料、弹簧的直径、绕法和长度等量有关)
单位：牛每米， 符号N/m x——弹簧伸长（或缩短）的长度
小结
8、以弹簧的伸长为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试 一次函数，如果不行，则考虑二次函数。
9、解释函数表达式中常数的物理意义。
实验现象及注意事项
1、随着所挂钩码数量的增多，弹簧会越来越长，实验时，弹
簧下端所挂钩码不宜太多，以免超出弹簧的弹性限度。
2、在建立坐标系描点时，我们要探求的是弹簧的伸长量与 弹力大小的关系，而不是弹簧的总长度。
3、实验中外力的大小（即钩码的重力）与弹力的大小是相 等的。
４、测原长时必须把弹簧竖直挂起来
[例] 一位同学做“探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系” 所测的几组数据见下表，请你根据表中数据作出分析。
(1)算出每一次弹簧的伸长量，并将结果填在表中的空格内。 (2)在坐标系图5上作出F－x图线。
弹力F/N 弹簧原来长度L0/cm 弹簧后来长度L/cm
5、曲面与平面接触时弹力的方向，在接触点与球 心的连线上而指向受力物体
6、曲面与曲面相接触时弹力的方向，垂直过接触 点的分切面，通过两球球心而指向受力物体
弹力有无的判断
❖ 对于微小形变，用假设推理法
AB
光滑水平面并 排放着静止的
木块A、B
假设A消失
以B为研究对象，是否发生 运动状态的变化？
弹力有无的判断
5、用xn=Ln－L0计算出弹簧 挂1个、2个、3个… …钩码 时弹簧的伸长量，并根据当 地重力加速度值g，计算出 所挂钩码的总重力，这个总 重力就等于 弹簧弹力 的大 小，将所得数据填入表格。
6、根据所测数据在坐标纸上描点，最好以弹簧弹力为纵坐标， 以弹簧的伸长量为横坐标。
7、按照图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线 （包括直线）。所画的点不一定正好都在这条曲线上，但要注 意使曲线两侧的点数大致相同。
注意啦
弹性限度
物体的弹性有一定的限度，超过了 这个限度也不能完全复原。
想一想：
当你在拉长橡皮筋或压缩弹簧时， 你的手有什么感觉？
二、弹力的产生
定义:
物体由于发生弹性形变而产生的力。 我们用F表示弹力
产生原因: 发生弹性形变的物体，由于要恢复原 状，对跟它接触的物体产生力的作用。
产生条件：1.物体相互挤压 ；2. 发生弹性形变
2、对于同一物体，弹力大小同形变大小有关。 ➢ 利用力的平衡来计算 ➢ 利用牛顿第二定律 ➢ 弹簧弹力大小计算—— 胡克定律
五、胡克定律：
实验目的
探究弹力与弹簧伸长量的关系
1、探究弹力与弹簧伸长的定量关系。
2、学会利用图象研究两个物理量之间 的关系的方法。
实验原理
1、如图所示，弹簧在下端悬挂钩 码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹 力与 所挂钩码的重力 大小相等。
弹簧伸长量x/cm
0.5 1.0 1.5 2.0 15.0 15.0 15.0 15.0 16.0 17.1 17.9 19.0
1.0 2.1 2.9 4.0
(3)写出图线的函数表达式(x用cm作单位)： _______F_＝__0_._5_x_(N__)_________________。 (4)函数表达式中常数的物理意义： ______弹__簧__的__劲__度__系__数______________________。