2021人教版高中物理必修一《弹力》学案

2021人教版高中物理必修一《弹力》学案3.2弹力[目标定位] 1.明白形变的概念，并会区分某种形变是弹性形变依旧非弹性形变.2.明白弹力的定义及产生的条件，会判定两个物体间是否存在弹力，并会判定弹力的方向.3.把握胡克定律并能用此定律解决有关问题．

一、弹性形变和弹力

1．形变：物体在力的作用下形状或体积的改变．

2．弹性形变：物体在形变后，撤去作用力时能够复原原状的形变．

3．弹性限度：假如形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物体不能完全复原原状，那个限度就叫弹性限度．

4．弹力：发生形变的物体，由于要复原原状，对与它接触的物体会产生的力．

想一想：

两个接触的物体间一定有弹力作用吗？

答案不一定；弹力产生的条件是接触且发生弹性形变，两物体接触，不一定有弹性形变，因此不一定有弹力．

二、几种弹力

1．压力和支持力的方向总是垂直于物体的接触面；

2．绳的拉力的方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向，绳中的弹力常常也叫张力．

想一想：

放在水平桌面上的书与桌面相互挤压，书对桌面产生的弹力F1竖直向下，常称作压力，桌面对书产生的弹力F2竖直向上，常称作支持力，如图321所示

图321

F1与F2分别是哪个物体发生形变产生的？

答案书对桌面产生的压力是由于书的形变，对桌面产生向下的弹力，而桌面对书产生的支持力是由于桌面发生形变，对书产生向上的弹力．

三、胡克定律

1．内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x 成正比．

2．公式：F＝kx，其中k为弹簧的劲度系数，单位：牛顿每米，符号：N/m，它的大小反映了弹簧的软硬程度．

想一想：

关于同一根弹簧，被拉得越长，弹簧的弹力就越大，那么弹簧的弹力大小是否与其长度成正比？

答案不是；弹簧的弹力在其弹性限度内与形变量成正比，不是与长度成正

比.

一、弹性形变和弹力

1．形变：物体在外力作用下形状或体积的变化叫做形变．假如外力撤去后物体能够完全复原原状，这种形变叫做弹性形变，不能完全复原原状的形变叫做非弹性形变．一样情形下，若无专门说明，形变通常指的是弹性形变．2．弹力：发生弹性形变的物体，由于要复原原状，会对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力．

3．产生弹力的条件：(1)两个物体直截了当接触；(2)接触面上发生弹性形变．注意：任何物体受力后都会发生形变，只是有的物体发生的形变较为明显，有的物体的形变不明显，用专门的方法才能观看到．如图322所示，柔软的弹簧受力后发生明显的形变；桌面受到压力后会向下弯曲，然而肉眼不能直截了当观看到，用图示的方法可观看到桌面的形变．(其中M、N是两块平面镜)

图322

例1下列关于弹力的说法中正确的是()

A．相互接触的两个物体间必定有弹力存在

B．不接触的物体间也可能存在弹力

C．只要物体发生形变就一定有弹力

D．在相互接触且发生弹性形变的物体间才产生弹力

解析弹力产生的条件是两物体相互接触且发生弹性形变．因此D正确，A、B、C错误．

答案D

针对训练(2020～2020江苏期中)在各项体育运动中，有弹力显现的情形比较普遍，如图323所示的确实是一个实例．下列说法正确的是()

图323

A．跳板发生形变，运动员的脚没有发生形变

B．跳板和运动员的脚都发生了形变

C．运动员受到的支持力是跳板发生形变而产生的

D．跳板受到的压力是跳板发生形变而产生的

解析跳板和运动员的脚因为都受到力的作用，因此都要发生形变；运动员受到的支持力是跳板发生形变而产生的，跳板受到的压力是运动员的脚发生形变而产生的．B、C正确．

答案BC

二、几种弹力及方向

弹力的方向与施力物体形变方向相反，作用在迫使物体发生形变的那个物体上，几种常见情形如下：

1．面与面、点与面、点与点接触——方向：垂直公共接触面，如图324.

图324

2．轻绳——方向：沿绳收缩方向，如图325.

图325

3．轻杆——方向：可沿杆也可不沿杆，如图326.

图326

4．弹簧——沿弹簧形变的反方向，如图327

图327

注意：1.压力、支持力的方向都垂直于接触面，确定它们的方向关键是找准它们的接触面或接触点的切面.2.轻杆的弹力方向较为复杂，一样依照物体的平稳及运动状态确定杆的弹力的方向．

例2在如图328所示的各图中画出物体P受到的各接触点或接触面对它的弹力的示意图，各图中物体P均处于静止状态．

图328

解析甲属于绳的拉力，应沿绳指向绳收缩的方向，因此弹力方向沿绳向上；

乙中P与斜面接触面为平面，P受到的支持力垂直于斜面向上；

丙中A、B两点差不多上球面与平面相接触，弹力应垂直于平面，且必过球心，因此A处弹力方向水平向右，B处弹力垂直于斜面向左上方，且都过球心；

丁中A点属于点与球面相接触，弹力应垂直于球面的切面斜向上，且必过球心O，B点属于点与杆相接触，弹力应垂直于杆向上．

它们所受弹力的示意图如图所示．

答案见解析图

针对训练在如图329所示中，画出甲图球和乙图木杆受到的弹力和重力．(图中O点是物体的重心，P点是球的球心)

图329

解析点与点接触间的弹力方向与切面垂直，指向受力物体，因为受力物体是球状，因此一定过球心．受力示意图如下：

答案见解析

三、胡克定律

1．内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度成正比．

2．公式：F＝kx，式中的k称为弹簧的劲度系数，单位是牛顿每米，符号是N/m.

3．对胡克定律的明白得

(1)胡克定律成立的条件是：弹簧发生弹性形变，即必须在弹性限度内．

(2)F＝kx中的x是弹簧的形变量，是弹簧伸长或缩短的长度，而不是弹簧的总长度．

(3)F＝kx中的k为弹簧的劲度系数，反映弹簧本身的属性，由弹簧自身的长度、粗细、材料等因素决定，与弹力F的大小和伸长量x无关．

(4)由F＝kx可知，弹簧上弹力的变化量ΔF与形变量的变化量Δx也成正比关系，即ΔF＝kΔx.

例3竖直悬挂的弹簧下端，挂一重为4 N的物体时弹簧长度为12 cm；挂一重为6 N的物体时弹簧长度为13 cm，则弹簧原长为多少？劲度系数为多少？

解析弹簧下端悬挂物体时弹簧要伸长，由胡克定律知：弹簧的拉力与弹簧伸长量成正比，即F＝kx，其中k为劲度系数，x为弹簧伸长量，x在数值上等于弹簧伸长后总长度L减去弹簧原长L0，即x＝L－L0.改变悬挂重物的重力，伸长量变化，如此能够列出两个方程，通过方程组可求出弹簧原长和劲度系数．设弹簧的原长为L0，劲度系数为k，设挂G1＝4 N的重物时弹簧的长度为