高中物理 人教版必修一 3.2弹力 教学设计、教案

2．弹力

一、知识结构

二、教学目标

1.知道形变的概念，并会区分某种形变是弹性形变还是非弹性形变.

2.知道弹力的定义及产生的条件，会判断两个物体间是否存在弹力，并会判断弹力的方向．(重点)

3.掌握胡克定律并能用此定律解决有关问题．(难点)

三、新知全解

知识点一弹性形变和弹力

1．形变：

(1)定义：物体在力的作用下形状或体积发生改变的现象．

(2)弹性形变：撤去作用力后能够恢复原来形状的形变．

(3)弹性限度：当形变超过一定的限度时，撤去作用力后，物体不能完全恢复原来形状的限度．

2．弹力：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的力．

弹力的产生过程：

外力作用等原因→相互挤压或拉伸→发生弹性形变→产生弹力。

知识点二常见的弹力及方向

1．弹力的产生

(1)产生条件：两物体相互接触且接触面之间发生弹性形变．

(2)产生原因：由施力物体发生弹性形变引起的．

2．弹力的方向

常见弹

弹力方向

力

压力垂直于物体的接触面，指向被压缩或被支持

的物体

支持力

绳的拉

沿着绳子指向绳子收缩的方向

力

接触的物体间不一定存在弹力，但两物体间若有弹力，则它们一定接触．思考

玩具汽车停在模型桥面上，如图所示，压力和支持力各是怎么产生的？

提示：桥面受向下的弹力，是因为汽车轮胎发生了弹性形变，由于要恢复原状，对桥面有向下的作用力．

汽车受向上的弹力，是因为桥面发生了弹性形变，由于要恢复原状，对汽车有向上的作用力．

知识点三胡克定律

1．弹力的大小与形变的大小的关系：弹性形变越大，弹力越大，形变消失，弹力随着消失．

2．胡克定律：

(1)实验表明，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，即F＝kx.

(2)k为弹簧的劲度系数，单位是牛顿每米，符号用N/m表示．

(3)比较而言，k越大，弹簧越“硬”；k越小，弹簧越“软”．

四、核心知识汇总

核心一弹力有无的判断

1．直接法：根据弹力产生的条件判断

(1)物体间相互接触；(2)发生弹性形变．

两个条件必须同时满足才有弹力产生，适用于形变比较明显的情况．

2．假设法：

例如(图甲)，挡板AB被拿走后，球会下降，而将挡板AC拿走后，球仍会静止，故球只受AB对它的支持力这一个弹力．

球形物体虽与墙接触，假设它们之间有弹力作用，球形物体将不会处于静止状态，故球形物体只受重力和地面对物体的支持力两个力作用．

例1.一个球形物体O静止放在光滑的水平地面上，并与竖直墙壁相接触，A、B两点是球与墙和地面的接触点，则下列说法正确的是()

A．物体受三个力，重力、地面对物体的支持力、墙壁对物体的弹力

B．物体受两个力，重力、地面对物体的支持力

C．物体受两个力，重力、物体对地面的压力

D．物体受三个力，重力、物体对地球的引力、物体对地面的压力

【解析】物体在竖直方向上受重力和支持力，二力平衡，在水平方向上虽然与墙壁接触，但不挤压，不受墙壁的弹力，选项B正确，A、C、D错误．【答案】 B

误区警示

判断弹力有无的误区

(1)误认为只要接触就一定有弹力的作用，而忽略弹力产生的另一个条件——发生弹性形变．

(2)误认为形变不明显就无法判断弹力的有无，而忽略了用假设法、运动状态判断法、作用效果法等判断方法．

训练1[2019·山西柳林高一期末]在下图中a、b表面均光滑，天花板和地面均水平，则a、b间一定有弹力的是()

解析：A、C错：假设a、b间有弹力，则a、b会分开；B对：假设a、b

间没有弹力，则悬线竖直；D错：假设斜面a撤去，b依然处于静止状态，故a、b间无弹力．

答案：B

核心二弹力方向的判定及大小的计算

1．弹力的方向：弹力的方向由施力物体形变的方向决定，弹力的方向总是与施力物体形变的方向相反，与施力物体恢复形变的方向相同．

弹力的方向“有面—垂直、有绳—沿绳、有杆不一定沿杆”．

2．三种弹力的区别

(1)绳的弹力

(2)杆的弹力

(3)弹簧的弹力：弹簧既可产生拉力，又可产生支持力，一般形变变化需要一段时间，弹力不能突变．

例2按下列要求画出图中所示物体所受的弹力的示意图．

(1)图甲中斜面对物块的支持力；

(2)图乙中用细绳悬挂靠在光滑竖直墙上的小球受到的弹力；

(3)图丙中大半球面对小球的支持力；

(4)图丁中光滑但质量分布不均的小球的球心在O点，重心在P点，静止在竖直墙和桌边之间，试画出小球所受弹力；

(5)图戊中质量分布均匀的杆被细绳拉住而静止，画出杆所受的弹力．

【解析】解答本题时要明确以下三点：①当点与面(或曲面)接触时，弹力方向与面之间的关系．②绳上弹力方向的特点．③接触面为球面时，弹力方向的延长线或反向延长线的特点．

各物体所受弹力如图所示：

【答案】见解析

弹力方向的判定方法

(1)根据形变的方向判断．具体判断步骤：明确被分析的弹力→确定施力物体→分析施力物体形变的方向→确定该弹力的方向．

(2)根据不同类型弹力的方向特点判断．支持力和压力总是垂直于接触面指向被支持或被压的物体，绳的拉力总是沿绳指向绳收缩的方向．

训练2

如图所示，一根弹性杆的一端固定在倾角为30°的斜面上，杆的另一端固定一个质量为m＝0.2 kg的小球，小球处于静止状态，弹性杆对小球的弹力为(g 取10 N/kg)()

A．大小为2 N，方向平行于斜面向上B．大小为1 N，方向平行于斜面向上

C．大小为2 N，方向垂直于斜面向上D．大小为2 N，方向竖直向上

解析：

小球受两个力作用：一是重力(G)，方向竖直向下；二是弹性杆对它的弹力(FN)．根据二力平衡的条件，弹力(FN)与重力(G)等大反向．受力情况如图所示．答案：D

弹力的大小可根据二力平衡计算．

核心三胡克定律的应用

1．对胡克定律的理解

(1)胡克定律F＝kx中x为弹簧的形变量(可能为伸长量、也可能为缩短量)，k为弹簧的劲度系数，由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定．