2019版高中物理 3.2彈力課件 新人教版必修1.ppt

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成才之路 物理 路漫漫其修遠兮吾將上下而求索 人教版 必修1 相互作用 第三章 2彈力 第三章 如圖所示 被拉彎的弓把箭射出去 掛上籃子的扁擔會彎曲 跳水運動員起跳時 跳板會下彎 上述實例中的 弓 扁擔 及 跳板 有什么共同特征 彎弓為什么能夠把箭射出去 1 形變與彈性形變 1 形變 物體在力的作用下 發(fā)生改變 叫做形變 2 彈性形變 有些物體在形變后能夠 這種形變叫做彈性形變 彈性形變與彈力 形狀或體積 恢復原狀 2 彈力 1 概念 發(fā)生 的物體 由于要恢復 對與它 物體產生力的作用 這種力叫做彈力 2 彈性限度 當形變超過一定限度時 撤去作用力后 物體 這個限度叫彈性限度 3 彈力產生的條件 兩物體 有 形變 接觸處有擠壓或拉伸 彈性形變 原狀 接觸的 不能完全恢復原來的形狀 接觸 彈性 1 常見彈力 平時所說的壓力 支持力和拉力都是彈力 繩中的彈力通常稱為 2 彈力的方向 1 壓力和支持力的方向 于物體的接觸面 指向被壓或被 的物體 2 繩的拉力沿著繩而指向繩 的方向 幾種彈力 張力 垂直 支持 收縮 1 內容 彈簧發(fā)生彈性形變時 彈力的大小F跟 成正比 2 表達式 F 其中k為彈簧的 單位 牛頓每米 符號 它的大小反映了彈簧的軟硬程度 胡克定律 彈簧伸長 或縮短 的長度x kx 勁度系數 N m 一 彈力有無的判斷1 產生彈力必備的兩個條件 1 兩物體間相互接觸 2 發(fā)生彈性形變 2 判斷彈力有無的常見方法 1 直接判定 對于發(fā)生明顯形變的物體 如彈簧 橡皮條等 可根據彈力產生的條件由形變直接判斷 2 對于形變不明顯的情況 通常用以下方法來判定 a 假設法 假設將與研究對象接觸的物體撤去 判斷研究對象的運動狀態(tài)是否發(fā)生改變 若運動狀態(tài)不變 則此處不存在彈力 若運動狀態(tài)改變 則此處一定存在彈力 b 替換法 可以將硬的 形變不明顯的施力物體用軟的 易產生明顯形變的物體來替換 看能不能維持原來的力學狀態(tài) 如將側壁 斜面用海綿來替換 將硬桿用輕彈簧 橡皮條 或細繩來替換 c 狀態(tài)法 因為物體的受力必須與物體的運動狀態(tài)相吻合 所以可以依據物體的運動狀態(tài)由相應的規(guī)律 如二力平衡知識等 來判斷物體間的彈力 特別提醒 接觸的物體間不一定存在彈力 但兩物體間若有彈力 則它們一定接觸 圖中小球均處于靜止狀態(tài) 各板均光滑 都和小球接觸 且下板均在水平位置 請分析小球與接觸面或彈簧間是否存在彈力 二 彈力方向的判定1 常見的三種接觸方式 2 常見三類彈力的方向 特別提醒 1 壓力 支持力的方向都垂直于接觸面 確定它們方向的關鍵是找準它們的接觸面或接觸點的切面 2 輕桿的彈力方向具有不確定性 一般要根據物體的運動狀態(tài)結合平衡條件確定輕桿的彈力方向 體育課上一學生將足球踢向斜臺 如圖所示 下列關于足球與斜臺作用時斜臺給足球的彈力方向的說法正確的是 A 沿v1的方向B 沿v2的方向C 先沿v1的方向后沿v2的方向D 沿垂直于斜臺斜向左上方的方向答案 D解析 足球與斜臺的作用是球面與平面的相互作用 足球所受彈力方向垂直于斜臺指向足球 即斜向左上方的方向 故D正確 三 彈力大小的計算1 彈簧的彈力 1 應用胡克定律F kx求解 其中x為彈簧的形變量 可能為伸長量l l0 也可能為縮短量l0 l k為彈簧的勁度系數 k只與彈簧本身有關 由彈簧本身的材料 長度 粗細 匝數等因素決定 它反映了彈簧的軟硬程度 k越大 彈簧越硬 其長度越難改變 2 彈力與彈簧伸長量的關系可用F x圖象表示 如圖 圖線的斜率即為彈簧的勁度系數 3 由于F1 kx1 F2 kx2 故 F F2 F1 kx2 kx1 k x2 x1 k x 因此 彈簧上彈力的變化量 F與形變量的變化量也成正比關系 即 F k x 2 非彈簧的彈力大小的計算彈力的大小與物體的形變程度有關 一般要借助物體的運動狀態(tài)所遵循的物理規(guī)律求解 比如懸掛在豎直細繩上的物體處于靜止狀態(tài)時 物體受繩向上的拉力和重力作用 根據二力平衡 可知繩的拉力大小等于物體重力的大小 特別提醒 1 無論是應用胡克定律計算彈簧彈力大小還是判斷彈簧彈力方向 都要注意彈簧是被拉伸 還是被壓縮 2 物體不處于平衡狀態(tài)時 物體所受的拉力或支持力不等于物體所受的重力 如圖所示的裝置中 小球的質量均相同 彈簧和細線的質量均不計 一切摩擦忽略不計 平衡時各彈簧的彈力分別為F1 F2 F3 其大小關系是 A F1 F2 F3B F1 F2F2D F3 F1 F2 答案 A解析 彈簧拉伸或壓縮必然兩端同時受力才可 只有一端有力時彈簧不會被拉伸或壓縮 因彈簧均是拉住一相同質量小球 則彈力一樣大 A正確 四 實驗 探究彈力和彈簧伸長的關系1 實驗原理 1 彈簧受力會發(fā)生形變 形變的大小與受到的外力有關 沿著彈簧的方向拉彈簧 當形變穩(wěn)定時 彈簧的彈力與使它發(fā)生形變的拉力在數值上是相等的 用懸掛法測量彈簧的彈力 利用的是彈簧靜止時彈簧的彈力與掛在彈簧下面的鉤碼的重力相等 2 彈簧的長度可用刻度尺直接測出 伸長量可由彈簧拉長后的長度減去彈簧的原長來計算 3 建立坐標系 以縱坐標表示彈力大小F 以橫坐標表示彈簧的伸長量x 在坐標系中描出實驗所測得的各組 x F 對應的點 用平滑的曲線連接起來 根據實驗所得的圖線 就可探究彈力大小與伸長量間的關系 2 實驗器材輕彈簧 鉤碼 一盒 刻度尺 鐵架臺 三角板 重垂線 坐標紙 3 實驗步驟 1 按圖安裝實驗裝置 記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應的刻度l0 2 在彈簧下懸掛一個鉤碼 平衡時記下彈簧的總長度并記下鉤碼的重力 3 增加鉤碼的個數 重復上述實驗過程 將數據填入表格 以F表示彈力 l表示彈簧的總長度 x l l0表示彈簧的伸長量 5 注意事項 1 所掛鉤碼不要過重 以免彈簧被過分拉伸 超出它的彈性限度 2 每次所掛鉤碼的質量差盡量大一些 從而使坐標上描的點盡可能稀一些 這樣作出的圖線更精確 3 測彈簧長度時 一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時測量 刻度尺要保持豎直并靠近彈簧 以免增大誤差 4 描點畫線時 所描的點不一定都落在一條曲線上 但應注意一定要使各點均勻分布在曲線的兩側 5 記錄數據時要注意彈力與彈簧伸長量的對應關系及單位 玩具汽車停在模型橋面上 如圖所示 下列說法正確的是 A 橋面受向下的彈力 是因為橋梁發(fā)生了彈性形變B 汽車沒有發(fā)生形變 所以汽車不受彈力C 汽車受向上的彈力 是因為橋面發(fā)生了彈性形變D 汽車受向上的彈力 是因為汽車發(fā)生了形變 彈力的產生和判斷 解析 汽車與橋面相互擠壓都發(fā)生了形變 B錯 由于橋面發(fā)生彈性形變 所以對汽車有向上的彈力 C對D錯 由于汽車發(fā)生了形變 所以對橋面產生向下的壓力 A錯 答案 C 合肥市2014 2015學年高一檢測 如圖 一個小球用兩根輕繩掛于天花板上 球靜止 繩1傾斜 繩2恰好豎直 則小球所受的作用力個數 A 一定是兩個B 一定是三個C 可能是四個D 可能是兩個 也可能是三個答案 A解析 小球受重力和繩2的拉力 此時小球靜止 二力平衡 若繩1有拉力 則繩2不會處于豎直狀態(tài) 故小球受兩個力 A正確 在下圖所示圖中畫出物體P受到的各接觸點或面對它的彈力的示意圖 其中甲 乙 丙中物體P處于靜止狀態(tài) 丁中物體P 即球 在水平面上勻速滾動 彈力的方向 解析 甲屬于繩的拉力 應沿繩指向繩收縮的方向 因此彈力方向沿繩向上 乙中A點屬于點與球面相接觸 彈力應垂直于球面的切面斜向上 必過球心O B點屬于點與桿相接觸 彈力應垂直于桿斜向上 丙中A B兩點都是球面與平面相接觸 彈力應垂直于平面 且必過球心 所以A處彈力方向水平向右 B處彈力垂直于斜面向左上方 且都過球心 丁中小球P不管運動與否 都是屬于平面與球面相接觸 彈力應垂直于平面 且過球心 即向上 它們所受彈力的示意圖如圖所示 點評 判斷彈力方向應把握以下三種情況 1 當面 或曲面 接觸 彈力垂直于面 2 繩上彈力沿繩并指向繩收縮方向 3 與球面接觸的彈力方向延長線或反向延長線過球心 湖北黃岡中學2014 2015學年高一上學期期中 如圖所示 用拇指 食指捏住圓規(guī)的一個針腳 另一個有鉛筆芯的腳支撐在手掌心位置 使OA水平 然后在外端掛上一些不太重的物品 這時針腳A B對手指和手掌均有作用力 對這兩個作用力方向的判斷 下列各圖中大致正確的是 答案 C解析 可轉動桿問題中桿上力的方向一定沿桿方向 才會使桿不發(fā)生轉動 圖中桿應為可繞B點轉動桿 則C正確 某同學在做 探究彈力和彈簧伸長量的關系 的實驗中 所用實驗裝置如圖所示 所用的鉤碼每只質量都是30g 他先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度 再將5個鉤碼逐個掛在彈簧的下端 每次都測出相應的彈簧總長度 并將數據填在下表中 實驗中彈簧始終未超過彈性限度 取g 10m s2 試根據這些實驗數據在如圖所示的坐標系中作出彈簧所受彈力大小與彈簧總長度之間的函數關系的圖線 則 探究彈力和彈簧伸長的關系 1 寫出該圖線的數學表達式F N 2 圖線與橫軸的交點的物理意義是 3 該彈簧的勁度系數k N m 4 圖線延長后與縱軸的交點的物理意義是 4 圖線延長后與縱軸的交點表示彈簧長度為5cm時的彈力 此時彈簧被壓縮了1cm 即表示彈簧被壓縮1cm時的彈力為0 3N 答案 1 30L 1 8 2 彈簧原長 3 30 4 彈簧被壓縮1cm時的彈力為0 3N 中山市2013 2014學年高一上學期期末 如下圖 1 所示 用鐵架臺 彈簧和多個已知質量且質量相等的鉤碼 探究在彈性限度內彈簧彈力與彈簧伸長長度的關系 為完成實驗 還需要的實驗器材有 實驗中需要測量的物理量有 圖 2 是彈簧所受彈力F與彈簧伸長長度x的F x圖線 由此可求出彈簧的勁度系數為 N m 圖線不過原點的原因是由于 答案 刻度尺 彈簧的原長 彈簧所受外力與對應的伸長量 200N m 彈簧有自重 易錯點 對胡克定律理解不深刻導致錯誤案例 如圖所示 彈簧的勁度系數為k 物體的質量為m 平衡時物體在A位置 今用力F將物體向下拉長x至B位置 則此時彈簧的彈力大小為 A kxB mg kxC mg kxD 以上說法都不正確 易錯分析 此題稍不留神 不仔細分析題意 就會錯選A 出錯原因是沒理解胡克定律F kx中彈簧的形變量x的含義 要知道本題中所給的 x 是F力作用下的伸長量 而彈簧在掛物體達到平衡時就已經有一個x0的伸長量了 正確解答 由題意可知 掛物平衡時 mg kx0F作用時 彈簧再伸長x 則總的形變量應為x0 x再由胡克定律得F彈 k x0 x kx0 kx mg kx因此選項B是正確的 正確答案 B