第12讲 弹力-【暑假辅导班】2021年新高一物理暑假精品课程（粤教版）

弹力 【学习目标】 1.知道常见形变和弹性形变. 2.知道弹力产生的原因和条件. 3.知道压力、支持力和拉力都是弹力，会判断弹力是否存在，会分析弹力的方向，能正确画出力的图示及示意图． 4.学会探究弹簧弹力与形变量之间的关系. 5.会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据. 6.能根据F－x图像求出弹簧的劲度系数.4.掌握胡克定律，会用F＝kx分析、解决有关问题． 【基础知识】 一、形变 1．定义：物体发生形状或体积的变化． 2．分类： (1)按停止用力后的状态分： ①弹性形变：停止用力后物体能完全恢复原状的形变． ②范性形变：停止用力后，物体不能恢复原状的形变． (2)按形式分： 压缩形变、拉伸形变、弯曲形变和扭曲形变等． 3．弹性与弹性限度 (1)弹性：物体具有恢复原状的性质． (2)弹性限度：如果外力过大，撤去外力后，物体形状不能完全恢复，我们称这种现象为超过了物体的弹性限度． 二、认识弹力 1．弹力：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力称为弹力． 2．弹力的作用点： 在物体与物体接触的点或表面上． 3．弹力的方向 (1)支持力和压力的方向：垂直于物体的接触面，并指向被支持或被压的物体． (2)绳子对物体的拉力 ①定义：用绳子吊着一个物体，绳子会产生形变，为了恢复原状，绳子会对物体产生一个弹力，称为拉力． ②方向：沿绳子指向绳子收缩的方向． 三、实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 1．实验器材 弹簧、刻度尺、钩码、铁架台、铅笔、坐标纸． 2．实验原理 (1)弹簧弹力F的确定：在弹簧下端悬挂质量为m的钩码，根据二力平衡，静止的钩码所受弹力大小与所挂钩码的重力大小相等，即F＝mg. (2)弹簧的伸长量x的确定：弹簧的原长l0与挂上钩码后弹簧的长度l可以用刻度尺测出，弹簧的伸长量x＝l－l0. (3)图像法处理实验数据：作出弹簧弹力F与形变量x的关系图像，根据图像可以分析弹簧弹力与形变量的关系． 3．实验步骤 (1)如图1所示，将弹簧一端固定在铁架台上，让弹簧自然下垂，用刻度尺测量并记录弹簧的原长L0. INCLUDEPICTURE "D:\\E\\吕芳\\2020\\同步\\物理\\物理 粤教必修第一册\\03\\3-55.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\5.018\\物理 粤教必修第一册\\10\\3-55.TIF" \* MERGEFORMATINET 图1 (2)在弹簧的挂钩上，挂上一个钩码，测量弹簧伸长后的长度，计算此时弹力的大小并将数据填入下表中． (3)依次增加钩码，重复上述操作． 弹簧原长：L0＝________________________ cm 实验次数 钩码的重力 G/N 弹簧的长度 L/cm 弹簧的伸长量 x/cm 弹力的大小 F/N 4.数据处理 (1)建立如图2所示的直角坐标系，以弹簧的弹力F为纵轴、以弹簧形变量x为横轴，根据测量数据在坐标纸上描点，作出F－x图像． 图2 (2)以弹簧的伸长量为自变量，写出图像所代表的函数．首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数． (3)得出弹簧弹力和形变量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义． 5．注意事项 (1)尽量选轻质弹簧以减小弹簧自身重力带来的影响．且测弹簧原长时应让弹簧在不挂钩码时保持自然下垂状态，而不是平放在水平面上处于自然伸长状态． (2)本实验要求定量测量，因此要尽可能减小实验误差．刻度尺要竖直且紧靠指针以减小读数带来的误差．每次改变悬挂钩码个数后，要待系统静止后再读数． (3)实验中所提供的刻度尺分度值为1 mm，读数应估读到下一位． (4)实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，避免超出弹簧的弹性限度． (5)记录数据时要注意弹力及形变量的对应关系及单位． (6)描点作图时，应使尽量多的点落在画出的线上，可允许少数点均匀分布于线两侧，偏离太大的点应舍去，描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线或直线． 四、胡克定律 1．内容：在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧的伸长量(或压缩量)x成正比． 2．表达式：F＝kx. 3．劲度系数：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. 弹簧的劲度系数跟弹簧的粗细、材料、孔径、绕法等有关． 4．弹力的应用： (1)弹簧的弹性具有缓冲减震的作用． (2)弹簧可以起到自动复位的作用． (3)弹簧应用于各种安全阀超压保护装置中． (4)弹性材料应用在工程中． 【考点剖析】 考点一：弹力 例1．下面关于弹力的说法正确的是（