第3章 第2节 科学探究：弹力-2021-2022学年新教材高中物理必修第一册【名师导航】同步Word教参(鲁科版)

第2节　科学探究：弹力 学习目标：1.[物理观念](1)知道形变、弹性形变、弹性限度及弹力的概念．(2)知道胡克定律的内容及表达式．　2.[科学思维]理解弹力及胡克定律，并能分析和解决实际问题．　3.[科学探究]学会根据设定的方案进行实验探究，会分析数据、误差，会通过与他人交流解决实验中的问题．　4.[科学态度与责任]通过对弹力的探究，认识实验对物理研究的重要性，提高学习兴趣，加强与他人合作． 一、形变与弹力 1．形变：物体发生的伸长、缩短、弯曲等形状的变化称为形变． 2．弹性体及弹性形变 (1)弹性体是撤去外力后能恢复原状的物体． (2)弹性形变指弹性体发生的形变． 3．范性形变：物体发生形变后不能恢复原状，这种形变叫范性形变． 4．弹性限度：弹性体的形变不能无限增大，若超过一定的限度，撤去外力时物体就不能恢复原状，这个限度称为弹性限度． 5．弹力的定义：相互接触的物体发生弹性形变时，由于物体要恢复原状，物体会对与它接触的另一物体产生力的作用，这种力叫弹力． 6．弹力的方向：弹力的方向总是与物体形变的方向相反，以使物体恢复原状． 说明：弹力的方向与施力物体形变方向相反，指向受力物体． 二、胡克定律 1．内容：在弹性限度内，弹簧弹力的大小与弹簧伸长(或压缩)的长度成正比． 2．公式：F＝kx. 3．适用条件：在弹性体的弹性限度内． 4．劲度系数：是一个有单位的物理量，单位为N/m.弹簧的劲度系数为1 N/m的物理意义：弹簧伸长或缩短1 m时产生的弹力大小为1 N. 注意：F＝kx中的x是弹簧的形变量，是弹簧伸长(或缩短)的长度． 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)使物体发生形变的外力撤去后，物体一定能够恢复原来状态． (×) (2)只要两个物体相互接触，两个物体之间一定能产生弹力． (×) (3)两物体之间有弹力作用时，两物体一定接触． (√) (4)由F＝kx可知k＝，故劲度系数k与外力F成正比，与形变量x成反比． (×) 2．关于弹性形变，下列说法正确的是(　　) A．物体形状的改变称为弹性形变 B．一根铁丝被用力折弯后的形变就是弹性形变 C．物体在外力停止作用后，能够恢复原状的形变称为弹性形变 D．物体在外力作用下的形变称为弹性形变 C　[外力停止作用后，能够恢复原状的形变称为弹性形变，C正确．] 3．一辆汽车停在水平地面上，下列说法中正确的是(　　) A．地面受到了向下的弹力，是因为地面发生了弹性形变；汽车没有发生形变，所以汽车不受弹力 B．地面受到了向下的弹力，是因为地面发生了弹性形变；汽车受到了向上的弹力，是因为汽车也发生了形变 C．汽车受到向上的弹力，是因为地面发生了形变；地面受到向下的弹力，是因为汽车发生了形变 D．以上说法都不正确 C　[汽车停在水平地面上，因为地面发生了向下的形变，所以地面为恢复原状对与之接触的汽车产生一个向上的弹力作用；因为汽车的车轮发生了向上的形变，所以车轮为恢复原状对与之接触的地面产生向下的弹力作用，故只有C项正确．] 形变 如图所示是英国物理学家卡文迪许为了测量万有引力常量而设计的扭秤原理图．已知相邻两个小球之间存在很小的万有引力，使T形架产生转动，T形架转动的结果是使硬质的石英丝发生形变，反抗T形架的转动，最后达到静止平衡．请回答下列问题． 卡文迪许扭秤原理图 探究：(1)石英丝发生了什么种类的形变？ (2)试说明该装置采用的放大原理． 提示：(1)石英丝发生的是扭转形变． (2)该装置进行了两次放大，一是尽可能地增大T型架连接两球的水平直杆的长度，使两球间万有引力产生较大的力矩，使杆偏转；二是增大弧度尺与系统的距离，使小镜子的反射光在标尺上产生较明显的长度变化． 1．形变的两种情况 (1)形状的改变：指受力时物体的外观发生变化，如橡皮条拉伸时由短变长；撑竿跳高时，运动员手中的撑竿由直变曲等． (2)体积的改变：指受力时物体的体积发生变化，如用力压排球，排球的体积变小；用力压海绵，海绵的体积变小． 2．显示微小形变的方法 (1)光学放大法：如图所示，在一张大桌子上放两个平面镜M和N，让一束光依次被两面镜子反射，最后射到墙上，形成一个光点P.用力压桌面时，桌面发生了形变，虽然形变量很小，但镜子要向桌面中间倾斜，由于两个镜子间距较大，光点在墙上有明显移动，把桌面的形变显示出来． (2)力学放大法：如图所示，把一个圆玻璃瓶瓶口用中间插有细管的瓶塞堵上，用手轻压玻璃瓶，玻璃瓶发生形变，容积减小，水受挤压上升，松开手后，形变恢复，水面落回原处． 【例1】　如图所示，在一张大桌子上放两个平面镜M和N，让一束光依次被两面镜子反射，最后射到墙上，形成一个光点P.用力压桌面，观察墙上光点位置的变化．下列说法中正确的是(　　) A．F增大，P不动 B．F增大，P上移 C．