第一节 生活中常见的力三：弹力-2021-2022学年高一物理辅导讲义（2020沪科版必修第一册）

第一节 生活中常见的力三

1．弹性形变和范性形变

【知识点的认识】

1．弹性形变

定义：物体在外力的作用下会发生形变，当外力 撤销后有些物体可以恢复到原来的形状．物体这种能消除由外力引起的形变的性能，称为弹性（elasticity），外力去除后，形变完全消失的现象叫弹性形变（elastic deformation）．

 

2．范性形变

定义：有些情况下当外力去除后，物体不能恢复原来的形状．外力去除后，物体遗留下来的形变称为范性形变（plastic deformation）或塑性形变．材料的这种能产生范性形变的性能称为范性（plasticity）或塑性．

 

3．弹性形变和范性形变的区别

两者的主要区别在于变形是否可恢复：弹性变形是可以完全恢复的，即弹性变形过程是一个可逆的过程；塑性变形则是不可恢复的，塑性变形过程是一个不可逆的过程．

 

2．物体的弹性和弹力

【知识点的认识】

1．弹力

（1）定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体产生的力叫弹力．

（2）弹力的产生条件：①弹力的产生条件是两个物体直接接触，②并发生弹性形变．

（3）弹力的方向：力垂直于两物体的接触面．

①支撑面的弹力：支持力的方向总是　垂直　于支撑面，指向被支持的物体；压力总是垂直于支撑面指向被压的物体．

     点与面接触时弹力的方向：过接触点垂直于接触面．

     球与面接触时弹力的方向：在接触点与球心的连线上．

     球与球相接触的弹力方向：垂直于过接触点的公切面．

②弹簧两端的弹力方向：与弹簧中心轴线重合，指向弹簧恢复原状的方向．其弹力可为拉

力，可为压力．

③轻绳对物体的弹力方向：沿绳指向绳收缩的方向，即只为拉力．

 

（4）弹力的大小

对有明显形变的弹簧，弹力的大小可以由胡克定律计算．对没有明显形变的物体，如桌面、绳子等物体，弹力大小由物体的受力情况和运动情况共同决定．

①胡克定律可表示为（在弹性限度内）：F＝kx，还可以表示成△F＝k△x，即弹簧弹力的改变量和弹簧形变量的改变量成正比．式中k叫弹簧的劲度系数，单位：N/m．k由弹簧本身的性质决定（与弹簧的材料、粗细、直径及原长都有关系）．

②“硬”弹簧，是指弹簧的k值较大．（同样的力F作用下形变量△x较小）

③几种典型物体模型的弹力特点如下表．

项目	轻绳	轻杆	弹簧
形变情况	伸长忽略不计	认为长度不变	可伸长可缩短
施力与受力情况	只能受拉力或施出拉力	能受拉或受压，可施出拉力或压力	同杆
力的方向	始终沿绳	不一定沿杆	沿弹簧轴向
力的变化	可发生突变	同绳	只能发生渐变

【知识点的应用及延伸】

弹力有无及方向的判断

问题：怎样判断弹力的有无？

解答：（1）对于形变明显的情况（如弹簧）可由形变直接判断．

     （2）对于接触处的形变不明显，判断其弹力的有无可用以下方法．

①拆除法

即解除所研究处的接触，看物体的运动状态是否改变．若不变，则说明无弹力；若改变，则说明有弹力．

②分析主动力和运动状态来判断是否有弹力．

分析主动力就是分析沿弹力所在方向上，除弹力以外其他力的合力．看该合力是否满足给定的运动状态，若不满足，则存在弹力；若满足，则不存在弹力．

 

【命题方向】

（1）第一类常考题型是对概念的考查：

关于弹力，下列说法中正确的是（　　）

A．相互接触的物体之间一定有弹力作用

B．不接触的物体之间也可能有弹力作用

C．压力和支持力的方向都垂直物体的接触面

D．压力和支持力的方向都平行于物体的接触面

分析：知道弹力产生的条件：1、物体要相互接触2、物体要发生弹性形变．清楚弹力的方向．

解答：解：A、弹力产生的条件是：1、物体要相互接触2、物体要发生弹性形变．

两个条件同时满足物体间才会产生弹力．故A错误．

B、根据A选项分析，故B错误．

C、压力和支持力的方向都垂直物体的接触面，指向被压和被支持的方向，故C正确．

D、压力和支持力的方向都垂直物体的接触面，故D错误．

故选C．

点评：要注意支持力、压力属于弹力．压力和支持力的方向都垂直物体的接触面．

（2）第二类常考题型是对具体事例进行分析：

如图，球A放在斜面上，被竖直挡板挡住而处于静止状态，关于球A所受的弹力，正确的（　　）

A．球A仅受一个弹力作用，弹力方向垂直斜面向上

B．球A受两个弹力作用，一个水平向左，一个垂直斜面向下

C．球A受两个弹力作用，一个水平向右，一个垂直斜面向上

D．球A受三个弹力作用，一个水平向右，一个垂直斜面向上，一个竖直向下

分析：小球处于静止状态，对挡板和斜面接触挤压，挡板和斜面都产生弹性形变，它们对小球产生弹力，弹力的方向垂直于接触面．

解答：解：由于小球对挡板和斜面接触挤压，挡板和斜面都产生弹性形变，它们对小球产生弹力，而且弹力的方向垂直于接触面，所以挡板对小球的弹力方向水平向右，斜面对小球的弹力方向垂直于斜面向上．