3.2.1 弹力（Word教参）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理必修 第一册（粤教版2019）

第二节　弹力 第1课时　弹力 课程内容要求 核心素养提炼 1.通过实验观察，认识物体的形变，抽象概括弹力产生的条件． 2．知道压力、支持力和拉力都是弹力，会根据弹力产生的条件或者物体的运动状态及其变化，分析弹力的方向． 3．通过实验探究弹簧弹力和形变量的关系，了解胡克定律，了解科学探究中获取及处理数据的研究方法． 4．了解弹力在学习用具及各种仪器、设备中的应用． 1.物理观念：建立弹力的概念，认识形变及各种形式的弹力． 2．科学思维：建立不同的模型，用假设法、平衡法分析弹力． 3．科学探究：探究弹簧的弹力与弹簧伸长量的关系，得出胡克定律． 4．科学态度与责任：认识弹力在生活、学习中的应用． 1．定义：物体发生形状或体积的变化． 2．分类 (1)弹性形变：停止用力后物体能完全恢复原状的形变．物体具有恢复原状的性质称为弹性． (2)范性形变：停止用力后，物体不能恢复原状的形变． (3)形变按形成可分为压缩形变、拉伸形变、弯曲形变和扭曲形变等． [判断] (1)形变超过弹性限度的弹簧不能恢复原状．(√) (2)凡是形变都可以用肉眼观察到．(×) 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． 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)总是指向使形变的物体恢复原状的方向． (2)常见的几种弹力的方向： 常见力 方向 压力和支持力 垂直于物体的接触面，指向被压或被支持的物体 绳的拉力 沿着绳子指向绳子收缩的方向 [思考] 一学生将足球踢向斜台，足球被反弹，如图所示，分析斜台给足球的作用力的方向． 提示　斜台给足球的作用力是弹力，方向总是垂直于接触面，并指向受力物体，所以斜台给足球的弹力的方向垂直斜台表面并指向左上方． 1．胡克定律 (1)内容：在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧伸长量(或压缩量)x成正比． (2)表达式：F＝kx． (3)劲度系数：其中k叫作弹簧的劲度系数，单位是牛顿每米，符号是N/m.k是表示弹簧“软”“硬”程度的物理量． 2．弹力的应用 弹力在生活中、车辆减震装置中、自动复位装置、安全阀超压保护装置、工程应用等方面都有重要的应用． [判断] (1)由F＝kx可知，在弹性限度内弹力F的大小与弹簧的长度成正比．(×) (2)弹簧的劲度系数k与弹力F、形变量x均无关．(√) 探究点一　弹力有无及方向的判断 如图所示，放在桌面上的书和桌面之间有没有弹力？简述书对桌面的弹力和桌面对书的弹力是怎样产生的？其方向有何特点？ 提示　有．发生形变的书要向桌面的方向恢复原状，对跟它接触的桌面产生弹力， 其方向垂直于桌面向下；发生形变的桌面要向书的方向恢复原状，对跟它接触的书的方向产生弹力，其方向垂直于桌面向上． 1．弹力有无的判断方法 (1)方法一：对于形变比较明显的情况，可以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． (2)方法二：对于形变不明显的情况，通常采用假设法判断． 2．几种常见接触方式的弹力方向 类型 方向 示意图 接触方式 面与面 垂直于接触面 点与面 过点垂直于面 点与点 垂直于切面 轻绳 沿绳收缩方向 轻杆 可沿杆 可不沿杆 轻弹簧 沿弹簧形变的反方向 在如图所示的各图中画出物体P受到的各接触点或接触面对它的弹力的示意图，各图中物体P均处于静止状态． 解析　甲中属于绳的拉力，应沿绳指向绳收缩的方向，因此弹力方向沿绳向上；乙中P与斜面的接触面为平面，P受到的支持力垂直于斜面向上；丙中P受到的支持力垂直于地面竖直向上；丁中A点属于点与球面相接触，弹力应垂直于球面的切面斜向上，且必过球心O，B点属于点与杆相接触，弹力应垂直于杆向上．它们所受弹力的示意图如图所示． 答案　见解析 [训练1]　请在图中画出杆或球所受的弹力． (a)杆靠在墙上． (b)球用细线悬挂在竖直墙上． (c)点1、2、3都可能是球的重心位置，点2是球心，1、2、3点在同一竖直线上． 解析　(a)杆在重力作用下对A、B两处都产生挤压作用，故A、B两处对杆都有弹力，弹力方向过接触点与平面垂直．如图甲所示． (b)球挤压墙壁且拉紧绳子，所以墙对球的弹力与墙面垂直；绳子对球的弹力沿绳子斜向上．如图乙所示． (c)当重心不在球心处时，物体对球的弹力作用也必通过球心O，如图丙所示．应注意不要错误地认为弹力作用线必定通过球的重心． 答案　见解析图 探究点二　弹力大小的计算 如图是探究某根弹簧的伸长量x与所受拉力F之间的关系图． (1)写出图线代表的函数表达式(x的单位为m). 提示　由图知k＝＝2×103 N/m， 故F＝2 000x. (2)当弹簧伸长20