第3章 第2节 科学探究 弹力-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理必修第一册同步全程学习全书word（鲁科版）

第2节　科学探究:弹力 学习目标 课标解读 1.知道形变的概念,理解弹性形变和弹性限度。 2.知道弹力的定义及产生条件,会判断两个物体间是否存在弹力,并会判断弹力的方向。 3.掌握胡克定律并能解决有关问题。 1.认识形变,通过实例分析,掌握“放大法”观察微小形变,体会科学思维的核心素养。 2.认识弹力,结合定义、假设法、替换法掌握弹力的有无及弹力方向的判断技巧,体会科学思维的培养过程。 3.了解胡克定律,通过实验探究弹簧弹力与伸长量的关系,体会物理规律的形成过程。 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来形状的物体。 (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来的形状,这种形变叫范性形变。 4.弹性限度:当弹性体形变达到某一值时,即使撤去外力,物体也不能恢复原状,这个限度叫弹性限度。 5.弹力及其方向 (1)物体发生弹性形变时,由于要恢复原状,会对与它接触的物体产生力的作用,这种力叫弹力。 (2)弹力的方向总是与物体形变的趋向相反。 二、胡克定律 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(或缩短)的长度x成正比。 (2)公式:F=kx。 2.劲度系数 (1)公式F=kx中的k称为弹簧的劲度系数,是一个有单位的物理量,单位为牛顿每米,符号N/m。 (2)弹簧的劲度系数与弹性体的材料、形状等因素有关。 1.思考判断 (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)任何物体都可以发生形变,但并不是所有的形变都是弹性形变。(　√　) (3)细钢丝被绕制成弹簧是弹性形变。(　×　) (4)弹力的方向一定与物体发生形变的方向相反。(　√　) (5)弹簧的弹力总是与其形变量成正比。(　×　) (6)弹簧的劲度系数与弹力大小无关。(　√　) 2.思维探究 (1)如图所示的形变中,哪些发生的是弹性形变? 答案:甲、乙、丙。 (2)运动员正在开弓射箭,为了使箭射得更远,应如何操作呢?由此我们看出弹力的大小到底与形变的大小有什么样的关系? 答案:为了使箭射得更远,运动员应使劲往外拉弓弦。在弹性限度内,弹力的大小跟形变的大小有关,形变越大,弹力也越大。 要点一　对弹力的深入理解 如图所示,将一个钢球分别放在量杯、口大底小的普通茶杯和三角烧杯中,钢球在各容器的底部与侧壁相接触,处于静止状态。若钢球和各容器都是光滑的,各容器的底部均处于水平面内。各容器的侧壁对钢球有没有弹力作用?如何判断? 答案:各容器的侧壁对钢球都没有弹力作用。 判断方法:①如果将容器的侧壁去掉,钢球仍处于静止状态,故各容器的侧壁对钢球没有弹力作用。 ②假设各容器的侧壁对钢球有弹力的作用,则钢球将运动,这与钢球的静止状态不符,所以各容器的侧壁对钢球没有弹力作用。 1.弹力有无的判断方法 (1)对于形变比较明显的情况,可以根据弹力产生的条件判断:物体同时满足①相互接触;②发生弹性形变。 (2)对于形变不明显的情况,通常采用假设法判断。 2.弹力方向的特点 发生弹性形变的物体,由于要恢复原状产生弹力,所以弹力的方向由施力物体的形变的方向决定,弹力的方向总是与施力物体形变的方向相反。 3.几种常见弹力的方向 (1)常见接触方式的弹力方向。 项目 面与面 点与面 点与点 弹力 方向 垂直于公共接触面指向受力物体 过点垂直于面指向受力物体 垂直于公切面指向受力物体 示意图 (2)轻绳、轻杆和轻弹簧的弹力方向。 项目 轻绳 轻杆 轻弹簧 弹力 方向 沿绳子指向绳子收缩的方向 可沿杆的方向 可不沿杆的方向 沿弹簧形变的反方向 示意 图 特点 只能产生拉力,弹力可突变 既可产生拉力,又可产生支持力,弹力可突变 既可产生拉力,又可产生支持力,弹力不能突变 [例1] 下列图示中,球或棒均处于静止,关于光滑接触面对球或棒的弹力的分析,其中正确的是(　A　) 解析:A中球受到墙壁的弹力和台阶的弹力,墙壁的弹力垂直于墙壁向右,台阶对球的弹力通过球心,故A正确;B中假设斜壁对小球有弹力,则小球受到重力、地面向上的弹力和斜壁斜向下的弹力,小球将向右滚动,与题意不符,故小球只受地面向上的弹力,故B错误;C中槽对棒的底端的弹力方向指向球心,故C错误;假设斜面对小球有弹力,则小球受到重力、竖直向上的拉力和垂直于斜面向上的支持力,细线不可能处于竖直状态,故D错误。 弹力方向判断中的注意点 (1)弹力方向为施力物体恢复原状的方向。 (2)杆与点接触时弹力方向垂直于杆。 (3)杆的形变方向情况较为复杂,一般由物体所处状态确定,如根据二力平衡确定杆的弹力。 [针对训练