第3章 第2节 第1课时 科学探究：弹力-【高考领航】2023-2024学年高中物理必修第一册同步核心辅导与测评（鲁科版）

第2节　科学探究：弹力 第1课时　科学探究：弹力 核心素养要求 核心素养呈现 1.知道形变的概念及分类。 2.知道弹力产生的条件，会判断弹力的有无及弹力的方向。 3.知道劲度系数的概念及影响劲度系数的因素。 4.会用胡克定律计算弹簧的弹力。 　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限度时，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)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。 (2)方向：弹力的方向总是与物体形变的方向相反。 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。(√) 　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(或压缩)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。 2018年6月2日至3日，“大连金羿杯”室外射箭冠军联赛(大连站)在体育中心举行。如图的运动员正在开弓射箭，为了使箭射的更远，应如何操作呢？由此我们看出弹力的大小与形变的大小有什么样的关系？ 提示：为使箭射的更远，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。 　弹力有无及方向的判断 [思考探究] (1)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？ (2)如图所示，用绳子把物体悬挂起来，物体和绳子之间有没有弹力？简述绳子对物体的弹力和物体对绳子的弹力是怎样产生的？绳子弹力的方向有何特点？如果将绳子换成弹簧呢？ (3)如图所示为三根轻质硬杆A、B、C，物体均静止，三杆对物体有没有弹力？弹力的方向如何？轻杆中的弹力一定沿杆吗？ 提示：(1)发生形变的书要恢复原状，对跟它接触的桌面产生向下弹力，这个力的作用效果是压桌面，也叫压力；发生形变的桌面要恢复原状，对跟它接触的书产生向上弹力，这个力的作用效果是支持书，也叫支持力。 (2)发生形变的绳子要向上恢复原状，对物体产生向上的弹力。发生形变的物体要向下恢复原状，对绳子产生向下的弹力。绳子产生的弹力也叫拉力。将绳子换成弹簧，弹簧的弹力与绳子的弹力是一样的，但弹簧会有明显的伸长。 (3)图中A杆给重物的弹力F类同于绳子的作用，为拉力，方向沿杆向上，如图a所示；图中B杆给重物的弹力F类同于支持力，方向沿杆向上，如图b所示；图中C杆给重物的弹力F并不沿着杆，根据二力平衡判断出F的方向应竖直向上，如图c所示。 [思维深化] 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A、B两点都是球面与平面相接触，弹力应垂直于平面，且必过球心，所以A点弹力方向水平向右，B点弹力方向垂直于斜面向左上方，且都过球心；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 判断弹力方向的一般步骤 ⇨⇨⇨ [针对训练] 1．如图所示的情景中，两个物体a、b(a、b均处于静止状态，接触面光滑)间一定有弹力的是(　　) 　 解析：两物体若受水平方向的弹力，则两绳子不会竖直静止，故A错误；两物体相互挤压，故两物体间一定有弹力，故B正确；地面光