第三章 第二节 弹 力-【导与练】2023-2024学年高中物理必修第一册同步全程学习全书word（新教材，粤教版）

第二节　弹　力 [定位·学习目标] 1.通过学习弹性形变、弹性限度、范性形变以及弹力的概念,理解胡克定律,解释有关弹力的现象与问题. 2.通过学习胡克定律的探究过程,强化观察现象、作出猜想、实验验证、交流与讨论的探究方法. 3.学会在探究中尊重事实,认真分析原始数据,培养科学探索的学习态度,激发学习兴趣. 一、形变 1.形变 物理学中,把物体发生形状或体积的变化称为形变. 2.形变的分类 (1)弹性形变. ①物体受力后发生形变,停止用力后物体能完全恢复原状的形变叫作弹性形变.物体具有恢复原状的性质称为弹性. ②弹性限度:对于弹性形变,如果外力过大,撤去外力后,物体形状不能完全恢复,我们称这种现象为超过了物体的弹性限度. (2)范性形变. 物体受力后发生形变,停止用力后,物体不能恢复原状的形变叫作范性形变. 3.形变的分类 形变按形式可分为压缩形变、拉伸形变、弯曲形变和扭曲形变等. 4.形变的特点 物体受力时会产生形变,形变有时很明显,可以用肉眼直接观察;有时很微小,需要借助仪器将其“放大”才能观察到. 二、认识弹力 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,这种力称为弹力. 2.弹力的作用点与方向 弹力的作用点在物体与物体接触的点或表面上,弹力的方向总是指向使形变的物体恢复原状的方向. 3.几种弹力及方向 比较项 产生原因 方向 压力和支持力 相接触的物体间因挤压而发生弹性形变 垂直于物体的接触面,指向被压或被支持的物体 绳的 拉力 绳子因伸长发生弹性形变 沿绳子指向绳子收缩的方向 三、胡克定律 1.胡克定律的内容 在弹性限度内,弹簧弹力F的大小与弹簧的伸长量(或缩短量)x成正比. 2.胡克定律公式 F=kx,其中k为弹簧的劲度系数,单位是牛顿每米,符号是N/m. 3.劲度系数 不同的弹簧,其劲度系数不同,k是表征不同弹簧品质的重要指标,在F-x图像中表示不同的斜率,如图所示.它在量值上等于弹簧伸长或压缩单位长度所需的力.生活中常说有的弹簧“硬”,有的弹簧“软”,指的就是它们的劲度系数不同.弹簧的劲度系数跟弹簧的粗细、材料、孔径、绕法等有关. 四、弹力的应用 1.弹簧的弹性具有缓冲减震的作用.如汽车和火车底部安装的螺旋弹簧和弯曲的弹性钢板;跳高垫子、沙发及床垫中的弹簧、自行车车座下的弹簧等. 2.弹簧可以起到自动复位的作用.如自行车闸把和车轮闸皮支架上装的扭转弹簧. 3.弹簧在各种安全阀超压保护装置中也是不可缺少的. 1.判断正误. (1)使物体发生形变的外力撤去后,物体一定能够恢复原状.(　×　) (2)只要两物体接触就一定产生弹力.(　×　) (3)弹簧的弹力总是与其形变量成正比.(　×　) 2.(多选)物体从某一高处自由落下,落到直立于地面的轻弹簧上,如图所示.在A点物体开始与弹簧接触,到B点物体的速度为0,然后被弹簧弹回.下列说法正确的是(　BC　) A.物体从A下落到B的过程中,受到弹簧的弹力不断减小 B.物体从A下落到B的过程中,受到弹簧的弹力不断增大 C.物体从B上升到A的过程中,受到弹簧的弹力不断减小 D.物体从B上升到A的过程中,受到弹簧的弹力不断增大 解析:物体从A下落到B的过程中,弹簧的形变量逐渐增大,则弹簧的弹力不断增大,故A错误,B正确;物体从B上升到A的过程中,弹簧的形变量逐渐减小,则弹簧的弹力逐渐减小,故C正确,D错误. 3.如图是跳水运动员踩下跳板的过程,请回答:运动员受到的弹力是因为哪个物体发生形变引起的?跳板受到的弹力呢? 答案:运动员受到的弹力是由于跳板发生了弹性形变,从而对与跳板接触的运动员产生了力的作用;跳板受到的弹力是由于运动员脚部发生形变产生的. 探究点一　对弹力的理解及弹力有无的判断 如图甲、乙、丙所示,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. (1)各容器的侧壁对钢球有没有弹力作用? (2)钢球的形变不明显,有哪些办法可以判断各容器的侧壁对钢球是否有弹力作用? 答案:(1)各容器的侧壁对钢球没有弹力作用. (2)假设法.如将容器的侧壁去掉时,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.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.弹力的产生同时具备两个条件 (1)两物体直接接触. (2)两物体接触处发生弹性形变. 2.弹力有无的判断方法 方法 思路 例证 条件法 两物体间相互接触且发生弹性形变(通常适用于形变比较明显时的判断) 健身训练中弹性绳与手直接接触,弹性绳发生了弹性形变,弹性绳与手之间一定存在弹力 假设法