3.1 第2课时 弹力（学生用书）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中物理必修第一册（人教版2019）

第三章相互作用一力 第2课时 弹力 答案精解P燃 [学习目标]1，知道形变的概念及产生弹力的条件（物理观念）.2.知道压力、支持力和绳的拉力 都是弹力，会分析弹力的方向（物理观念）.3.掌握弹力有无的判断方法，会分析物体间的弹力（科学思 维).4.理解胡克定律，会利用胡克定律解决有关问题（科学思维）. 课前 教材预案●。 教材梳理 去作用力后物体 完全恢复原来的形 知识点1弹力 状，这个限度叫作弹性限度 3.内容：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹 1.形变：物体在力的作用下 或 力F的大小跟 成正比， 发生的变化， 即F= 2.弹力：发生形变的物体，要 ,对 4.劲度系数：式中k叫作弹簧的 与它 的物体产生的力. 单位是 ,符号是 是表 3.常见的弹力：压力和支持力都是弹力，方向 示弹簧“软”“硬”程度的物理量. :绳子的拉力也是弹力，方向 I自主检测 1,判断下列说法的正误. 知识点2弹力的产生条件 (1)发生形变后的物体撤去外力后都能够恢复 1.弹力的产生条件 原状 (1)两物体间相互 (2)相互接触的物体之间一定存在弹力.() (2)发生 形变 (3)在弹性限度内，同一根弹簧被拉伸长度x 2.弹力有无的判断方法 和被压缩长度x,弹力的大小相等。 () (1)根据弹力的产生条件判断. (4)由k=F知，弹簧的劲度系数与弹力成正比 (2)根据物体所处的状态判断. () 知识点3胡克定律 2.轻质弹簧原长为8cm,在4N的拉力作用下伸 1.弹性形变：物体在发生形变后，如果撒去作用 长了2cm,弹簧未超出弹性限度，则该弹簧的 力能够 的形变。 劲度系数为 N/m,在8N拉力作用 2.弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤 下，弹簧的长度为 cm. 课堂深度探究● 考点1弹力 知识拓展 【情境导学】如图所示，取一个扁玻璃瓶，里 1.弹力的成因：施力物体发生形变且要恢复原状 面盛满水，用穿有透明细管的橡皮塞封 口，使水面位于细管中，用手捏玻璃瓶， 2.弹力的产生必须同时具备两个条件 会看到什么现象？说明什么？ (1)两物体直接接触： (2)两物体接触处发生弹性形变. ·53 物理必修第一册课堂学案 3几种常见弹力的方向 考点2弹力有无的判断 广而与而垂直公共接触而 冬知识拓展 弹力有无的判断方法 接 点与而过点垂有」而 ·点与点+乖直于切间 根据物体间是否直接 条 接触并发生弹性形变 ·轻绳→沿绳指向绳收缩的方向 件 来判断是否存在弹 图中弹力带与手直接 法 力.此方法多用来判 接触，弹力带发生形 可补 轻利 断形变较明显的情况 变，手与弹力带之间一 可不沿相 定存在弹力 注意：每个接触面最多只能产生一个弹力， 【例题1】如图所示，足球运动员准备罚点球时， 假设两物体间不 一只脚用力踩在足球上面，让足球保持静止 存在弹力，看物 下列说法正确的是 方 体能否保持原有 (斜面光滑，细绳竖直) 法 的状态，若状态 假设斜面对小球无弹 不变，则不存在 力，则小球在拉力和重 弹力：若状态改 力作用下能保持静止 假 变，则存在弹力 状态，则斜面对小球无 A.如果足球气打得足一点，足球可能不发生 设 弹力 形变 法 B.地面对足球的支持力是由于足球的下部发 假设两物体间存 生形变引起的 在弹力，看物体 甲 方 的受力情况是否 (地面光滑，小球静止) C.足球对地面的压力是由于足球的下部发生 法 与物体的运动状 如图甲，若墙壁对小球 形变引起的 态相符合，若不 有弹力，受力情况如图 D.脚对足球的压力是由于足球的上部发生形 符合，则无弹力 乙，小球不能处于静止 变引起的 状态，则F不存在 思维导引：理解弹力产生的原因，分清哪个力 【例题2】（多选）如图所示，各接触面是光滑的， 是哪个物体形变产生的。 A、B处于静止状态，则A,B间无弹力作用的是 【变式1】下列四种情境中，球或轻杆均处于静止 状态，它与外界的接触面（接触点）均光滑，物 体所受弹力示意图如图所示其中正确的是 第三章相互作用一力 误区防错 (2)当弹簧受到15.0N的拉力时，弹簧的长 判断弹力有无的两个误区 度是多少？ 1,误认为两物体只要接触就一定存在弹力 而忽视了弹力产生的另一条件一发生 弹性形变 2.误认为有形变一定会有弹力，而忽视了形 变可能是非弹性形变， 【变式2】（多选）如图所示，a的质量是2kg,b的 质量是1kg.设接触面是光滑的，a和b都静 止不动，其中a受两个或两个以上弹力的有 解题技巧 弹力的计算方法 弹簧弹力的大小可根据胡克定律来计 算，在弹性限度内弹簧的弹力大小跟弹簧的 形变量成正比：公式△F=k△x可作为胡克 考点3胡克定律 定律的推论使用.对于处于静止状态或匀速 冬知识拓展 直线运动状态的物体，弹力的大小也可根据 1.对胡克定律F=kx的理解 平衡条件进行求解 (1)适用范围：弹簧的形变必须在弹性限度内. 弹力种类 理论根据 问题分析 (2)x的意义：x是弹簧的形变量，即弹簧的伸 其中x是弹簧的形变量 长量(1一6)或压缩量(1。一). (可能是仲长量，也可能 (3)k为弹簧的劲度系数，反映弹簧本身的属 是压缩量)，x=|l一：k 性，由弹簧自身的长度、粗细、材料等因素决 胡克定律 是弹簧的劲度系数，它是 弹簧弹力 定，与弹力F的大小和形变量x无关 F=kx 一个反映弹簧形变难易 2.F-x图像是一条过原点的倾斜直线（如图所 程度的物理量，由弹簧本 示)，直线的斜率表示弹簧的劲度系数k,即 身的材料（长度、祖细，匝 -AF 数等)决定 比如：卷挂在竖直细绳上 的物体处于静止状态时， 物体受绳向上的拉力和 一般弹力 二力平衡 竖直向下的重力作用，根 据二力平衡可知，绳的拉 3.推论式△F=k△x:弹簧弹力的变化量△F与形 力大小等于物体重力的 变量的变化量△x成正比. 大小 【例题3】一根轻质弹簧在10.0N的拉力作用下 其长度由原来的5.00cm伸长为6.00cm. 注意：胡克定律只能计算弹簧弹力的大小，而弹 求：（弹簧始终在弹性限度内） 簧弹力的方向，要根据弹簧是被拉仲还是被压缩 (1)当这根弹簧长度为4.20cm时，弹簧受到 来确定，其方向总是与弹簧恢复原状的方向相同 的压力是多大？ ·55 物理必修第一册课堂学案 【变式3】轻质弹簧的弹力与形变量之间的关系 F/N 如图甲所示.将该弹簧下端周定在水平地面 上，把一质量为1.8kg的物体缓慢放在弹簧 的上端，待物体稳定后静止在弹簧上端，弹簧 A,物体对弹簧的压力是由弹簧的形变产生的 B.弹簧的压缩量为3cm 处在弹性限度内，如图乙所示，g取10m/s. C.弹簧的劲度系数为6N/m 下列说法正确的是 D.弹簧的压缩量为5cm 课末随堂演练● L.(弹力有无的判断)（多选）在下列图中，a、b表 A.在弹性限度内拉力相同、伸长量也相同的弹 面均光滑，且a、b均处于静止状态，天花板和 簧，它们的劲度系数相同 地面均水平.a、b间一定有弹力的是 B.劲度系数相同的弹簧，伸长量也相同 C.知道弹簧的劲度系数，就可以算出任何拉力 下的弹簧伸长量 (@6 B D.弹簧的劲度系数和拉力、伸长量没有关系， 它只决定于弹簧本身的性质 4.(胡克定律的应用)（多选）关于胡克定律，下列 说法正确的是 () D A.由F=kx可知，在弹性限度内弹力F的大 2.(弹力有无的判断)如图所示，一小球用两根轻 小与弹簧形变量x成正比 绳挂于天花板上，小球静止，绳1倾斜，绳2恰 好竖直，则小球所受的作用力个数是() 且由-可知，劲度系数k与弹力F成正比。 与弹簧的长度改变量成反比 C.弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的性质决 定的，与弹力F的大小和弹簧形变量x的 A.1个 B.2个 大小无关 C.3个 D.4个 D.弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长（或 3.(弹力方向的判断)（多选）下列关于胡克定律 缩短)单位长度时弹力的大小 的说法，正确的是 ( 友情提示完成P课时作业（十四） 第3课时 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 答案精解Pm [学习目标]1.探究弹簧弹力与形变量之间的关系（科学探究）.2.会利用列表法、图像法、函数法 处理实验数据（科学思维）.3.能利用F-x、F-l图像求出弹簧的劲度系数（科学思维）. ·56.错误：由于自由落体加速度随着纬度、高度的变化而变化， 第2课时弹力 所以同一物体在地球各处所受重力的大小不一定相等，选 课前·教材预案 项D正确 【教材梳理】 [变式1门D解析重心在效果上可以看作物体各部分所受重 知识点1 力作用集中于一点，而不是最重的点，选项A错误：物体发 1.形状体积 生形变时，物体的形状发生改变，所以其重心位置可能改 2.恢复原状接触 变，选项B错误：重心的位置与物体的形状和物体内质量的 3.与接触面垂直沿着绳子而指向绳子收缩的方向 分布有关，重心不一定在物体的几何中心，选项C错误：采 知识点2 用背越式跳高的运动员在越过横杆时，其重心位置可能在 1.(1)接触(2)弹性 横杆之下，选项D正确】 知识点3 【情境导学】 1.恢复原状 答案可以用带箭头的线段来表示，线段的长度表示力的大 2.不能 小，箭头的指向表示力的方向，箭尾或者箭头表示力的作 3.弹簧伸长（或缩短）的长度xkx 用点 4.劲度系数 牛顿每米N/m [例题2门解析由题意知，细绳拉物块A,受力物体是物块A,施 【自主检测】 力物体是细绳.画力的图示时，先选好标度，用点A代表物 1.(1)×(2)×(3)/(4)× 块A,即力的作用点，最后标上箭头指明拉力的方向，即得 2.20012 力F的图示，如图所示，为了准确无误地表示拉力的方向， 课堂·深度探究 图中的虚线是必要的补充： 10N 【情境导学】 F=50N 答系用手捏玻璃瓶，细管中水面会上升（或下降）.说明受到 竖白线 压力时玻璃瓶发生形变，体积变小（或变大）了. 30-水平线 [例题1门C解析再小的力都可以使物体发生形变，足球气打 力的示意图只需把力的方向和作用，点表示出来 得足一点，受力后，依然会发生形变，选项A错误：弹力是 由施力物体发生形变而产生的，地面对足球的支持力是由 于地面发生形变引起的，足球对地面的压力是由于足球的 下部发生形变引起的，脚对足球的压力是由于脚发生形变 引起的，选项C正确，B、D错误. 从物块A的重心作一条竖直向下的线段，标上箭头，即得 重力G的示意图，如图所示，施力物体是地球，受力物体是 [变式1门B解析A项图中的小球受到重力与水平面的支持 力即可保持静止，若受到左侧顶，点处的弹力，则小球将向右 物块A. 答系见解析 运动，所以A选项图中小球只受到水平地面的弹力F,不 [变式2]答系(1) 50N 能存在弹力F:,选项A错误：B项图中处在杆项的小球处 (2) 于静止状态时受到重力与杆对小球的弹力，二者是一对平 30 衡力，所以杆对小球的弹力的方向与重力的方向相反，为坚 直向上，选项B正确：C项图中小球受到竖直向下的重力， 如果受到左上方的下，的拉力，小球将无法处于静止状态， 选项C错误：D项图中杆与半球容器有两个接触点，左侧处 为点与球面接触，所以弹力的方向过圆心与接触点，方向指 课末·随堂演练 向球心，右侧是点与直杆接触，弹力方向垂直于杆的方向指 1,D解折重心的位置与物体的形状和质量分布有关，只有形 向左上方，选项D错误 状规则、质量分布均匀的物体的重心才在物体的几何中心， [例题2]AC解析对于A,C选项来说，假设物体A和B之间 选项A错误，D正确：用一条绳子把一个物体悬挂起来，物体 存在弹力，则物体均无法保持静止，故A、B之间无弹力：对 处于完全静止状态时，物体的重力与绳子的拉力平衡，由二 于B,D选项来说，假设拿走B物体，A物体都会开始运动， 力平衡的知识可知，物体的重心一定在绳子的延长线上，选 故A、B间存在弹力，选项A、C正确. 项B错误：重心是物体各部分所受重力的等效作用，点，可以 [变式2]答案CD解析图A中物体a所受弹力仅一个，为地 在物体上，也可以不在物体上，选项C错误 面的支持力：图B中仅一个弹力，为地面的支持力：图C中 2.B解析力的图示中标度不是唯一的，可以是5N,10N等， 两个弹力，来自地面的支持力及物体b的压力：图D中有两 选项A错误：根据力的图示可读得铅球所受重力的大小为 个，来自地面的支持力及绳子的拉力。 50N,选项B正确：力的图示中重力的作用，点在重心上，可以 [例题3]解标(1)弹簧原长L=5.00cm=5.00×102m, 认为各部分受到的重力作用集中于重心上，其他部分也受重 在拉力F=10.0N的作用下仲长到 力，选项C错误；力的图示中重力的方向总是竖直向下的，无 L1=6.00cm=6.00×102m, 论放在什么位置，重力的方向都是竖直向下的，选项D错误。 根据胡克定律得F=k1=k(L1一L), 3.答索 解得弹簧的劲度系数k=1.00×103N/m, 150 10N 设当压力大小为F:时，弹簧被压缩到 L2=4.20cm=4.20×10-2m, 130 根据胡克定律得，压力大小F=kn=k(L。一Le)=1.00X 10×(5.00-4.20)×10-2N=8.00N. 198 (2)设弹簧的弹力大小F=15.0N时弹簧的仲长量为x [例题2]解析(1)由题图乙可知，读数为14.66cm,所以弹簧 由胡克定律得 的伸长量为△1=14.66cm-7.73cm=6.93cm. 15.0 x-F=.00x10m=L.50×10m=1.50cm, (2)若随意增减钩码，会使作图不方便，有可能会超出弹簧 的形变范围，所以应逐一增加的码」 此时弹簧的长度为L=L十x=6.50cm (3)由题图丙AB段可知，弹簧仲长量与弹力不成线性关 答累(1)8.00N(2)6.50cm [变式3]B解析物体对弹簧的压力是由于物体发生形变产 系，是因为钩码重力超过了弹簧的弹性限度 生的，选项A错误：由题图甲可知弹黄劲度系数= 答率(1)6.93(2)A(3)超过了弹簧的弹性限度 △x [变式2]解析(3)因为用刻度尺测量长度是要估读到分度值的 品Nm=0Nm,选项C错误：设球簧压馆量为，根 下一位，所以根据表中数据可知，钩码数量为4个时，所记 录数据的数字无估读值，记录不规范，根据表格中数据，描 据平衡条件得mg=kx,解得x=3cm,选项B正确，D 点画图，注意应使更多的点在直线上，不在图线上的点分布 错误 在图线两侧，误差太大的点舍去，如图所示 课末·随堂演练 n/个 1.BC解析图A中a、b无相互挤压，没有发生形变，a、b间无 弹力，选项A错误.图B中知绳偏离竖直方向，则、b相互挤 压，d、b间有弹力，选项B正确.图C中a,b间有弹力，且弹力 方向垂直于a、b的接触面，选项C正确.图D中假设a、b间 有弹力，4对b的弹力垂直于斜面斜向上.b球不可能静止， 则a、b间无弹力，选项D错误. 2.B解析假设绳1对小球有作用力，该作用力的方向斜向左 上方，另外小球在坚直方向上受重力和绳2的拉力，在这三 056789101112131/em 个力的作用下小球不可能保持平衡，根据二力平衡可知绳1 根据图像可知mg=k(l一l),因为胡克定律表达式为F= 不可能对小球施加拉力，小球只受重力和绳2的拉力，选项 B正确. △x.解得弹簧的劲度系数为k≈20N/m,所以，弹簧符合 3.AD解析根据胡克定律F=kx可知，拉力相同，仲长量也 胡克定律，当不挂钩码时，弹簧的长度即为弹簧的原长，根 相同的弹簧，它们的劲度系数相同，选项A正确；劲度系数 据图像可知，弹簧的原长为图线与（轴的交点，所以弹簧的 相同的弹簧，只有在拉力相同时弹簧的伸长量才相同，选项 原长为l6=5.60cm B错误：胡克定律的成立条件是弹簧处于弹性限度内，超过 (4)根据题图丙可知，此时弹簧的长度为1一10.90cm,由胡 弹性限度，此公式就不能计算弹簧伸长量，选项C错误：弹簧 克定律Mg=k(1一l6),代入数据得，校运会金牌的质量为 的劲度系数和拉力、伸长量没有关系，它只决定于弹簧本身 M=106g. 的性质，选项D正确。 (5)纵轴为钩码的个数，横柚是弹簧的长度，根据胡克定律 4.ACD解析在弹性限度内，弹簧的弹力与形变量遵守胡克定 可知，图线的斜率不变，所以在孩实验中，小武忽略了弹簧 律F=kx,选项A正确；弹簧的劲度系数是由弹簧本身的性 自身所受重力的影响，与真实值相比，测量结果没有影响. 质决定的，与弹力F及形变量x无关，选项C正确，B错误： 答累(3)4符合5.60(4)106(5)相等 由胡克定律得女=二，可理解为弹黄每仲长（或缩短）单位长 课末·随堂演练 1.AB解粉弹簧被拉仲时，不能超出它的弹性限度，否则弹簧 度时受到的弹力的值与k相等，选项D正确。 会损坏，选项A正确：用悬挂的码的方法给弹簧施加拉力， 第3课时实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 要保证弹簧位于竖直位置，使钩码的重力等于弹簧的弹力， 课前·教材预案 要待约码平衡时再读数，选项B正确：弹簧的长度不等于弹 【教材梳理】 簧的仲长量，仲长量等于弹簧长度减去原长，选项C错误：拉 知识点1 力与伸长量之比是动度系数，由弹簧决定，同一弹簧的劲度 1.(2)图像法 :(3)胡克定律 系数是不变的，不同的弹簧的劲度系数一般不同，选项D 2.(1)相等(2)刻度尺 错误。 4.(1)自由下垂(3)l- 2解析(1)实验需要测量弹簧的长度，故还需要的测量工具是 课堂·深度探究 毫米刻度尺 [例题1]AC解析在弹簧下端挂钩码时，不能挂太多钩码，以 保证弹簧处于弹性限度内，选项A正确：用直尺测得弹簧 (2)由题图乙可知，当m=0,即F=0时，x大于零，说明没有 的长度减去弹簧原长即为弹簧的伸长量，选项B错误：弹簧 挂重物时，弹簧已经仲长，这是由于弹簧自身的重力造成的： 竖直悬挂于铁架台的横梁上，刻度尺应竖直固定在弹簧附 由题中图线可知k==039》X0X98N/m6.2NWnm △x(12-6)×102 近，选项C正确：拉力与伸长量之比是劲度系数，由弹簧自 (3)在F-L图像中横截距表示弹簧的原长，则b的原长比a 身的长度，粗细、材料等因素决定，同一弹簧的劲度系数是 不变的，不同的弹簧的劲度系数不一定相同，选项D错误， 的长，选项A错误：F-L图像的斜率表示弹簧的劲度系数 [变式1门B解析在弹性限度内，图线是经过坐标原点的直 k,则a的劲度系数比b的大，选项B正确，C错误；弹簧的弹 线，说明F与x成正比，选项A错误，B正确：弹簧的劲度 力与弹簧形变量的关系满足胡克定律，弹力与弹簧的形变量 系数取决于弹簧本身，选项C错误：由胡克定律F=kx得， 成正比，选项D错误 国线的斜率友一公二表示弹爱的劲定系数，选项D错民。 答案(1)毫米刻度尺（直尺）(2)弹簧自身有重力5.2 (5.15.4均可)(3)B ·199.