第3章 第2节 第1课时 弹力（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中物理必修第一册（粤教版2019）

第三章　相互作用 第二节　弹 力 第1课时　弹力 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 栏目索引 教材知识 梳理 随堂达标 训练 知识方法 探究 教材知识 梳理 形状 体积 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 完全恢复原状 弹性 恢复原状 压缩形变 拉伸形变 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 √ × 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 接触 点或表面 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 恢复原状 垂直 绳子收缩 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 伸长量(或压缩量)x kx 劲度系数 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 × √ 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 知识方法 探究 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 随堂达标 训练 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 谢谢观看！ 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． 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． 课程内容要求 核心素养提炼 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． 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． eq \a\vs4\al(一、形变) 1．定义：物体发生____或____的变化． 2．分类 (1)弹性形变：停止用力后物体能____________的形变．物体具有恢复原状的性质称为____． (2)范性形变：停止用力后，物体不能________的形变． (3)形变按形成可分为________、________、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．( ) eq \a\vs4\al(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____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________上． 3．弹力的方向 (1)总是指向使形变的物体________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 ____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________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． eq \a\vs4\al(三、胡克定律　弹力的应用) 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____________________成正比． (2)表达式：F＝____． (3)劲度系数：其中k叫作弹簧的________，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 类型 方向 示意图 接触方式 点与点 垂直于切面 轻绳 沿绳收缩方向 类型 方向 示意图 轻杆 可沿杆 可不沿杆 类型 方向 示意图 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＝ eq \f(8×102 N,40×10－2 m) ＝2×103 N/m， 故F＝2 000x. (2)当弹簧伸长20 cm或压缩20 cm，弹力大小相等吗？ 提示　相等． 1．对胡克定律F＝kx的理解 (1)适用范围：弹簧发生形变时必须在弹性限度内． (2)公式中x的意义：是弹簧的形变量，即弹簧的伸长量或压缩量．注意不是弹簧的长度． (3)公式中k的意义：是弹簧的劲度系数，由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定． (4) F­x图像是一条过原点的倾斜直线(如图所示)，直线的斜率表示弹簧的劲度系数k. (5)弹簧弹力的变化量ΔF与形变量的变化量Δx也成正比，即ΔF＝kΔx. 2．计算弹力大小的两种方法 (1)公式法：利用公式F＝kx计算．适用于弹簧、橡皮筋等物体的弹力的计算． (2)平衡法：利用二力平衡的条件计算．例如：悬挂在竖直细绳上的物体处于静止状态，求解细绳的拉力时，可用二力平衡求得拉力的大小等于物体重力的大小． 一根轻质弹簧一端固定，用大小为50 N的力压弹簧的另一端，平衡时长度为L1＝20 cm；改用大小为25 N的力拉弹簧，平衡时长度为L2＝35 cm；若弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，求弹簧的原长和劲度系数． 解析　设弹簧原长为L0，劲度系数为k.由胡克定律得： F1＝k(L0－L1) ① F2＝k(L2－L0) ② 联立①、②两式得：L0＝0.3 m＝30 cm，k＝500 N/m. 答案　30 cm　500 N/m [变式]　在[例2]中的弹簧下端竖直悬挂重为50 N的重物而静止时，弹簧的长度为多少？ 解析　根据二力平衡条件可知： 弹簧的弹力F＝G＝50 N， 设此时弹簧的长度为L， 由胡克定律可得：F＝k(L－L0)，解得L＝40 cm. 答案　40 cm [训练2]　如图所示，两根相同的轻弹簧S1、S2，劲度系数都为k＝4×102 N/m，悬挂重物A、B的质量分别为mA＝2 kg、mB＝4 kg，取g＝10 m/s2，则静止时S1、S2的伸长量分别为(　　) A．5 cm、10 cm B．10 cm、5 cm C．15 cm、10 cm D．10 cm、15 cm C　[弹簧S1的弹力大小F1＝(mA＋mB)g＝60 N，由F1＝kx1得，弹簧S1的伸长量x1＝ eq \f(F1,k) ＝15 cm；弹簧S2的弹力大小F2＝mBg＝40 N，由F2＝kx2得，弹簧S2的伸长量x2＝ eq \f(F2,k) ＝10 cm.] 1．(弹力产生的原因)杂技演员有高超的技术，能轻松地顶住从高处落下的坛子，关于他顶坛时头顶受到的压力产生的直接原因是(　　) A．坛的形变　　　　　　 B．头的形变 C．坛受到的重力 D．人受到的重力 A　[杂技演员头顶受到的压力的施力物体是坛子，产生的直接原因是坛的形变，故选项A正确．] 2．(弹簧的弹力)如图所示，小车受到水平向右的弹力作用，下列关于该弹力的说法正确的是(　　) A．弹簧发生拉伸形变 B．弹簧发生压缩形变 C．该弹力是小车形变引起的 D．该弹力的施力物体是小车 A　[小车受到水平向右的弹力作用，则弹簧发生拉伸形变，该弹力是弹簧形变引起的，该弹力的施力物体是弹簧，选项A正确，选项B、C、D错误．] 3．(对弹力的理解)如图所示，液晶电视静止于电视机架上，关于液晶电视与电视机架之间的相互作用，下列说法正确的是(　　) A．液晶电视向下形变，对电视机架产生向下的弹力作用 B．液晶电视向上形变，对电视机架产生向下的弹力作用 C．电视机架向下形变，对液晶电视产生向下的弹力作用 D．电视机架向上形变，对液晶电视产生向上的弹力作用 B　[液晶电视向上形变，要向下恢复原状，对和它接触的电视机架产生向下的弹力作用，故A错误，B正确；电视机架受到液晶电视向下的压力作用，产生向下的形变，电视机架要向上恢复原状，对和它接触的液晶电视产生向上的弹力作用，故C、D错误．] 4．(胡克定律的应用)如图所示，锻炼身体用的拉力器，并列装有四根相同的弹簧，每根弹簧的自然长度都是40 cm，某人用600 N的力把它们拉长至1.6 m，则(　　) A．人的每只手受到拉力器的拉力为300 N B．每根弹簧产生的弹力为150 N C．每根弹簧的劲度系数为93.75 N/m D．每根弹簧的劲度系数为500 N/m B　[每只手的拉力均为600 N，故A错误；每根弹簧的弹力为 eq \f(600,4) N＝150 N，故B正确；每根弹簧的劲度系数k＝ eq \f(F,Δx) ＝ eq \f(150 N,（1.6－0.4） m) ＝125 N/m，故C、D错误．] $$