第3章 第2节 科学探究_弹力(课件)-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高一物理必修第一册（鲁科版2019）

第2节　科学探究: 弹力 1.形变:物体在力的作用下形状或体积发生的变化。 2.弹性形变:发生形变的物体在撤去外力后能够恢复原状,这种形变称为弹性形变。 3.弹性限度:如果形变过大,超过一定的限度,撤去作用力后物体不能完全恢复原来的形状, 这个限度称为弹性限度。 4.弹力 (1)定义:发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,会对与它接触的物体产生力的作用。 (2)产生的条件:a.两物体直接接触;b.发生弹性形变。 知识 清单破 知识点 1 弹性形变和弹力 第3 章 相互作用 第1讲　描述运动的基本概念 1.压力和支持力的方向都垂直于物体的接触面。 2.绳的拉力方向总是沿着绳子而指向绳子收缩的方向,绳中的弹力常常叫作张力。 知识点 2 几种弹力及方向 第3 章 相互作用 第1讲　描述运动的基本概念 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,即F=kx。 2.劲度系数:F=kx中k为弹簧的劲度系数,单位为牛顿每米,符号是N/m。劲度系数与弹性体 的材料、形状等因素有关。它是表示弹簧“软”“硬”程度的物理量。 知识点 3 胡克定律 第3 章 相互作用 第1讲　描述运动的基本概念 1.用手压橡皮泥,橡皮泥发生形变;脚踩在松软的泥土上,留下了深深的脚印。橡皮泥、泥土 发生了弹性形变。 (　    ) 2.海绵受挤压发生形变,桌面受挤压不会发生形变。 (　    ) 桌面受挤压也发生形变,只是形变不易观察到。 3.静止在水平地面上的物体受到向上的弹力是因为地面发生了形变。 (　    ) 4.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。 (　    ) F=kx中x指的是弹簧的伸长(或压缩)的长度。 5.用一个磁铁吸引一个钢片,钢片发生弹性形变,则钢片受到磁铁的作用力是弹力。(         ) 它们之间的力不是弹力,而是磁力。 知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ✕” 。 ✕ ✕ √ ✕ ✕ 第3 章 相互作用 第1讲　描述运动的基本概念 疑难 情境破 情境探究 图甲中,钢球放在水平桌面上的玻璃杯中,与侧壁相接触;图乙中,用绳将电灯吊在天花板上; 图丙中,将橡皮泥黏在铁架台的横梁上。 疑难 情境破 疑难1 弹力的有无和方向的判断 第3 章 相互作用 第1讲　描述运动的基本概念 问题1 图甲中,钢球对玻璃杯的底部与侧壁都有压力吗?是怎样产生的?方向怎样? 　钢球对玻璃杯的底部有压力;钢球发生了弹性形变,对与它接触的杯底产生力的作用;方向垂直杯底向下。若将侧壁去掉,钢球仍能处于静止状态,说明钢球对侧壁没有压力。 问题2 图乙中,绳子对电灯的弹力沿什么方向?绳子弹力的方向有何特点? 　沿绳向上。绳子弹力的方向是沿着绳子而指向绳子收缩的方向。 问题3 图丙中,铁架台的横梁对橡皮泥的弹力沿什么方向?轻杆中的弹力一定沿杆吗? 　竖直向上。根据二力平衡条件可知,横梁对橡皮泥的弹力与橡皮泥所受的重力等大 反向。轻杆中的弹力不一定沿杆。 提示 提示 提示 第3 章 相互作用 第1讲　描述运动的基本概念 讲解分析 1.弹力有无的判断 (1)对于明显形变的情况,可以根据弹力产生的条件直接进行判断。 (2)对于不明显形变的情况,可利用假设法进行判断,具体有下列两种方法: ①假设无弹力:假设撤去接触面,看物体还能否在原位置保持原来的状态,若能保持原来的 状态则说明物体间无弹力作用;否则,有弹力作用。 ②假设有弹力:假设接触物体间有弹力,画出假设状态下的受力分析图,判断受力情况与所 处状态是否矛盾,若矛盾,则不存在弹力;若不矛盾,则存在弹力。 第3 章 相互作用 第1讲　描述运动的基本概念 如图中,若A处有弹力,则无法使球处于静止状态,故A处无弹力。 2.弹力的方向 弹力的方向与施力物体形变方向相反,作用在迫使物体发生形变的那个物体上,几种常见情 况如下: (1)压力、支持力的方向:总是垂直于接触面,若接触面是曲面,则垂直于接触面的切面;若接 触面是球面,弹力方向的延长线或反向延长线过球心,如图所示。 第3 章 相互作用 第1讲　描述运动的基本概念 (2)绳的拉力方向:总是沿着绳并指向绳收缩的方向。 (3)轻杆的弹力方向:根据二力平衡条件判断,可能沿着杆,也可能不沿着杆,如图a、b、c所示。 第3 章 相互作用 第1讲　描述运动的基本概念 情境探究 图中显示的是蹦极、跳板跳水等情景:   疑难2 弹力大小的计算 第3 章 相互作用 第1讲　描述运动的基本概念 问题1 蹦极、跳板跳水中,如果人是静止的,你能确定人受到弹力的大小吗? 　能。由二力平衡条件可知,弹力大小等于人的重力大小。 问题2 蹦极中,若系着人的弹性绳的弹力有与弹簧一样的规律,则弹性绳对人的弹力大小还可用什 么规律计算? 　在弹性限度内,可由胡克定律来计算弹力的大小。 提示 提示 第3 章 相互作用 第1讲　描述运动的基本概念 讲解分析 1.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: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,可用二力平衡条 件得到拉力的大小等于物体所受重力的大小。 2.对胡克定律F=kx的理解 (1)条件:弹簧、橡皮筋等发生的形变必须在弹性限度内。 (2)公式中x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)F-x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。 第3 章 相互作用 第1讲　描述运动的基本概念   (5)推论公式:ΔF=kΔx,弹力的变化量ΔF与形变量的变化量Δx也成正比。 导师点睛    弹簧测力计的原理与读数 (1)原理:弹簧测力计是一种测量力的常用仪器,它是根据胡克定律制成的,即在弹性限度内, 弹力的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度成正比。弹簧测力计内的弹簧一端与挂钩相连,另 一端与弹簧测力计的外壳相连,由于弹簧及挂钩质量不计,则不论弹簧处于什么状态,弹簧 测力计的读数都等于挂钩拉弹簧的力的大小。 (2)读数:弹簧测力计读数时,要先搞清楚弹簧测力计的量程和分度值,然后再根据指针所指 的位置(一定要看指针末端所指的位置)读出待测量力的大小。 第3 章 相互作用 第1讲　描述运动的基本概念 典例　如图所示,两根竖直的轻弹簧的劲度系数分别为k1、k2,中间物体的质量为m,弹簧与 地面及物体是固定连接的,开始时物体静止【1】。现用手将弹簧的上端A缓慢竖直向上提高 【2】,使下面弹簧的弹力大小为原来的 ,则上端A移动的距离d应为多少?(重力加速度为g)   第3 章 相互作用 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取　【1】开始时,下面的弹簧被压缩; 【2】在上端A提高过程中,物体处于平衡状态; 【3】下面弹簧可能是被压缩的,也可能是伸长的。 思路点拨　两个弹簧的长度都发生变化,A端上移距离应是上面弹簧的伸长量与下面弹簧 长度的变化量之和【4】。 第3 章 相互作用 第1讲　描述运动的基本概念 解析　开始时,由二力平衡条件可知,下面弹簧的弹力与物体的重力大小相等,所以下面弹 簧的压缩量为x2= (由【1】得到) 当下面弹簧的弹力为物体重力的 时,设下面弹簧的形变量为x2',则k2x2'= ,得x2'=  若下面弹簧是被压缩的,则物体要上升的距离ΔL=x2-x2'= (由【3】得到) 由平衡条件可知,上面弹簧的弹力大小F1=  设上面弹簧的伸长量为x1,则 =k1x1,所以x1= 。 A端竖直上提的高度等于下面弹簧压缩量的减少量与上面弹簧伸长量之和,则d=ΔL+x1=  (由【4】得到) 第3 章 相互作用 第1讲　描述运动的基本概念 若下面弹簧是伸长的,则物体要上升的距离ΔL'=x2+x2'= (由【3】得到) 由平衡条件可知,上面弹簧的弹力大小F1'= (由【2】得到) 设上面弹簧的伸长量为x1',则 =k1x1',所以x1'=  则A端竖直上提的高度d=ΔL'+x1'= (由【4】得到) 答案     或  第3 章 相互作用 第1讲　描述运动的基本概念 $$