3.2 弹力 课件 -2025-2026学年高一上学期物理教科版必修第一册

3.2 弹力 1 2 一、形变 1. 定义：在力的作用下，物体的形状或体积发生的变化； 2. 产生原因：物体在外力的作用下都会发生形变； 3. 形变的分类： 弹性形变：当撤去外力后物体能够恢复原状的形变叫做弹性形变； 3 范性形变：当撤去外力后物体的形变或多或少的有所保留而不能复原，这样的形变叫做范性形变。 弹性限度：由于作用在物体的力过大，物体的形变超过一定的限度，撤去外力后，物体不能恢复原状，这个限度叫做弹性限度。 4 形变的形式：拉伸、压缩、弯曲、扭转等 5 微小形变的观察方法： 6 观察思考： 7 二、弹力 1. 定义：发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力。 2. 弹力的产生 受力物体 施力物体 产生条件：两物体直接接触并发生弹性形变； 8 产生原因：物体受到的弹力是由于施力物体恢复弹性形变产生的； 钢片 不接触也能产生弹力？ 9 压缩 伸长 3. 弹力的方向：弹力的方向总是与引起形变的外力的方向相反或与施力物体恢复形变的方向相同或与施力物体的发生形变的方向相反。 F F F 10 弹力是接触力； 弹力是被动力，在外力作用下物体发生形变，才产生弹力； 弹力与形变同时产生、同时消失； 物体间弹力是相互的； 4. 弹力的特点： 11 压力、支持力的方向总是垂直于支持面指向被压物体、被支持物体； 支持力 F1 压力 F2 1. 压力、 支持力、拉力 三、常见的弹力及其方向 F1 F2 T T T′ 绳对物体的拉力总是沿绳指向绳收缩的方向 向下形变 F F1 2. 几类常见模型的弹力方向 三类接触方式 面与面:弹力方向垂直于接触面指向受力物体 F2 F 2.点与平面接触 F2 F F1 F2 F1 F2 F1 点与面：弹力方向过接触点垂直于接触面并指向受力物体 A F1 F1 F2 F2 点与点：弹力方向过接触点垂直公切面并指向受力物体 T T T′ 绳对物体的拉力总是沿绳而指向绳收缩的方向 轻绳 轻杆 压缩时弹力沿杆伸长方向； 拉伸时弹力沿杆收缩方向； 弯曲时弹力方向应具体分析； 18 弹簧弹力的方向沿弹簧的轴线指向弹簧恢复形变的方向 轻弹簧 课堂练习 1.下列说法正确的是(　 　) A.物体静止于水平桌面上，桌面受到的压力是由于桌子发生形变产生的 B.物体静止于水平桌面上，物体受到支持力是由物体本身发生了微小的形变而产生的 C.电线对电灯有拉力，是由于电线发生形变产生的 D.竹竿波动水中的木头，木头受到弹力是由于竹竿发生形变 CD 20 2. 物体A静置于水平桌面上，下列关于物体所受作用力的说法中正确的是(　　) A．桌面受到的压力就是物体的重力 B．桌面受到的压力是由它本身发生了微小的形变而产生的 C．桌面由于发生了微小形变而对物体产生了垂直于桌面的支持力 D．物体由于发生了微小形变而对桌子产生了垂直于桌面的压力 CD 21 3. 画出下列图中各杆和球所受到的弹力 4. 三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相同的光滑圆球a、b、c，支点P、Q在同一水平面上，a的重心位于球心，b、c的重心位于球心的正上方和正下方，如下图所示，三球皆静止，试分析三种情况下支点P、Q对球的弹力方向是怎样的。 四、弹力有无的判断 2. 对于形变不明显的判断方法 光滑球静止在水平地面 1.条件法： 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． 水平面上靠在一起的两小球 悬挂靠在一起的两小球 假设法： a. 将与研究对象接触的物体去掉（或假设不存在弹力），看研究对象能否保持原来的状态，若不能，则说明物体间有弹力作用； b. 假设存在弹力，看研究对象能否保持原来的状态，若不能，则说明物体间无弹力作用； 运动状态法：物体的受力情况必须与运动状态相符合，对于静止或匀速直线运动的物体，可以根据平衡条件判断物体是否有弹力。 静止在光滑水平面的小球 替代法：可以将硬的形变不明显的物体用软的、易发生明显形变的物体代替，然后根据软物体的形变和运动状态判断弹力的有无（用细绳替换装置中的杆件）。 1.一根弹性杆的一端固定在倾角为30°的斜面上，杆的另一端固定一个重为2 N的小球，小球处于静止状态时，弹性杆对小球的弹力(　　) A.大于2 N，方向沿杆末端的切线方向 B.大小为1 N，方向平行于斜面向上 C.大小为2 N，方向垂直于斜面向上 D.大小为2 N，方向竖直向上 D 课堂练习 2. 如图，A、B两物体的重力分别是GA＝3 N，GB＝4 N。A用细线悬挂在顶板上，B放在水平面上，A、B间轻弹簧的弹力F＝2 N，则细线中的张力T及B对地面的压力N的可能值分别是 ( 　　) A．5 N和6 N　　　 B．5 N和2 NC．1 N和6 N D．1 N和2 N BC 3. 如图，地面受到的弹力的大小等于（ ） A. A和B产生的压力之和 B. B对地面的压力 C. A的重力加上B对地面的压力 D. A和B的重力之和 A B BD 4. 按下列要求画出图中每个小球所受弹力的示意图 。 5. 如图，A、B质量分别为M和m，求A对绳的作用力与地面对A的作用力？ A B 五、探究弹簧弹力与伸长的关系 1. 实验目的 探究弹簧弹力与伸长的关系； 学会利用图像来处理数据； 2. 实验原理 用悬挂法测量弹簧的弹力，用弹簧悬挂钩码静止时，弹力的大小等于钩码的重力； 弹簧的长度可以用刻度尺直接测量，伸长量等于弹簧总长度减去弹簧原长； 33 3. 实验器材 弹簧、刻度尺、钩码若干、铁架台、坐标纸 4. 实验步骤 如图 a 将弹簧竖直悬挂，静 止时测出弹簧的原长 l0； a b 如图 b 在弹簧下端挂1个、2个、 3个... ...相同的钩码，静止时，测 出对应的弹簧的长度 l； 34 每个钩码的质量m=50g，弹簧下端加1个、2个、3个... ...相同的钩码，静止时，弹力的大小分别为mg、2mg、3mg ... ... 把所测得的数据填入下表 钩码数 0 1 2 3 4 5 6 弹力F (N) 弹簧长量 l (m) 弹簧伸长量x=l-l0 (m) 35 由F-x图像可知，在弹性限度内，弹力F与弹簧形变量x成正比（ F  x）； 即 大量实验证明压缩弹簧也满足此规律 以F为纵轴，x为横轴建立坐标系，根据表中的数据，在坐标纸上描点，画出F-x图像； 其中比例系数k是F-x图像的斜率，与F和x无关 实验结论：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小跟弹簧的形变量(伸长或压缩)成正比； 36 5. 实验的注意事项 所挂钩码不能过重，以免超出弹簧的弹性限度； 测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且静止时测量，以免增大误差； 记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位； 6. 误差分析 本实验误差的主要来源为测量和作图时的偶然误差。为了减小误差，要尽量多测几组数据。 37 六、胡克定律 1. 内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小跟弹簧的形变量(伸长或压缩)成正比； 2. 公式： 3. 对胡克定律的理解 成立的条件：弹簧发生是弹性形变，胡克定律对橡皮筋类的弹性绳也适用； F＝kx中的x是弹簧的形变量，是弹簧伸长或压缩的长度，而不是弹簧的总长度； k为弹簧的劲度系数，单位为Ｎ/ｍ，表示弹簧的软硬，k越大，弹簧越“硬”；k越小，弹簧越“软”，k在数值上等于使弹簧形变 1m 所需要的力的大小。k的大小取决于弹簧的结构（材料、匝数、直径），与受力大小无关； 由F-x图可知，弹簧上弹力的变化量ΔF与形变量的变化量Δx也成正比关系，即ΔF＝kΔx； 1. 在“探究弹力与弹簧伸长的关系”实验中，以下说法正确的是( 　 )A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态C．用刻度尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等 课堂练习 AB 40 2. 关于弹簧的劲度系数,下列说法正确的是(　　) A. 与弹簧所受的拉力大小有关，拉力越大，k值也越大 B. 与弹簧发生的形变的大小有关，形变越大，k值越小 C. 由弹簧本身决定，与弹簧所受的拉力大小及形变程度无关 D. 与弹簧本身特性、所受拉力的大小、形变大小都有关 C 41 3. 某同学做“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把L－L0作为弹簧的伸长量x。这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是( 　　) C 42 4. 如图，A、B是两个相同的弹簧，原长x0＝10 cm，劲度系数k＝500 N/m，如果图中悬挂的两个物体均为m＝1 kg，则两个弹簧的总长度为(g＝10 N/kg)(　　) A．22 cm　　　　　　B．24 cm C．26 cm D．28 cm C 5. 一根轻弹簧原长为l0＝10 cm，若在它下面挂重为G1＝4 N的重物时，弹簧的长度l1＝12 cm，若在它下面挂重为G2＝3 N的重物时，弹簧的长度是多少？ 6. 在水平桌面上一根弹簧在弹性限度内，对其施加30N的拉力时，其长度为20cm，对其施加30N压力时，其长为14cm，试求该弹簧的自然长度和它的劲度系数。 44 7. 某同学在做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验时，实验装置如图2­3­5甲所示，所用钩码每只质量是30 g。他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，并将数据填在下表中。实验中弹簧始终未超过弹性限度，取g＝10 m/s2。试根据这些实验数据在如图乙所示的坐标系中作出弹簧所受弹力F与弹簧长度L之间的函数关系的图线。 45 $