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

第三章 相互作用——力 第2节 弹力 课堂引入 生活中的很多相互作用，如推、拉、提、压、击球与射箭等，都是在物体与物体接触时发生的。 一、接触力 接触力：物体与物体直接接触才发生的力。 例如：压力、支持力、拉力、摩檫力 非接触力：物体与物体不接触就可发生的力。 例如：重力、电场力、磁场力等。 受力物体的大小和形状有变化吗？ 1、定义：物体的形状或体积发生变化 非弹性形变（塑性形变/范性形变）: 在形变后,撤去外力不能恢复原状 弹性形变: 在形变后,撤去外力能够恢复原状 二、形变 2、分类： 3、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 一切物体在力的作用下都会产生形变 5、微小形变—“放大法”： 通过平面镜观察桌面的微小形变 通过玻璃管观察玻璃瓶的微小形变 光学放大 问题一：图中哪个物体发生了形变？ 问题三：它为什么会产生这样的效果呢？ 问题二：发生形变的物体产生了怎样的效果呢？ 弦 箭受到力的作用被射出去了 它要恢复原状 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。 发生弹性形变 两物体相互接触 2、产生条件： 三、弹 力 3、产生原因：发生弹性形变的物体，要恢复原状，对与它接触的物体会产力的作用。 施力物体 受力物体 压缩 伸长 F F 4、弹力的方向： 弹力的方向总是与施力物体发生形变的方向相反 或与施力物体恢复形变的方向相同 例：弹簧对小车的弹力 分析：压力和支持力产生的原因及方向 桌面形变 FN 物体形变 FN 物体受到支持力 桌面受到压力 压力和支持力垂直于接触面指向受力物体 4、常见的弹力及其方向 ①面与面: 弹力方向垂直于接触面指向受力物体 向下形变 F F1 F F2 F F1 F2 F1 F2 F1 ②点与面：弹力方向过接触点垂直于接触面并指向受力物体 ③点与点：弹力方向过接触点垂直公切面并指向受力物体 A F1 F1 F2 F2 T ④ 轻绳：绳对物体的拉力总是沿绳而指向绳收缩的方向 T 1.只能拉不能压； 2.轻绳的拉力一定沿绳方向； 3.同一根绳子张力处处相等。 轻绳的受力特点 受到拉力时绳子变长 F F ⑤、轻杆（不计质量、不发生形变的杆）： 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； 轻杆受力特点： 1、可拉可压 2、杆所受的力不一定沿杆的方向 ⑥、轻弹簧（不计质量的弹簧）： Ａ B 弹力沿弹簧的轴线指向弹簧恢复原状的方向。 1.（多选） 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 课堂练习 2.（多选）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 3.一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 4. 画出下列图中各杆和球所受到的弹力 F1 F2 F1 F2 F2 F1 5、判断弹力有无的方法 方法一：条件法 若有明显形变的情况，可以直接根据弹力条件进行判断. A B 方法二：假设法（常用于微小形变） 1、假设A、B间有弹力 2、以B为研究对象，B受力： G N地 NA→B B不可能静止，所以A、B间没有弹力 如：光滑水平面并排放着静止的木块A、B，试分析A、B之间有无弹力？ 悬挂靠在一起的两小球是否存在弹力？ 分析球与斜面间有无弹力？ 假设球与斜面间有弹力,对球受力分析： G T N 斜面→球 球不可能静止，所以球与斜面间没有弹力 方法三：撤销法，撤掉与之接触的物体，看放研究物体的状态是否改变，若改变则存在弹力，否则不存在弹力。 例题：下列各图中，a、b表面均光滑，天花板和地面均为水平，a、b间一定有弹力的是（ ） B 四、胡克定律 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 1. 实验目的：探究弹簧弹力与伸长的关系 3. 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； 2.实验器材：弹簧、铁架台、50g钩码5只、刻度尺 4.实验步骤： ①把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，观察弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置。 ②在弹簧下端悬挂1个50g钩码平衡时在刻度尺上读出它的示数。 ③继续在弹簧下端悬挂2、3、4、5个钩码平衡时在刻度尺上读出它的示数填入表格中。 ④以弹簧受到的弹力F为纵轴、弹簧伸长的长度x为横轴建立直角坐标系。根据表格中的实验数据，在坐标纸上描点，作出F-x图像。 注意事项: 刻度尺要竖直且紧靠指针以减小读数带来的误差，每次改变钩码的个数后，要待系统稳定后再读数。 实验中所提供的刻度尺精确度为1 mm,读数时应估读到0.1 mm。 实验过程中注意不要超过弹簧的弹性限度。 探究弹簧弹力与形变量的关系视频 钩码数量 x0/cm x/cm F/mg 0 37.00 0.00 0.00 1 35.70 1.30 1.00 2 34.38 2.62 2.00 3 32.86 4.14 3.00 4 31.50 5.50 4.00 5 30.14 6.86 5.00 5.实验数据 6. 实验结论：大量实验结果表明，弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比。 胡克定律: 1、内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比。 2、公式：F＝kx 3、 k为弹簧的劲度系数，单位: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材料、匝数、直径，与受力大小无关； 29 1、偶然误差： 偶然误差是由各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的。 偶然误差总是有时偏大，有时偏小，并且偏大偏小的概率相同。因此，可以多进行几次测量，求出几次测得的数值的平均值，这个平均值比一次测得的数值更接近于真实值。 因此，可以用求平均值的方法来减小偶然误差。 2、系统误差： 系统误差是由于仪器本身不精确，或实验方法粗略，或实验原理不完善而产生的。 系统误差的特点是在多次重做同一实验时，误差总是同样的偏大或偏小，不会出现这几次偏大另几次偏小的情况。要减小系统误差，必须校准测量仪器，改进实验方法，设计在原理上更为完善的实验。 1．偶然误差：由于读数和作图不准产生的误差，为了减小偶然误差要尽量多测几组数据。 2．系统误差：弹簧竖直悬挂时未考虑弹簧重力的影响产生的误差，为减小系统误差，应使用较轻的弹簧。 误差分析 你具体理解系统误差和偶然误差吗？ 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．弹簧的劲度系数由弹簧本身决定，与弹簧所受的拉力大小及形变程度无关 课堂练习 ABD 2、一轻质弹簧竖直悬挂，原长为0.10 m，当弹簧下端挂2.0 N的重物静止时，伸长0.01 m，则弹簧的劲度系数是____N/m，当弹簧下端挂8.0 N的重物静止时，弹簧长度是_______m。（形变均在弹性限度内） 200 0.14 3、如图所示为一轻质弹簧的长度L和弹力F大小的关系，试由图线确定： （1）弹簧的原长。 （2）弹簧的劲度系数。 （3）弹簧长为0.20m时弹力的大小。 F/N L/cm 参考答案：（1）原长为10 cm （2）k=200 N/m （3）F=20 N Lavf57.41.100 Lavf52.104.0 $