第3章 第2节 第1课时 弹 力-【优学精讲】2024-2025学年高中物理必修第一册教用课件(教科版)

第2节　弹　力 第1课时　弹　力 1 1．知道形变的概念，并会区分某种形变是弹性形变还是非弹性形变。 2．知道弹力的定义及产生的条件，会判断两个物体间是否存在弹力，并会判断弹力的方向。 3．掌握胡克定律并能用此定律解决有关问题。 4．探究弹力和弹簧伸长的定量关系。 返回导航 课前 知识梳理 1 课堂 深度探究 2 随堂 巩固落实 3 内容 索引 课前 知识梳理 PART 01 第一部分 4 一、形变 1．形变：物体在力的作用下____________或____________的变化。 2．弹性形变：撤去外力作用后物体能够___________的形变。 弹性限度：能够___________________的物体的形变量的最大限度。 3．塑性形变：撤去外力后物体的形变不能完全恢复原状。 形状　 体积　 恢复原状　 完全恢复原来形状　 课前 知识梳理 返回导航 二、认识弹力 1．定义：发生弹性形变的物体，由于要____________________，会对与它接触的物体产生的作用力。 2．方向：与该物体所发生的形变方向________。 3．产生条件：物体间直接________且接触处发生________。 恢复原状　 相反　 接触　 形变 课前 知识梳理 返回导航 4．常见的弹力 (1)压力和支持力：方向垂直于__________而指向被压或被支持的物体。 (2)绳的拉力：方向沿着绳而指向绳________的方向。 (3)弹力的大小：与弹性形变的大小有关，弹性形变越大，弹力也________，形变消失，弹力随着________。 接触面　 收缩　 越大　 消失　 课前 知识梳理 返回导航 三、胡克定律 1．内容：在____________内，弹簧弹力的大小与弹簧的伸长(或缩短)量成__________。 2．公式：F＝kx，其中k称为弹簧的_________，单位是牛顿每米，符号是N/m。 弹性限度　 正比　 劲度系数 课前 知识梳理 返回导航 判断下列说法是否正确。 (1)书本放在桌子上，书本和桌子都发生了形变。(　　) (2)相互接触的物体间一定存在弹力。(　　) (3)在弹性限度内，两根弹簧被拉长相同的长度，弹力的大小一定相等。(　　) (4)在弹性限度内，同一根弹簧被拉伸长度x和被压缩长度x，弹力的大小相等。(　　) √　 ×　 ×　 √　 课前 知识梳理 返回导航 课堂 深度探究 PART 02 第二部分 10 知识点一　弹力的有无和方向的判断   1．如图所示，取一个扁玻璃瓶，里面盛满水，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，会看到什么现象？说明什么？  提示：用手捏玻璃瓶，细管中水面会上升(或下降)。说明受到压力时玻璃瓶发生形变，体积变小(或变大)了。 2．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(形变)，这两种形变与玻璃瓶的形变有什么不同？ 提示： 橡皮泥、泥土受力后发生的形变，在撤去外力后不能恢复原状(非弹性形变)，玻璃瓶的形变在撤去外力后能恢复原状(弹性形变)。 课堂 深度探究 返回导航 1．弹力产生的两个条件 (1)两物体间相互接触。 (2)发生弹性形变。 2．弹力有无的判断 根据条件判断，首先看是否接触，其次看是否发生弹性形变。 (1)对于形变明显的情况可以直接判断。 (2)对于形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，看物体能否保持原有的状态，若状态不变，则此处不存在弹力；若状态改变，则此处一定有弹力。 课堂 深度探究 返回导航 (3)根据物体的运动状态，利用力的平衡条件来进行判定。 3．弹力的方向 垂直于接触面指向受力物体。 课堂 深度探究 返回导航 √ 角度1　弹力有无的判断 　　　(2024·山东青岛五十八中期中)如图所示，A、B叠放在水平桌面上，则下列说法正确的是(　　)  A．A对桌面的压力大小等于B受到的重力 B．只有B对桌面有压力 C．桌面受到压力是桌面发生形变的结果 D．桌面受到的压力就是A和B受到的重力 课堂 深度探究 返回导航 [解析]　A与桌面不接触，A对桌面无压力，故A错误； B与桌面接触且有挤压，B对桌面有压力，A对桌面无压力，故只有B对桌面有压力，故B正确； 桌面受到压力是B发生形变要恢复原状的结果，故C错误； 桌面受到的压力，受力物体是桌面，A和B受到的重力，受力物体分别是A和B，故桌面受到的压力不是A和B受到的重力，故D错误。 课堂 深度探究 返回导航 √ 角度2　弹力的方向的判断 　　　对于弹力的方向，下列说法正确是(　　) A．与使物体发生形变的外力的方向相反 B．与使物体发生形变的外力的方向相同 C．与使物体发生形变的外力的方向垂直 D．与使物体发生形变的外力的方向没有关系 [解析]　弹力的方向总是与使物体发生形变的外力的方向相反。 课堂 深度探究 返回导航 √ 　　　(多选)(2024·四川校联考期中)如图所示，底端置于粗糙水平地面上的直杆，其顶端被一根水平细线用手拉住，杆处于静止状态。下列说法正确的是(　　) A．细线对杆的弹力方向水平向右 B．细线对杆的弹力是由细线的形变产生的 C．杆受到地面的弹力是由地面的形变产生的 D．地面对杆的弹力方向沿杆向左下方 √ 课堂 深度探究 返回导航 [解析]　细线的弹力方向沿着细线收缩的方向，可得细线对杆的作用力方向水平向左，故A错误； 细线对杆的弹力的施力物体是细线，细线对杆的弹力是由细线的形变产生的，故B正确； 杆受到地面弹力的施力物体是地面，杆受到地面的弹力是由地面的形变产生的，故C正确； 杆受到地面的弹力方向垂直于地面向上，故D错误。 课堂 深度探究 返回导航 　　　(2023·广东汕头市金山中学高一期末统考)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(　　) √ 课堂 深度探究 返回导航 [解析]　A选项，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，则小球将向右运动，所以A选项图中小球只受到水平地面的弹力F1，不能存在弹力F2，故A错误； B选项图中位于杆顶端的小球处于静止状态时受到重力与杆对小球的弹力，二者是一对平衡力，所以杆对小球的弹力的方向与重力的方向相反，为竖直向上，故B正确； C选项图中小球受到竖直向下的重力，如果受到左上方的F1的拉力，小球将无法处于静止状态，故C错误； D选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，所以弹力的方向沿过球心与接触点的半径，指向球心，右侧是点与直杆接触，弹力方向垂直于杆的方向指向上方，故D错误。 课堂 深度探究 返回导航 知识点二　胡克定律的理解和应用   如图所示，图甲表示弹簧处于原长状态，图乙表示弹簧处于拉伸状态，图丙表示弹簧处于压缩状态。弹簧均处于弹性限度内。 课堂 深度探究 返回导航 试讨论：在公式F＝kx中，x表示的是弹簧的长度吗？若不是，它表示什么意思？图甲中弹簧的原长为l0；图乙中在拉力F的作用下弹簧的长度为l1；图丙中在压力F′的作用下，弹簧的长度为l2，弹簧劲度系数为k，则F和F′分别等于多少？ 提示：x表示的是弹簧伸长的长度或缩短的长度，而不是弹簧的长度，题图乙中弹簧伸长量为(l1－l0)，题图丙中弹簧压缩量为(l0－l2)，所以F＝k(l1－l0)，F′＝k(l0－l2)。 课堂 深度探究 返回导航 1．对胡克定律的理解 课堂 深度探究 返回导航 2.弹力大小的计算方法 (1)弹簧的弹力 应用胡克定律F＝kx求解。 (2)非弹簧弹力：一般要借助物体的运动状态所遵循的物理规律求解，如力的平衡条件。 课堂 深度探究 返回导航 √ √ √ 课堂 深度探究 返回导航 [解析]　由F＝kx可知，在弹性限度内弹力F的大小与弹簧形变量成正比，A正确； 劲度系数k是弹簧的固有属性，与弹力F、形变量x无关，B错误，C正确； 弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的大小，D正确。 课堂 深度探究 返回导航 角度2　胡克定律的应用 　　　(2024·河南安阳期中)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300 N的力把它们拉长至1 m，则(　　)  A．每根弹簧产生的弹力为300 N B．人的每只手受到的拉力为150 N C．每根弹簧的劲度系数为125 N/m D．每根弹簧的劲度系数为500 N/m √ 课堂 深度探究 返回导航 课堂 深度探究 返回导航 √ 综合一练　胡克定律与图像结合分析弹力 　　　(2024·北京海淀中关村中学期中)a、b两根弹簧的弹力F和弹簧长度L的关系如图所示，根据图像可知下列说法不正确的是(　　) A．弹簧a的劲度系数为125 N/m B．弹簧a比弹簧b的劲度系数大 C．弹簧a的原长是4 cm，弹簧b的原长是8 cm D.分别在弹簧a和弹簧b下端挂一个质量为100 g的钩码，弹簧a的长度比b的长 课堂 深度探究 返回导航 课堂 深度探究 返回导航 当弹力为零时，弹簧处于原长状态，故弹簧a、b的原长分别为La0＝4 cm，Lb0＝8 cm，故C正确； 课堂 深度探究 返回导航 随堂 巩固落实 PART 03 第三部分 32 √ 1．(对弹力的理解)(2024·辽宁铁岭清河中学期中)汽车停在水平路面上，下列说法正确的是　(　　) A．路面很硬，所以路面没有发生形变 B．汽车受到路面向上的弹力，是汽车发生形变产生的 C.路面受到向下的压力，是因为汽车所受的重力作用在了路面上 D．汽车受到向上的弹力，是路面发生形变后要恢复原状而对汽车产生的力 随堂 巩固落实 返回导航 解析：汽车受到路面向上的弹力，是因为路面发生形变后要恢复原状而对汽车产生的垂直于地面向上的力，故D正确，A、B错误； 路面受到向下的压力，是因为汽车发生形变后要恢复原状而对路面产生了压力，故C错误。 随堂 巩固落实 返回导航 √ 2．(弹力的方向)一只松鼠站在倾斜的树枝上，则树枝对松鼠的弹力的方向为(　　) A．竖直向上　　　 B．竖直向下 C．垂直于树干斜向上　　　 D．沿树干方向 解析：支持力的方向总是垂直于接触面指向被支持的物体，C正确。 随堂 巩固落实 返回导航 3．(弹力的有无和方向的判断)图中各物体均处于静止状态，图中画出了物体A所受弹力的情况，其中正确的是(　　)   √ 随堂 巩固落实 返回导航 解析：选项A中，A球受重力和弹力，根据平衡条件，杆对小球的力应竖直向上，A错误； 选项B中A的两端分别与地面和细绳相接触，由于重力作用，A与地面间有相互的挤压作用，受到竖直向上的弹力，由于细绳被拉紧，所以还会受到绳子的拉力作用，方向沿绳子收缩的方向，不是沿杆的方向，B错误； 选项C中A球受重力、下面球的弹力和墙壁的支持力，两个支持力均垂直于接触面，C正确； 选项D中小球A还受大半圆对它的支持力，方向沿过小球A与圆接触点的半径，指向大半圆圆心，D错误。 随堂 巩固落实 返回导航 √ √ 随堂 巩固落实 返回导航 弹簧的劲度系数k与弹簧弹力F的变化无关，与弹簧本身有关，故C错误； 弹簧的弹力为一边的拉力，故D正确。 随堂 巩固落实 返回导航 5．(胡克定律的理解和应用)(多选)(2024·湖南长沙联考期中)在弹性限度内，轻质弹簧的长度和弹力大小的关系图像如图所示，根据图像判断，下列结论正确的是(　　)  A．弹簧原长为6 cm B．弹簧的劲度系数为100 N/m C．弹簧弹力为4 N时，弹簧一定被拉伸4 cm D．弹簧的形变量为2 cm时，弹簧的弹力的大小为4 N √ √ 随堂 巩固落实 返回导航 解析：由图像可知，弹簧原长为6 cm，A正确； 弹簧弹力为4 N 时，弹簧可能被压缩4 cm，也可能被拉伸4 cm，C错误； 弹簧的形变量为2 cm时，弹簧的弹力大小F＝kx＝2 N，D错误。 随堂 巩固落实 返回导航 内容 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 公式 F＝kx，劲度系数k是由弹簧本身的性质(材料、长度、粗细等)决定，反映弹簧的“软”“硬”程度 F－x图像 形状：过原点的直线斜率：劲度系数k＝ 适用条件 弹簧发生弹性形变且在弹性限度内 $