3.2.1弹力之形变与弹力 课件-2026-2027学年高一上学期物理教科版必修第一册

该高中物理课件围绕“形变与弹力”展开，涵盖形变分类、弹力产生条件与方向、胡克定律等核心知识。通过铁块压海绵、橡皮绳拉物块等情境导入，引导学生分析弹力成因与方向，衔接力的概念，为受力分析搭建学习支架。 其亮点在于融合科学思维与物理建模能力，通过“判一判”辨析弹性形变等易错点，用假设法推理弹力有无，结合F-x图像及ΔF=kΔx深化胡克定律理解。例题与训练聚焦静止物体弹力分析，助力学生掌握受力推理方法，教师可借助结构化资源提升教学效率，学生能在探究中深化概念认知。

3.2.1　形变与弹力 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.知道形变的概念及产生弹力的条件。 2.知道压力、支持力和绳的拉力都是弹力，会分析弹力的方向。 3.理解胡克定律，并能解决有关问题。 1.科学思维 能在熟悉的情境中运用物理模型解决问题；能对物体受力情况进行分析和推理，获得结论。 2.关键能力 物理建模能力。 一、形变 1.形变 (1)形变：物体在力的作用下，______或______会发生变化，这种变化叫作形变。 (2)弹性形变：有些发生形变的物体在撤去外界的作用力后能够__________的形变。 (3)塑性形变：当撤去外力后，物体的形变不能完全__________的形变。 形状 体积 恢复原状 恢复原状 2.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__________原来的形状，这个限度叫作弹性限度。 完全恢复 [判一判] (1)发生形变后的物体撤去外力后都能恢复原状。( ) (2)用泥块捏泥人时，泥块发生了弹性形变。( ) × × 二、认识弹力 1.弹力：发生形变的物体，由于要__________，对与它接触的物体产生__________，这种力叫作弹力。 2.三种常见弹力的方向 常见弹力 弹力方向 压力 ______于物体的接触面，指向被压缩或被支持的物体 总是与物体发生的形变方向______ 支持力 绳的拉力 沿着绳子指向绳子______的方向 恢复原状 力的作用 垂直 收缩 相反 [判一判] (1)接触的物体间一定有弹力。( ) (2)支持力的方向一定指向被支持的物体。( ) (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。( ) × √ √ 三、胡克定律 1.在弹性限度内，弹力的大小跟形变的大小有关系：形变越大，弹力也越大；形变消失，弹力随之消失。 2.胡克定律 (1)内容：在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧伸长(或缩短)量x成____比。 (2)表达式：F＝______。 (3)劲度系数：其中k为弹簧的__________，单位为__________，符号是________，劲度系数是表示弹簧“软”“硬”程度的物理量，它取决于弹簧本身的结构。 正 kx 劲度系数 牛顿每米 N/m [判一判] (1)在弹性限度内，同一根弹簧被拉伸的越长弹力越大，弹力大小与弹簧长度成正比。( ) (2)在弹性限度内，两根弹簧被伸长相同的长度，弹力的大小一定相等。( ) (3)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。( ) × × √ (1)一铁块放在海绵上，铁块和海绵都受到了弹力，分析各自受到的弹力的方向及产生的原因。 ■情境导入 探究 对弹力的理解 (2)如图所示，用橡皮绳斜向右上方拉放在水平面上的物块。橡皮绳对物块的拉力是怎样产生的？方向怎样？ 答案　(1)①海绵对铁块的支持力是海绵发生弹性形变，对与它接触的铁块产生力的作用，方向垂直于接触面向上(如图甲)。 ②铁块对海绵的压力是铁块发生了弹性形变，对与它接触的海绵产生力的作用，方向垂直接触面向下(如图乙)。 (2)由于橡皮绳发生弹性形变，对与它接触的物块产生力的作用，方向沿绳指向绳收缩的方向(沿绳斜向右上)。 ■归纳拓展 1.产生弹力必备的两个条件 (1)两物体间相互接触。(2)发生弹性形变。 2.弹力有无的判断方法 条 件 法 方 法 根据物体间是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力。此方法多用来判断形变较明显的情况 举 例 图中弹性绳与手直接接触，弹性绳发生形变，手与弹性绳之间一定存在弹力   假 设 法 方 法 对形变不明显的情况，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 举 例 图中为用细线悬挂的小球，斜面是光滑的，因去掉斜面，小球的状态不变，故小球只受细线的拉力和重力，不受斜面的支持力 3.弹力的方向：弹力的方向总是跟引起物体形变的外力方向相反，跟该物体的形变方向相反。 4.弹力方向的判定方法 类型 方向 图示 接触方式 面与面 垂直于公共接触面，指向被支持物体 点与面 过点垂直于接触面，指向被支持物体 点与点 垂直于接触切面，过接触点沿球半径方向指向被支持物体 [例1] 下图中物体a、b均处于静止状态，a、b间一定有弹力的是(　　) 解析　A图中对物体a而言受重力、竖直向上的拉力，如果b对a有弹力，方向水平向左，那么a受到的三力不能平衡，与a、b均处于静止状态矛盾，故A错误；B图中对物体a而言受重力、斜向上的拉力，如果b对a没有弹力，那么a受到的二力不能平衡，与a、b均处于静止状态矛盾，故B正确；C图中若水平地面光滑，对b而言受重力、竖直向上的支持力，如果a对b有弹力，方向水平向右，那么b受到的三力不能平衡，与a、b均处于静止状态矛盾，故C错误；D图中对a而言受重力、竖直向上的拉力，如果b对a有弹力，方向垂直斜面向上，那么a受到的三力不能平衡，与a、b均处于静止状态矛盾，故D错误。 答案　B [针对训练1] (多选)如图所示，图中的物体A均处于静止状态，下列说法正确的是(　　) A.图甲中地面是光滑水平的，A与B间存在弹力 B.图乙中两斜面与水平地面的夹角分别为α、β，两斜面对A均有支持的作用 C.图丙中A受到斜面B对它的弹力的作用 D.图丁中A受到光滑斜面B对它的弹力的作用 解析　图甲中对A进行受力分析，A受重力和地面的弹力的作用，二力平衡，A静止，不可能再受到B对A的弹力作用；乙图中，若去掉左侧的斜面，A将运动，若去掉右侧的斜面，A也将运动，所以两斜面对A均有支持力作用；丙图中，假设斜面B不存在，则A无法在原位置保持静止，故丙图中A受到斜面B的弹力的作用；丁图中，假设斜面B对A有弹力作用，则A不能在竖直方向保持静止，所以丁图中A不受斜面B弹力的作用。 答案　BC [例2] 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　题图甲中P受到的弹力属于绳的拉力，应沿着绳子而指向绳收缩的方向，因此弹力方向沿绳向上； 题图乙中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； 题图丙中A、B两点都是球面与平面相接触，弹力应垂直于平面，且必过球心，所以A点弹力F1方向水平向右，B点弹力F2方向垂直于斜面指向左上方； 它们所受弹力的示意图如图所示。 答案　见解析图 [针对训练2] 请在图中画出杆或球所受的弹力。 解析　甲图中杆在重力作用下对A、B两处都产生挤压作用，故A、B两处对杆都有弹力，弹力方向与接触点的平面垂直。如图甲所示。 乙图中杆对C、D两处都有挤压作用，因C处为曲面，D处为支撑点，所以C处弹力垂直于圆弧切面指向球心，D处弹力垂直于杆斜向上。如图乙所示。 丙图中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向上。如图丙所示。 丁图中当重心不在球心处时，弹力作用线也必通过球心，如图丁所示。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 1.胡克定律F＝kx的理解 探究 对胡克定律的理解及应用 (1)x是弹簧的形变量，而不是弹簧形变后的长度。 (2)k为弹簧的劲度系数，反映弹簧本身的属性，由弹簧自身的长度、粗细、材料等因素决定，与弹力F的大小和伸长量x无关。 2.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。 3.胡克定律的推论：ΔF＝kΔx。弹簧弹力的变化量ΔF跟弹簧形变量的变化量Δx成正比。 4.胡克定律的适用条件：弹簧在弹性限度内发生形变。 [例3] 一根轻弹簧，当它受到10 N的拉力时长度为12 cm，当它受到25 N的拉力时长度为15 cm，问弹簧不受力时的自然长度为多少？该弹簧的劲度系数为多少？ 解析　该题可以用两种方法求解。一种是直接利用胡克定律F＝kx列式，一种是利用胡克定律的变形式ΔF＝kΔx列式计算。 设弹簧的原长为l0，由题意知，F1＝10 N，l1＝12 cm；F2＝25 N，l2＝15 cm。 法一　根据胡克定律有F1＝k(l1－l0)，F2＝k(l2－l0) 法二　根据ΔF＝kΔx可得 答案　10 cm　500 N/m [针对训练3] 在光滑水平桌面上放置一刻度模糊的弹簧测力计，两位同学各用5 N的水平力沿相反方向拉弹簧测力计的两端，测得弹簧伸长了2 cm，则该弹簧测力计的读数应该是多少？弹簧的劲度系数是多少？ 解析　　由二力平衡知：弹簧测力计的示数F＝5 N 由胡克定律F＝kx得 答案　5 N　2.5×102 N/m k＝eq \f(F1,x1)＝eq \f(F1,l1－l0)＝eq \f(10,（12－10）×10－2) N/m＝500 N/m。 k＝eq \f(ΔF,Δx)＝eq \f(F2－F1,l2－l1)＝eq \f(25－10,（15－12）×10－2) N/m＝500 N/m。 l0＝l1－eq \f(F1,k)＝0.12 m－eq \f(10,500) m＝0.1 m＝10 cm。 $