内容正文:
第三章
相互作用
3.2.1 弹力
课时目标
课标要点
1.了解弹力和胡克定律的内涵,能用弹力概念与规律解释生活中的相
关现象,解决一些与弹力相关的实际问题.
2.能在熟悉的情境中运用轻弹簧模型解决问题.
3.能完成“探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系”实验.
4.通过对弹力的探究,能认识实验对物理研究的重要性.
学习重难点
重点:知道常见形变和弹性形变
难点:知道压力、支持力和拉力都是弹力,会判断弹力是否存在,会分析弹力的方向,能正确画出弹力的图示及示意图
课时内容导图
教材梳理
知识点1 形变
(1)定义:物体发生形状或体积的变化。
(2)分类
①按停止用力后的状态分
a.弹性形变:停止用力后物体能完全恢复原状的形变。
b.范性形变:停止用力后,物体不能恢复原状的形变。
②按形式分
压缩形变、拉伸形变、弯曲形变和扭曲形变等。
(3)弹性与弹性限度
①弹性:物体具有恢复原状的性质。
②弹性限度:对于弹性形变,如果外力过大,撤去外力后,物体形状不能完全恢复,我们称这种现象为超过了物体的弹性限度。
随学随练
1.“弹跳鞋”源于中国高跷,由德国人研制开发,被全球媒体誉为“世界十大绿色发明之一”。该鞋运用仿生学原理,根据袋鼠的腿仿制而成。弹跳鞋是一种主要由弹簧操控变形的曲形弹跳器,它运动的形式是垂直于地面的,可获得更好的跳跃和跑步能力。当人们穿着弹跳鞋获得向上的弹力时,关于该弹力,下列说法正确的是( )
A.该弹力是弹簧发生拉伸形变产生的
B.该弹力是弹簧发生压缩形变产生的
C.该弹力是人的脚发生形变产生的
D.该弹力的施力物体是地面
2.如图所示是运动员撑竿跳高的情景,下列说法中不正确的是( )
A.运动员向上运动时运动状态发生变化
B.撑竿发生的是弹性形变
C.使撑竿发生形变的施力物体是地球
D.运动员能高高跃起,说明力能改变物体的运动状态
3.如图所示,勤劳的少数民族妇女用头顶拎包走在山路上,拎包对头有压力的直接原因为( )
A.拎包受到重力作用 B.头对拎包有作用力
C.头发生了形变 D.拎包发生了形变
知识点2 认识弹力(重点)
(1)弹力:发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对与它接触的物体会产生力的作用,这种力称为弹力。
(2)产生的条件:直接接触且发生弹性形变。
1.弹力的作用点:在物体与物体接触的点或表面上。
2.弹力的方向:总是指向使形变的物体恢复原状的方向。
3.判断有无弹力的方法
假设法:假设两个物体间不存在弹力,看物体能否保持原有状态,若状态不变,则不存在弹力,若状态改变,则存在弹力。
随学随练
4.玩具汽车停在模型桥面上,如图所示,下列说法正确的是( )
A.桥面受向下的弹力,是因为桥面发生了弹性形变
B.汽车没有发生形变,所以汽车不受弹力
C.汽车受向上的弹力,是因为桥面发生了弹性形变
D.汽车受向上的弹力,是因为汽车发生了弹性形变
5.如图所示,上表面光滑的斜面固定在水平地面上,将可以看作质点的小球用细绳悬挂,使其静止在斜面上,下列说法正确的是( )
A.细绳对小球的拉力方向竖直向上
B.斜面对小球的作用力不可能等于零
C.细绳对小球的拉力是由于小球发生形变产生的
D.小球所受重力方向垂直斜面向下
6.一茶杯放在桌面上,如下图,下列关于茶杯和桌面的受力的描述中,正确的是( )
A.茶杯和桌面之间有弹力作用,其原因是桌面发生了形变,茶杯并未发生形变
B.桌面受到向下的弹力,是由于桌面发生了形变
C.桌面受到向下的弹力,是由于茶杯发生了形变
D.茶杯受到向上的弹力,是由于茶杯发生了形变
知识点3 常见的弹力方向(难点)
几种常见弹力的方向,具体情形如下:
随学随练
7.篮球运动是全球体育界最具影响力的运动项目之一,深受青少年喜爱。如图所示为三种与篮球有关的情境,下列说法中正确的是( )
A.图甲中,水平地面对篮球的弹力方向竖直向下,与重力平衡
B.图甲中,地面对篮球的弹力是由于地面发生形变而产生的
C.图乙中,水平地面上两个相互接触的篮球之间必定存在弹力
D.图丙中,篮球撞击篮板时,篮板对篮球的弹力方向垂直指向篮板
8.关于下列四幅图中的弹力说法正确的是( )
A.甲图中,由于书的形变,对桌面产生向下的弹力F1
B.乙图中,弹簧发生弹性形变时,弹力的大小F跟弹簧的长度成正比
C.丙图中,碗对筷子弹力沿筷子斜向上,如图中箭头所示
D.丁图中,绳的拉力沿着绳而指向绳拉伸的方向
9.如图所示,一铁块被磁性黑板吸引不动。则铁块受到的弹力( )
A.由其自身形变而产生
B.作用点在黑板上
C.方向与铁块表面平行
D.大小与黑板形变程度有关
题型突破
题型1 形变 认识弹力
1.形变
(1)定义:物体发生形状或体积的变化。
(2)分类
①弹性形变:停止用力后物体能完全恢复原状的形变。
②范性形变:停止用力后,物体不能恢复原状的形变。
(3)观察微小形变的方法——微小放大法
①利用液柱高度变化显示玻璃瓶的微小形变。
②利用光线显示桌面的微小形变。
2.弹性和弹性限度
(1)弹性:物体具有恢复原状的性质。
(2)弹性限度:对于弹性形变,如果外力过大,撤去外力后,物体的形状不能完全恢复,这种现象称为超过了物体的弹性限度。
3.弹力
(1)定义:发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对与它接触的物体会产生力的作用,这种力称为弹力。
(2)产生的条件
二者必须
同时满足
(3)作用点:在物体与物体接触的点或表面上。
(4)分类:弹力是一种普遍存在的力。通常人们所说的拉力、压力、推力、支持力都属于弹力。
活学活用
1.在实验室中可以看到如图所示的实验现象:当用手按压桌面时,反射在天花板上的光点会发生移动,下列说法正确的是( )
A.桌面受到向下的弹力,是由于桌面发生了形变
B.反射在天花板上的光点发生移动,说明桌面发生了形变
C.手受到向上的弹力,是由于手发生了形变
D.本实验用到的实验方法是理想实验法
2.毛主席在《沁园春·雪》一词中写到:“一代天骄,成吉思汗,只识弯弓射大雕”。对于“弯弓”的过程中所蕴含的物理知识,下列理解正确的是( )
A.“弯弓”发生的是塑性形变
B.“弯弓”说明力可以改变物体的运动状态
C.人在“弯弓”的过程中,弓对箭的弹力是由于弓的形变产生的
D.人在“弯弓”的过程中,人对地面的压力是由于地面的形变产生的
3.足球运动是非常具有影响力的运动项目,深受青少年喜爱.如图所示为三种与足球有关的情景,下列说法中正确的是( )
A.图甲中,静止在地面上的足球受到的压力就是它的重力
B.图甲中,静止在地面上的足球受到弹力是因为足球发生形变
C.图乙中,静止在地面上相互接触的两个足球一定受到相互作用的弹力
D.图丙中,打到球网上的足球受到弹力是因为球网发生了形变
题型2 弹力的方向与弹力有无的判断
1.弹力的方向:指向使形变的物体恢复原状的方向。
2.绳子对物体的拉力:用绳子吊着一个物体,绳子会产生形变,为了恢复原状,绳子会对物体产生一个弹力,称为拉力。其方向沿绳子指向绳子收缩的方向。
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
图中弹力带与手直接接触,弹力带发生形变,手与弹力带之间一定存在弹力
假设法
方法
无法确定是否发生形变的情况下,可假设两个物体间弹力不存在,撤去与物体接触的另一物体,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
图中为用细线竖直悬挂的小球,斜面是光滑的,假设去掉斜面,小球的状态不变,故假设成立,小球只受细线的拉力和重力,不受斜面的支持力
状态法
方法
无法确定是否发生形变的情况下,物体的受力必须与物体的运动状态相符合,依据物体的运动状态,由牛顿运动定律可知弹力的大小和方向(第四章会学到)
举例
图中各接触面均光滑,小球处于静止状态,由二力平衡可知,地面对小球的支持力和重力就可使小球处于平衡状态,因此竖直墙面对小球不产生弹力作用
活学活用
4.下列对图中弹力的判断说法正确的是( )
A.图甲中,小球随车厢一起向右匀速直线运动,车厢左壁对小球有弹力
B.图乙中,小球被轻绳斜拉着静止在光滑的斜面上,斜面对小球有弹力,该弹力是由小球形变引起
C.图丙中,小球被a、b两轻绳悬挂着处于静止,其中a绳竖直,对小球有弹力,该弹力由a绳形变引起; b绳对小球无弹力
D.图丁中,两相同球各自被长度一样的竖直轻绳拉住而静止,则两球间有弹力
5.下列关于弹力的说法中正确的是( )
A.两物体相互接触,就一定会产生相互作用的弹力
B.两物体不接触,就一定没有相互作用的弹力
C.笨重的金属块放在木板上,木板会发生形变对金属块施加弹力,而金属块不会发生形变,但因其自身重力会对木板施加压力
D.运动的小球去挤压弹簧,弹簧会发生形变产生弹力,小球虽不会发生形变,但由于运动会对弹簧产生压力
6.如图所示,球A在光滑斜面上,被竖直挡板挡住而处于静止状态,关于球A所受的弹力,以下说法正确的是( )
A.球A仅受一个弹力作用,弹力的方向垂直斜面向上
B.球A受两个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上
C.球A受两个弹力作用,一个由挡板的向右的形变而产生的,一个由斜面的垂直斜面向上的形变而产生的
D.球A受三个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上,一个竖直向下
题型3 弹力大小的计算
1.对胡克定律F=kx的理解
(1)适用范围:弹簧发生的形变在弹性限度内.
(2)公式中x的意义:x是弹簧的形变量,即弹簧的伸长量或压缩量.注意x不是弹簧的长度.
(3)公式中k的意义: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.
(5)弹簧弹力的变化量ΔF与形变量的变化量Δx也成正比,即ΔF=kΔx.
2.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:利用二力平衡的条件计算.例如: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,可用二力平衡求得拉力的大小等于物体重力的大小.
活学活用
7.如图所示,关于下列四幅图中的弹力说法正确的是( )
A.甲图中,由于书的形变,对桌面产生向下的弹力
B.乙图中,弹簧发生弹性形变时,弹力的大小跟弹簧的长度成正比
C.丙图中,碗对筷子的弹力沿筷子斜向上,如图中箭头所示
D.丁图中,绳的拉力不一定沿着绳收缩的方向
8.如图所示,在光滑半球形容器内,放置一细杆,细杆与容器的接触点分别为a、b两点。细杆在a、b两点受到的支持力分别为Fa、Fb,则下列选项正确的是( )
A.力Fa的方向指向球心,是由于细杆的形变产生的
B.力Fb的方向指向球心,是由于容器的形变产生的
C.力Fa的方向指向球心,是由于容器的形变产生的
D.力Fb的方向指向球心,是由于细杆的形变产生的
9.(多选)如图所示,底端置于粗糙水平地面上的杆,其顶端被一根细线用手拉住,杆处于静止状态,细线水平,下列说法正确的是( )
A.细线对杆的弹力方向水平向左
B.细线对杆的弹力方向垂直杆向左
C.杆受到地面的弹力是地面的形变产生的
D.杆受到地面的弹力沿杆向右上方
巩固练习
基础通关
1.如图所示,下列两个实验应用了相同的科学方法,这个方法是( )
通过光点位置变化显示桌面形变
通过管中液面位置变化显示玻璃瓶形变
A.极限法 B.放大法 C.假设法 D.等效替代法
2.手机已经成为当今社会不可缺少的一部分,但是长时间手持手机对手部健康产生很大影响,而手机支架可以解放人的双手,减少手部疾病。如图为某款式手机支架,可以将手机支架构造简化为斜面和挡板,下列说法正确的是( )
A.手机受到斜面对手机竖直向上的支持力
B.挡板对手机的支持力是因为手机发生了形变
C.手机对斜面的压力就是手机的重力
D.手机对挡板的压力是因为手机发生了形变
3.如图所示,重为6N的物体挂在轻质弹簧的下端时,弹簧伸长了0.02m。现换用另一个重为9N的物体挂在弹簧的下端(形变仍在弹性限度内),这时弹簧的伸长量、劲度系数分别是( )
A.0.02m、200N/m B.0.03m、450N/m
C.0.03m、300N/m D.0.05m、900N/m
4.2024年巴黎奥运会跳水女子双人十米跳台决赛中,中国选手全红婵、陈宇汐夺得冠军,比赛中场景如图所示,则( )
A.全红婵受到的重力就是她对跳台的压力
B.跳台对陈宇汐的支持力方向始终竖直向上
C.全红婵对跳台的压力是由跳台的形变产生的
D.离开跳台后,陈宇汐上升到最高点时不受重力
5.近期,网剧“逃出大英博物馆”爆火,引发人们对于流落海外文物的关注。如图所示,是在大英博物馆一个角落陈列的“中华缠枝纹薄胎玉壶”,该壶技艺精湛,美轮美奂。下列有关受力情况的分析正确的是( )
A.玉壶对陈列台面的压力是由于台面发生形变而产生的
B.陈列台面对玉壶的支持力是由于台面发生形变而产生的
C.由于玉壶本身就有重力,所以玉壶的重力没有施力物体
D.由于玉壶质地坚固,所以玉壶不可能发生形变
6.如图所示,水平课桌上放着几本书,下列说法正确的是( )
A.书对桌面的压力就是书的重力
B.书对桌面的压力是由于桌面的形变产生的
C.书对桌面的压力方向与书发生形变的方向相同
D.书对桌面的压力大小等于书的重力大小
素养提升
7.将书放在水平桌面上,桌面受到书对它的压力,关于这个压力的产生原因分析有:①书与桌面接触;②书发生形变;③桌面发生形变,其中正确的是( )
A.② B.③ C.①② D.①③
8.如图所示,用手拉弹簧使弹簧伸长,弹簧发生了弹性形变。关于该实验,下列说法错误的是( )
A.发生形变后的弹簧对手指产生弹力 B.手端受到的拉力大小等于弹簧产生的弹力大小
C.弹簧对墙壁产生水平向左的弹力 D.在弹性限度内,拉弹簧的力越大弹簧伸长越长
9.下列说法正确的是( )
A.由F=kx可知,弹簧弹力的大小与弹簧的长度成正比
B.弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长或缩短时产生的弹力大小
C.由可知,劲度系数与弹簧的弹力成正比,与弹簧的形变量成反比
D.弹簧的劲度系数是由本身的因素决定的,与弹力及形变量的大小无关
10.用弹簧秤竖直悬挂一个静止的小球,下面说法正确的是( )
A.小球重力的施力物体是弹簧秤
B.小球重力的施力物体是地球
C.小球对弹簧秤的拉力就是小球的重力
D.小球对弹簧秤的拉力是由于弹簧发生形变而产生的
迁移创新
11.如图所示为一台式弹簧秤,其结构可简化为一根轻质弹簧和一托盘。弹簧的压缩量在托盘不放物体时为1cm,放上质量6kg物体时为4cm,取重力加速度大小为 下列说法正确的是( )
A.空托盘质量为1kg
B.弹簧的劲度系数为3000N/m
C.弹簧的劲度系数随弹簧的压缩量增加而增大
D.托盘所受压力是由于物体发生形变想要恢复原状而产生的
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第三章
相互作用
3.2.1 弹力
课时目标
课标要点
1.了解弹力和胡克定律的内涵,能用弹力概念与规律解释生活中的相
关现象,解决一些与弹力相关的实际问题.
2.能在熟悉的情境中运用轻弹簧模型解决问题.
3.能完成“探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系”实验.
4.通过对弹力的探究,能认识实验对物理研究的重要性.
学习重难点
重点:知道常见形变和弹性形变
难点:知道压力、支持力和拉力都是弹力,会判断弹力是否存在,会分析弹力的方向,能正确画出弹力的图示及示意图
课时内容导图
教材梳理
知识点1 形变
(1)定义:物体发生形状或体积的变化。
(2)分类
①按停止用力后的状态分
a.弹性形变:停止用力后物体能完全恢复原状的形变。
b.范性形变:停止用力后,物体不能恢复原状的形变。
②按形式分
压缩形变、拉伸形变、弯曲形变和扭曲形变等。
(3)弹性与弹性限度
①弹性:物体具有恢复原状的性质。
②弹性限度:对于弹性形变,如果外力过大,撤去外力后,物体形状不能完全恢复,我们称这种现象为超过了物体的弹性限度。
随学随练
1.“弹跳鞋”源于中国高跷,由德国人研制开发,被全球媒体誉为“世界十大绿色发明之一”。该鞋运用仿生学原理,根据袋鼠的腿仿制而成。弹跳鞋是一种主要由弹簧操控变形的曲形弹跳器,它运动的形式是垂直于地面的,可获得更好的跳跃和跑步能力。当人们穿着弹跳鞋获得向上的弹力时,关于该弹力,下列说法正确的是( )
A.该弹力是弹簧发生拉伸形变产生的
B.该弹力是弹簧发生压缩形变产生的
C.该弹力是人的脚发生形变产生的
D.该弹力的施力物体是地面
【答案】B
【详解】ABD.当人们穿着弹跳鞋获得向上的弹力是弹簧发生压缩形变产生的,施力物体是弹簧,故AD错误,B正确;
C.人的脚发生形变对鞋子有弹力作用,故C错误。
故选B。
2.如图所示是运动员撑竿跳高的情景,下列说法中不正确的是( )
A.运动员向上运动时运动状态发生变化
B.撑竿发生的是弹性形变
C.使撑竿发生形变的施力物体是地球
D.运动员能高高跃起,说明力能改变物体的运动状态
【答案】C
【详解】A.运动员向上运动时,运动的方向和速度发生变化,即运动状态发生改变,故A正确;
B.撑竿发生形变后,可以恢复到原来的形状,因此撑竿发生的是弹性形变,故B正确;
C.撑竿发生形变是因为运动员施加力的作用,所以撑竿发生形变的施力物体是运动员,故C错误;
D.运动员受力能高高跃起,运动状态发生改变,说明力能改变物体的运动状态,故D正确。
本题选错误选项,故选C。
3.如图所示,勤劳的少数民族妇女用头顶拎包走在山路上,拎包对头有压力的直接原因为( )
A.拎包受到重力作用 B.头对拎包有作用力
C.头发生了形变 D.拎包发生了形变
【答案】D
【详解】头顶受到的压力是由于拎包产生形变,对与之接触的头产生力的作用,故选D。
知识点2 认识弹力(重点)
(1)弹力:发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对与它接触的物体会产生力的作用,这种力称为弹力。
(2)产生的条件:直接接触且发生弹性形变。
1.弹力的作用点:在物体与物体接触的点或表面上。
2.弹力的方向:总是指向使形变的物体恢复原状的方向。
3.判断有无弹力的方法
假设法:假设两个物体间不存在弹力,看物体能否保持原有状态,若状态不变,则不存在弹力,若状态改变,则存在弹力。
随学随练
4.玩具汽车停在模型桥面上,如图所示,下列说法正确的是( )
A.桥面受向下的弹力,是因为桥面发生了弹性形变
B.汽车没有发生形变,所以汽车不受弹力
C.汽车受向上的弹力,是因为桥面发生了弹性形变
D.汽车受向上的弹力,是因为汽车发生了弹性形变
【答案】C
【详解】A.桥面受向下的弹力,是因为汽车发生了弹性形变要恢复原状,故A错误;
B.汽车与桥面接触且相互挤压,都发生了弹性形变,故B错误;
CD.汽车受向上的弹力,是因为桥面发生了弹性形变要恢复原状,故C正确,D错误。
故选C。
5.如图所示,上表面光滑的斜面固定在水平地面上,将可以看作质点的小球用细绳悬挂,使其静止在斜面上,下列说法正确的是( )
A.细绳对小球的拉力方向竖直向上
B.斜面对小球的作用力不可能等于零
C.细绳对小球的拉力是由于小球发生形变产生的
D.小球所受重力方向垂直斜面向下
【答案】B
【详解】A.轻绳对小球的弹力方向为沿绳向上,故A错误;
C.轻绳对小球的弹力是由于施力物体轻绳的形变产生的,故C错误;
D.小球所受重力方向竖直向下,故D错误;
B.小球受到的竖直向下的重力和沿绳方向的拉力不可能平衡,则一定受到斜面对小球垂直斜面向上的支持力,故B正确。
故选B。
6.一茶杯放在桌面上,如下图,下列关于茶杯和桌面的受力的描述中,正确的是( )
A.茶杯和桌面之间有弹力作用,其原因是桌面发生了形变,茶杯并未发生形变
B.桌面受到向下的弹力,是由于桌面发生了形变
C.桌面受到向下的弹力,是由于茶杯发生了形变
D.茶杯受到向上的弹力,是由于茶杯发生了形变
【答案】C
【详解】A.茶杯和桌面之间有弹力作用,其原因是桌面和茶杯均发生了形变,故A错误;
BC.桌面受到向下的弹力,是由于茶杯发生了形变,故B错误,C正确;
D.茶杯受到向上的弹力,是由于桌面发生了形变,故D错误。
故选C。
知识点3 常见的弹力方向(难点)
几种常见弹力的方向,具体情形如下:
随学随练
7.篮球运动是全球体育界最具影响力的运动项目之一,深受青少年喜爱。如图所示为三种与篮球有关的情境,下列说法中正确的是( )
A.图甲中,水平地面对篮球的弹力方向竖直向下,与重力平衡
B.图甲中,地面对篮球的弹力是由于地面发生形变而产生的
C.图乙中,水平地面上两个相互接触的篮球之间必定存在弹力
D.图丙中,篮球撞击篮板时,篮板对篮球的弹力方向垂直指向篮板
【答案】B
【详解】A.弹力的方向总是垂直于接触面指向被支持的物体。地面对篮球的弹力方向应为竖直向上,与竖直向下的重力平衡, A错误;
B.弹力是施力物体发生弹性形变后,对受力物体产生的力。地面对篮球的弹力,施力物体是地面,因此是由于地面发生形变产生的,B正确;
C.弹力产生的条件是物体相互接触且发生弹性形变(相互挤压)。图乙中,两个篮球虽然相互接触,但在水平方向上没有相互挤压的趋势,它们之间没有弹力作用,C错误;
D.弹力的方向垂直于接触面,指向受力物体。图丙中,篮球撞击篮板时,篮板对篮球的弹力方向应垂直于篮板,并指向篮球,D错误。
故选B。
8.关于下列四幅图中的弹力说法正确的是( )
A.甲图中,由于书的形变,对桌面产生向下的弹力F1
B.乙图中,弹簧发生弹性形变时,弹力的大小F跟弹簧的长度成正比
C.丙图中,碗对筷子弹力沿筷子斜向上,如图中箭头所示
D.丁图中,绳的拉力沿着绳而指向绳拉伸的方向
【答案】A
【详解】A.甲图中,由于书的形变,对桌面产生向下的弹力F1,故A正确;
B.乙图中,弹簧发生弹性形变时,根据胡克定律可知,弹力的大小F跟弹簧的形变量成正比,故B错误;
C.丙图中,碗对筷子弹力垂直接触点的切线方向指向半圆碗的圆心,故C错误;
D.丁图中,绳的拉力沿着绳而指向绳收缩的方向,故D错误。
故选A。
9.如图所示,一铁块被磁性黑板吸引不动。则铁块受到的弹力( )
A.由其自身形变而产生
B.作用点在黑板上
C.方向与铁块表面平行
D.大小与黑板形变程度有关
【答案】D
【详解】AD.铁块受到的弹力是由磁性黑板形变而产生,大小与黑板形变程度有关,故A错误,D正确。
BC.铁块受到的弹力作用点在铁块上,方向与铁块表面垂直,故BC错误。
故选D。
题型突破
题型1 形变 认识弹力
1.形变
(1)定义:物体发生形状或体积的变化。
(2)分类
①弹性形变:停止用力后物体能完全恢复原状的形变。
②范性形变:停止用力后,物体不能恢复原状的形变。
(3)观察微小形变的方法——微小放大法
①利用液柱高度变化显示玻璃瓶的微小形变。
②利用光线显示桌面的微小形变。
2.弹性和弹性限度
(1)弹性:物体具有恢复原状的性质。
(2)弹性限度:对于弹性形变,如果外力过大,撤去外力后,物体的形状不能完全恢复,这种现象称为超过了物体的弹性限度。
3.弹力
(1)定义:发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对与它接触的物体会产生力的作用,这种力称为弹力。
(2)产生的条件
二者必须
同时满足
(3)作用点:在物体与物体接触的点或表面上。
(4)分类:弹力是一种普遍存在的力。通常人们所说的拉力、压力、推力、支持力都属于弹力。
活学活用
1.在实验室中可以看到如图所示的实验现象:当用手按压桌面时,反射在天花板上的光点会发生移动,下列说法正确的是( )
A.桌面受到向下的弹力,是由于桌面发生了形变
B.反射在天花板上的光点发生移动,说明桌面发生了形变
C.手受到向上的弹力,是由于手发生了形变
D.本实验用到的实验方法是理想实验法
【答案】B
【详解】A.桌面受到向下的弹力,是手施加的,其产生的原因是手发生了形变,A错误;
B.当用手按压桌面时,桌面发生微小的形变,导致该点的法线方向发生偏转,根据光的反射定律,反射光线的方向会发生改变,所以光点在天花板上的位置会发生变化,B正确;
C.手受到向上的弹力,是桌面施加的,其产生的原因是桌面发生了形变,C错误;
D.本实验是一个真实可操作的实验,通过将微小形变放大为光点的显著位移来观察现象,所用的实验方法是“微小量放大法”,D错误。
故选B。
2.毛主席在《沁园春·雪》一词中写到:“一代天骄,成吉思汗,只识弯弓射大雕”。对于“弯弓”的过程中所蕴含的物理知识,下列理解正确的是( )
A.“弯弓”发生的是塑性形变
B.“弯弓”说明力可以改变物体的运动状态
C.人在“弯弓”的过程中,弓对箭的弹力是由于弓的形变产生的
D.人在“弯弓”的过程中,人对地面的压力是由于地面的形变产生的
【答案】C
【详解】A.“弯弓”发生的是弹性形变,故A错误;
B.“弯弓”说明力可以使物体发生形变,故B错误;
C.人在“弯弓”的过程中,弓对箭的弹力是由于弓的形变产生的,故C正确;
D.人在“弯弓”的过程中,人对地面的压力是由于人的形变产生的,故D错误。
故选C。
3.足球运动是非常具有影响力的运动项目,深受青少年喜爱.如图所示为三种与足球有关的情景,下列说法中正确的是( )
A.图甲中,静止在地面上的足球受到的压力就是它的重力
B.图甲中,静止在地面上的足球受到弹力是因为足球发生形变
C.图乙中,静止在地面上相互接触的两个足球一定受到相互作用的弹力
D.图丙中,打到球网上的足球受到弹力是因为球网发生了形变
【答案】D
【详解】A.静止在地面上的足球受到重力和地面给它的支持力,压力是足球作用在地面上的,虽然压力和重力大小相等,方向都向下,但是性质不一样,不能说静止在地面上的足球受到的压力就是它的重力,故A错误;
B.静止在地面上的足球受到弹力是因为地面发生形变,故B错误;
C.静止在地面上相互接触的两个足球,如果受到相互作用力,那力的方向一定是水平的,这样足球水平方向受力不平衡,跟静止状态矛盾,故两个足球一定不受到相互作用的弹力,故C错误;
D.题图丙中,足球与球网相互作用的过程中受到球网施加的弹力作用,是因为球网发生了形变,故D正确。
故选D。
题型2 弹力的方向与弹力有无的判断
1.弹力的方向:指向使形变的物体恢复原状的方向。
2.绳子对物体的拉力:用绳子吊着一个物体,绳子会产生形变,为了恢复原状,绳子会对物体产生一个弹力,称为拉力。其方向沿绳子指向绳子收缩的方向。
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
图中弹力带与手直接接触,弹力带发生形变,手与弹力带之间一定存在弹力
假设法
方法
无法确定是否发生形变的情况下,可假设两个物体间弹力不存在,撤去与物体接触的另一物体,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
图中为用细线竖直悬挂的小球,斜面是光滑的,假设去掉斜面,小球的状态不变,故假设成立,小球只受细线的拉力和重力,不受斜面的支持力
状态法
方法
无法确定是否发生形变的情况下,物体的受力必须与物体的运动状态相符合,依据物体的运动状态,由牛顿运动定律可知弹力的大小和方向(第四章会学到)
举例
图中各接触面均光滑,小球处于静止状态,由二力平衡可知,地面对小球的支持力和重力就可使小球处于平衡状态,因此竖直墙面对小球不产生弹力作用
活学活用
4.下列对图中弹力的判断说法正确的是( )
A.图甲中,小球随车厢一起向右匀速直线运动,车厢左壁对小球有弹力
B.图乙中,小球被轻绳斜拉着静止在光滑的斜面上,斜面对小球有弹力,该弹力是由小球形变引起
C.图丙中,小球被a、b两轻绳悬挂着处于静止,其中a绳竖直,对小球有弹力,该弹力由a绳形变引起; b绳对小球无弹力
D.图丁中,两相同球各自被长度一样的竖直轻绳拉住而静止,则两球间有弹力
【答案】C
【详解】A.图甲中,小球随车厢一起向右匀速直线运动,车厢左壁对小球没有弹力,否则小球不可能处于平衡的,故A错误;
B.图乙中,小球被轻绳斜拉着静止在光滑的斜面上,斜面对小球有弹力,该弹力是由斜面形变引起,故B错误;
C.图丙中,小球被a、b两轻绳悬挂着处于静止,其中a绳竖直,那么b绳对小球没有弹力,否则小球会向右运动的,故C正确;
D.图丁中,两相同球各自被长度一样的竖直轻绳拉住而静止,由于轻绳均竖直,根据弹力产生的条件,则两球间没有弹力,故D错误。
故选C。
5.下列关于弹力的说法中正确的是( )
A.两物体相互接触,就一定会产生相互作用的弹力
B.两物体不接触,就一定没有相互作用的弹力
C.笨重的金属块放在木板上,木板会发生形变对金属块施加弹力,而金属块不会发生形变,但因其自身重力会对木板施加压力
D.运动的小球去挤压弹簧,弹簧会发生形变产生弹力,小球虽不会发生形变,但由于运动会对弹簧产生压力
【答案】B
【详解】AB.弹力产生的条件是两物体直接接触,相互挤压,而且发生弹性形变,不接触的物体一定没有弹力,A错误,B正确。
CD.两物体间发生弹力作用时,两物体都会发生形变,想回复原来的状态,给对方施加弹力作用,C、D错误。
故选B。
6.如图所示,球A在光滑斜面上,被竖直挡板挡住而处于静止状态,关于球A所受的弹力,以下说法正确的是( )
A.球A仅受一个弹力作用,弹力的方向垂直斜面向上
B.球A受两个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上
C.球A受两个弹力作用,一个由挡板的向右的形变而产生的,一个由斜面的垂直斜面向上的形变而产生的
D.球A受三个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上,一个竖直向下
【答案】B
【详解】小球处于静止状态,对挡板和斜面接触挤压,挡板和斜面都产生弹性形变,它们对小球产生弹力,弹力的方向垂直于接触面,所以挡板对小球的弹力方向水平向右,斜面对小球的弹力方向垂直于斜面向上,故小球受两个弹力:一个水平向右,一个垂直斜面向上。一个由挡板的向左的形变而产生的,一个由斜面的垂直斜面向下的形变而产生的。
故选B。
题型3 弹力大小的计算
1.对胡克定律F=kx的理解
(1)适用范围:弹簧发生的形变在弹性限度内.
(2)公式中x的意义:x是弹簧的形变量,即弹簧的伸长量或压缩量.注意x不是弹簧的长度.
(3)公式中k的意义: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.
(5)弹簧弹力的变化量ΔF与形变量的变化量Δx也成正比,即ΔF=kΔx.
2.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:利用二力平衡的条件计算.例如: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,可用二力平衡求得拉力的大小等于物体重力的大小.
活学活用
7.如图所示,关于下列四幅图中的弹力说法正确的是( )
A.甲图中,由于书的形变,对桌面产生向下的弹力
B.乙图中,弹簧发生弹性形变时,弹力的大小跟弹簧的长度成正比
C.丙图中,碗对筷子的弹力沿筷子斜向上,如图中箭头所示
D.丁图中,绳的拉力不一定沿着绳收缩的方向
【答案】A
【详解】A.甲图中,书发生形变,为了恢复形变而产生弹力,弹力的方向与形变的方向相反,可知书对桌面产生向下的弹力,故A正确;
B.乙图中,根据胡克定律可知弹簧发生弹性形变时,弹力的大小跟弹簧的形变量成正比,故B错误;
C.丙图中,碗对筷子的弹力应垂直该处碗的切面斜向上,即接触点与碗心的连线向上,故C错误;
D.丁图中,绳的拉力一定沿着绳而指向绳收缩的方向,故D错误。
故选A。
8.如图所示,在光滑半球形容器内,放置一细杆,细杆与容器的接触点分别为a、b两点。细杆在a、b两点受到的支持力分别为Fa、Fb,则下列选项正确的是( )
A.力Fa的方向指向球心,是由于细杆的形变产生的
B.力Fb的方向指向球心,是由于容器的形变产生的
C.力Fa的方向指向球心,是由于容器的形变产生的
D.力Fb的方向指向球心,是由于细杆的形变产生的
【答案】C
【详解】AC.a点处支持力方向与球面上该点切面垂直,即指向球心,是由于容器的形变产生的,故A错误,C正确;
BD.b点处支持力方向垂直细杆向上,是由于容器的形变产生的,故B错误,D错误。
故选C。
9.(多选)如图所示,底端置于粗糙水平地面上的杆,其顶端被一根细线用手拉住,杆处于静止状态,细线水平,下列说法正确的是( )
A.细线对杆的弹力方向水平向左
B.细线对杆的弹力方向垂直杆向左
C.杆受到地面的弹力是地面的形变产生的
D.杆受到地面的弹力沿杆向右上方
【答案】AC
【详解】AB.细线弹力的方向沿着细线收缩的方向,细线水平,则细线对杆的作用力方向水平向左,故A正确,B错误;
C.杆受到地面的弹力是地面的形变产生的,故C正确;
D.杆受到地面的弹力竖直向上,故D错误。
故选AC。
巩固练习
基础通关
1.如图所示,下列两个实验应用了相同的科学方法,这个方法是( )
通过光点位置变化显示桌面形变
通过管中液面位置变化显示玻璃瓶形变
A.极限法 B.放大法 C.假设法 D.等效替代法
【答案】B
【详解】两个实验应用了微小量放大有利于观察的方法,即放大法。
故选B。
2.手机已经成为当今社会不可缺少的一部分,但是长时间手持手机对手部健康产生很大影响,而手机支架可以解放人的双手,减少手部疾病。如图为某款式手机支架,可以将手机支架构造简化为斜面和挡板,下列说法正确的是( )
A.手机受到斜面对手机竖直向上的支持力
B.挡板对手机的支持力是因为手机发生了形变
C.手机对斜面的压力就是手机的重力
D.手机对挡板的压力是因为手机发生了形变
【答案】D
【详解】A.根据受力分析可知手机受到斜面对手机的支持力方向是垂直于斜面向上,故A错误;
B.挡板对手机的支持力是因为挡板发生了形变,故B错误;
C.手机的重力是由于地球的吸引而产生的,手机对斜面的压力是由于手机形变产生的,不是同一个力,故C错误;
D.弹力的产生是由于施力物发生了弹性形变,所以手机对挡板的压力是因为手机发生了形变,故D正确。
故选D。
3.如图所示,重为6N的物体挂在轻质弹簧的下端时,弹簧伸长了0.02m。现换用另一个重为9N的物体挂在弹簧的下端(形变仍在弹性限度内),这时弹簧的伸长量、劲度系数分别是( )
A.0.02m、200N/m B.0.03m、450N/m
C.0.03m、300N/m D.0.05m、900N/m
【答案】C
【详解】由胡克定律,可得
解得
重为9N的物体挂在弹簧的下端时,有
解得
故ABD错误;C正确。
故选C。
4.2024年巴黎奥运会跳水女子双人十米跳台决赛中,中国选手全红婵、陈宇汐夺得冠军,比赛中场景如图所示,则( )
A.全红婵受到的重力就是她对跳台的压力
B.跳台对陈宇汐的支持力方向始终竖直向上
C.全红婵对跳台的压力是由跳台的形变产生的
D.离开跳台后,陈宇汐上升到最高点时不受重力
【答案】B
【详解】A.全红婵所受重力大小等于她对跳板的压力大小,但是重力与压力是不同性质的力,故A错误;
B.跳台对陈宇汐的支持力方向始终竖直向上,故B正确;
C.全红婵对跳台的压力是由全红婵脚底的形变产生的,故C错误;
D.离开跳台后,陈宇汐上升到最高点时依然受到重力,故D错误。
故选B。
5.近期,网剧“逃出大英博物馆”爆火,引发人们对于流落海外文物的关注。如图所示,是在大英博物馆一个角落陈列的“中华缠枝纹薄胎玉壶”,该壶技艺精湛,美轮美奂。下列有关受力情况的分析正确的是( )
A.玉壶对陈列台面的压力是由于台面发生形变而产生的
B.陈列台面对玉壶的支持力是由于台面发生形变而产生的
C.由于玉壶本身就有重力,所以玉壶的重力没有施力物体
D.由于玉壶质地坚固,所以玉壶不可能发生形变
【答案】B
【详解】A.玉壶对陈列台面的压力是由玉壶发生形变而产生的,故A错误;
B.陈列台面对玉壶的支持力是由于台面发生形变而产生的,故B正确;
C.重力的施力物体是地球,所以玉壶的重力施力物体是地球,故C错误;
D.一切物体受力都要发生形变,玉壶质地坚固,产生形变微弱,故D错误。
故选B 。
6.如图所示,水平课桌上放着几本书,下列说法正确的是( )
A.书对桌面的压力就是书的重力
B.书对桌面的压力是由于桌面的形变产生的
C.书对桌面的压力方向与书发生形变的方向相同
D.书对桌面的压力大小等于书的重力大小
【答案】D
【详解】AD.书对桌面的压力大小与重力大小相等,但二者是不同性质的力,不能说“就是”,A错误,D正确;
B.书对桌面的压力是由于书发生形变产生的,B错误;
C.弹力的方向与施力物体恢复形变的方向相同,与发生形变的方向相反,C错误。
故选D。
素养提升
7.将书放在水平桌面上,桌面受到书对它的压力,关于这个压力的产生原因分析有:①书与桌面接触;②书发生形变;③桌面发生形变,其中正确的是( )
A.② B.③ C.①② D.①③
【答案】C
【详解】桌面受到书对它的压力,这个压力的产生原因是因为书与桌面接触且书发生了形变。
故选C。
8.如图所示,用手拉弹簧使弹簧伸长,弹簧发生了弹性形变。关于该实验,下列说法错误的是( )
A.发生形变后的弹簧对手指产生弹力 B.手端受到的拉力大小等于弹簧产生的弹力大小
C.弹簧对墙壁产生水平向左的弹力 D.在弹性限度内,拉弹簧的力越大弹簧伸长越长
【答案】C
【详解】A.弹簧发生弹性形变后,为了恢复原状,必然会阻碍使其发生形变的手指,从而对手指产生弹力,故A正确;
B.手受到的拉力,就是弹簧的弹力。 因此,手端受到的拉力大小,必然等于弹簧弹力的大小。故B正确;
C.弹簧整体被向右拉长,其左右两端恢复原状的趋势均是向内收缩,因此弹簧对左侧相连墙壁产生的弹力方向应该是水平向右,故C错误;
D.这是弹簧测力计的工作原理,在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长就越长,故D正确。
本题选择描述错误的,故选C。
9.下列说法正确的是( )
A.由F=kx可知,弹簧弹力的大小与弹簧的长度成正比
B.弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长或缩短时产生的弹力大小
C.由可知,劲度系数与弹簧的弹力成正比,与弹簧的形变量成反比
D.弹簧的劲度系数是由本身的因素决定的,与弹力及形变量的大小无关
【答案】D
【详解】A.由可知,弹力与弹簧的形变量(即伸长或缩短的长度)成正比,而非弹簧的总长度,故A错误;
B.劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时的弹力大小,而选项未说明“单位长度”,故B错误;
C.劲度系数由弹簧自身性质决定,与弹力和形变量无关,公式仅用于计算,不能说明与或成比例,故C错误;
D.劲度系数由弹簧的材料、形状等自身因素决定,与弹力及形变量无关,故D正确。
故选D。
10.用弹簧秤竖直悬挂一个静止的小球,下面说法正确的是( )
A.小球重力的施力物体是弹簧秤
B.小球重力的施力物体是地球
C.小球对弹簧秤的拉力就是小球的重力
D.小球对弹簧秤的拉力是由于弹簧发生形变而产生的
【答案】B
【详解】AB.重力是地球对物体的吸引力,施力物体是地球,而非弹簧秤,故A错误,B正确;
C.拉力和重力是不同性质的力,重力是由于地球对小球的吸引而产生的,拉力是小球对弹簧秤的弹力。虽然静止时二者大小相等,但本质不同,故C错误;
D.弹力的产生源于施力物体的形变。弹簧的形变导致弹簧对小球的拉力,而小球对弹簧的拉力是小球自身形变产生的反作用力,故D错误。
故选B。
迁移创新
11.如图所示为一台式弹簧秤,其结构可简化为一根轻质弹簧和一托盘。弹簧的压缩量在托盘不放物体时为1cm,放上质量6kg物体时为4cm,取重力加速度大小为 下列说法正确的是( )
A.空托盘质量为1kg
B.弹簧的劲度系数为3000N/m
C.弹簧的劲度系数随弹簧的压缩量增加而增大
D.托盘所受压力是由于物体发生形变想要恢复原状而产生的
【答案】D
【详解】AB.根据平衡条件,空托盘时
放上质量6kg物体时
联立解得,故AB错误;
C.弹簧的劲度系数与弹簧本身的材料、构造有关,与弹簧的压缩量无关,故C错误;
D.托盘所受压力是由于物体发生形变想要恢复原状而产生的,故D正确。
故选D。
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