内容正文:
3.2.1 弹力
▌题型01 形变 认识弹力
1.B
2.C
3.B
▌题型02 弹力的方向与弹力有无的判断
4.B
5.C
6.BD
▌题型03 弹力大小的计算
7.B
8.C
9.C
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3.2.1 弹力(题型突破)
目录
题型01 形变 认识弹力
题型02 弹力的方向与弹力有无的判断
题型03 弹力大小的计算
▌题型01 形变 认识弹力
解题必备
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。
题型精炼
1.如下图所示,关于它们的说法正确的是( )
A.甲图中表示力的方法叫力的图示
B.乙图中用悬挂法测定薄板的重心,应用了重力和细绳拉力二力平衡原理
C.丙图中所示的方法是理想实验法
D.丁图中海绵受铁块的压力而发生形变,铁块由于很坚硬,所以没有发生形变
2.关于弹力产生的条件,下列说法正确的是( )
A.只需两物体接触 B.只需两物体发生形变
C.接触且发生弹性形变 D.接触且发生塑性形变
3.中国白·德化瓷是具有千年历史的特色白瓷,该瓷种以“薄如纸、白如雪的胎质与温如凝脂”的釉面著称,被誉为“东方艺术珍品”。如图所示台面上摆放着一个深色底座,底座上的白瓷艺术作品看起来像叠放的白纸一样。下列说法正确的是( )
A.白瓷对底座的压力是由于底座发生形变而产生的
B.底座对白瓷的支持力是由于底座发生形变而产生的
C.白瓷对台面有压力,且方向垂直台面向下
D.由于白瓷质地坚硬,所以白瓷不可能发生形变
▌题型02 弹力的方向与弹力有无的判断
解题必备
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
题型精炼
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,是因为桥面发生了形变
B.汽车受向上的弹力,是因为桥面发生了弹性形变
C.汽车受向上的弹力,是因为汽车发生了形变
D.汽车没有发生形变,所以汽车不受弹力
5.匀速前进的车厢顶部用细线竖直悬挂一小球,如图所示,小球下方与一光滑斜面接触.下列说法正确的是
A.细线可能对小球没有拉力作用
B.小球受重力、细线对它的拉力和斜面对它的支持力
C.若细线对小球有拉力,则这个拉力是细线发生形变产生的
D.斜面对小球一定有支持力
6.(多选)如图所示,一辆吉普车停在水平地面上,下列说法正确的是( )
A.吉普车没有发生形变,所以汽车不受弹力
B.吉普车受到向上的弹力,是因为地面发生了形变
C.吉普车受到向上的弹力,是因为吉普车发生了形变
D.地面受到向下的弹力,是因为吉普车发生了形变
▌题型03 弹力大小的计算
解题必备
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.
题型精炼
7.汽车悬架弹簧是汽车悬架中的弹性元件,可以缓和及抑制不平路面引起的冲击。若某汽车的甲、乙两根悬架弹簧的劲度系数的比值为,则在相同的压力作用下(两根弹簧均在弹性限度内),甲、乙的形变量的比值为( )
A.k B. C.k2 D.
8.汽车悬架弹簧是汽车悬架中的弹性元件,可以缓和及抑制不平路面引起的冲击。若某汽车的甲、乙两根悬架弹簧的劲度系数的比值为k,则在相同的压力作用下(两根弹簧均在弹性限度内),甲、乙的形变量的比值为( )
A.k B.
C. D.
9.如图所示的拉力器由脚环、两根相同的弹性绳、把手等组成。某生用的力拉开拉力器,使两根弹性绳均伸长了。假设弹性绳的弹力与伸长量遵循胡克定律,且未超过弹性限度,则( )
A.拉力器对手的拉力是由于手形变产生的
B.弹性绳的劲度系数会随拉力减小而减小
C.每根弹性绳的劲度系数为
D.若拉力减为,则弹性绳的长度为
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3.2.1 弹力(题型突破)
目录
题型01 形变 认识弹力
题型02 弹力的方向与弹力有无的判断
题型03 弹力大小的计算
▌题型01 形变 认识弹力
解题必备
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。
题型精炼
1.如下图所示,关于它们的说法正确的是( )
A.甲图中表示力的方法叫力的图示
B.乙图中用悬挂法测定薄板的重心,应用了重力和细绳拉力二力平衡原理
C.丙图中所示的方法是理想实验法
D.丁图中海绵受铁块的压力而发生形变,铁块由于很坚硬,所以没有发生形变
【答案】B
【详解】A.甲图中表示力的方法叫力的示意图,故A错误;
B.用悬挂法测定薄板的重心,应用了二力平衡原理,故B正确;
C.丙图中所示的方法是微小放大法,故C错误;
D.力的作用是相互的,海绵受铁块的压力发生形变,同时铁块也会受到海绵的支持力,铁块会发生微小形变,只是因为铁块硬度大,形变不明显,并非没有形变,故D错误。
故选B。
2.关于弹力产生的条件,下列说法正确的是( )
A.只需两物体接触 B.只需两物体发生形变
C.接触且发生弹性形变 D.接触且发生塑性形变
【答案】C
【详解】A.弹力产生需要同时满足接触、发生弹性形变两个条件,仅接触无形变不会产生弹力,故A错误;
B.两物体未接触时,即便发生形变,也不会对彼此产生弹力作用,故B错误;
C.弹力的本质是发生弹性形变的物体要恢复原状,对与之接触的物体产生的力,因此必要条件是两物体接触且发生弹性形变,故C正确;
D.发生塑性形变的物体没有恢复原状的趋势,不会产生弹力,故D错误。
故选C。
3.中国白·德化瓷是具有千年历史的特色白瓷,该瓷种以“薄如纸、白如雪的胎质与温如凝脂”的釉面著称,被誉为“东方艺术珍品”。如图所示台面上摆放着一个深色底座,底座上的白瓷艺术作品看起来像叠放的白纸一样。下列说法正确的是( )
A.白瓷对底座的压力是由于底座发生形变而产生的
B.底座对白瓷的支持力是由于底座发生形变而产生的
C.白瓷对台面有压力,且方向垂直台面向下
D.由于白瓷质地坚硬,所以白瓷不可能发生形变
【答案】B
【详解】A.白瓷对底座的压力是由于白瓷发生形变而产生的,A错误;
B.底座对白瓷的支持力是由于底座发生形变而产生的,B正确;
C.白瓷对底座有压力,底座对台面有压力,白瓷对台面没有作用力,C错误;
D.白瓷虽然质地坚硬,但白瓷也能发生微小形变,D错误;
故选B。
▌题型02 弹力的方向与弹力有无的判断
解题必备
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
题型精炼
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,是因为桥面发生了形变
B.汽车受向上的弹力,是因为桥面发生了弹性形变
C.汽车受向上的弹力,是因为汽车发生了形变
D.汽车没有发生形变,所以汽车不受弹力
【答案】B
【详解】A.模型桥受到向下的弹力,是因为汽车发生了弹性形变,故A错误;
BCD.汽车受向上的弹力,是因为桥面发生了弹性形变,故B正确,CD错误;
故选B。
5.匀速前进的车厢顶部用细线竖直悬挂一小球,如图所示,小球下方与一光滑斜面接触.下列说法正确的是
A.细线可能对小球没有拉力作用
B.小球受重力、细线对它的拉力和斜面对它的支持力
C.若细线对小球有拉力,则这个拉力是细线发生形变产生的
D.斜面对小球一定有支持力
【答案】C
【详解】小球和光滑斜面接触,斜面对小球没有摩擦力,假设有弹力,小球将受到三个力作用,重力和绳的拉力在竖直方向上,弹力垂直于斜面向上,三个力的合力不可能为零,小球将向右上方运动,与题设条件矛盾.故斜面对小球没有弹力.故小球只受到重力和细线对它的拉力两个力,而线对小球的拉力是由于细线发生形变产生的,故ABD错误,C正确;
【点睛】小球随车做匀速运动,合力为零,先分析小球肯定受到的力:重力和细线的拉力,再用假设法分析斜面对球有无支持力.
6.(多选)如图所示,一辆吉普车停在水平地面上,下列说法正确的是( )
A.吉普车没有发生形变,所以汽车不受弹力
B.吉普车受到向上的弹力,是因为地面发生了形变
C.吉普车受到向上的弹力,是因为吉普车发生了形变
D.地面受到向下的弹力,是因为吉普车发生了形变
【答案】BD
【详解】A.吉普车和地面相互挤压,都发生了弹性形变,故汽车受到地面的弹力,地面受到汽车的弹力,A错误;
BC.地面发生形变,对吉普车产生向上的弹力,B正确,C错误;
D.吉普车发生形变,对地面产生向下的弹力,D正确。
故选BD。
▌题型03 弹力大小的计算
解题必备
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.
题型精炼
7.汽车悬架弹簧是汽车悬架中的弹性元件,可以缓和及抑制不平路面引起的冲击。若某汽车的甲、乙两根悬架弹簧的劲度系数的比值为,则在相同的压力作用下(两根弹簧均在弹性限度内),甲、乙的形变量的比值为( )
A.k B. C.k2 D.
【答案】B
【详解】根据胡克定律,在相同的压力作用下,形变量与劲度系数成反比。已知甲、乙弹簧劲度系数的比值为
则形变量比值
故选B。
8.汽车悬架弹簧是汽车悬架中的弹性元件,可以缓和及抑制不平路面引起的冲击。若某汽车的甲、乙两根悬架弹簧的劲度系数的比值为k,则在相同的压力作用下(两根弹簧均在弹性限度内),甲、乙的形变量的比值为( )
A.k B.
C. D.
【答案】C
【详解】设甲悬架弹簧的劲度系数为、形变量为,乙悬架弹簧的劲度系数为、形变量为,在相同的压力作用下,根据胡克定律,对于甲、乙两根弹簧,有
因此,形变量的比值为
已知劲度系数的比值
代入得
故甲、乙的形变量的比值为。
故选C。
9.如图所示的拉力器由脚环、两根相同的弹性绳、把手等组成。某生用的力拉开拉力器,使两根弹性绳均伸长了。假设弹性绳的弹力与伸长量遵循胡克定律,且未超过弹性限度,则( )
A.拉力器对手的拉力是由于手形变产生的
B.弹性绳的劲度系数会随拉力减小而减小
C.每根弹性绳的劲度系数为
D.若拉力减为,则弹性绳的长度为
【答案】C
【详解】A.拉力器对手的拉力是由于拉力器形变产生的,故A错误;
B.弹性绳的劲度系数是弹性绳固有的属性,对拉力器的拉力增大时,其劲度系数还是不变,故B错误;
C.根据胡克定律得
代入数据解得每根弹性绳的劲度系数为,故C正确;
D.根据胡克定律,可得若对拉力器的拉力减为40N,则有
代入数据,解得
故弹性绳的形变量为20cm,弹性绳的原长未知,无法计算长度,故D错误。
故选C。
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