内容正文:
第2节 科学探究:弹力 第1课时 弹力
学习任务一 形变与弹力
[教材链接] 阅读教材,完成下列填空:
(1)形变
①形变:物体发生的伸长、缩短、弯曲等 的变化.
②弹性形变:在撤去外力后 原状的形变.
③范性形变:在撤去外力后 原状的形变.
④弹性限度:弹性体的形变不能无限增大,若超过一定的限度,撤去外力时物体就 原状,这个限度叫作弹性限度.
(2)弹力
①定义:相互接触的物体发生弹性形变时,由于物体要 ,物体会对与它 的另一物体产生的力.
②产生条件:一是 ;二是 .
[科学探究] 如图所示,放在桌面上的物体和桌面之间有没有弹力?简述物体对桌面的弹力和桌面对物体的弹力是怎样产生的,发生形变的是施力物体还是受力物体.
【辨别明理】
(1)若两物体间存在弹力,则它们一定接触. ( )
(2)发生形变后的物体撤去外力后都能恢复原状. ( )
(3)书本放在桌子上,桌子对书的弹力是由于桌子的形变引起的. ( )
例1 [2024·长乐一中高一月考] 足球运动是目前全球体育界最具影响力的运动项目之一,深受青少年喜爱.如图所示为四种与足球有关的情景,下列说法正确的是 ( )
A.图甲中,静止在草地上的足球受到的弹力就是它的重力
B.图乙中,静止在光滑水平地面上的两个足球由于接触而受到相互作用的弹力
C.图丙中,即将被踢起的足球受到脚给它的弹力是由于球发生了形变
D.图丁中,落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变
[反思感悟]
例2 [2024·大田一中高一月考] 如图所示,选项图A、B、C中a、b为两个完全相同的小球,选项图D中a为光滑斜面,b为小球.各图中绳为轻质细绳,接触面均光滑.若a、b均处于静止状态,则a、b之间有弹力的是 ( )
[反思感悟]
【要点总结】
判断弹力有无的常见方法:
(1)直接判定:对于发生明显形变的物体(如弹簧、橡皮条等),可根据弹力的产生条件由形变直接判断.
(2)对于形变不明显的情况,通常用以下方法来判定:
①假设法:假设将与研究对象接触的物体撤去,判断研究对象的运动状态是否发生改变,若运动状态不变,则此处不存在弹力;若运动状态改变,则此处一定存在弹力.
②替换法:可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换,看能不能维持原来的力学状态.如将侧壁、斜面用海绵来替换,将硬杆用轻弹簧(橡皮条)或细绳来替换.
③状态法:因为物体的受力必须与物体的运动状态相吻合,所以可以依据物体的运动状态由相应的规律(如二力平衡知识等)来判断物体间是否有弹力.
注意:相互接触的物体间不一定存在弹力,但两物体间若有弹力,则它们一定相互接触.
学习任务二 弹力方向的判断
[教材链接] 阅读教材,完成下列填空:
三种常见弹力的方向
常见弹力
弹力方向
共性
压力
于物体的接触面,指向被压缩或被支持的物体
弹力的方向总是与物体形变的方向
支持力
绳的拉力
沿着绳子指向绳子 的方向
[科学探究] 物块对支撑面的压力的方向一定竖直向下吗?
例3 [2024·三明一中高一月考] 请在图中画出物体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).
变式 [2024·泉州二中高一月考] 画出图甲、乙中静止的球体A、B所受的弹力的示意图,各个接触面和点均光滑.
【要点总结】
1.弹力的方向:总是与物体发生形变的方向相反.
2.几种常见弹力的方向
(1)常见接触方式中物体的弹力方向
(2)轻绳、轻杆和轻弹簧的弹力方向
素养提升
研究微小形变的方法
1.力学放大法:如图甲所示,取一个玻璃瓶,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?这说明了什么?
甲
乙
2.光学放大法:如图乙所示,把微小的形变进行放大,便于观察.
示例 [2024·南平一中高一月考] 如图所示为显示桌面微小形变的实验装置,M、N为两面平面镜,P为光点,向下压桌面的作用力为F,则 ( )
A.F增大时,光点向上移动
B.F增大时,光点向下移动
C.无论F增大还是减小,光点都向上移动
D.无论F增大还是减小,光点都向下移动
1.(弹力产生的条件)关于弹力的产生条件,下列说法正确的是 ( )
A.相互接触的物体间一定有弹力
B.发生形变的物体一定对与其接触的物体产生弹力作用
C.先有弹性形变,后有弹力
D.不接触的两物体之间不可能有弹力
2.(弹力有无的判断)如图所示的四个图中,M、N两方形木块均处于静止状态,它们相互之间一定没有弹力作用的是 ( )
3.(弹力方向的判断)[2024·古田一中高一期中] 画出碗中筷子所受弹力的示意图.
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第2节 科学探究:弹力 第1课时 弹力
[教材链接] (1)①形状 ②能恢复 ③不能恢复 ④不能恢复 (2)①恢复原状 接触 ②接触 发生弹性形变
[科学探究] 有弹力.发生形变的物体要恢复原状,对跟它接触的桌面产生弹力;发生形变的桌面要向物体的方向恢复原状,对跟它接触的物体产生弹力.施力物体发生形变,如图所示.
【辨别明理】 (1)√ (2)× (3)√
例1 D [解析] 静止在草地上的足球受到的弹力,与重力相平衡,但不是它的重力,A选项说法不正确;静止在光滑水平地面上的两个足球接触,但由于没有弹性形变,所以没有受到相互作用的弹力,B选项说法不正确;即将被踢起的足球受到脚给它的弹力是由于脚发生了形变,C选项说法不正确;落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变,D选项说法正确.
例2 B [解析] A图中两球若受水平方向的弹力,则悬挂球的细绳不会竖直,故A错误;B图中两球相互挤压,故两球间一定有弹力,故B正确;C图中地面光滑,两球保持静止,若有挤压,则b将运动,故C错误;D图中b竖直悬挂,假设a、b间有弹力,则绳不竖直,故a、b间无弹力,故D错误.
[教材链接] 垂直 收缩 相反
[科学探究] 不一定.压力的方向总与接触面垂直,如往墙上按图钉时,手对图钉的压力是水平的;放在斜面上的物体对斜面的压力垂直于斜面向下.
例3 如图所示
[解析] 甲图中绳的拉力应沿绳指向绳收缩的方向,因此弹力方向沿绳向上.乙图中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点弹力方向水平向右,B点弹力方向垂直于斜面指向左上方,且都过球心.
变式 见解析
[解析] 弹力的判断采用假设法,题图甲中,假设左侧接触点有弹力,球体将向右运动,不能保持静止,则假设不成立,即左侧接触点对球体没有弹力作用,假设水平面不存在,球体将向下运动,表明水平面对球体有竖直向上的弹力作用,示意图如图丙所示
题图乙中,假设左、右接触点没有弹力,球体均不能保持静止,即左、右接触点均对球体有弹力作用,方向垂直于过接触点的切线,即均指向圆心,示意图如图丁所示
素养提升
示例 B [解析] 光反射时,反射角等于入射角,光依次被这两个平面镜反射,最后射到刻度尺上形成光点P,若在两镜之间桌面上用力F向下压桌面,则M、N将向中间倾斜,光的入射角相对减小,由光的反射定律可知,反射角也减小,光点会在刻度尺上向下移动.故选B.
随堂巩固
1.D [解析] 相互接触是产生弹力的首要条件,但相互接触的物体间不一定存在弹力,只有两个物体因接触而产生形变时,两物体间才有弹力产生,且产生形变与弹力产生无先后之分,选项A、B、C错误,D正确.
2.D [解析] D图中N与M间虽接触但不存在挤压,故M、N之间一定不存在弹力.
3.如图所示
[解析] 右侧接触点受垂直于筷子的弹力,左侧接触点受到过圆心的弹力,如图所示.
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