高中物理32弹力课件.ppt

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1、2 弹力学习学习目标目标1.1.了解形变、弹性形变、弹性限度等概念。了解形变、弹性形变、弹性限度等概念。2.2.知道弹力产生的原因和条件。知道弹力产生的原因和条件。3.3.知道压力、支持力和绳的拉力都是弹力知道压力、支持力和绳的拉力都是弹力, ,会分析会分析弹力的方向。弹力的方向。4.4.知道影响弹力大小的因素知道影响弹力大小的因素, ,理解胡克定律理解胡克定律, ,了解科了解科学研究方法。学研究方法。一、弹性形变和弹力一、弹性形变和弹力1.1.形变：形变：(1)(1)定义：物体在力的作用下定义：物体在力的作用下_或或_发生改变的现象。发生改变的现象。(2)(2)弹性形变：撤去作用力后能够弹性

2、形变：撤去作用力后能够_的形变。的形变。(3)(3)弹性限度：当形变超过一定的限度时弹性限度：当形变超过一定的限度时, ,撤去作用力后撤去作用力后, ,物体物体_原来形状的限度。原来形状的限度。2.2.弹力：发生弹力：发生_的物体的物体, ,由于要由于要_,_,对与它接触的对与它接触的物体会产生力的作用。物体会产生力的作用。形状形状体积体积恢复原来形状恢复原来形状不能完全恢复不能完全恢复形变形变恢复原状恢复原状例例. .如图所示的情景中如图所示的情景中, ,运动员、箭、小车的运动状态为什么能发生运动员、箭、小车的运动状态为什么能发生变化变化? ?提示：提示：运动员、箭、小车的运动状态发生变化是

3、因为受到了跳板、运动员、箭、小车的运动状态发生变化是因为受到了跳板、弓弦或弹簧对它弹力的作用。弓弦或弹簧对它弹力的作用。题中弓弦与箭相互作用题中弓弦与箭相互作用, ,弓弦受到的弹力是由于谁的形变产生的弓弦受到的弹力是由于谁的形变产生的? ?提示：提示：由于箭的形变产生的。由于箭的形变产生的。3.3.产生弹力必备的两个条件：产生弹力必备的两个条件：(1)(1)两物体间相互接触两物体间相互接触; ;(2)(2)发生弹性形变。发生弹性形变。如何观察微小形变如何观察微小形变？（课本P.54）物理思想方法是：物理思想方法是：_放大放大二、几种弹力的方向二、几种弹力的方向1.1.压力和支持力：垂直于压力和

4、支持力：垂直于_,_,指向指向_。2.2.绳的拉力：沿着绳子指向绳子绳的拉力：沿着绳子指向绳子_。物体的接触面物体的接触面被压或被支持被压或被支持的物体的物体收缩的方向收缩的方向【自我思悟】【自我思悟】试画出甲、乙两图中棒和球所受弹力的方向。试画出甲、乙两图中棒和球所受弹力的方向。提示：提示：棒和球所受弹力的方向如图所示：棒和球所受弹力的方向如图所示：【微思考】【微思考】(1)(1)两物体相互挤压或拉伸时两物体相互挤压或拉伸时, ,施力物体和受力物体都发生了形施力物体和受力物体都发生了形变变, ,弹力是由哪个物体发生形变产生的弹力是由哪个物体发生形变产生的? ?提示：提示：弹力是由施力物体发生

5、弹性形变引起的。例如弹力是由施力物体发生弹性形变引起的。例如, ,放在桌放在桌子上的书本子上的书本, ,受到桌子的支持力是由施力物体桌面发生弹性形受到桌子的支持力是由施力物体桌面发生弹性形变引起的。变引起的。三、胡克定律三、胡克定律1.1.胡克定律：弹簧发生胡克定律：弹簧发生_时时, ,弹力的大小弹力的大小F F跟弹簧跟弹簧_成正比成正比, ,即即F=kxF=kx。2.2.劲度系数：公式劲度系数：公式F=kxF=kx中的中的k k称为称为_,_,单位是单位是_,_,单位的符号是单位的符号是_。弹性形变弹性形变伸长伸长( (或缩短或缩短) )的长度的长度x x弹簧的劲度系数弹簧的劲度系数牛牛顿每

6、米顿每米N/mN/m【自我思悟】【自我思悟】1.1.胡克定律成立的条件是什么胡克定律成立的条件是什么, ,弹簧发生何种形变弹簧发生何种形变? ?提示：提示：胡克定律成立的条件是弹簧处于弹性限度内胡克定律成立的条件是弹簧处于弹性限度内, ,此时弹簧此时弹簧发生的是弹性形变。发生的是弹性形变。2.2.能否将胡克定律表述为能否将胡克定律表述为“弹簧发生弹性形变时弹簧发生弹性形变时, ,弹力的大小弹力的大小F F跟弹簧的长度成正比跟弹簧的长度成正比”? ?为什么为什么? ?提示：提示：不能。公式不能。公式F=kxF=kx中的中的x x指的是弹簧的伸长或缩短的长度指的是弹簧的伸长或缩短的长度( (形变量

7、形变量),),而不是弹簧的长度。而不是弹簧的长度。3.3.由由F=kx,F=kx,得得k= k= 总结出总结出“k k与弹力与弹力F F成正比成正比, ,与弹簧的形变量与弹簧的形变量x x成反比成反比”对吗对吗? ?为什么为什么? ?提示：提示：不对。不对。k k的大小只与弹簧本身组成有关的大小只与弹簧本身组成有关, ,与与F F和和x x的大小无的大小无关。对同一个弹簧关。对同一个弹簧,F,F增大增大,x,x就增大就增大,F,F与与x x的比值不变。的比值不变。Fx3.3.其其F-xF-x图像为一条经过原点的倾斜直线图像为一条经过原点的倾斜直线, ,图像斜率表示弹簧的图像斜率表示弹簧的劲度系

8、数。同一根弹簧劲度系数。同一根弹簧, ,劲度系数不变。劲度系数不变。4.4.由于由于F F1 1=kx=kx1 1,F,F2 2=kx=kx2 2, ,故故F=FF=F2 2-F-F1 1=kx=kx2 2-kx-kx1 1=kx=kx。因此。因此, ,弹簧弹弹簧弹力的变化量力的变化量FF与形变量的变化量与形变量的变化量xx也成正比关系。也成正比关系。弹簧弹簧F-xF-x图像问题的解题技巧图像问题的解题技巧【案例剖析【案例剖析某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候, ,测测得弹力的大小得弹力的大小F F和弹簧长度和弹簧长度L L的关系如图所示的关系如图

9、所示, ,则由图线可知：则由图线可知：(1)(1)弹簧的劲度系数为弹簧的劲度系数为N/mN/m。(2)(2)当弹簧被压缩当弹簧被压缩, ,弹力大小为弹力大小为5N5N时时, ,弹簧的长度为弹簧的长度为cmcm。【盲区扫描】【盲区扫描】1.1.相互接触的两物体不一定产生弹力相互接触的两物体不一定产生弹力, ,但产生弹力的两物体一但产生弹力的两物体一定要相互接触。定要相互接触。2.2.弹力是根据力的性质来命名的弹力是根据力的性质来命名的, ,而压力、支持力、拉力是根而压力、支持力、拉力是根据力的作用效果命名的。从范围上来说据力的作用效果命名的。从范围上来说, ,压力、支持力和拉力压力、支持力和拉力

10、都属于弹力。都属于弹力。3.3.弹簧形变量弹簧形变量x x、原长、原长l0 0、拉长后的长度、拉长后的长度l的关系为的关系为x=x=l- -l0 0。4.4.弹簧的劲度系数弹簧的劲度系数k k仅由弹簧自身因素决定仅由弹簧自身因素决定, ,对于某一个弹簧对于某一个弹簧, ,它的劲度系数不因所处位置、运动状态或受力大小而改变。它的劲度系数不因所处位置、运动状态或受力大小而改变。判断弹力有无的两种常见方法：判断弹力有无的两种常见方法：(1)(1)直接判断：对于形变较明显的情况直接判断：对于形变较明显的情况, ,可根据弹力产生条件直可根据弹力产生条件直接判断。接判断。(2)(2)“假设法假设法”判断：

11、对于形变不明显的情况判断：对于形变不明显的情况, ,可用可用“假设法假设法”进行判断进行判断, ,常见以下三种情形：常见以下三种情形：假设与研究对象接触的物体解除接触假设与研究对象接触的物体解除接触, ,判断研究对象的状态判断研究对象的状态是否发生改变。若状态不变是否发生改变。若状态不变, ,则此处不存在弹力则此处不存在弹力; ;若状态改变若状态改变, ,则此处存在弹力。则此处存在弹力。【思路方法【思路方法】假设有弹力假设有弹力, ,看看研究对象还能否保持平衡或原来的运动状看看研究对象还能否保持平衡或原来的运动状态。若能保持态。若能保持, ,则说明有弹力则说明有弹力; ;若不能保持若不能保持,

12、 ,则说明没有弹力。则说明没有弹力。假设没有弹力假设没有弹力, ,看看研究对象还能否保持平衡或原来的运动看看研究对象还能否保持平衡或原来的运动状态。若能保持状态。若能保持, ,则说明没有弹力则说明没有弹力; ;若不能保持若不能保持, ,则说明有弹力。则说明有弹力。【题组通关【题组通关】【示范题【示范题】图中小球均处于静止状态图中小球均处于静止状态, ,各板均光滑各板均光滑, ,都和小球接都和小球接触触, ,且下板均在水平位置且下板均在水平位置, ,试分析小球受力。试分析小球受力。【解题探究】【解题探究】本题可结合下表分析：本题可结合下表分析：所用方法所用方法结论结论甲甲假设法假设法球与球与a

13、a板间板间_弹力弹力球与球与b b板间板间_弹力弹力乙乙运动状态运动状态判断法判断法球与板间球与板间_弹力弹力球与弹簧间球与弹簧间_弹力弹力丙丙作用效果法作用效果法球与球与1 1板间板间_弹力弹力球与球与2 2板间板间_弹力弹力存在存在不存在不存在存在存在不存在不存在不存在不存在存在存在【规范解答】【规范解答】甲：假设去除甲：假设去除a a板板, ,球将自由下落球将自由下落, ,原状态改变原状态改变, ,故故球与球与a a板间存在弹力板间存在弹力; ;假设去除假设去除b b板板, ,球仍能保持静止球仍能保持静止, ,故球与故球与b b板板间不存在弹力。间不存在弹力。乙：假设去除水平板乙：假设去

14、除水平板, ,球将自由下落球将自由下落, ,原状态改变原状态改变, ,故球与水平故球与水平板间存在弹力板间存在弹力; ;假设小球受弹簧的弹力假设小球受弹簧的弹力, ,小球不能保持静止小球不能保持静止, ,故故小球不受弹簧的弹力作用。小球不受弹簧的弹力作用。丙：假设球与丙：假设球与1 1板间存在弹力板间存在弹力, ,则小球会水平向右运动则小球会水平向右运动, ,故故1 1板对板对小球无压力小球无压力; ;假设球与假设球与2 2板间无弹力板间无弹力, ,小球会自由下落小球会自由下落, ,故故2 2板对板对小球有弹力作用。小球有弹力作用。答案：答案：图甲中图甲中, ,球与球与a a板间存在弹力板间存

15、在弹力, ,球与球与b b板间不存在弹力。板间不存在弹力。图乙中图乙中, ,球与水平板间存在弹力球与水平板间存在弹力, ,球与弹簧间不存在弹力。球与弹簧间不存在弹力。图丙中图丙中, ,球与球与2 2板间存在弹力板间存在弹力, ,球与球与1 1板间不存在弹力。板间不存在弹力。【通关【通关1+11+1】 1.1.关于弹力关于弹力, ,下列说法中错误的是下列说法中错误的是( () )A.A.物体受到的弹力是由于施力物体发生形变而产生的物体受到的弹力是由于施力物体发生形变而产生的B.B.弹力产生在直接接触而且发生弹性形变的物体之间弹力产生在直接接触而且发生弹性形变的物体之间C.C.相互挤压的物体间弹力

16、方向总是跟接触面相垂直相互挤压的物体间弹力方向总是跟接触面相垂直D.D.相互接触的物体间一定存在弹力相互接触的物体间一定存在弹力【解析】【解析】选选D D。弹力是发生弹性形变的物体对与它接触的另一。弹力是发生弹性形变的物体对与它接触的另一物体产生的作用力物体产生的作用力, ,因此接触且发生弹性形变是产生弹力的前因此接触且发生弹性形变是产生弹力的前提提, ,只接触没有发生弹性形变只接触没有发生弹性形变, ,也不会产生弹力也不会产生弹力,A,A、B B正确正确,D,D错错误。由于挤压产生的弹力一定与接触面垂直误。由于挤压产生的弹力一定与接触面垂直,C,C对对, ,故选故选D D。2.2.如图所示如

17、图所示, ,用细绳悬挂的小球与光滑斜面相接触用细绳悬挂的小球与光滑斜面相接触, ,并保持静止并保持静止, ,甲中细绳倾斜甲中细绳倾斜, ,乙中细绳呈竖直方向。分析甲、乙中小球受力乙中细绳呈竖直方向。分析甲、乙中小球受力作用。作用。【解析】【解析】假设去掉斜面假设去掉斜面, ,图甲中的小球将运动图甲中的小球将运动, ,图乙中的小球将图乙中的小球将保持原来的静止状态保持原来的静止状态, ,故甲图小球受到斜面的弹力作用故甲图小球受到斜面的弹力作用, ,而乙图而乙图中小球不受斜面的弹力作用。中小球不受斜面的弹力作用。答案：答案：甲图中小球受到斜面的弹力作用乙图中小球不受斜面甲图中小球受到斜面的弹力作用

18、乙图中小球不受斜面的弹力作用的弹力作用【变式训练【变式训练】1.1.一个鸡蛋放在一块海绵上一个鸡蛋放在一块海绵上, ,处于静止状态处于静止状态, ,下列下列说法正确的是说法正确的是( () )A.A.海绵受到鸡蛋的压力就是鸡蛋的重力海绵受到鸡蛋的压力就是鸡蛋的重力B.B.海绵受到鸡蛋的压力是海绵的形变产生的海绵受到鸡蛋的压力是海绵的形变产生的C.C.海绵受到鸡蛋的压力是鸡蛋的形变产生的海绵受到鸡蛋的压力是鸡蛋的形变产生的D.D.海绵对鸡蛋的支持力与鸡蛋对海绵的压力是一对平衡力海绵对鸡蛋的支持力与鸡蛋对海绵的压力是一对平衡力【解析】【解析】选选C C。海绵受到鸡蛋的压力与鸡蛋的重力的施力物体、。

19、海绵受到鸡蛋的压力与鸡蛋的重力的施力物体、受力物体各不相同受力物体各不相同, ,不是同一个力不是同一个力,A,A错误。海绵受到鸡蛋的压错误。海绵受到鸡蛋的压力是由该力的施力物体鸡蛋的形变产生的力是由该力的施力物体鸡蛋的形变产生的,B,B错误、错误、C C正确。海正确。海绵对鸡蛋的支持力与鸡蛋对海绵的压力是一对相互作用力绵对鸡蛋的支持力与鸡蛋对海绵的压力是一对相互作用力, ,不不是平衡力是平衡力,D,D错误。错误。2.2.下列各图中下列各图中, ,所有接触面都是光滑的所有接触面都是光滑的,P,P、Q Q两球都处于静止状两球都处于静止状态。态。P P、Q Q两球之间不存在弹力的是两球之间不存在弹力

20、的是( () )【解析】【解析】选选D D。在图。在图A A、B B、C C中中, ,若将球若将球Q Q拿走拿走, ,球球P P均不能保持原均不能保持原来的静止状态来的静止状态, ,表明表明P P、Q Q间存在弹力。而对于间存在弹力。而对于D D图的情况图的情况, ,若将若将球球Q Q拿走拿走, ,球球P P仍能保持静止仍能保持静止, ,说明说明P P、Q Q间不存在弹力。故间不存在弹力。故D D正确。正确。弹力方向的确定小结弹力方向的确定小结 规律方法规律方法1.1.常见的三种接触方式：常见的三种接触方式：接触方式接触方式弹力方向弹力方向图示图示面与面面与面垂直垂直公共接触面公共接触面点与面

21、点与面过点垂直于面过点垂直于面点与点点与点垂直于切面垂直于切面2.2.常见三类弹力的方向：常见三类弹力的方向：类型类型弹力方向弹力方向图示图示轻绳轻绳沿绳指向沿绳指向绳收缩的方向绳收缩的方向轻杆轻杆可沿杆可沿杆类型类型弹力方向弹力方向图示图示轻杆轻杆可不沿杆可不沿杆( (由运动状态判断由运动状态判断) )轻弹簧轻弹簧沿弹簧形变沿弹簧形变的反方向的反方向【题组通关【题组通关】【示范题【示范题】请在图中画出物体请在图中画出物体P P受到的力受到的力, ,其中接触处均光滑，其中接触处均光滑，物体物体P P处于静止状态。处于静止状态。【解题探究】【解题探究】(1)(1)乙图中物体乙图中物体P P所受的

22、两个弹力是否都指向圆心所受的两个弹力是否都指向圆心O?O?提示：提示：不是不是,A,A接触点的弹力指向圆心接触点的弹力指向圆心,B,B接触点的弹力方向与杆接触点的弹力方向与杆垂直。垂直。(2)(2)丙图中物体丙图中物体P P所受的两个弹力是否都指向圆心所受的两个弹力是否都指向圆心O?O?提示：提示：丙图中物体丙图中物体P P所受的两个弹力都属于点面接触所受的两个弹力都属于点面接触, ,方向都指方向都指向圆心向圆心O O。(3)(3)丁图中地面对物体丁图中地面对物体P P的弹力方向与物体的弹力方向与物体P P是匀速运动还是静是匀速运动还是静止是否有关系止是否有关系? ?提示：提示：物体物体P P

23、无论是匀速还是静止无论是匀速还是静止, ,都处于平衡状态都处于平衡状态, ,所受的弹所受的弹力和重力是一对平衡力力和重力是一对平衡力, ,地面对物体地面对物体P P的弹力方向垂直地面向上。的弹力方向垂直地面向上。【规范解答【规范解答】物体物体P P受到的各接触点或面对它的弹力的示意图受到的各接触点或面对它的弹力的示意图如图：如图：【通关【通关1+11+1】1.1.如图为如图为P P物体对物体对Q Q物体的压力的示意图物体的压力的示意图, ,其中错误的是其中错误的是( () )【解析】【解析】选选B B、C C、D D。P P对对Q Q物体的压力应作用在物体的压力应作用在Q Q物体上物体上, ,

24、且力且力的方向应垂直于接触面并指向的方向应垂直于接触面并指向Q Q物体物体, ,故故B B、C C、D D均是错误的。均是错误的。答案：答案：见解析见解析2.2.如图所示如图所示, ,一根弹性杆的一端固定在倾角为一根弹性杆的一端固定在倾角为3030的斜面上的斜面上, ,杆杆的另一端固定一个质量为的另一端固定一个质量为m=0.2kgm=0.2kg的小球的小球, , 小球处于静止状态小球处于静止状态, ,弹性杆对小球的弹力为弹性杆对小球的弹力为(g(g取取10m/s10m/s2 2)()() )A.A.大小为大小为2 N,2 N,方向平行于斜面向上方向平行于斜面向上B.B.大小为大小为1 N,1

25、N,方向平行于斜面向上方向平行于斜面向上C.C.大小为大小为2 N,2 N,方向垂直于斜面向上方向垂直于斜面向上D.D.大小为大小为2 N,2 N,方向竖直向上方向竖直向上【解析】【解析】选选D D。球受重力。球受重力G G和弹力和弹力F,F,由二力平衡条件可知由二力平衡条件可知, ,杆对杆对球的弹力方向与重力方向相反球的弹力方向与重力方向相反, ,竖直向上竖直向上, ,大小大小F=G=mg=2N,F=G=mg=2N,故故D D正确。正确。【变式训练】【变式训练】1.(20131.(2013广州高一检测广州高一检测) )重力为重力为G G的小球的小球A A在斜面在斜面上静止上静止, ,如图所示

26、如图所示, ,光滑挡板的情况：图甲是竖直方向、图乙是光滑挡板的情况：图甲是竖直方向、图乙是垂直斜面方向、图丙是水平方向。作出这三种情况下小球垂直斜面方向、图丙是水平方向。作出这三种情况下小球A A的的受力示意图。受力示意图。【解析】【解析】如图所示如图所示答案：答案：见解析见解析2.2.画出图中球画出图中球A A所受弹力的示意图所受弹力的示意图, ,已知各接触面均光滑已知各接触面均光滑,A,A球均球均静止。静止。【解析】【解析】甲图中甲图中A A与与B B、A A与右墙之间都有挤压与右墙之间都有挤压, ,都产生弹力都产生弹力, ,竖竖直墙给直墙给A A的弹力与墙垂直指向左方的弹力与墙垂直指向左

27、方,B,B给给A A的弹力沿两球球心连线的弹力沿两球球心连线指向指向A,A,如图甲所示。如图甲所示。乙图中绳对乙图中绳对A A的弹力沿绳的方向指向绳收缩的方向的弹力沿绳的方向指向绳收缩的方向,B,B对对A A的弹力的弹力沿两球球心连线指向沿两球球心连线指向A,A,如图乙所示。如图乙所示。丙图中杆和丙图中杆和A A之间有形变之间有形变, ,杆对杆对A A有弹力有弹力, ,由由A A的平衡状态可知的平衡状态可知, ,杆杆对对A A的弹力与重力平衡的弹力与重力平衡, ,所以杆对所以杆对A A的弹力方向竖直向上的弹力方向竖直向上, ,如图丙如图丙所示。所示。答案：答案：见解析见解析【微思考】【微思考】

28、(1)(1)弹力的方向可以与物体间的接触面平行吗弹力的方向可以与物体间的接触面平行吗? ?提示：提示：弹力的方向只能垂直于两物体的接触面弹力的方向只能垂直于两物体的接触面, ,不能与接触面不能与接触面平行。平行。(2)(2)物体对支持面的压力方向一定竖直向下吗物体对支持面的压力方向一定竖直向下吗? ?试举例说明。试举例说明。提示：提示：当支持面水平时当支持面水平时, ,物体对支持面的压力一定竖直向下物体对支持面的压力一定竖直向下; ;当当支持面为斜面时支持面为斜面时, ,物体对支持面的压力不再是竖直向下物体对支持面的压力不再是竖直向下, ,而是与而是与支持面垂直。支持面垂直。【素养升华【素养升

29、华】确定弹力方向时应注意的三个问题确定弹力方向时应注意的三个问题(1)(1)压力、支持力的方向：垂直于接触面压力、支持力的方向：垂直于接触面, ,确定它们方向的关键确定它们方向的关键是找准接触面或接触点的切面。是找准接触面或接触点的切面。(2)(2)轻杆的弹力：轻杆的弹力：沿着杆提供拉力或支持力沿着杆提供拉力或支持力, ,此时弹力沿杆的方向。此时弹力沿杆的方向。轻杆的弹力有时不沿杆的方向轻杆的弹力有时不沿杆的方向, ,此时要结合物体的运动状态此时要结合物体的运动状态来确定弹力的具体方向。来确定弹力的具体方向。(3)(3)质量不均匀球体所受弹力的方向：指向球体中心质量不均匀球体所受弹力的方向：指

30、向球体中心, ,而不是重而不是重心。心。 【题组通关】【题组通关】【示范题】【示范题】(2013(2013潍坊高一检测潍坊高一检测) )一轻弹簧在一轻弹簧在10.0N10.0N的拉力作的拉力作用下用下, ,长度由原长长度由原长5.00 cm5.00 cm伸长为伸长为6.00 cm6.00 cm。则。则(1)(1)弹簧的劲度系数为多大弹簧的劲度系数为多大? ?(2)(2)当该弹簧长度为当该弹簧长度为4.20cm4.20cm时时, ,弹簧的弹力有多大弹簧的弹力有多大? ?【解题探究【解题探究】设弹簧原长为设弹簧原长为l0 0, ,拉长后的长度为拉长后的长度为l1 1, ,压缩后的长压缩后的长度为度

31、为l2 2, ,则：则：(1)(1)拉伸后弹簧的形变量拉伸后弹簧的形变量x x1 1= =_。(2)(2)压缩后弹簧的形变量压缩后弹簧的形变量x x2 2= =_。l1 1- -l0 0l0 0- -l2 2【规范解答【规范解答】(1)(1)由由F=kxF=kx得得F F1 1=k(=k(l1 1- -l0 0) )即即k= =1k= =110103 3N/mN/m(2)(2)当该弹簧长度为当该弹簧长度为4.20cm4.20cm时时, ,弹簧处于压缩状态弹簧处于压缩状态, ,此时弹簧的弹力此时弹簧的弹力F F2 2=k(=k(l0 0- -l2 2)=1)=110103 3(5.00-4.20

32、)(5.00-4.20)1010-2-2N=8 NN=8 N答案：答案：(1)1(1)110103 3N/mN/m(2)8N(2)8N1210F10.0 N6.00 5.0010 mll【通关【通关1+11+1】 1.(1.(拓展延伸拓展延伸) )【示范题【示范题】中中, ,当弹簧受到当弹簧受到15N15N的拉力时的拉力时, ,弹簧的弹簧的长度是多少长度是多少? ?受到大小是受到大小是5N5N的压力时呢的压力时呢? ?【解析【解析】由由F F3 3=k(=k(l3 3- -l0 0) )得得l3 3= += +l0 0=( +5.0=( +5.01010-2-2)m=6.5)m=6.51010

33、-2-2m=6.5cmm=6.5cm根据根据F F4 4=k(=k(l0 0- -l4 4) )得得l4 4= =l0 0- =5.00cm- - =5.00cm- 10102 2cm=4.50cmcm=4.50cm答案：答案：6.5 cm6.5 cm4.5 cm4.5 cm3Fk3151 104Fk351 102.(20142.(2014宜昌高一检测宜昌高一检测) )一根轻质弹簧一端固定一根轻质弹簧一端固定, ,用大小为用大小为F F1 1的力压弹簧的另一端的力压弹簧的另一端, ,平衡时长度为平衡时长度为l1 1; ;改用大小为改用大小为F F2 2的力拉弹的力拉弹簧簧, ,平衡时长度为平衡

34、时长度为l2 2, ,弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内, ,该弹簧该弹簧的劲度系数为的劲度系数为( () )2121212121211221FFFFA. B.FFFFC. D.llllllll【解析】【解析】选选A A。由胡克定律。由胡克定律F=kxF=kx得得, ,式中式中x x为形变量为形变量, ,设弹簧设弹簧原长为原长为l0 0, ,则有则有F F1 1=k(=k(l0 0- -l1 1),F),F2 2=k(=k(l2 2- -l0 0),),联立方程组可以解得联立方程组可以解得 所以所以A A项正确。项正确。【变式训练】【变式训练】1.1.关于胡克定律关于

35、胡克定律, ,下列说法中不正确的是下列说法中不正确的是( () )A.A.由由F=kxF=kx可知可知, ,弹力弹力F F的大小与弹簧的形变量的大小与弹簧的形变量x x成正比成正比B.B.由由k= k= 可知可知, ,劲度系数劲度系数k k与弹力与弹力F F成正比成正比, ,与弹簧的形变量与弹簧的形变量x x成成反比反比C.C.弹簧的劲度系数弹簧的劲度系数k k是由弹簧本身的性质决定的是由弹簧本身的性质决定的, ,与弹力与弹力F F的大的大小和弹簧形变量小和弹簧形变量x x的大小无关的大小无关D.D.弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长( (或缩短或缩短) )单

36、位长度时单位长度时弹力的大小弹力的大小Fx【解析】【解析】选选B B。胡克定律。胡克定律F=kxF=kx中中,x,x是弹簧伸长或缩短的长度是弹簧伸长或缩短的长度;k;k是劲度系数是劲度系数, ,与弹簧本身的性质有关与弹簧本身的性质有关, ,与与F F、x x均无关。故选项均无关。故选项B B错误错误,A,A、C C、D D正确。正确。2.2.在水平桌面上一根弹簧在弹性限度内在水平桌面上一根弹簧在弹性限度内, ,对其施加对其施加30N30N的拉力时的拉力时, ,其长度为其长度为20 cm,20 cm,对其施加对其施加30 N30 N压力时压力时, ,其长度为其长度为14 cm,14 cm,试求该

37、试求该弹簧的自然长度和它的劲度系数。弹簧的自然长度和它的劲度系数。【解析】【解析】设弹簧的自然长度为设弹簧的自然长度为l0 0, ,劲度系数为劲度系数为k k。根据根据F=kx,xF=kx,x为弹簧伸长为弹簧伸长( (或缩短或缩短) )的长度的长度, ,由此得：由此得：30=k(0.2-30=k(0.2-l0 0),30=k(),30=k(l0 0-0.14)-0.14)解以上两式得：解以上两式得：l0 0=17cm,k=1000N/m=17cm,k=1000N/m答案：答案：17cm17cm1 000 N/m1 000 N/m【资源平台】【资源平台】备选角度：弹簧的弹力分析备选角度：弹簧的弹

38、力分析【示范题】【示范题】如图所示如图所示, ,物体物体A A和和B B的重力分别为的重力分别为10 N10 N和和3 N,3 N,不计不计弹簧测力计和细线的重力及一切摩擦弹簧测力计和细线的重力及一切摩擦, ,则弹簧测力计的示数为则弹簧测力计的示数为 ( () )A.3 NA.3 NB.7 N C.10 N D.13 NB.7 N C.10 N D.13 N【标准解答】【标准解答】选选A A。B B物体对弹簧测力计的拉力为物体对弹簧测力计的拉力为3N,3N,由二力平由二力平衡知衡知A A对弹簧测力计的拉力也为对弹簧测力计的拉力也为3N,3N,故弹簧测力计的示数为故弹簧测力计的示数为3N,A3N

39、,A正确。正确。弹簧弹簧F-xF-x图像问题的解题技巧图像问题的解题技巧【案例剖析】【案例剖析】(2014(2014衡水高一检测衡水高一检测) )某物理兴趣小组的同学在某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候研究弹簧弹力的时候, ,测得弹力的大小测得弹力的大小F F和弹簧长度和弹簧长度L L的关系如的关系如图所示图所示, ,则由图线可知：则由图线可知：(1)(1)弹簧的劲度系数为弹簧的劲度系数为N/mN/m。(2)(2)当弹簧被压缩当弹簧被压缩, ,弹力大小为弹力大小为5N5N时时, ,弹簧的长度为弹簧的长度为cmcm。【精讲精析】【精讲精析】(1)(1)由图读出由图读出, ,弹簧的弹力弹簧的

40、弹力F=0F=0时时, ,弹簧的长度为弹簧的长度为L L0 0=10cm,=10cm,即弹簧的原长为即弹簧的原长为10cm,10cm,由图读出弹力为由图读出弹力为F F1 1=10N,=10N,弹簧的弹簧的长度为长度为L L1 1=5cm,=5cm,弹簧压缩的长度弹簧压缩的长度x x1 1=L=L0 0-L-L1 1=5cm=0.05 m,=5cm=0.05 m,由胡克定由胡克定律得弹簧的劲度系数为律得弹簧的劲度系数为k= =200N/mk= =200N/m。(2)(2)弹簧的弹力为弹簧的弹力为5N,5N,弹簧的形变量弹簧的形变量x= =2.5cm,x= =2.5cm,弹簧的原长弹簧的原长为为

41、10cm,10cm,弹簧处于压缩状态弹簧处于压缩状态, ,所以弹簧的长度为所以弹簧的长度为7.5cm7.5cm。答案：答案：(1)200(1)200(2)7.5(2)7.511FxFk【名师指津】【名师指津】F-xF-x图像问题求解图像问题求解“三步走三步走”(1)(1)找截距找截距图像在横轴的截距表示弹簧的原长图像在横轴的截距表示弹簧的原长; ;(2)(2)求斜率求斜率图像的斜率表示弹簧的劲度系数图像的斜率表示弹簧的劲度系数; ;(3)(3)列方程列方程恰当选取图像上的点列方程或方程组恰当选取图像上的点列方程或方程组, ,同时注意同时注意坐标轴对应物理量的单位。坐标轴对应物理量的单位。【自我

42、小测】【自我小测】(2013(2013淮安高一检测淮安高一检测) )由实验由实验测得某弹簧的长度测得某弹簧的长度L L和弹力和弹力F F的关系如图所示的关系如图所示, ,求：求：(1)(1)该弹簧的原长为多少该弹簧的原长为多少? ?(2)(2)该弹簧的劲度系数为多少该弹簧的劲度系数为多少? ?【解析】【解析】解法一：解法一：(1)(1)弹簧不产生弹力时的长度等于原长弹簧不产生弹力时的长度等于原长, ,由图可知该弹簧的原由图可知该弹簧的原长为长为L L0 0=15cm=15cm。(2)(2)据据F=kxF=kx得劲度系数：得劲度系数：k= ,k= ,由图线可知由图线可知, ,该弹簧伸长该弹簧伸长

43、L=(25cm-15 cm)=10cmL=(25cm-15 cm)=10cm时时, ,弹力弹力F=50NF=50N。所以。所以,k= ,k= =500N/m =500N/m。FFxLFL250 N/m10 10解法二：解法二：根据胡克定律得根据胡克定律得F=k(L-LF=k(L-L0 0),),代入图像中的两点代入图像中的两点(0.25,50)(0.25,50)和和(0.05,-50)(0.05,-50)。可得可得50=k(0.25-L50=k(0.25-L0 0)-50=k(0.05-L)-50=k(0.05-L0 0) )解得解得L L0 0=0.15m,k=500N/m=0.15m,k=

44、500N/m。答案：答案：(1)15cm(1)15cm(2)500N/m(2)500N/m【补偿训练【补偿训练】(2013(2013泉州高一检测泉州高一检测) )一根轻弹簧的伸长量一根轻弹簧的伸长量(x)(x)跟所受的外力跟所受的外力(F)(F)之间的关系如图所示之间的关系如图所示, ,试求：试求：(1)(1)弹簧的劲度系数弹簧的劲度系数k;k;(2)(2)若弹簧原长若弹簧原长l0 0=60cm,=60cm,当把弹簧压缩到当把弹簧压缩到40cm40cm长时长时, ,需要多大的需要多大的压力压力? ?【解析】【解析】(1)(1)由题图知由题图知, ,当弹簧伸长量当弹簧伸长量x=60cm=0.6mx=60cm=0.6m时时, ,弹簧弹力弹簧弹力F=900N,F=900N,由胡克定律得由胡克定律得劲度系数劲度系数k= N/m=1500N/mk= N/m=1500N/m(2)(2)把弹簧压缩到把弹簧压缩到40 cm40 cm长时长时, ,弹簧的压缩量弹簧的压缩量x=x=l0 0- -l=60cm-40cm=20cm=0.2m=60cm-40cm=20cm=0.2m故此时弹簧所受压力故此时弹簧所受压力F=kx=1500F=kx=15000.2N=300N0.2N=300N答案：答案：(1)1500N/m(1)1500N/m(2)300N(2)300NF900 x0.6