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1、高中物理课件弹力本讲稿第一页，共四十八页本讲稿第二页，共四十八页本讲稿第三页，共四十八页1 1知道形变、弹性形变、弹性限度的知道形变、弹性形变、弹性限度的概念。概念。2 2理解弹力产生的条件，会分析弹力理解弹力产生的条件，会分析弹力的方向并能正确画出弹力的示意图。的方向并能正确画出弹力的示意图。3 3知道压力、支持力和绳的拉力都是知道压力、支持力和绳的拉力都是弹力，会分析弹力的有无。弹力，会分析弹力的有无。4 4掌握胡克定律计算弹簧弹力的方法。掌握胡克定律计算弹簧弹力的方法。本讲稿第四页，共四十八页本讲稿第五页，共四十八页读教材读教材填要点填要点 1 1弹性形变和弹力弹性形变和弹力 (1)(1
2、)接触力：接触力：定义：相接触的物体间产生的相互作用力，如：定义：相接触的物体间产生的相互作用力，如：拉力、压力、支持力等。拉力、压力、支持力等。分类：按性质可分为分类：按性质可分为 和和 两类，它们在两类，它们在本质上都是由本质上都是由 引起的。引起的。弹力弹力摩擦力摩擦力电磁力电磁力本讲稿第六页，共四十八页 (2)(2)弹性形变与弹力：弹性形变与弹力：形变：物体在力的作用下形变：物体在力的作用下 或或 会发生改会发生改变的现象。变的现象。弹性形变：物体在形变后撤去作用力时能够弹性形变：物体在形变后撤去作用力时能够 。形状形状体积体积恢复原状恢复原状本讲稿第七页，共四十八页 (3)(3)弹力
3、：弹力：定义：发生定义：发生 的物体由于要的物体由于要 ，对与它接，对与它接触的物体产生的力的作用。触的物体产生的力的作用。产生条件：两物体产生条件：两物体 ；发生；发生 。(4)(4)弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物体不能作用力后物体不能 恢复原来的形状，这个限度叫做弹性恢复原来的形状，这个限度叫做弹性限度。限度。弹性形变弹性形变恢复原状恢复原状相互接触相互接触弹性形变弹性形变完全完全本讲稿第八页，共四十八页2 2几种弹力几种弹力(1)(1)常见弹力：平时所说的拉力、压力和支持力都是弹力。常见弹力：平时所说的拉力、压力和支持力
4、都是弹力。(2)(2)弹力的方向：弹力的方向：压力和支持力的方向垂直于物体的压力和支持力的方向垂直于物体的 。绳的拉力沿着绳而指向绳绳的拉力沿着绳而指向绳 的方向。的方向。接触面接触面收缩收缩本讲稿第九页，共四十八页3胡克定律胡克定律(1)内容：内容：弹弹簧簧发发生生弹弹性形性形变时变时，弹弹力的大小力的大小F跟跟弹弹簧簧 成正比。成正比。(2)公式：公式：，其中，其中k为弹为弹簧的簧的 ，单单位：位：牛牛顿顿每米，符号每米，符号 。伸伸长长(或或缩缩短短)的的长长度度xFkx劲劲度系数度系数N/m本讲稿第十页，共四十八页试身手试身手夯基础夯基础1关于关于弹弹力力产产生的条件，下列生的条件，下
5、列说说法正确的是法正确的是()A只要两个物体接触就一定只要两个物体接触就一定产产生生弹弹力力B只要两个物体相互吸引就一定有只要两个物体相互吸引就一定有弹弹力力C只要物体只要物体处处于运于运动动状状态态，就一定有，就一定有弹弹力力D只要物体只要物体间间相互接触且相互接触且发发生生弹弹性形性形变变就一定就一定有有弹弹力力解析：解析：弹弹力一定力一定发发生在直接接触且生在直接接触且发发生生弹弹性形性形变变的物体的物体之之间间，故只有，故只有D正确。正确。答案：答案：D本讲稿第十一页，共四十八页2关于关于弹弹力的方向，下列力的方向，下列说说法正确的是法正确的是()A弹弹力方向一定垂直于接触面力方向一定
6、垂直于接触面B弹弹力方向不一定垂直于接触面力方向不一定垂直于接触面C轻质绳对轻质绳对物体的物体的弹弹力方向一定沿着力方向一定沿着绳绳子离开子离开物体的方向，因物体的方向，因为绳为绳子只会子只会发发生拉伸形生拉伸形变变D轻质绳对轻质绳对物体物体产产生的生的弹弹力一定垂直于与力一定垂直于与绳绳相相连连的接触面的接触面本讲稿第十二页，共四十八页解析：解析：压压力或支持力的方向一定垂直于接力或支持力的方向一定垂直于接触面，但是触面，但是绳绳的拉力方向一定沿的拉力方向一定沿绳绳而且指而且指向向绳绳收收缩缩的方向，它不一定垂直于与的方向，它不一定垂直于与绳绳相相连连的接触面，如的接触面，如图图所示，所示，
7、绳对绳对物物块块的的弹弹力力就不垂直于物就不垂直于物块块的上表面，所以的上表面，所以A、D不不正确，正确，B、C正确。正确。答案：答案：BC本讲稿第十三页，共四十八页C弹弹簧的簧的劲劲度系数度系数k是由是由弹弹簧本身的性簧本身的性质质决定的，与决定的，与弹弹力力F的大小和的大小和弹弹簧伸簧伸长长(或或缩缩短短)的的长长度度x的大小无关的大小无关D弹弹簧的簧的劲劲度系数在数度系数在数值值上等于上等于弹弹簧伸簧伸长长(或或缩缩短短)单单位位长长度度时弹时弹力的大小力的大小本讲稿第十四页，共四十八页答案：答案：ACD本讲稿第十五页，共四十八页本讲稿第十六页，共四十八页1弹弹力的力的产产生条件生条件(
8、1)物体相互接触；物体相互接触；(2)接触面相互接触面相互挤压发挤压发生生弹弹性形性形变变。2判断判断弹弹力有无的方法力有无的方法(1)假假设设法：假法：假设设把与物体接触的面或点去掉，看物体把与物体接触的面或点去掉，看物体还还能否在原能否在原位置保持原来的状位置保持原来的状态态，从而判断，从而判断该该物体是否受物体是否受弹弹力作用。如将力作用。如将图图321乙中与小球接触的斜面去掉，小球无法在原位置保持静止，乙中与小球接触的斜面去掉，小球无法在原位置保持静止，而把而把图图甲中的斜面去掉，小球仍静止，故甲球不受斜面的甲中的斜面去掉，小球仍静止，故甲球不受斜面的弹弹力，力，乙球受斜面的乙球受斜面
9、的弹弹力。力。本讲稿第十七页，共四十八页图图321本讲稿第十八页，共四十八页 (2)(2)力的作用效果判断：如果相互接触的物体间存在弹力，力的作用效果判断：如果相互接触的物体间存在弹力，则必有相应的作用效果，或使受力物体发生形变或改变受力物则必有相应的作用效果，或使受力物体发生形变或改变受力物体的运动状态。看物体的受力是否与物体的运动状态相符合，体的运动状态。看物体的受力是否与物体的运动状态相符合，从而确定物体所受弹力的有无。从而确定物体所受弹力的有无。名师点睛名师点睛 相互接触是产生弹力的首要条件，但相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，只有两个物体接触并产互接触
10、的物体间不一定存在弹力，只有两个物体接触并产生弹性形变时，两物体间才有弹力产生。生弹性形变时，两物体间才有弹力产生。本讲稿第十九页，共四十八页 1 1试分析如图试分析如图3 32 22 2中球是否受弹力作用，若受中球是否受弹力作用，若受弹力，试指出其施力物体。弹力，试指出其施力物体。图图3 32 22 2本讲稿第二十页，共四十八页 思路点思路点拨拨判断判断弹弹力的有无可采用假力的有无可采用假设设法：假法：假设设把与把与物体接触的面或点去掉，看物体物体接触的面或点去掉，看物体还还能否在原位置上保持原来的能否在原位置上保持原来的状状态态，从而判断，从而判断该该物体是否受物体是否受弹弹力作用。力作用
11、。本讲稿第二十一页，共四十八页解析解析采用假采用假设设法可判定：法可判定：(1)图图中球受到中球受到绳绳的拉力、的拉力、竖竖直直墙墙壁的壁的弹弹力；力；(2)图图中球受到中球受到绳绳的拉力；的拉力；(3)图图中球受到中球受到绳绳的的拉力；拉力；(4)图图中球受到中球受到绳绳的拉力、斜面的支持力；的拉力、斜面的支持力；(5)图图中中球受到水平面的支持力；球受到水平面的支持力；(6)图图中球受到斜面的支持力、中球受到斜面的支持力、竖竖直直挡挡板的板的弹弹力。力。答案答案见见解析解析本讲稿第二十二页，共四十八页在在处处理理弹弹力力问题时问题时，判断接触面，判断接触面间间是否是否挤压挤压(或拉伸或拉伸
12、)是判断是判断弹弹力有无的重要方法。一般地，判断接触面力有无的重要方法。一般地，判断接触面间间是否是否存在存在挤压挤压(或拉伸或拉伸)的条件，也的条件，也经经常采用假常采用假设设法，即如果物体法，即如果物体间间有有挤压挤压(或拉伸或拉伸)，则则受到某一受到某一弹弹力，当受到力，当受到这这一一弹弹力后力后如果物体不能如果物体不能处处于当于当时时的状的状态态，则则此此弹弹力不存在。力不存在。本讲稿第二十三页，共四十八页物体所受物体所受弹弹力的方向力的方向总总是与物体形是与物体形变变的的趋趋向相反，向相反，弹弹力力的作用的作用线总线总是通是通过过两物体的接触点并沿其接触点公共切面的两物体的接触点并沿
13、其接触点公共切面的垂垂线线方向。方向。常常见弹见弹力的方向力的方向(见见下表下表)：本讲稿第二十四页，共四十八页类类型型方向方向图图例例接接触触方方式式面与面与面面垂直公共接触面指向垂直公共接触面指向受力物体受力物体点与点与面面过过接触点，垂直于接接触点，垂直于接触面触面(或接触面的切面或接触面的切面)指向受力物体指向受力物体点与点与点点垂直于垂直于过过接触点的公接触点的公切面指向受力物体切面指向受力物体本讲稿第二十五页，共四十八页类类型型方向方向图图例例轻绳轻绳沿沿绳绳指向指向绳绳收收缩缩方向方向轻轻杆杆拉伸拉伸时时沿杆沿杆收收缩缩方向，方向，压缩时压缩时沿杆沿杆伸伸长长方向方向本讲稿第二十
14、六页，共四十八页类类型型方向方向图图例例轻轻杆杆当杆的受力当杆的受力较较复复杂时杂时，杆的，杆的弹弹力力方向要具体方向要具体问题问题具体分析具体分析轻弹轻弹簧簧沿沿弹弹簧形簧形变变的反的反方向方向本讲稿第二十七页，共四十八页名名师师点睛点睛(1)弹弹簧和杆都可以簧和杆都可以产产生拉力或生拉力或压压力，但力，但绳绳只能只能产产生拉力。生拉力。(2)杆与物体杆与物体间间的的弹弹力方向不一定沿杆的方向。力方向不一定沿杆的方向。本讲稿第二十八页，共四十八页2请请在在图图323中画出杆和球所受的中画出杆和球所受的弹弹力。力。图图323本讲稿第二十九页，共四十八页解析解析(1)杆在重力作用下杆在重力作用下
15、对对A、B两两处处都都产产生生挤挤压压作用，故作用，故A、B两点两点处对处对杆有杆有弹弹力，力，弹弹力方向与接触力方向与接触点的平面垂直，如点的平面垂直，如图图(1)所示。所示。(2)球球挤压墙挤压墙壁且拉壁且拉紧绳紧绳子，所以子，所以墙对墙对球的球的弹弹力与力与墙墙面垂面垂直；直；绳绳子子对对球的球的弹弹力沿力沿绳绳斜向上。如斜向上。如图图(2)所示。所示。答案答案见见解析解析本讲稿第三十页，共四十八页判断判断弹弹力的方向，力的方向，应应先明确被分析的先明确被分析的弹弹力，找准力，找准接触接触类类型，然后确定施力物体，分析施力物体的形型，然后确定施力物体，分析施力物体的形变变方向，从而确定方
16、向，从而确定弹弹力的方向。力的方向。本讲稿第三十一页，共四十八页1 1实验目的实验目的(1)(1)探究弹簧弹力与弹簧伸长的关系。探究弹簧弹力与弹簧伸长的关系。(2)(2)学会用列表法、图像法、函数法处理实验数据。学会用列表法、图像法、函数法处理实验数据。本讲稿第三十二页，共四十八页2 2实验原理实验原理弹簧上的弹力与使它发生形变的外力在数值上是相等的，用悬挂法弹簧上的弹力与使它发生形变的外力在数值上是相等的，用悬挂法测量弹簧的弹力时，当弹簧下端悬挂的钩码静止时，弹力大小与挂在弹测量弹簧的弹力时，当弹簧下端悬挂的钩码静止时，弹力大小与挂在弹簧下面的钩码的重力相等；弹簧的原长与挂上钩码后弹簧的长度
17、可以用簧下面的钩码的重力相等；弹簧的原长与挂上钩码后弹簧的长度可以用刻度尺测出，其伸长量可以用弹簧的长度减去原长来求得，这样就可以刻度尺测出，其伸长量可以用弹簧的长度减去原长来求得，这样就可以定量研究弹力与弹簧伸长之间的关系了。定量研究弹力与弹簧伸长之间的关系了。3 3实验器材实验器材铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、坐标纸。铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、坐标纸。4 4实验步骤实验步骤(1)(1)将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l l0 0，即原长。，即原长。本讲稿第
18、三十三页，共四十八页(2)(2)如图如图3 32 24 4所示，将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，所示，将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时测出弹簧的总长并计算钩码的重力，填写在记录表格里。在平衡时测出弹簧的总长并计算钩码的重力，填写在记录表格里。图图324本讲稿第三十四页，共四十八页12345F/NL/cmx/cm(3)改改变变所挂所挂钩码钩码的的质质量，重复上步的量，重复上步的实验过实验过程多次。程多次。本讲稿第三十五页，共四十八页5数据数据处处理理(1)用公式用公式xLL0计计算出算出弹弹簧各次的伸簧各次的伸长长量，填入上量，填入上表。表。(2)以以弹弹力力F(大小等于所挂大小等于所挂
19、钩码钩码的重力的重力)为纵为纵坐坐标标，以，以弹弹簧的伸簧的伸长长量量x为为横坐横坐标标，用描点法作，用描点法作图图。连连接各点，得出接各点，得出弹弹力力F随随弹弹簧伸簧伸长长量量x变变化的化的图线图线。本讲稿第三十六页，共四十八页(3)以以弹弹簧伸簧伸长长量量为为自自变变量，写出曲量，写出曲线线所代表的函数。所代表的函数。首先首先尝试尝试一次函数，如果不行一次函数，如果不行则则考考虑虑二次函数。二次函数。(4)得出得出弹弹力和力和弹弹簧伸簧伸长长量之量之间间的函数关系，研究并的函数关系，研究并解解释释函数表达式中常数的物理意函数表达式中常数的物理意义义。本讲稿第三十七页，共四十八页6注意事注
20、意事项项(1)所挂所挂钩码钩码不要不要过过重，以免重，以免弹弹簧被簧被过过分拉伸，超出它的分拉伸，超出它的弹弹性限度。性限度。(2)每次所挂每次所挂钩码钩码的的质质量差尽量大一些，从而使在坐量差尽量大一些，从而使在坐标标上描上描的点尽可能稀一些，的点尽可能稀一些，这样这样作出的作出的图线图线精确。精确。(3)测弹测弹簧簧长长度度时时，一定要在，一定要在弹弹簧簧竖竖直直悬悬挂且挂且处处于平衡状于平衡状态时测态时测量，量，刻度尺要保持刻度尺要保持竖竖直并靠近直并靠近弹弹簧，以免增大簧，以免增大误误差。差。(4)(4)描点画线时，所描的点不一定都落在一条直线上，但描点画线时，所描的点不一定都落在一条
21、直线上，但应注意一定要使各点均匀分布在直线的两侧。应注意一定要使各点均匀分布在直线的两侧。(5)(5)记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。本讲稿第三十八页，共四十八页7误误差分析差分析(1)由于由于弹弹簧原簧原长长及伸及伸长长量的量的测测量都不便于操作，故存在量都不便于操作，故存在较较大大的的测测量量误误差。差。(2)由于由于弹弹簧自身的重力的影响造成簧自身的重力的影响造成误误差。差。(3)当未放重物当未放重物时时，弹弹簧在自身重力的作用下，已簧在自身重力的作用下，已经经有一个伸有一个伸长长量，量，这样这样在作在作图线时图线时，图
22、线图线与与x轴轴有一截距。有一截距。本讲稿第三十九页，共四十八页3某同学在做某同学在做“探究探究弹弹力和力和弹弹簧伸簧伸长长量的关系量的关系”的的实验实验中，中，所用所用实验实验装置如装置如图图325所示，所用的所示，所用的钩码钩码每只每只质质量都是量都是30 g。他先他先测测出不挂出不挂钩码时弹钩码时弹簧的自然簧的自然长长度，再将度，再将5个个钩码钩码逐个挂在逐个挂在弹弹簧簧的下端，每次都的下端，每次都测测出相出相应应的的弹弹簧簧总长总长度，并将数据填在下表中。度，并将数据填在下表中。实实验验中中弹弹簧始簧始终终未超未超过弹过弹性限度，取性限度，取g10 m/s2。试试根据根据这这些些实验实
23、验数数据在如据在如图图326所示的坐所示的坐标标系中作出系中作出弹弹簧所受簧所受弹弹力大小与力大小与弹弹簧簧总长总长度之度之间间的函数关系的的函数关系的图线图线。则则：本讲稿第四十页，共四十八页图图3 32 25 5图图3 32 26 6钩码质钩码质量量(g)0306090120150弹弹簧簧总长总长度度(cm)6.007.008.009.0010.0011.00本讲稿第四十一页，共四十八页(1)写出写出该图线该图线的数学表达式的数学表达式F_ N；(2)图线图线与横与横轴轴的交点的物理意的交点的物理意义义是是_；(3)该弹该弹簧的簧的劲劲度系数度系数k_ N/m；(4)图线图线延延长长后与后
24、与纵轴纵轴的交点的物理意的交点的物理意义义是是_。审题审题指指导导解答本解答本题题需要把握以下两点：需要把握以下两点：(1)图线图线斜率的意斜率的意义义(或切或切线线斜率的意斜率的意义义)；(2)图线图线与与纵轴纵轴、横、横轴轴交点的物理意交点的物理意义义。图图像法是像法是处处理理实实验验数据的一种常用方法。数据的一种常用方法。本讲稿第四十二页，共四十八页解析解析描点作描点作图图，图图像如像如图图所示。所示。(1)由由图图像可以得出像可以得出图线图线的数学表的数学表达式达式为为F(30L1.8)N；(2)图线图线与横与横轴轴的交点表示，的交点表示，弹弹簧所受簧所受弹弹力力F0时弹时弹簧的簧的长
25、长度，度，即即弹弹簧的原簧的原长长；本讲稿第四十三页，共四十八页(3)图线图线的斜率即的斜率即为弹为弹簧的簧的劲劲度系数度系数k30 N/m；(4)图线图线延延长长后与后与纵轴纵轴的交点表示的交点表示弹弹簧簧长长度度为为5 cm时时的的弹弹力，此力，此时弹时弹簧被簧被压缩压缩了了1 cm，即表示，即表示弹弹簧被簧被压缩压缩1 cm时时的的弹弹力。力。答案答案(1)(30L1.8)(2)弹弹簧原簧原长长(3)30(4)弹弹簧被簧被压缩压缩1 cm时时的的弹弹力力本讲稿第四十四页，共四十八页本讲稿第四十五页，共四十八页本讲稿第四十六页，共四十八页1弹弹力力产产生的条件：生的条件：(1)直接接触；直接接触；(2)接触接触处发处发生生弹弹性形性形变变。2弹弹力的方向力的方向总总是垂直于接触面，或接触点的切面，指向是垂直于接触面，或接触点的切面，指向受力物体。受力物体。3绳绳的拉力的方向一定沿的拉力的方向一定沿绳绳，指向，指向绳绳收收缩缩的方向，而的方向，而杆的杆的弹弹力不一定沿杆。力不一定沿杆。4弹弹簧的簧的弹弹力力F与与弹弹簧形簧形变变量量x的大小关系：的大小关系：Fkx，其，其中中k为弹为弹簧的簧的劲劲度系数，由度系数，由弹弹簧本身因素决定。簧本身因素决定。本讲稿第四十七页，共四十八页本讲稿第四十八页，共四十八页