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1、3.2 弹力人教版 高中物理必修一第三章相互作用一、形变做一做做一做：捏橡皮泥，用力拉或压弹簧，用力弯动尺子。思考：捏橡皮泥，用力拉或压弹簧，用力弯动尺子的共同点是什么？物体在力的作用下形状或体积会发生改变形变一、形变思考：这两种形变有什么不一样吗？坚硬的物体在力的作用下也可以发生形变吗？解答:弹簧的形变可以恢复原状，橡皮泥的形变不能恢复原状。激光束激光束激光束激光束施加压力施加压力施加压力施加压力F F刻刻刻刻度度度度尺尺尺尺任何物体在力的作用下都可以发生形变一、形变是不是不管怎么压缩、拉伸弹簧，松手后，它都能回到原状？如果作用在物体上的力过大，超出了一定限度，那么撤去外力后，物体就不能恢复
2、原状，这个限度弹性限度一、形变o非弹性形变（范性形变）n当撤去外力作用后物体的形变保留而不能复原的o弹性形变n当撤去外力作用后物体能恢复原来的状态的形变o弹性限度如果形变过大，超过一定的限度，撤去外力后，物体就不能完全恢复原来的形状，这个限度叫做弹性限度。二、弹力发生形变的物体，对使它发生形变的物体有什么作用效果呢？因为它要力图恢复原状，所以对与它接触的物体会产生力二、弹力弹力产生的条件（必须同时具备，缺一不可）：两物体要直接接触；要发生弹性形变。一句话，弹力的产生，接触是前提，弹性形变是根本。定义：发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对跟它接触的物体有力的作用，这种力叫做弹力。几种常见的弹力：
3、压力、支持力、拉力、推力等。判断图1、2、3中静止的小球是否受到弹力作用,若受到弹力,请指出其施力物体。(接触面光滑)图1中小球受到绳的拉力和斜面的支持力;图2中小球受到绳的拉力;图3中小球受到水平面的支持力二、弹力相互接触是产生弹力的必要条件,但并不是相互接触的物体间一定存在弹力,只有两个物体接触并产生弹性形变时,两物体之间才有弹力产生。物体是否发生了弹性形变有时不容易直接判断。需要用其他方法间接判断,判断弹力的有无一般有以下三种方法。(1)根据弹力产生的条件来判断:看物体是否存在弹性形变及弹性形变的方向。(2)利用假设法判断:可假设在该处将与物体接触的另一物体去掉,看物体还能否在原位置保持
4、原来的状态,从而判断该物体是否受弹力作用。(3)利用力的作用效果分析:如图所示,光滑水平面上的球靠在竖直面上静止,竖直面是否对球产生力的作用?假设竖直面对球产生了力的作用,由力的作用效果可知,球不会静止,故可判定没有水平弹力产生。三、弹力的作用点和方向如图所示,棒、球、桌子、物块A均处于静止状态,思考讨论以下问题:结合上图,完成下面的表格,并尝试分析,弹力方向和形变方向及形变恢复的方向的关系。(选填“相同”或“相反”)三、弹力的作用点和方向弹力方向形变(恢复)方向与弹力方向的关系施力物体的形变方向 施力物体的形变恢复方向 受力物体的形变方向 受力物体的形变恢复方向相同相反相同相反弹力的方向就是
5、形变物体恢复原状趋势的方向（本质）三、弹力的作用点和方向通过以上的探究可知,弹力的方向总是与施力物体形变的方向相反,与受力物体形变的方向相同。那么,怎样判断弹力的方向?解答:在判断弹力方向时常常按如下思路分析:明确产生弹力的物体；找出该物体形变的方向；确定该物体产生的弹力的方向(与该物体形变的方向相反)。在下列各图中画出物体P受到的各接触点或面对其弹力的示意图,其中图甲、乙、丙中物体P处于静止状态,图丁中物体P(球)在水平面上匀速滚动。三、弹力的作用点和方向常见的三种接触方式时的弹力方向三、弹力的作用点和方向轻绳、轻杆的受力特点轻绳的含义：不计质量的柔软的绳子。轻绳的受力特点：只能拉不能压。一
6、定。处处相等。1、同一根自由轻绳张力大小？2、方向为沿绳收缩方向？3、能拉能压？三、弹力的作用点和方向轻绳、轻杆的受力特点轻杆含义：不计质量不发生形变的杆轻杆受力特点：能拉能压不能弯。不。1、同一根轻杆上的弹力大小？2、一定沿杆的方向方向？3、能拉能压能弯？处处相等。三、弹力的作用点和方向常见的三类弹力方向三、弹力的作用点和方向图1 图2固定杆与活动杆的弹力方向图1中轻杆AB的A端用可以活动的铰链连接在竖直墙壁上,B端用细绳系着;图2中轻杆CD的C端固定在竖直墙壁上,在B、D端分别挂着重物。请分别作出B、D端所受弹力的示意图。三、弹力的作用点和方向轻绳、轻杆是物理学中常见的两种理想模型：“轻”
7、是指它们自身的重力可以忽略不计；“轻绳”在拉力作用下其伸长忽略不计；“轻杆”(可以是各种形状的“杆”)则是其任何形变都忽略不计,其中“活动杆”的弹力只能沿杆子的径向,“固定杆”的弹力则可以沿任何方向。轻绳、轻杆的特点：四、弹力的大小实验目的1、探究弹力与的定量关系。2、学会利用图象研究两个物理量之间的关系的方法。实验原理1、如图所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与大小相等。2、用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量x，建立坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描写实验所测得的各组（x，F）对应的点，用的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就
8、可探知弹力大小与伸长量间的关系。弹簧伸长所挂钩码的重力平滑探究弹力与弹簧伸长量的关系探究弹力与弹簧伸长量的关系四、弹力的大小探究弹力与弹簧伸长量的关系探究弹力与弹簧伸长量的关系实验过程(1)选择器材：选择一只弹簧(注意它的弹性限度)悬挂在铁架台的横杆上，固定刻度尺的位置；(2)首先将实验装置调整妥当(如整个装置是否竖直平稳，标尺与弹簧的距离是否合适，标尺面与弹簧上的指针是否在同一平面内，是否便于读数等)；(3)读出弹簧自然下垂时指针所指刻度；(4)悬挂50g钩码一个，待稳定后，读出弹簧上指针所指刻度并计算出弹簧的伸长量记入表格；(5)逐个增加钩码，重复第4步，至少做4组数据；(6)图象法处理数
9、据：12345F/N L/cm x/cm 四、弹力的大小(1)由此可得：Fkx（胡克定律）其中x为弹簧的形变量(可能为伸长量ll0，也可能为缩短量l0l)；k为弹簧的劲度系数，k只与弹簧本身有关，由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定。它反映了弹簧的软硬程度，k越大，弹簧越硬，其长度越难改变。(2)弹力与弹簧伸长量的关系可用Fx图象表示，如图，图线的斜率即为弹簧的劲度系数。(3)由于F1kx1，F2kx2，故FF2F1kx2kx1k(x2x1)kx，因此，弹簧上弹力的变化量F与形变量的变化量也成正比关系，即Fkx。四、弹力的大小弹簧的弹力的计算：胡克定律定义：弹簧发生弹性形变时，弹力的大
10、小跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比。公式：Fkx其中：k弹簧的劲度系数(与弹簧的丝的粗细、材料、弹簧的直径、绕法和长度等量有关)单位：牛每米，符号N/mx弹簧伸长（或缩短）的长度四、弹力的大小非弹簧的弹力大小的计算弹力的大小与物体的形变程度有关，一般要借助物体的运动状态所遵循的物理规律求解。比如悬挂在竖直细绳上的物体处于静止状态时，物体受绳向上的拉力和重力作用。根据二力平衡，可知绳的拉力大小等于物体重力的大小。一根弹簧在弹性限度内,对其施加30N的拉力时,长度为20cm;对其施加30N压力时,其长度为14cm。求该弹簧的自然长度和它的劲度系数。胡克定律的成立是有条件的,那就是弹簧发生“弹性形变”,且必须在弹性限度内。表达式中的x是弹簧的形变量,是弹簧伸长(或缩短)的长度,而不是弹簧的原长,也不是弹簧形变后的实际长度,弹簧伸长或压缩相同长度,弹力大小相等,但方向不同。由于弹簧的形变量x通常以“cm”为单位,而劲度系数k又往往以“N/m”为单位,因而在应用上式时要注意将各物理量的单位统一到国际单位制中。公式F=kx可作为胡克定律的推论使用,式中F、x分别表示弹力变化量和形变变化量。课后作业：完成第三章第二节相关练习预习第三章第三节相关知识