2017-2018学年高中物理 第二章 力 2.3 弹力课件 教科版必修1

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1、第第二二章章第第3 3节节理解理解教材新知教材新知把握把握热点考向热点考向知识点一知识点一知识点二知识点二考向一考向一考向二考向二 考向三考向三应用应用创新演练创新演练随堂基础巩固随堂基础巩固课时跟踪训练课时跟踪训练知识点三知识点三1.形变分为两种，一是弹性形变，能恢复形变分为两种，一是弹性形变，能恢复 原状的形变；二是范性形变，物体发生原状的形变；二是范性形变，物体发生 形变后不能恢复原状。形变后不能恢复原状。2.弹力发生在两个相互接触且有弹性形弹力发生在两个相互接触且有弹性形 变的物体间，其大小由弹性形变程度变的物体间，其大小由弹性形变程度 决定，其方向始终跟物体形变方向相决定，其方向始终

2、跟物体形变方向相 反，或与使物体发生形变的外力方向反，或与使物体发生形变的外力方向 相反。相反。3对于弹簧来说，其弹力的大小由对于弹簧来说，其弹力的大小由 胡克定律计算，在弹性限度内胡克定律计算，在弹性限度内F kx，k是劲度系数，由弹簧自是劲度系数，由弹簧自 身决定，身决定，x是形变量，而不是弹是形变量，而不是弹 簧的长度。簧的长度。形变形变自学教材自学教材 1形变形变 (1)定义：物体形状或定义：物体形状或 的变化。的变化。(2)常见的形变：常见的形变：、缩短、扭曲、弯曲等。、缩短、扭曲、弯曲等。2形变的分类形变的分类 (1)弹性形变：撤去外力作用后物体弹性形变：撤去外力作用后物体 的形变

3、。的形变。(2)范性形变：撤去外力作用后物体的形变或多或少仍有范性形变：撤去外力作用后物体的形变或多或少仍有保留而保留而 的形变。的形变。体积体积伸长伸长能恢复原状能恢复原状不能复原不能复原 3弹性限度弹性限度 如果作用在物体上的外力过大，超出了一定的限如果作用在物体上的外力过大，超出了一定的限度，撤去外力后物体就不能恢复原状，这个限度叫做度，撤去外力后物体就不能恢复原状，这个限度叫做弹性限度。弹性限度。重点诠释重点诠释 (1)任何物体受力后都会发生形变，只是有的物体受任何物体受力后都会发生形变，只是有的物体受力后形变较小，不易观察到而已。力后形变较小，不易观察到而已。(2)物体的形变包括形状

4、的改变和体积的变化，这两物体的形变包括形状的改变和体积的变化，这两种情况既可能是弹性形变，也可能是范性形变，如弹簧种情况既可能是弹性形变，也可能是范性形变，如弹簧在弹性限度内的伸长是弹性形变，超过了弹性限度就成在弹性限度内的伸长是弹性形变，超过了弹性限度就成了范性形变。了范性形变。1关于形变下列说法正确的是关于形变下列说法正确的是 ()A物体形状的改变叫做弹性形变物体形状的改变叫做弹性形变B物体受到外力作用后发生的形状改变叫做弹性形变物体受到外力作用后发生的形状改变叫做弹性形变C在外力去掉后，物体能够恢复原状的形变叫弹性形变在外力去掉后，物体能够恢复原状的形变叫弹性形变D任何物体在外力的作用下

5、都发生形变，在外力的作用任何物体在外力的作用下都发生形变，在外力的作用 下不发生形变的物体是不存在的下不发生形变的物体是不存在的解析：解析：物体形状的改变，叫形变。物体在外力的作用物体形状的改变，叫形变。物体在外力的作用下发生形变，在撤去外力后能够恢复原状的形变，叫下发生形变，在撤去外力后能够恢复原状的形变，叫做弹性形变。任何物体在外力的作用下都能发生形变，做弹性形变。任何物体在外力的作用下都能发生形变，不能发生形变的物体是不存在的，所以本题不能发生形变的物体是不存在的，所以本题C、D选项选项正确。正确。答案：答案：CD 弹力弹力自学教材自学教材 1概念和特点概念和特点 (1)概念：发生概念：

6、发生 形变的物体由于要恢复原状，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，这种力叫做弹力。对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力。(2)特点：弹力是在物体和物体相互接触时才会产生特点：弹力是在物体和物体相互接触时才会产生的，所以是接触力。的，所以是接触力。2产生的条件产生的条件 (1)两物体相互两物体相互 ；(2)接触面之间发生接触面之间发生 。弹性弹性接触接触弹性形变弹性形变 3弹力的方向弹力的方向 总是与引起形变的作用力的方向总是与引起形变的作用力的方向 。4几种常见的弹力及其方向几种常见的弹力及其方向 弹力常表现为弹力常表现为 、压力、支持力。、压力、支持力。(1

7、)压力或支持力的方向总是压力或支持力的方向总是 于支持面而指向于支持面而指向被压或被支持的物体。被压或被支持的物体。(2)绳子的拉力的方向总是绳子的拉力的方向总是 而指向绳子要而指向绳子要 的方向。的方向。相反相反拉力拉力垂直垂直沿着绳子沿着绳子收缩收缩重点诠释重点诠释 1弹力有无的判断方法弹力有无的判断方法 (1)根据弹力产生的条件直接判断：根据弹力产生的条件直接判断：根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力。此方法多用于判断形变较明显的情况。存在弹力。此方法多用于判断形变较明显的情况。(2)利用假设法判断：利用假设法判断：对形变不明显

8、的情况，可假设两个物体间弹力不对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，即把与我们所研究的物体相接触的其他物体去存在，即把与我们所研究的物体相接触的其他物体去掉，看物体还能否保持原有的状态，若运动状态不变，掉，看物体还能否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处不存在弹力，若运动状态改变，则此处一定存则此处不存在弹力，若运动状态改变，则此处一定存在弹力。在弹力。图图231 如图如图231所示，有一球放在光滑水所示，有一球放在光滑水平面平面AC上，并和光滑斜面上，并和光滑斜面AB接触，球静止，接触，球静止，分析球所受的弹力。分析球所受的弹力。假设去掉假设去掉AB面，因球仍然能够保持原来的静止

9、状态，面，因球仍然能够保持原来的静止状态，则可以判断出在球与则可以判断出在球与AB面的接触处没有弹力；假设去掉面的接触处没有弹力；假设去掉AC面，则球将向下运动，故在与面，则球将向下运动，故在与AC面的接触处球受到弹面的接触处球受到弹力，其方向垂直于力，其方向垂直于AC面向上。面向上。(3)根据物体的运动状态分析：根据物体的运动状态分析：根据物体的运动状态分析弹力时，应将物体的受力与根据物体的运动状态分析弹力时，应将物体的受力与物体的运动状态相符合来判断物体间的弹力是否存在。物体的运动状态相符合来判断物体间的弹力是否存在。2弹力方向的判断弹力方向的判断 (1)判断弹力方向应掌握以下三种情况：判

10、断弹力方向应掌握以下三种情况：当与面当与面(或曲面或曲面)接触时，弹力垂直于接触面或接接触时，弹力垂直于接触面或接触面的切面。触面的切面。绳上弹力沿绳并指向绳收缩的方向。绳上弹力沿绳并指向绳收缩的方向。与球面接触的弹力方向的延长线或反向延长线过与球面接触的弹力方向的延长线或反向延长线过球心。球心。(2)常见弹力的方向：常见弹力的方向：类型类型方向方向图示图示接接触触方方式式面与面面与面垂直接触面指向被垂直接触面指向被支持物体支持物体点与面点与面过接触点垂直于面过接触点垂直于面指向被支持物体指向被支持物体点与点点与点垂直于公共切面指垂直于公共切面指向受力物体向受力物体类型类型方向方向图示图示轻绳

11、轻绳沿绳收缩方向沿绳收缩方向轻杆轻杆可沿杆可沿杆可不沿杆可不沿杆类型类型方向方向图示图示轻弹簧轻弹簧沿弹簧形变的反方向沿弹簧形变的反方向(弹簧恢复原状的方向弹簧恢复原状的方向)2下列关于弹力的说法正确的是下列关于弹力的说法正确的是 ()A木块放在桌面上受到一个向上的弹力，这是由于木块木块放在桌面上受到一个向上的弹力，这是由于木块 发生了形变而产生的发生了形变而产生的B拿一根细竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿的弹力，拿一根细竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿的弹力，这是由于木头发生了形变而产生的这是由于木头发生了形变而产生的C绳对物体的拉力方向总是沿着绳且指向绳收缩的方向绳对物体的拉力方向总是沿着

12、绳且指向绳收缩的方向D挂在电线下的电灯受到向上的拉力，是因为电线发生挂在电线下的电灯受到向上的拉力，是因为电线发生 微小形变而产生的微小形变而产生的解析：解析：发生弹性形变的物体对与之接触且使之发生形变的发生弹性形变的物体对与之接触且使之发生形变的物体产生弹力作用，而不是对自身，故物体产生弹力作用，而不是对自身，故A、B错误，错误，D正确；正确；绳对物体的拉力方向总是沿着绳且指向绳收缩的方向，绳对物体的拉力方向总是沿着绳且指向绳收缩的方向，C正确。正确。答案：答案：CD 弹力的大小弹力的大小胡克定律胡克定律自学教材自学教材 (1)弹力的大小跟物体弹力的大小跟物体 的大小有关系，形变越大，弹的大

13、小有关系，形变越大，弹力也越大。力也越大。(2)弹簧的弹力大小弹簧的弹力大小胡克定律：胡克定律：内容：内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长跟弹簧伸长(或缩短或缩短)的的长度长度x成成 。公式：公式：F ，其中，其中k为弹簧的为弹簧的 ，单位：牛顿每米，符，单位：牛顿每米，符号：号：N/m。它取决于弹簧本身的结构。它取决于弹簧本身的结构(材料、匝数、直径等材料、匝数、直径等)。形变形变正比正比kx劲度系数劲度系数重点诠释重点诠释 1胡克定律的适用条件及各物理量的意义胡克定律的适用条件及各物理量的意义 (1)适用条件：胡克定律仅适用于在弹性限度内，计算适用

14、条件：胡克定律仅适用于在弹性限度内，计算像弹簧、橡皮条等弹性体的弹力。像弹簧、橡皮条等弹性体的弹力。(2)x的含义：的含义：x是弹性体的形变量，即发生弹性形变后是弹性体的形变量，即发生弹性形变后弹性体的长度跟本身的自由长度比较后伸长弹性体的长度跟本身的自由长度比较后伸长(或缩短或缩短)的长的长度，不是弹性体的长度。度，不是弹性体的长度。(3)k的含义：的含义：k是弹性体的劲度系数，由弹性体本身的是弹性体的劲度系数，由弹性体本身的性质性质(如材料、粗细、长度等如材料、粗细、长度等)决定，与弹力大小无关。决定，与弹力大小无关。k反反映了弹簧的映了弹簧的“软软”、“硬硬”程度，程度，k越大，弹簧越硬

15、，反之越软。越大，弹簧越硬，反之越软。图图232 2对胡克定律的理解对胡克定律的理解 (1)胡克定律的图像：用弹簧的伸长胡克定律的图像：用弹簧的伸长(或缩短或缩短)量量x为横轴，以弹簧的弹力为横轴，以弹簧的弹力F为为纵轴，画出的图像为一条过原点的直线，纵轴，画出的图像为一条过原点的直线，如图如图232所示。所示。(2)胡克定律的另一种表达式：胡克定律的另一种表达式：因为在弹性限度内弹簧弹力因为在弹性限度内弹簧弹力F和形变量和形变量x成正比，故胡成正比，故胡克定律又可以变形为：克定律又可以变形为：Fkx。其中其中F表示弹力的变化量，表示弹力的变化量，x表示弹簧形变量的变化表示弹簧形变量的变化量。

16、量。3关于胡克定律，下列说法中正确的是关于胡克定律，下列说法中正确的是 ()A由由Fkx可知，弹力可知，弹力F的大小与弹簧的长度的大小与弹簧的长度x成正比成正比B由由k 可知，劲度系数可知，劲度系数k与弹力与弹力F成正比，与弹簧成正比，与弹簧 的长度形变量的长度形变量x成反比成反比C弹簧的劲度系数弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的性质决定的，与是由弹簧本身的性质决定的，与 弹力弹力F的大小和弹簧形变量的大小和弹簧形变量x的大小无关的大小无关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)单单 位长度时弹力的大小位长度时弹力的大小解析：解析：胡克定律胡克定律Fk

17、x中，中，x是弹簧伸长或缩短的长度；是弹簧伸长或缩短的长度；k是劲度系数，与弹簧本身的性质有关，与是劲度系数，与弹簧本身的性质有关，与F、x均无均无关。故选项关。故选项A、B错误，错误，C、D正确。正确。答案：答案：CD弹力有无的判断弹力有无的判断 例例1如图如图233所示，用细绳悬挂的小球与光滑所示，用细绳悬挂的小球与光滑斜面相接触，并保持静止，甲中细绳倾斜，乙中细绳呈竖斜面相接触，并保持静止，甲中细绳倾斜，乙中细绳呈竖直方向。判断图甲、乙中小球是否受到斜面的弹力作用？直方向。判断图甲、乙中小球是否受到斜面的弹力作用？图图233思路点拨思路点拨解答此题时应注意以下两点：解答此题时应注意以下两

18、点：(1)弹力的产生条件。弹力的产生条件。(2)分析弹力有无的常用方法。分析弹力有无的常用方法。解析解析假设法：假设两图中的斜面不存在，则甲假设法：假设两图中的斜面不存在，则甲图中小球无法在原位置保持静止，乙图中小球仍静止，图中小球无法在原位置保持静止，乙图中小球仍静止，故甲图中小球受到斜面的弹力，乙图中小球不受斜面的故甲图中小球受到斜面的弹力，乙图中小球不受斜面的弹力。弹力。状态法：如两图中斜面均对小球有弹力作用，则状态法：如两图中斜面均对小球有弹力作用，则甲图中小球将仍能保持静止状态，乙图中小球则不能保甲图中小球将仍能保持静止状态，乙图中小球则不能保持静止，所以乙图中小球不受斜面弹力作用，

19、甲图中小持静止，所以乙图中小球不受斜面弹力作用，甲图中小球受到斜面弹力作用。球受到斜面弹力作用。答案答案见解析见解析 借题发挥借题发挥 弹力是接触力，弹力一定存在于物体的接触处，弹力是接触力，弹力一定存在于物体的接触处，但接触处不一定有弹力，要产生弹力，但接触处不一定有弹力，要产生弹力，“接触接触”、“形变形变”两个条件必须同时具备。两个条件必须同时具备。1.如图如图234所示，一个球形物体静止于所示，一个球形物体静止于光滑水平面上，并与竖直光滑墙壁接触，光滑水平面上，并与竖直光滑墙壁接触，A、B两点是球跟墙和地面的接触点，则两点是球跟墙和地面的接触点，则下列说法正确的是下列说法正确的是 ()

20、A物体受重力、物体受重力、B点的支持力、点的支持力、A点的弹力作用点的弹力作用B物体受重力、物体受重力、B点的支持力作用点的支持力作用C物体受重力、物体受重力、B点的支持力、地面的弹力作用点的支持力、地面的弹力作用D物体受重力、物体受重力、B点的支持力、物体对地面的压力作用点的支持力、物体对地面的压力作用图图234解析：解析：因水平地面与竖直墙壁均光滑，要保证球静因水平地面与竖直墙壁均光滑，要保证球静止不动，止不动，A点处墙壁对球的弹力应为零，而地面对球点处墙壁对球的弹力应为零，而地面对球一定有支持力，故一定有支持力，故B正确。正确。答案：答案：B弹力方向的判断弹力方向的判断例例2分别画出图分

21、别画出图235中物体中物体P受到的弹力。受到的弹力。图图235 思路点拨思路点拨先判断物体先判断物体P与周围物体的接触与周围物体的接触处是否有弹力，再根据接触处的特点判断弹力的具处是否有弹力，再根据接触处的特点判断弹力的具体方向。体方向。解析解析A中物体中物体P和其他物体有两处接触，首先和其他物体有两处接触，首先判断这两处是否都存在弹力，假设将一侧斜面拿走，判断这两处是否都存在弹力，假设将一侧斜面拿走，P会向下运动，所以会向下运动，所以P与斜面与斜面M、N间有挤压，存在弹力，间有挤压，存在弹力，二者都属于点面接触，弹力垂直于斜面方向指向球心，二者都属于点面接触，弹力垂直于斜面方向指向球心，如下

22、图中如下图中A所示。所示。B中物体中物体P和其他物体的接触处有两处，用和其他物体的接触处有两处，用“拿去法拿去法”判断，显然两处都存在弹力。而左边接触处是点和平面的判断，显然两处都存在弹力。而左边接触处是点和平面的接触，此处产生的弹力应和平面垂直，指向竖直平面恢复接触，此处产生的弹力应和平面垂直，指向竖直平面恢复形变的方向。右边接触处是点和曲面的接触，过接触点作形变的方向。右边接触处是点和曲面的接触，过接触点作曲面的切面，弹力应垂直于该切面，指向拐角处恢复形变曲面的切面，弹力应垂直于该切面，指向拐角处恢复形变的方向，故应指向的方向，故应指向P的球心，如下图中的球心，如下图中B所示。所示。C中物

23、体中物体P被两条绳子拉着，被两条绳子拉着，P所受弹力应指向两绳所受弹力应指向两绳收缩方向，如下图中收缩方向，如下图中C所示。所示。D中物体中物体P和其他物体只有一个接触点，过该接触点和其他物体只有一个接触点，过该接触点作切面，作切面，P所受弹力应和该切面垂直，故所受弹力应和该切面垂直，故P所受弹力应指所受弹力应指向凹槽圆心，如下图中向凹槽圆心，如下图中D所示。所示。E中物体中物体P被绳子悬吊，并和其他物体接触，该接触被绳子悬吊，并和其他物体接触，该接触处存在弹力，该接触处也是点，过该点作曲面的切面，处存在弹力，该接触处也是点，过该点作曲面的切面，弹力应与该切面垂直，并指向该曲面恢复形变的方向，

24、弹力应与该切面垂直，并指向该曲面恢复形变的方向，即如下图中即如下图中E所示。所示。答案答案见解析见解析借题发挥借题发挥 解决判断弹力方向问题时应先确定接触面个数，解决判断弹力方向问题时应先确定接触面个数，再采用假设法、状态法等方法确定有几处存在弹力，根再采用假设法、状态法等方法确定有几处存在弹力，根据弹力方向与接触面关系及弹力方向与形变方向间的关据弹力方向与接触面关系及弹力方向与形变方向间的关系最终确定弹力的方向。系最终确定弹力的方向。2画出图画出图236甲、乙中各静止物体甲、乙中各静止物体A所受弹力的示意所受弹力的示意 图，各接触面和点均光滑。图，各接触面和点均光滑。图图236解析：解析：因

25、各处均光滑，图甲中左侧接触点无弹力，其他接因各处均光滑，图甲中左侧接触点无弹力，其他接触处的弹力方向如图所示。触处的弹力方向如图所示。答案：答案：见解析见解析 胡克定律的应用胡克定律的应用例例3如图如图237所示，质量为所示，质量为m的物的物体体A与连在地面上的竖直轻弹簧与连在地面上的竖直轻弹簧B相连接，相连接，物体物体A处于静止状态，现用细绳跨过滑轮处于静止状态，现用细绳跨过滑轮将物体将物体A与另一轻弹簧与另一轻弹簧C连接，当弹簧连接，当弹簧C处处在水平位置且右端位于在水平位置且右端位于a点时它没有发生点时它没有发生形变。已知弹簧形变。已知弹簧B和弹簧和弹簧C的劲度系数分的劲度系数分别为别为

26、k1和和k2，不计定滑轮、细绳的质量和摩擦。将弹簧，不计定滑轮、细绳的质量和摩擦。将弹簧C的的右端由右端由a点沿水平方向拉到点沿水平方向拉到b点时，弹簧点时，弹簧B刚好没有形变，刚好没有形变，求求a、b两点间的距离。两点间的距离。图图237思路点拨思路点拨求解本题时应从以下两点入手：求解本题时应从以下两点入手：(1)初、末状态对应两弹簧弹力的大小。初、末状态对应两弹簧弹力的大小。(2)a、b两点间的距离与两弹簧形变大小的关系。两点间的距离与两弹簧形变大小的关系。借题发挥借题发挥 (1)胡克定律胡克定律Fkx中中x是弹簧的形变量，对应弹是弹簧的形变量，对应弹簧伸长或缩短的长度。簧伸长或缩短的长度。(2)弹簧的弹力可用弹簧的弹力可用Fkx求解，也可由物体的求解，也可由物体的平衡条件求解。平衡条件求解。将弹簧将弹簧C的右端由的右端由a点沿水平方向拉到点沿水平方向拉到d点时，弹簧点时，弹簧B中的弹力为中的弹力为mg。试求。试求a、d两点间的距离。两点间的距离。