《（浙江專用）2018-2019高中物理 第三章 相互作用 2 彈力學(xué)案 新人教版必修1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（浙江專用）2018-2019高中物理 第三章 相互作用 2 彈力學(xué)案 新人教版必修1（15頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 2　彈力 知識內(nèi)容 彈力 考試要求 c 課時要求 1.知道形變和彈性形變，知道常見的彈力種類. 2.知道彈力產(chǎn)生的條件，會判斷彈力的有無及彈力的方向. 3.理解勁度系數(shù)的物理意義，掌握胡克定律并能用此定律解決有關(guān)問題. 4.探究彈力與彈簧伸長量之間的關(guān)系.學(xué)會利用列表法、圖象法、函數(shù)法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).能根據(jù)F－x、F－l圖象求出彈簧的勁度系數(shù). 一、彈性形變和彈力 1.形變：物體在力的作用下形狀或體積發(fā)生的變化. 2.彈性形變：物體在形變后撤去作用力時能夠恢復(fù)原狀的形變. 3.彈性限度：如果形變過大，超過一定的限度，撤去作用力后物體不能(填“能”或“不能”)完全

2、恢復(fù)原來的形狀，這個限度叫做彈性限度. 4.彈力 (1)定義：發(fā)生形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，對與它接觸的物體產(chǎn)生的力. (2)產(chǎn)生的條件：①兩物體直接接觸；②發(fā)生彈性形變. 二、幾種彈力及方向 1.壓力和支持力的方向都垂直于物體的接觸面. 2.繩的拉力方向總是沿著繩子而指向繩子收縮的方向.繩中的彈力常常叫做張力. 三、胡克定律 1.內(nèi)容：彈簧發(fā)生彈性形變時，彈力的大小F跟彈簧伸長(或縮短)的長度x成正比，即F＝kx. 2.勁度系數(shù)：其中k為彈簧的勁度系數(shù)，單位為牛頓每米，符號是N/m.是表示彈簧“軟”“硬”程度的物理量. 1.判斷下列說法的正誤. (1)只要兩物體接

3、觸就一定產(chǎn)生彈力.(　×　) (2)發(fā)生形變后的物體撤去外力后都能夠恢復(fù)原狀.(　×　) (3)海綿受擠壓發(fā)生形變，桌面受擠壓不會發(fā)生形變.(　×　) (4)靜止在水平地面上的物體受到向上的彈力是因?yàn)榈孛姘l(fā)生了形變.(　√　) (5)由F＝kx可知，在彈性限度內(nèi)彈力F的大小與彈簧的長度成正比.(　×　) 2.彈簧的原長為10 cm，它下面掛一個重為4 N的物體時，彈簧長為12 cm，則該彈簧的勁度系數(shù)為________ N/m.若在它下面掛一個重為6 N的物體，則彈簧的伸長量為________ cm(彈簧始終在彈性限度內(nèi)). 答案　200　3 一、形變和彈力 (1)如圖

4、所示，取一個扁玻璃瓶，里面盛滿水， 用穿有透明細(xì)管的橡皮塞封口，使水面位于細(xì)管中，用手捏玻璃瓶，會看到什么現(xiàn)象？說明什么？ (2)用手壓橡皮泥，橡皮泥發(fā)生形變；腳踩在松軟的泥土上，留下了深深的腳印(形變)，這兩種形變與玻璃瓶的形變有什么不同？ (3)如圖所示，被拉長的彈簧對手有一個拉力的作用，這個拉力是如何產(chǎn)生的？ 答案　(1)用手捏玻璃瓶，管中水面會上升(或下降).說明受壓時玻璃瓶發(fā)生形變，體積變小(或變大)了. (2)橡皮泥、泥土受力后發(fā)生的形變，在撤去外力后不能恢復(fù)原狀(非彈性形變)，玻璃瓶的形變在撤去外力后能恢復(fù)原狀(彈性形變). (3)彈簧受到拉力后發(fā)生形變(伸長

5、)，發(fā)生形變的彈簧要恢復(fù)原狀，對手就產(chǎn)生了拉力. 1.彈性形變和非彈性形變 彈性形變：撤去外力后能恢復(fù)原狀的形變. 非彈性形變：撤去外力后不能恢復(fù)原狀的形變. 發(fā)生彈性形變的物體，外力過大，超過一定的限度(彈性限度)，會變成非彈性形變. 2.彈力的產(chǎn)生必須同時具備兩個條件：(1)兩物體直接接觸；(2)兩物體接觸處發(fā)生彈性形變. 例1　關(guān)于彈力的產(chǎn)生，下列說法正確的是(　　) A.木塊放在桌面上受到一個向上的彈力，這是由于木塊發(fā)生微小形變而產(chǎn)生的 B.木塊放在桌面上，木塊沒有形變，所以對桌面沒有施加彈力 C.拿一根細(xì)竹竿撥動水中的木頭，木頭受到竹竿的彈力，這是由于木頭發(fā)生形

6、變而產(chǎn)生的 D.掛在電線下面的電燈受到向上的拉力，是因?yàn)殡娋€發(fā)生微小的形變而產(chǎn)生的 答案　D 解析　木塊和桌面相互作用，都會發(fā)生微小的形變.桌面發(fā)生微小形變對木塊有向上的彈力即支持力；木塊由于發(fā)生微小形變對桌面有向下的彈力即壓力，A、B都錯.木頭受到的彈力是由細(xì)竹竿發(fā)生形變而產(chǎn)生的，C錯.電燈受到的拉力是電線發(fā)生微小形變而產(chǎn)生的，D對. 二、幾種常見的彈力 1.一鐵塊放在海綿上，鐵塊和海綿都發(fā)生了形變，從而在它們之間產(chǎn)生了彈力，如圖所示.海綿對鐵塊的支持力是如何產(chǎn)生的？方向怎樣？鐵塊對海綿的壓力是怎樣產(chǎn)生的？方向怎樣？ 答案　(1)海綿對鐵塊的支持力：海綿發(fā)生彈性形變，對與

7、它接觸的鐵塊產(chǎn)生力的作用，方向垂直于接觸面向上(如圖). (2)鐵塊對海綿的壓力：鐵塊發(fā)生彈性形變，對與它接觸的海綿產(chǎn)生力的作用，方向垂直接觸面向下(如圖). 2.如圖所示，用橡皮繩斜向右上拉放在水平面上的物塊.橡皮繩對物塊的拉力是怎樣產(chǎn)生的？方向怎樣？ 答案　由于橡皮繩發(fā)生形變，對與它接觸的物塊產(chǎn)生力的作用，方向沿繩指向繩收縮的方向(沿繩斜向右上). 1.壓力、支持力的方向：總是垂直于接觸面，若接觸面是曲面，則垂直于接觸面的切線；若接觸面是球面，彈力方向的延長線或反向延長線過球心. 2.繩的拉力方向：總是沿著繩并指向繩收縮的方向. 例2　在如圖1所示的各圖中畫出物

8、體P受到的各接觸點(diǎn)或接觸面對它的彈力的示意圖，各圖中物體P均處于靜止?fàn)顟B(tài). 圖1 答案　見解析圖 解析　甲中屬于繩的拉力，應(yīng)沿繩指向繩收縮的方向，因此彈力方向沿繩向上； 乙中P與斜面的接觸面為平面，P受到的支持力垂直于斜面向上； 丙中A、B兩點(diǎn)都是球面與平面相接觸，彈力應(yīng)垂直于平面，且必過球心，所以A點(diǎn)彈力方向水平向右，B點(diǎn)彈力方向垂直于斜面指向左上方，且都過球心； 丁中A點(diǎn)屬于點(diǎn)與球面相接觸，彈力應(yīng)垂直于球面的切面斜向上，且必過球心O，B點(diǎn)屬于點(diǎn)與桿相接觸，彈力應(yīng)垂直于桿向上. 它們所受彈力的示意圖如圖所示. 例3　在圖中，A、B均處于靜止?fàn)顟B(tài)，則A、B之間一定有彈力

9、的是(　　) 答案　B 解析　假設(shè)將與研究對象接觸的物體逐一移走，如果研究對象的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化，則表示它們之間有彈力；如果運(yùn)動狀態(tài)無變化，則表示它們之間無彈力.四個選項(xiàng)中當(dāng)B選項(xiàng)中的B物體移走后，A物體一定會擺動，所以B選項(xiàng)中A、B間一定有彈力. 1.彈力有無的判斷 (1)對于明顯形變的情況，可以根據(jù)彈力產(chǎn)生條件直接進(jìn)行判斷. (2)對于不明顯形變的情況，可利用假設(shè)法進(jìn)行判斷，具體有下列兩種方法： ①假設(shè)無彈力：假設(shè)撤去接觸面，看物體還能否在原位置保持原來的狀態(tài)，若能保持原來的狀態(tài)則說明物體間無彈力作用；否則，有彈力作用. ②假設(shè)有彈力：假設(shè)接觸物體間有彈力，畫出假設(shè)狀

10、態(tài)下的受力分析圖，判斷受力情況與所處狀態(tài)是否矛盾，若矛盾，則不存在彈力；若不矛盾，則存在彈力. 如圖2中，若A處有彈力，則無法使球處于靜止?fàn)顟B(tài)，故A處無彈力. 圖2 2.判斷彈力有無的兩個誤區(qū) (1)誤認(rèn)為兩物體只要接觸就一定存在彈力作用，而忽視了彈力產(chǎn)生的另一條件——發(fā)生彈性形變. (2)誤認(rèn)為有形變一定有彈力，而忽視了彈性形變和非彈性形變的區(qū)別. 三、胡克定律 對于同一根彈簧，被拉得越長，彈簧的彈力越大，關(guān)于彈簧彈力的大小，甲說：彈簧彈力大小與其長度成正比；乙說：彈力的變化量ΔF與彈簧形變的變化量Δx成正比.哪個同學(xué)說法正確？ 答案　甲錯，乙對.彈簧的彈力與彈簧的形

11、變量成正比，即F＝kx，也有ΔF＝k·Δx. 胡克定律 1.成立條件：在彈性限度內(nèi). 2.對F＝kx的理解 (1)x是彈簧的形變量，而不是彈簧形變后的長度. (2)k為彈簧的勁度系數(shù)，反映彈簧本身的屬性，由彈簧自身的長度、粗細(xì)、材料等因素決定，與彈力F的大小和伸長量x無關(guān). (3)F－x圖象是一條過原點(diǎn)的傾斜直線(如圖3所示)，直線的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)k. 圖3 (4)彈簧彈力的變化量ΔF與形變量的變化量Δx也成正比，即ΔF＝kΔx. 例4　一根輕質(zhì)彈簧一端固定，用大小為50 N的力壓彈簧的另一端，平衡時長度為L1＝20 cm；改用大小為25 N的力拉彈簧，平衡時

12、長度為L2＝35 cm；若彈簧的拉伸或壓縮均在彈性限度內(nèi)，求彈簧的原長和勁度系數(shù). 答案　30 cm　500 N/m 解析　設(shè)彈簧原長為L0，勁度系數(shù)為k.由胡克定律得：F1＝k(L0－L1) ① F2＝k(L2－L0) ② 聯(lián)立①②兩式得：L0＝0.3 m＝30 cm，k＝500 N/m. 1.輕彈簧有壓縮和拉伸形變，既能產(chǎn)生壓力，又能產(chǎn)生拉力，方向均沿彈簧的軸線方向. 2.如果題目中只告訴彈簧的形變量，并沒有指出是伸長還是壓縮，或只告訴彈簧彈力的大小，并沒有指出彈簧處于拉伸狀態(tài)還是處于壓縮狀態(tài)，就要分別進(jìn)行討論. 3.輕彈簧的一端空載時彈力為零，不空

13、載時兩端彈力必然相等. 1.(對彈力概念的理解)(多選)在日常生活及各項(xiàng)體育運(yùn)動中，有彈力出現(xiàn)的情況比較普遍，如圖4所示的跳水運(yùn)動就是一個實(shí)例.請判斷下列說法正確的是(　　) 圖4 A.跳板發(fā)生形變，運(yùn)動員的腳沒有發(fā)生形變 B.跳板和運(yùn)動員的腳都發(fā)生了形變 C.運(yùn)動員受到的支持力，是跳板發(fā)生形變而產(chǎn)生的 D.跳板受到的壓力，是跳板發(fā)生形變而產(chǎn)生的 答案　BC 解析　發(fā)生形變的物體，為了恢復(fù)原狀，會對與它接觸的物體產(chǎn)生彈力的作用，發(fā)生形變的物體是施力物體.B、C正確. 2.(彈力有無的判斷)如圖5所示，將一個鋼球分別放在量杯、口大底小的普通茶杯和三角燒杯中，鋼球在各容器

14、的底部與側(cè)壁相接觸，處于靜止?fàn)顟B(tài).若鋼球和各容器都是光滑的，各容器的底部均水平，則以下說法中正確的是(　　) 圖5 A.各容器的側(cè)壁對鋼球均無彈力作用 B.各容器的側(cè)壁對鋼球均有彈力作用 C.量杯的側(cè)壁對鋼球無彈力作用，其余兩種容器的側(cè)壁對鋼球均有彈力作用 D.口大底小的普通茶杯的側(cè)壁對鋼球有彈力作用，其余兩種容器的側(cè)壁對鋼球均無彈力作用 答案　A 解析　假設(shè)各容器側(cè)壁對鋼球均有彈力作用，作出各容器中鋼球的受力分析圖分別如圖a、b、c所示，可見三種情況均與鋼球靜止的題設(shè)條件相矛盾，所以原假設(shè)不成立，各容器的側(cè)壁對鋼球均無彈力作用.因此，本題正確選項(xiàng)為A. 3.(彈力方向

15、的判斷)在圖6中畫出物體A所受彈力的示意圖. 圖6 答案　如圖所示 4.(胡克定律的應(yīng)用)某同學(xué)利用如圖7a裝置做“探究彈簧彈力大小與其長度的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn). 　 圖7 (1)他通過實(shí)驗(yàn)得到如圖b所示的彈力大小F與彈簧長度x的關(guān)系圖線.由此圖線可得該彈簧的原長x0＝________ cm，勁度系數(shù)k＝________ N/m. (2)他又利用本實(shí)驗(yàn)原理把該彈簧做成一把彈簧測力計(jì)，當(dāng)彈簧測力計(jì)上的示數(shù)如圖c所示時，該彈簧的長度x＝______ cm. 答案　(1)4　50　(2)10 解析　(1)當(dāng)F＝0時，彈簧的長度即為原長，由胡克定律可知圖象的斜率表示勁度系數(shù)大小，k

16、＝ N/m＝50 N/m. (2)彈簧測力計(jì)的示數(shù)為3 N，則伸長量為 m＝0.06 m＝6 cm，則長度為6 cm＋4 cm＝10 cm. 一、選擇題 1.關(guān)于形變與彈力的說法中正確的是(　　) A.只有彈簧才可以產(chǎn)生彈力 B.接觸的物體之間發(fā)生的形變程度越大，它們之間的彈力越小 C.日常生活中所說的彈簧的“硬”與“軟”是指彈簧的輕與重 D.日常生活中所說的彈簧的“硬”與“軟”是指彈簧的勁度系數(shù)的大小 答案　D 2.雜技演員有高超的技術(shù)，能輕松地頂接從高處落下的壇子，如圖1.關(guān)于他頂壇時頭頂受到的壓力，產(chǎn)生的直接原因是(　　) 圖1 A.壇的形變 B.頭的形變

17、 C.物體受到的重力 D.人受到的重力 答案　A 解析　頭頂受到的壓力是由于壇子產(chǎn)生形變，對與之接觸的頭頂產(chǎn)生力的作用，選項(xiàng)A正確，B、C、D錯誤. 3.(多選)玩具汽車停在模型橋面上，如圖2所示，下列說法正確的是(　　) 圖2 A.橋面受向下的彈力，是因?yàn)槠嚢l(fā)生了形變 B.汽車沒有發(fā)生形變，所以汽車不受彈力 C.汽車受向上的彈力，是因?yàn)闃蛄喊l(fā)生了形變 D.汽車受向上的彈力，是因?yàn)槠嚢l(fā)生了形變 答案　AC 解析　因?yàn)槭┝ξ矬w發(fā)生形變而產(chǎn)生彈力，故橋受向下的彈力是因?yàn)槠嚢l(fā)生了形變，汽車受到向上的彈力是因?yàn)闃蛄喊l(fā)生了形變. 4.體育課上一學(xué)生將足球踢向斜臺，如圖

18、3所示.下列關(guān)于足球與斜臺作用時斜臺給足球的彈力方向的說法正確的是(　　) 圖3 A.沿v1的方向 B.沿v2的方向 C.先沿v1的方向后沿v2的方向 D.沿垂直于斜臺斜向左上方的方向 答案　D 解析　足球與斜臺的作用是球面與平面的相互作用，足球所受彈力方向垂直于斜臺指向足球，即斜向左上方的方向，故D正確. 5.下列各圖中P、Q兩球之間不存在彈力的是(所有接觸面都是光滑的)(　　) 答案　A 解析　A圖中兩球間若有彈力則小球Q將向右運(yùn)動，所以P、Q間無彈力；B圖中兩球間若無彈力，則兩球?qū)⑾虼髨A弧底部運(yùn)動，所以P、Q間有彈力；C圖中兩球間若無彈力則小球P將向下運(yùn)動，

19、所以P、Q間有彈力；D圖中兩球間若無彈力則小球P將向右下運(yùn)動，所以P、Q間有彈力.故選A. 6.如圖4所示，是我國極地考察破冰船——“雪龍?zhí)枴?為滿足破冰航行的要求，其船體結(jié)構(gòu)經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)，船體下部與豎直方向成特殊角度.則船體對冰塊的彈力示意圖正確的是(　　) 圖4 答案　C 解析　船體對冰塊的彈力垂直于接觸面，指向受力物體，故C正確，A、B、D錯誤. 7.關(guān)于胡克定律，下列說法不正確的是(　　) A.由F＝kx可知，在彈性限度內(nèi)彈力F的大小與彈簧形變量x成正比 B.由k＝可知，勁度系數(shù)k與彈力F成正比，與彈簧的形變量成反比 C.彈簧的勁度系數(shù)k是由彈簧本身的性質(zhì)決定的

20、，與彈力F的大小和彈簧形變量x的大小無關(guān) D.彈簧的勁度系數(shù)在數(shù)值上等于彈簧伸長(或縮短)單位長度時彈力的大小 答案　B 解析　在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力與形變量遵守胡克定律F＝kx，A正確；彈簧的勁度系數(shù)由彈簧本身的性質(zhì)決定，與彈力F及形變量x無關(guān)，B錯，C正確；由胡克定律得k＝，可理解為彈簧伸長(或縮短)單位長度時受到的彈力的值與k相等，D正確. 8.如圖5所示的裝置中，小球的質(zhì)量均相同，彈簧和細(xì)線的質(zhì)量均不計(jì)，一切摩擦忽略不計(jì)，平衡時各彈簧的彈力分別為F1、F2、F3，其大小關(guān)系是(　　) 圖5 A.F1＝F2＝F3 B.F1＝F2F2 D

21、.F3>F1>F2 答案　A 9.如圖6所示，鍛煉身體用的拉力器，并列裝有四根相同的彈簧，每根彈簧的自然長度都是40 cm，某人用600 N的力把它們拉長至1.6 m，則(　　) 圖6 A.人的每只手受到拉力器的拉力為300 N B.每根彈簧產(chǎn)生的彈力為150 N C.每根彈簧的勁度系數(shù)為93.75 N/m D.每根彈簧的勁度系數(shù)為500 N/m 答案　B 解析　每只手的拉力均為600 N，故A錯誤；每根彈簧的彈力為 N＝150 N，故B正確；每根彈簧的勁度系數(shù)k＝＝＝125 N/m，故C、D錯誤. 10.(多選)彈簧原長為10 cm，當(dāng)掛上一個50 g的鉤碼時，彈簧的

22、長度變?yōu)?2 cm，當(dāng)在原鉤碼下再掛一個同樣的鉤碼時，彈簧仍處于彈性限度內(nèi)，下列說法中正確的是(取g＝10 m/s2)(　　) A.彈簧長度變?yōu)?4 cm B.彈簧勁度系數(shù)為25 N/m C.彈簧的形變量為4 cm D.彈簧的形變量為2 cm 答案　BC 解析　由題可知，F(xiàn)1＝mg＝0.5 N，x1＝2 cm，根據(jù)胡克定律F＝kx，得k＝ N/m＝25 N/m.當(dāng)拉力F2＝1 N時，由胡克定律，得x2＝×102 cm＝4 cm，所以彈簧的長度x＝x2＋x0＝4 cm＋10 cm＝14 cm，選項(xiàng)B、C正確，A、D錯誤. 二、非選擇題 11.在圖7中畫出物體A所受彈力的示意圖.

23、 圖7 答案　見解析圖 解析　支持力、壓力的方向都要與接觸面垂直并指向被支持或被壓的物體，物體A所受彈力的示意圖如圖所示. 12.如圖8所示，一根輕質(zhì)彈簧的原長為20 cm，豎直懸掛著，當(dāng)用15 N的力向下拉彈簧時，量得彈簧長24 cm.問： 圖8 (1)彈簧的勁度系數(shù)為多少？ (2)若把它豎立在水平桌面上，用30 N的力豎直向下壓時，彈簧長為多少？ 答案　(1)375 N/m　(2)12 cm 解析　(1)當(dāng)彈簧受向下的15 N的拉力作用時，由胡克定律知F1＝k(l1－l0)，即15＝k(0.24－0.2). 解得勁度系數(shù)k＝ N/m＝375 N/m. (2)

24、當(dāng)用30 N的力豎直向下壓時，設(shè)彈簧長為l2， 由胡克定律知 F2＝k(l0－l2) 整理得l2＝l0－＝0.2 m－ m＝0.12 m＝12 cm. 13.(2018·寧波市第一學(xué)期期末)某學(xué)生做“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時把彈簧豎直懸掛起來，在下端掛鉤碼，每增加一只鉤碼均記下對應(yīng)的彈簧伸長的長度x，數(shù)據(jù)記錄如表所示. 鉤碼個數(shù) 0 1 2 3 4 5 6 7 彈力F/N 0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 彈力伸長的長度x/cm 0 2.00 3.98 6.02 7.97 9.95 11.

25、80 14.00 (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖9甲中作出F－x圖線； (2)根據(jù)F－x圖線可以求得彈力和彈簧伸長的關(guān)系式為F＝________x(式中各物理量均采用國際單位)； (3)一位同學(xué)做此實(shí)驗(yàn)時得到如圖乙所示的F－x圖線，說明此同學(xué)可能出現(xiàn)了哪種錯誤？________________________________________________________________________. 　　 圖9 答案　(1)見解析圖 (2)50　(3)彈簧伸長量已超出了彈簧的彈性限度 解析　(1)描點(diǎn)作圖，如圖所示： (2)圖象的斜率表示勁度系數(shù)，故k＝＝ N/m＝50 N/m，可以求得彈力和彈簧伸長的關(guān)系式為F＝50 x； (3)由題圖乙可知，當(dāng)力達(dá)到某一值時，圖象發(fā)生了彎曲，說明此時彈簧伸長量已超出了彈簧的彈性限度. 15