全程学习方略2015-2016学年高中物理 3.2 形变与弹力（课件+试题+素材）（打包9套）鲁科版必修1.zip

- 1 -形变与弹力基础达标1.关于弹力的产生,下列说法正确的是( )A.两物体不接触时也可能产生弹力B.只要两物体相互吸引就一定产生弹力C.只要两物体发生形变就一定有弹力产生D.只有发生弹性形变的物体才会对与它接触的物体产生弹力作用2.(2012·聊城高一检测)如图所示，一小球用两根轻绳悬挂于天花板上，球静止，绳 1 倾斜，绳 2 恰好竖直，则小球所受的作用力有( )A.1 个 B.2 个C.3 个 D.4 个3.画出图中物体 A 所受弹力的示意图.能力提升4.一根轻质弹簧一端固定，用大小为 F1的力压弹簧的另一端，平衡时长度为 l1；改用大小为 F2的力拉弹簧，平衡时长度为 l2.弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，该弹簧的劲度系数为( )21 2121 21FA. B.C. D.l l5.某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验，设计了如图甲所示的实验装置.他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，然后在弹簧下端依次挂 1、2、3、4、5 个钩码，待静止时，测出弹簧相应的总长度.每只钩码的质量都是 10 g.实验数据见表格.(弹力始终未超过弹性限度，g 取 10 N/kg)钩码质量/g 0 10 20 30 40 50弹簧总长度/cm 5.00 5.50 6.00 6.50 7.00 7.50弹力大小/N 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5- 2 -(1)试根据这些实验数据，在给定的如图乙所示的坐标纸上，作出弹簧弹力大小 F 跟弹簧总长度 l 之间的函数关系图象.(2)图象跟坐标轴交点的物理意义是____________________________.该弹簧的劲度系数 k 是_________N/m.6.(2012·德州高一检测)如图，为一轻质弹簧的长度 L 和弹力 F 大小的关系，试由图线确定：(1)弹簧的原长.(2)弹簧的劲度系数.(3)弹簧伸长了 15 cm 时弹力的大小.答案解析1.【解析】选 D.弹力的产生条件是接触并发生弹性形变,二者缺一不可,故 A、B、C 错,D 正确.2.【解析】选 B.绳 1 对小球无拉力作用，小球受到重力和绳 2 的拉力而处于平衡状态，即小球受到两个力的作用，故 B 正确.3.【解析】如图所示:- 3 -答案：见解析4.【解题指南】解答本题时应明确以下三点：(1)弹簧的形变量 x 是弹簧相比原长时长度的变化量.(2)弹簧伸长时，x 等于弹簧的长度减去原长.(3)弹簧压缩时，x 等于弹簧的原长减去现长.【解析】选 C.设弹簧原长为 0l.由胡克定律 F=kx，得压弹簧时， 101Fk()l ①拉弹簧时， 2 ②由①②解得： 12kl，故 C 正确.5.【解析】本题考查 F图象的作法和对图象的理解，关键是画好图象.(1)描点作出图象，如图所示.(2)图象跟横轴交点的物理意义表示弹簧原长.由图象可知，弹簧的劲度系数应等于直线的斜率，即 Fk20 N/ml.答案：(1)见解析图 (2)表示弹簧原长 206.【解析】(1)弹簧的原长 L0=10 cm.(2)由图可知，当弹力 F=10 N 时，弹簧长度的变化量 x=5 cm=0.05 m.由 F=kx 得 Fk2/x(3)x′=15 cm=0.15 m，由 F′=kx′得F′=200×0.15 N=30 N.答案：(1)10 cm (2)200 N/m (3)30 N【总结提升】弹簧 F-L 图象解题技巧抓住两个关键点：(1)图线与横轴的交点表示弹力为零时弹簧的长度，该长度即为弹簧的原长.(2)图线的斜率表示弹簧的劲度系数.- 1 -形变与弹力1.下列关于弹力的说法中正确的是 ( )A.直接接触的两个物体间必然有弹力存在B.不接触的物体间也可能存在弹力C.只要物体发生形变就一定有弹力D.在直接接触且发生弹性形变的物体间才产生弹力【解析】选 D。弹力产生的条件是物体直接接触且发生弹性形变，二者缺一不可，故 A、B、C 错误，D 正确。2.铅球放在水平地面上处于静止状态，下列关于铅球和地面受力的叙述正确的是 ( )A.地面受到向下的弹力是因为地面发生了弹性形变；铅球坚硬没发生形变B.地面受到向下的弹力是因为地面发生了弹性形变；铅球受到向上的弹力，是因为铅球也发生了形变C.地面受到向下的弹力是因为铅球发生了弹性形变；铅球受到向上的弹力，是因为地面发生了形变D.铅球对地面的压力即为铅球的重力【解析】选 C。两个物体之间有弹力，它们必定相互接触且发生了形变，地面受到向下的弹力是因为铅球发生了形变，铅球受到向上的弹力是由于地面发生了形变，故 A、B 错。铅球对地面的压力的受力物体是地面而不是铅球，D 错。只有 C 项正确。3.如图所示，弹簧上端固定，下端挂一质量为 m 的小球，小球下放着一光滑斜面，球与斜面接触且处于静止状态，弹簧竖直，关于小球受力的个数，下列说法正确的是 ( )A.1 个 B.2 个C.3 个 D.2 或 3 个【解析】选 B。小球竖直悬挂受重力作用，要使小球处于静止状态，必定受弹簧的拉力，小球与斜面是否发生形变受弹力作用可采用假设法判断。假设斜面对小球产生弹力，则弹力的存在不能使弹簧处于竖直状态，与题设条件相矛盾。故题图中小球不受斜面的弹力，B 正确。【互动探究】若图中弹簧不竖直，小球靠在斜面上，斜面对小球有弹力作用吗?- 2 -提示：假设撤去斜面，小球将向右方摆动，不会保持原来的静止状态，故小球受斜面的弹力作用。【补偿训练】如图所示，一小球用两绳挂于天花板上，球静止，绳 1 倾斜，绳 2 恰好竖直，则关于小球受弹力个数正确的是 ( )A.1 个 B.2 个C.3 个 D.4 个【解析】选 A。解答该题可用消除法，若撤去绳 1，球的状态不变，即绳 1 无弹力，同理可判断绳 2 有弹力，由此知 A 正确。4.一根原长为 L0、劲度系数为 k 的轻质弹簧，一端固定，另一端受某一外力作用，弹簧被拉长了 x，这时弹簧的总长度为 L，且弹簧处在弹性限度内，此时弹簧的弹力大小等于 ( )A.kL0B.kLC.kxD.外力大小未知，不能求出弹簧的弹力【解析】选 C。由胡克定律知弹簧的弹力大小 F=kx，则 C 正确，A、B、D 错误。5.画出图中物体 A 所受弹力的示意图，已知各接触面均光滑，A 物体均静止。【解析】甲图中 A 与 B、A 与右墙之间都有挤压，都产生弹力，竖直墙给 A 的弹力与墙垂直指向左方，B- 3 -给 A 的弹力沿两球球心连线指向 A，如图甲所示。乙图中绳对 A 的弹力沿绳指向绳收缩的方向，B 对 A 的弹力沿两球球心连线指向 A，如图乙所示。丙图中杆和 A 之间有形变，杆对 A 有弹力，由 A 的平衡状态可知，杆对 A 的弹力与 A 的重力平衡，所以杆对 A 的弹力方向竖直向上，如图丙所示。答案：见解析- 1 -形变与弹力(15 分钟·50 分)一、选择题(本题共 5 小题，每小题 8 分，共 40 分)1.(多选)(2015·济南高一检测)玩具汽车停在模型桥面上，如图所示，下列说法正确的是 ( )A.桥面受向下的弹力，是因为汽车发生了形变B.汽车没有发生形变，所以汽车不受弹力C.汽车受向上的弹力，是因为桥梁发生了弹性形变D.汽车受向上的弹力，是因为汽车发生了形变【解析】选 A、C。汽车与桥面挤压，使桥发生了形变，产生了对汽车向上的弹力，也使汽车发生了形变产生了对桥面向下的弹力，所以选项 A、C 正确。2.(多选)物体静止在水平桌面上，关于物体对水平桌面的压力的说法正确的是 ( )A.就是物体的重力B.大小等于物体所受重力的大小C.这压力是由于桌面的形变而产生的D.这压力是由于物体的形变而产生的【解题指南】解答本题需把握以下两点：(1)两个力若为同一个力，力的三要素必须相同。(2)弹力是由施力物体发生弹性形变引起的。【解析】选 B、D。物体对水平桌面的压力，作用在桌面上，是由于物体发生形变而产生的弹力，而物体的重力是由于地球的吸引而产生的，作用在物体上，二者虽然大小相等，却是两种不同的力，不能说压力就是重力，所以选项 B、D 正确。3.台球以速度 v0与球桌边框成 θ 角撞击 O 点，反弹后速度为 v1，方向与球桌边框夹角仍为 θ，如图所示。OB 垂直于桌边，则下列关于桌边对小球的弹力方向的判断中正确的是 ( )- 2 -A.可能沿 OA 方向 B.一定沿 OB 方向C.可能沿 OC 方向 D.可能沿 OD 方向【解析】选 B。台球与球桌边框碰撞时，受到边框的弹力作用，弹力的方向应与边框垂直，即沿 OB 方向，故 B 正确。4.固定弹簧的上端，在弹性限度内，弹簧的下端悬挂重为 8N 的重物时，弹簧的长度为 0.16 m；悬挂重为12 N 的重物时，弹簧的长度为 0.18 m；则弹簧的原长 L 和劲度系数 k 分别为 ( )A.L=0.12m k=50N/mB.L=0.14m k=200N/mC.L=0.12m k=200N/mD.L=0.14m k=50N/m【解题指南】解答本题可按以下思路进行：【解析】选 C。根据胡克定律 F=kx 代入数值，8N=k(0.16m-L)，12N=k(0.18m-L)，解以上两式得L=0.12m，k=200N/m，C 项正确。【互动探究】把上题中弹簧的下端固定，上端压上重为 10N 的重物，静止时，求弹簧的劲度系数和长度。【解析】弹簧的劲度系数由弹簧本身决定，仍为 200N/m。压上重物后由胡克定律 F=kx 得，x= = m=0.05 m，弹簧的长度为L′=L-x=(0.12-0.05)m=0.07 m。答案：200N/m 0.07 m5.关于弹簧的劲度系数 k，下列说法正确的是 ( )A.与弹簧所受的拉力大小有关，拉力越大，k 值也越大B.由弹簧本身决定，与弹簧所受的拉力大小及形变程度无关C.与弹簧发生的形变的大小有关，形变越大，k 值越小- 3 -D.与弹簧本身特性、所受拉力的大小、形变大小都无关【解析】选 B。弹簧的劲度系数 k，由弹簧本身决定，与弹簧的材料、截面的大小、弹簧的长度及单位长度的匝数等有关。【补偿训练】如图所示，轻弹簧的两端各受 20N 拉力 F 的作用，弹簧伸长了 10cm(在弹性限度内)。那么下列说法中正确的是 ( )A.弹簧所受的合力为零B.弹簧所受的合力为 20NC.该弹簧的劲度系数 k 为 2000N/mD.根据公式 k= ，弹簧的劲度系数 k 会随弹簧弹力 F 的增大而增大【解析】选 A。轻弹簧受到两个大小相等、方向相反的力的作用，合力为零，A 对，B 错；由 F=kx 得，k== =200 N/m，C 错；在弹性限度内，弹簧的劲度系数 k 与 F 无关，D 错。二、非选择题(10 分)6.一轻弹簧原长为 10cm，在它的下端挂一个重为 4 N 的物体时，弹簧的长度为 12 cm，若在它的下端挂一个重为 8 N 的物体时，弹簧的长度应为多少?【解题指南】解答本题时可按以下思路分析：【解析】弹簧的原长 l0=10cm。当弹簧下端挂重物而静止时，弹簧的弹力等于重物的重力。当挂 4N 重物时，弹簧的弹力 F1=4N，弹簧的长度 l1=12cm，则形变量 x1=l1-l0=2cm；当挂 8N 重物时，F 2=8N，设弹簧的长度为 l2，则 x2=l2-l0。由胡克定律 F=kx 可知， = ，即 = ，得= ，解得 l2=14cm。答案：14cm【易错提醒】(1)胡克定律属于力学中的重要规律，应用时首先要明确胡克定律的适用条件。(2)其次要分清弹簧原长、弹簧伸长量和弹簧长度三者的关系。(25 分钟·50 分)- 4 -一、选择题(本题共 4 小题，每小题 8 分，共 32 分)1.如图所示各种情况下，光滑的小球均处于静止状态，a、b 两者之间一定有弹力的是 ( )【解析】选 B。假设 A、C、D 中小球除拉力外还受到接触面上的弹力，则小球不可能处于静止状态，故物体只是接触，而无形变，故没有弹力作用；B 中由于绳子的拉力不竖直，故两球间存在弹力，故选 B。2.下列关于弹力的叙述中错误的是 ( )A.压力、拉力、支持力都是弹力B.压力和支持力的方向总是垂直于接触面C.轻绳、轻杆上产生的弹力的方向总是在沿绳、杆的直线上D.轻杆不同于轻绳，弹力的方向可以不沿杆【解析】选 C。弹力包括压力、拉力、支持力，其中拉力总沿绳收缩的方向，压力、支持力总与接触面垂直，故 A、B 正确；杆不同于绳，杆可以发生拉伸形变、压缩形变和弯曲形变，所以杆的弹力方向不一定沿杆，要具体问题具体分析，C 错误、D 正确。3.(2015·厦门高一检测)足球运动是目前全球体育界最具影响力的项目之一，深受青少年喜爱。如图所示为四种与足球有关的情景。下列说法正确的是 ( )A.甲图中，静止在草地上的足球受到的弹力就是它的重力B.乙图中，静止在光滑水平地面上的两个足球由于接触而受到相互作用的弹力C.丙图中，踩在脚下且静止在水平草地上的足球可能受到 3 个力的作用D.丁图中，落在球网中的足球受到弹力是由于足球发生了形变【解析】选 C。静止在草地上的足球受到的弹力是地面对球的向上的力，受到的重力是地球对球的向下的力，选项 A 错误。静止在光滑水平面上的两个足球间没有相互作用的弹力，选项 B 错误。踩在脚下的球可能受重力、地面对它的弹力、脚对它的弹力三个力的作用，选项 C 正确。网中的足球受到弹力是由于网发生了形变，选项 D 错误。4.体育课上一学生在水平篮球场上拍篮球，如图所示，试分析篮球与地面作用时，地面给篮球的弹力的方向为 ( ) - 5 -A.斜左上 B.斜右上C.竖直向上 D.竖直向下【解析】选 C。篮球与水平地面接触时发生形变，产生弹力。如果认为球的一点与地面接触，则属于点与面接触问题，弹力应垂直于面(即地面)，方向向上。二、非选择题(本题共 2 小题，共 18 分)5.(8 分)(2015·桂林高一检测)如图所示，AO 是具有一定质量的均匀细杆，可绕 O 轴在竖直平面内自由转动。细杆上的 P 点与放在水平桌面上的圆柱体接触，圆柱体靠在竖直的挡板上且保持静止，其中 Q、R为圆柱体与竖直挡板和水平桌面的接触点。试画出圆柱体所受弹力的示意图。【解题指南】解答本题应把握以下两点：(1)掌握判断弹力是否存在的方法。(2)知道弹力方向的判定方法。【解析】首先判断圆柱体是否受到弹力的作用，可用假设法来判定。圆柱体与竖直挡板接触，若将竖直挡板去掉，圆柱体将向左运动，则竖直挡板对圆柱体有弹力作用；若将水平桌面去掉，圆柱体将向下运动，所以水平桌面对圆柱体有支持力作用；若将圆柱体去掉，细杆 AO 将会向左转动，说明圆柱体对细杆有支持力作用，根据力的相互性，细杆对圆柱体有弹力作用。然后再确定各个弹力的方向。根据物体间的接触方式，可画出圆柱体所受弹力。答案：如图所示。【易错提醒】(1)弹力是接触力，只有相互接触的物体间才可能存在弹力作用。(2)在某些接触点处有无弹力难以确定时都可以用假设法来判断。(3)弹力的方向是从施力物体指向受力物体，与施力物体的形变方向相反。6.(10 分)“蹦极”是一种极限运动，人自身所受的重力使其自由下落，被拉伸的橡皮绳又会产生向上的- 6 -力，把人拉上去，然后人再下落。正是在这上上下下的振荡中，蹦极者体会到惊心动魄的刺激，如图所示。设一次蹦极中所用的橡皮绳原长为 15m，质量为 50 kg 的蹦极者运动到最低点时橡皮绳长为 26.5 m，当蹦极者停止振荡时橡皮绳长为 17.5 m，则蹦极者运动到最低点时受到橡皮绳的拉力为多大?(g 取10m/s2) 【解析】当蹦极者停止振荡处于静止时，蹦极者处于平衡状态，由二力平衡得 F1=mg=50×10N=500 N此时橡皮绳的伸长量为 x1=17.5m-15 m=2.5 m又由胡克定律得 F1=kx1则橡皮绳的劲度系数为 k= = N/m=200 N/m当蹦极者运动到最低点时橡皮绳的拉力为F2=kx2=200×(26.5-15)N=2 300 N。答案：2300N【补偿训练】轻质弹簧的上端悬挂在天花板上，当下端悬挂一个钩码时，弹簧长度为 L1=15cm，再悬挂两个钩码时，弹簧长度为 L2=25cm。设每个钩码的质量均为 100g，g 取 10m/s2，求弹簧的劲度系数 k 及原长L0。【解析】挂上一个钩码时，弹簧的伸长量为 x1=L1-L0挂上三个钩码时，弹簧的伸长量为 x2=L2-L0由重力等于弹力得：mg=kx 1，3mg=kx 2联立上式得：k=20N/m，L 0=0.1m答案：20N/m 0.1m