1、12 弹力考试要求知识内容 弹力c课时要求1.知道形变和弹性形变，知道常见的弹力种类.2.知道弹力产生的条件，会判断弹力的有无及弹力的方向.3.理解劲度系数的物理意义，掌握胡克定律并能用此定律解决有关问题.4.探究弹力与弹簧伸长量之间的关系.学会利用列表法、图象法、函数法处理实验数据.能根据 F x、 F l 图象求出弹簧的劲度系数.一、弹性形变和弹力1.形变：物体在力的作用下形状或体积发生的变化.2.弹性形变：物体在形变后撤去作用力时能够恢复原状的形变.3.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(填“能”或“不能”)完全恢复原来的形状，这个限度叫做弹性限度.4.弹力(1
2、)定义：发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的力.(2)产生的条件：两物体直接接触；发生弹性形变.二、几种弹力及方向1.压力和支持力的方向都垂直于物体的接触面.2.绳的拉力方向总是沿着绳子而指向绳子收缩的方向.绳中的弹力常常叫做张力.三、胡克定律21.内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小 F 跟弹簧伸长(或缩短)的长度 x 成正比，即F kx.2.劲度系数：其中 k 为弹簧的劲度系数，单位为牛顿每米，符号是 N/m.是表示弹簧“软”“硬”程度的物理量.1.判断下列说法的正误.(1)只要两物体接触就一定产生弹力.( )(2)发生形变后的物体撤去外力后都能够恢复原状.( )(3)海
3、绵受挤压发生形变，桌面受挤压不会发生形变.( )(4)静止在水平地面上的物体受到向上的弹力是因为地面发生了形变.( )(5)由 F kx 可知，在弹性限度内弹力 F 的大小与弹簧的长度成正比.( )2.弹簧的原长为 10 cm，它下面挂一个重为 4 N 的物体时，弹簧长为 12 cm，则该弹簧的劲度系数为_ N/m.若在它下面挂一个重为 6 N 的物体，则弹簧的伸长量为_ cm(弹簧始终在弹性限度内).答案 200 3一、形变和弹力(1)如图所示，取一个扁玻璃瓶，里面盛满水，用穿有透明细管的橡皮塞封口，使水面位于细管中，用手捏玻璃瓶，会看到什么现象？说明什么？(2)用手压橡皮泥，橡皮泥发生形变
4、；脚踩在松软的泥土上，留下了深深的脚印(形变)，这两种形变与玻璃瓶的形变有什么不同？(3)如图所示，被拉长的弹簧对手有一个拉力的作用，这个拉力是如何产生的？答案 (1)用手捏玻璃瓶，管中水面会上升(或下降).说明受压时玻璃瓶发生形变，体积变小(或变大)了.3(2)橡皮泥、泥土受力后发生的形变，在撤去外力后不能恢复原状(非弹性形变)，玻璃瓶的形变在撤去外力后能恢复原状(弹性形变).(3)弹簧受到拉力后发生形变(伸长)，发生形变的弹簧要恢复原状，对手就产生了拉力.1.弹性形变和非弹性形变弹性形变：撤去外力后能恢复原状的形变.非弹性形变：撤去外力后不能恢复原状的形变.发生弹性形变的物体，外力过大，超
5、过一定的限度(弹性限度)，会变成非弹性形变.2.弹力的产生必须同时具备两个条件：(1)两物体直接接触；(2)两物体接触处发生弹性形变.4例 1 关于弹力的产生，下列说法正确的是( )A.木块放在桌面上受到一个向上的弹力，这是由于木块发生微小形变而产生的B.木块放在桌面上，木块没有形变，所以对桌面没有施加弹力C.拿一根细竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿的弹力，这是由于木头发生形变而产生的D.挂在电线下面的电灯受到向上的拉力，是因为电线发生微小的形变而产生的答案 D解析 木块和桌面相互作用，都会发生微小的形变.桌面发生微小形变对木块有向上的弹力即支持力；木块由于发生微小形变对桌面有向下的弹力即压力
6、，A、B 都错.木头受到的弹力是由细竹竿发生形变而产生的，C 错.电灯受到的拉力是电线发生微小形变而产生的，D 对.二、几种常见的弹力1.一铁块放在海绵上，铁块和海绵都发生了形变，从而在它们之间产生了弹力，如图所示.海绵对铁块的支持力是如何产生的？方向怎样？铁块对海绵的压力是怎样产生的？方向怎样？答案 (1)海绵对铁块的支持力：海绵发生弹性形变，对与它接触的铁块产生力的作用，方向垂直于接触面向上(如图).(2)铁块对海绵的压力：铁块发生弹性形变，对与它接触的海绵产生力的作用，方向垂直接触面向下(如图).2.如图所示，用橡皮绳斜向右上拉放在水平面上的物块.橡皮绳对物块的拉力是怎样产生的？方向怎样
7、？答案 由于橡皮绳发生形变，对与它接触的物块产生力的作用，方向沿绳指向绳收缩的方向(沿绳斜向右上).51.压力、支持力的方向：总是垂直于接触面，若接触面是曲面，则垂直于接触面的切线；若接触面是球面，弹力方向的延长线或反向延长线过球心.2.绳的拉力方向：总是沿着绳并指向绳收缩的方向.例 2 在如图 1 所示的各图中画出物体 P 受到的各接触点或接触面对它的弹力的示意图，各图中物体 P 均处于静止状态.图 1答案 见解析图解析 甲中属于绳的拉力，应沿绳指向绳收缩的方向，因此弹力方向沿绳向上；乙中 P 与斜面的接触面为平面， P 受到的支持力垂直于斜面向上；丙中 A、 B 两点都是球面与平面相接触，
8、弹力应垂直于平面，且必过球心，所以 A 点弹力方向水平向右， B 点弹力方向垂直于斜面指向左上方，且都过球心；丁中 A 点属于点与球面相接触，弹力应垂直于球面的切面斜向上，且必过球心 O， B 点属于点与杆相接触，弹力应垂直于杆向上.它们所受弹力的示意图如图所示.例 3 在图中， A、 B 均处于静止状态，则 A、 B 之间一定有弹力的是( )答案 B解析 假设将与研究对象接触的物体逐一移走，如果研究对象的运动状态发生变化，则表示它们之间有弹力；如果运动状态无变化，则表示它们之间无弹力.四个选项中当 B 选项中的B 物体移走后， A 物体一定会摆动，所以 B 选项中 A、 B 间一定有弹力.6
9、1.弹力有无的判断(1)对于明显形变的情况，可以根据弹力产生条件直接进行判断.(2)对于不明显形变的情况，可利用假设法进行判断，具体有下列两种方法：假设无弹力：假设撤去接触面，看物体还能否在原位置保持原来的状态，若能保持原来的状态则说明物体间无弹力作用；否则，有弹力作用.假设有弹力：假设接触物体间有弹力，画出假设状态下的受力分析图，判断受力情况与所处状态是否矛盾，若矛盾，则不存在弹力；若不矛盾，则存在弹力.如图 2 中，若 A 处有弹力，则无法使球处于静止状态，故 A 处无弹力.图 22.判断弹力有无的两个误区(1)误认为两物体只要接触就一定存在弹力作用，而忽视了弹力产生的另一条件发生弹性形变
10、.(2)误认为有形变一定有弹力，而忽视了弹性形变和非弹性形变的区别.三、胡克定律对于同一根弹簧，被拉得越长，弹簧的弹力越大，关于弹簧弹力的大小，甲说：弹簧弹力大小与其长度成正比；乙说：弹力的变化量 F 与弹簧形变的变化量 x 成正比.哪个同学说法正确？答案 甲错，乙对.弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比，即 F kx，也有 F k x.胡克定律1.成立条件：在弹性限度内.2.对 F kx 的理解(1)x 是弹簧的形变量，而不是弹簧形变后的长度.(2)k 为弹簧的劲度系数，反映弹簧本身的属性，由弹簧自身的长度、粗细、材料等因素决定，与弹力 F 的大小和伸长量 x 无关.7(3)F x 图象是一条过原
11、点的倾斜直线(如图 3 所示)，直线的斜率表示弹簧的劲度系数 k.图 3(4)弹簧弹力的变化量 F 与形变量的变化量 x 也成正比，即 F k x.例 4 一根轻质弹簧一端固定，用大小为 50 N 的力压弹簧的另一端，平衡时长度为 L120 cm；改用大小为 25 N 的力拉弹簧，平衡时长度为 L235 cm；若弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，求弹簧的原长和劲度系数.答案 30 cm 500 N/m解析 设弹簧原长为 L0，劲度系数为 k.由胡克定律得： F1 k(L0 L1) F2 k(L2 L0) 联立两式得： L00.3 m30 cm， k500 N/m.1.轻弹簧有压缩和拉伸形变，既能
12、产生压力，又能产生拉力，方向均沿弹簧的轴线方向.2.如果题目中只告诉弹簧的形变量，并没有指出是伸长还是压缩，或只告诉弹簧弹力的大小，并没有指出弹簧处于拉伸状态还是处于压缩状态，就要分别进行讨论.3.轻弹簧的一端空载时弹力为零，不空载时两端弹力必然相等.1.(对弹力概念的理解)(多选)在日常生活及各项体育运动中，有弹力出现的情况比较普遍，如图 4 所示的跳水运动就是一个实例.请判断下列说法正确的是( )图 4A.跳板发生形变，运动员的脚没有发生形变B.跳板和运动员的脚都发生了形变C.运动员受到的支持力，是跳板发生形变而产生的D.跳板受到的压力，是跳板发生形变而产生的8答案 BC解析 发生形变的物
13、体，为了恢复原状，会对与它接触的物体产生弹力的作用，发生形变的物体是施力物体.B、C 正确.2.(弹力有无的判断)如图 5 所示，将一个钢球分别放在量杯、口大底小的普通茶杯和三角烧杯中，钢球在各容器的底部与侧壁相接触，处于静止状态.若钢球和各容器都是光滑的，各容器的底部均水平，则以下说法中正确的是( )图 5A.各容器的侧壁对钢球均无弹力作用B.各容器的侧壁对钢球均有弹力作用C.量杯的侧壁对钢球无弹力作用，其余两种容器的侧壁对钢球均有弹力作用D.口大底小的普通茶杯的侧壁对钢球有弹力作用，其余两种容器的侧壁对钢球均无弹力作用答案 A解析 假设各容器侧壁对钢球均有弹力作用，作出各容器中钢球的受力分
14、析图分别如图a、b、c 所示，可见三种情况均与钢球静止的题设条件相矛盾，所以原假设不成立，各容器的侧壁对钢球均无弹力作用.因此，本题正确选项为 A.3.(弹力方向的判断)在图 6 中画出物体 A 所受弹力的示意图.图 6答案 如图所示94.(胡克定律的应用)某同学利用如图 7a 装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验.图 7(1)他通过实验得到如图 b 所示的弹力大小 F 与弹簧长度 x 的关系图线.由此图线可得该弹簧的原长 x0_ cm，劲度系数 k_ N/m.(2)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧测力计，当弹簧测力计上的示数如图 c 所示时，该弹簧的长度 x_ cm.答案 (
15、1)4 50 (2)10解析 (1)当 F0 时，弹簧的长度即为原长，由胡克定律可知图象的斜率表示劲度系数大小，k N/m50 N/m.8 020 410 2(2)弹簧测力计的示数为 3 N，则伸长量为 m0.06 m6 cm，则长度为 6 cm4 cm10 350cm.一、选择题1.关于形变与弹力的说法中正确的是( )A.只有弹簧才可以产生弹力B.接触的物体之间发生的形变程度越大，它们之间的弹力越小C.日常生活中所说的弹簧的“硬”与“软”是指弹簧的轻与重D.日常生活中所说的弹簧的“硬”与“软”是指弹簧的劲度系数的大小答案 D2.杂技演员有高超的技术，能轻松地顶接从高处落下的坛子，如图 1.关
16、于他顶坛时头顶受到的压力，产生的直接原因是( )10图 1A.坛的形变B.头的形变C.物体受到的重力D.人受到的重力答案 A解析 头顶受到的压力是由于坛子产生形变，对与之接触的头顶产生力的作用，选项 A 正确，B、C、D 错误.3.(多选)玩具汽车停在模型桥面上，如图 2 所示，下列说法正确的是( )图 2A.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，是因为桥梁发生了形变D.汽车受向上的弹力，是因为汽车发生了形变答案 AC解析 因为施力物体发生形变而产生弹力，故桥受向下的弹力是因为汽车发生了形变，汽车受到向上的弹力是因为桥梁发生了形变.4
17、.体育课上一学生将足球踢向斜台，如图 3 所示.下列关于足球与斜台作用时斜台给足球的弹力方向的说法正确的是( )图 3A.沿 v1的方向B.沿 v2的方向11C.先沿 v1的方向后沿 v2的方向D.沿垂直于斜台斜向左上方的方向答案 D解析 足球与斜台的作用是球面与平面的相互作用，足球所受弹力方向垂直于斜台指向足球，即斜向左上方的方向，故 D 正确. 125.下列各图中 P、 Q 两球之间不存在弹力的是(所有接触面都是光滑的)( )答案 A解析 A 图中两球间若有弹力则小球 Q 将向右运动，所以 P、 Q 间无弹力；B 图中两球间若无弹力，则两球将向大圆弧底部运动，所以 P、 Q 间有弹力；C
18、图中两球间若无弹力则小球 P将向下运动，所以 P、 Q 间有弹力；D 图中两球间若无弹力则小球 P 将向右下运动，所以P、 Q 间有弹力.故选 A.6.如图 4 所示，是我国极地考察破冰船“雪龙号”.为满足破冰航行的要求，其船体结构经过特殊设计，船体下部与竖直方向成特殊角度.则船体对冰块的弹力示意图正确的是( )图 4答案 C解析 船体对冰块的弹力垂直于接触面，指向受力物体，故 C 正确，A、B、D 错误.7.关于胡克定律，下列说法不正确的是( )A.由 F kx 可知，在弹性限度内弹力 F 的大小与弹簧形变量 x 成正比B.由 k 可知，劲度系数 k 与弹力 F 成正比，与弹簧的形变量成反比
19、FxC.弹簧的劲度系数 k 是由弹簧本身的性质决定的，与弹力 F 的大小和弹簧形变量 x 的大小无关D.弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的大小答案 B解析 在弹性限度内，弹簧的弹力与形变量遵守胡克定律 F kx，A 正确；弹簧的劲度系数由弹簧本身的性质决定，与弹力 F 及形变量 x 无关，B 错，C 正确；由胡克定律得 k ，可Fx理解为弹簧伸长(或缩短)单位长度时受到的弹力的值与 k 相等，D 正确.8.如图 5 所示的装置中，小球的质量均相同，弹簧和细线的质量均不计，一切摩擦忽略不计，平衡时各弹簧的弹力分别为 F1、 F2、 F3，其大小关系是( )13图 5A.
20、F1 F2 F3 B.F1 F2F2 D.F3F1F2答案 A9.如图 6 所示，锻炼身体用的拉力器，并列装有四根相同的弹簧，每根弹簧的自然长度都是40 cm，某人用 600 N 的力把它们拉长至 1.6 m，则( )图 6A.人的每只手受到拉力器的拉力为 300 NB.每根弹簧产生的弹力为 150 NC.每根弹簧的劲度系数为 93.75 N/mD.每根弹簧的劲度系数为 500 N/m答案 B解析 每只手的拉力均为 600 N，故 A 错误；每根弹簧的弹力为 N150 N，故 B 正确；6004每根弹簧的劲度系数 k 125 N/m，故 C、D 错误.F x 150 N1.6 0.4 m10.
21、(多选)弹簧原长为 10 cm，当挂上一个 50 g 的钩码时，弹簧的长度变为 12 cm，当在原钩码下再挂一个同样的钩码时，弹簧仍处于弹性限度内，下列说法中正确的是(取 g10 m/s2)( )A.弹簧长度变为 24 cmB.弹簧劲度系数为 25 N/mC.弹簧的形变量为 4 cmD.弹簧的形变量为 2 cm答案 BC解析 由题可知， F1 mg0.5 N， x12 cm，根据胡克定律 F kx，得 k N/m25 0.50.02N/m.当拉力 F21 N 时，由胡克定律，得 x2 102 cm4 cm，所以弹簧的长度125x x2 x04 cm10 cm14 cm，选项 B、C 正确，A、
22、D 错误.14二、非选择题11.在图 7 中画出物体 A 所受弹力的示意图.图 7答案 见解析图解析 支持力、压力的方向都要与接触面垂直并指向被支持或被压的物体，物体 A 所受弹力的示意图如图所示.12.如图 8 所示，一根轻质弹簧的原长为 20 cm，竖直悬挂着，当用 15 N 的力向下拉弹簧时，量得弹簧长 24 cm.问：图 8(1)弹簧的劲度系数为多少？(2)若把它竖立在水平桌面上，用 30 N 的力竖直向下压时，弹簧长为多少？答案 (1)375 N/m (2)12 cm解析 (1)当弹簧受向下的 15 N 的拉力作用时，由胡克定律知 F1 k(l1 l0)，即15 k(0.240.2)
23、.解得劲度系数 k N/m375 N/m.150.04(2)当用 30 N 的力竖直向下压时，设弹簧长为 l2，由胡克定律知F2 k(l0 l2)整理得 l2 l0 0.2 m m0.12 m12 cm.F2k 3037513.(2018宁波市第一学期期末)某学生做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验，实验时把弹簧竖直悬挂起来，在下端挂钩码，每增加一只钩码均记下对应的弹簧伸长的长度 x，数据记录如表所示.15钩码个数 0 1 2 3 4 5 6 7弹力 F/N 0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0弹力伸长的长度 x/cm 0 2.00 3.98 6.02 7.97 9.95
24、 11.80 14.00(1)根据表中数据在图 9 甲中作出 F x 图线；(2)根据 F x 图线可以求得弹力和弹簧伸长的关系式为 F_ x(式中各物理量均采用国际单位)；(3)一位同学做此实验时得到如图乙所示的 F x 图线，说明此同学可能出现了哪种错误？_.图 9答案 (1)见解析图(2)50 (3)弹簧伸长量已超出了弹簧的弹性限度解析 (1)描点作图，如图所示：(2)图象的斜率表示劲度系数，故 k N/m50 N/m，可以求得弹力和弹簧伸 F x 7.0 00.14 0长的关系式为 F50 x；(3)由题图乙可知，当力达到某一值时，图象发生了弯曲，说明此时弹簧伸长量已超出了弹簧的弹性限度.
