1、第三章 研究物体间的相互作用,第一节 探究形变与弹力的关系,1.形变：物体在外力的作用下_或_发生变,化称为形变.,形状,体积,拉伸,(1)形变的种类有：_形变、_形变、_,形变和_形变.,扭曲,放大,(2)任何物体都会发生形变.微小的形变常采用_法显示.,压缩,弯曲,2.弹性形变：发生形变的物体，当外力撤除后，物体能够,_原状的形变.,完全恢复,3.非弹性形变：发生形变的物体，当外力撤除后，物体不,能够_原状的形变.,完全恢复,最大,4.弹性限度：发生弹性形变的物体，外力撤除后能够完全恢复原状的_形变.,5.关于弹性形变的概念，下列说法中正确的是(,),A.物体形状的改变叫弹性形变B.物体在
2、外力停止作用后的形变，叫弹性形变C.一根铁杆用力弯折后的形变就是弹性形变D.物体在外力停止作用后，能够完全恢复原来形状的形变，叫弹性形变解析：根据弹性形变的定义，能够完全恢复原状的形变叫弹性形变可知 A、B、C 错误，D 正确.答案：D,6.(双选)关于弹力的产生，下列说法正确的是(,),A.木块在桌面上受到的向上的弹力，是由于木块发生微小形变而产生的B.木块在桌面上受到的向上的弹力，是由于桌面发生微小形变而产生的C.挂在悬线下的物体受到的向上的拉力，是由于悬线发生微小形变而产生的D.挂在悬线下的物体受到的向上的拉力，是由于物体发生微小形变而产生的,解析：木块受到的弹力是因为桌面发生了微小的形
3、变而要恢复原状，从而对木块产生向上的弹力，A 错误，B 正确；挂在悬线下的物体受到的弹力是因为线受力而发生伸长的形变，悬线要恢复原状，从而对物体产生向上的弹力，C 正确，D 错误.,答案：BC,知识点 1 弹力的产生,弹力,接触,弹性,如图 3-1-1 所示，圆木被弯曲的细木棍推开，圆木被推开的原因是它受到细木棍的_作用.细木棍对圆木产生弹力需要两个条件：一是细木棍与圆木相互_；二是细木棍与圆木相互挤压产生_形变.图 3-1-1,1.发生形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的、并使,它发生形变的另一个物体产生的作用力叫弹力.,2.产生弹力的条件：两物体既要接触，又要发生形变.3.形变和物体间弹
4、力是同时产生、同时变化、同时消失的.4.通常所说的压力、推力、拉力、张力、浮力、支持力等，,本质上都是弹力.,5.形变不明显时弹力是否存在的判断方法(假设法)：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原来的状态，从而判断该物体是否受弹力作用.,【例 1】 分析图 3-1-2 中甲、乙、丙中接触面对小球(物块)是否有弹力作用？(甲、乙、丙三图的物体均处于静止状态),图 3-1-2,解析：甲图：如果物块与斜面体间不存在弹力，则物块所受合力不能为零，物块不能处于静止状态；乙图：如果水平面与小球间没有弹力，则小球将竖直向下掉，挡板与小球间如果没有存在弹力，挡板将不能处于静止状态；
5、丙图：水平面如果没有弹力则小球将在重力作用下向下运动，斜面若有弹力则小球运动状态将改变，故斜面与小球间没有弹力.,点评：掌握产生弹力的条件是理解弹力概念的前提，采用撤力法是分析弹力是否存在最常用的方法，特别是分析微小形变产生的弹力.,【触类旁通】1.在下图中，a、b 两个小球相互间一定有弹力作用的是(其,中 A、B 两图中 a、b 两球均用轻绳悬挂)(,),A,B,C,D,解析：由弹力产生的条件可知，物体之间有接触但不一定互相挤压，是否挤压可以用假设法进行判断：撤去其中一物体，看另一物体是否运动，故 A、C、D 错误，B 正确.答案：B,知识点 2 弹力的方向,左,右,相反,情景一：2012
6、年 3 月 27 日，中国射箭队奥运选拔赛第二阶段比赛在广州黄村训练基地全部结束，男女队共 6 名出征伦敦奥运会的运动员名单揭晓，运动员刘招武将与邢宇、戴小祥组成新的男子“三箭客”，代表中国队参加比赛.如图 3-1-3 所示，弦的形状向_发生了形变，对箭有一个向_的弹力.形变的方向,与弹力的方向_.,图 3-1-3,情景二：北京时间3 月11 日，2012 年国际田联室内世锦赛在土耳其伊斯坦布尔展开最后一日的争夺，在女子撑杆跳高决赛中，俄罗斯撑杆跳女皇伊辛巴耶娃尽管三次冲击5 米02 世界纪录失败，但仍以4 米80 轻松夺冠.如图 3-1-4 所示，杆向_发生了形变，对人有一个向_的弹力，形变
7、的方向,与弹力的方向_.,下,上,相反,图 3-1-4,1.弹力的方向：总是和作用在物体上、使物体发生形变的,外力的方向相反，或者说和形变方向相反.,2.支持力的方向,(1)面面接触：垂直于支持面.,(2)点面接触：垂直于支持面，指向被支持的物体.(3)点点接触：垂直于接触点处的切面.,3.绳子产生的弹力(通常称为拉力)：方向总沿着绳子而指向,绳子收缩的方向.,4.杆子产生的弹力,(1)方向可能是沿杆子方向，起拉力或支持力作用.(2)方向也可能不沿杆子方向，起支持力或拉力作用.,拓展：分析弹力的方向是个难点，要想准确地分析出弹力的方向，必须从以下几个方面着手：首先判断那些接触点或接触面处是否有
8、弹力存在.其次分析弹力的种类是绳子产生的弹力，杆子产生的弹力还是支持面产生的弹力.最后按各种弹力方向的特点画出弹力的方向.,【例 2】 如图 3-1-5 所示，物体 A 静止，画出 A 所受弹力,的示意图.,图 3-1-5,答案：如图 3-1-6 所示.,图 3-1-6,【触类旁通】,2.如图 3-1-7 所示，杆的 A 端被绳子拉住，B 端放在一个球,形容器内.试分析画出杆 AB 受到的弹力的方向.,图 3-1-7,解：如图 D2 所示，A 端受到的是绳子产生的弹力 TA，其方向沿绳子收缩方向；B 端和容器的接触方式是“点点接触”，所以 B 端受到的弹力NB，垂直于接触点处的切面指向球心，而
9、不沿杆子方向.,图 D2,知识点 3 胡克定律,越远,形变,弹力,情景一：2012 年 3 月 27 日，为期一年的射箭奥运资格赛终于结束，广东女子射箭新秀方玉婷以总积分第二名的身份，获得 2012 年伦敦奥运会射箭女子个人/团体赛参赛资格.如图3-1-8 所示，方玉婷把弓拉得越满则箭射得_；因为弓拉得越满，_越大，_越大.图 3-1-8,情景二：英国力学家胡克经过多年研究总结出弹性定律.胡克的弹性定律指出：在弹性限度内，弹簧的弹力 F 和弹簧的长度变化量 x 成_，即Fkx.k 是弹簧的劲度系数，它由弹簧的_决定，负号表示弹簧所产生的弹力与其伸长(或压,缩)的方向_.,正比,材料,相反,1.
10、在弹性限度内，弹力和弹簧的形变量 x 大小成正比，即 F,kx.k 成为劲度系数，其单位为 N/m.,2.劲度系数 k 的物理意义：数值上等于弹簧发生单位长度,形变时产生的弹力大小.,3.决定劲度系数 k 的因素：由弹簧的材料、粗细、长度、单位长度内弹簧的匝数等决定，与弹力的大小、形变量无关.4.胡克定律的另一种表述：因为在弹性限度内弹簧的弹力 F和 x 成正比，故胡克定律又可以变形为Fkx，其中F 为弹力的变化量，x 为形变量的变化量.,【例 3】 如图 3-1-9 所示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 k_；,(3)
11、弹簧伸长 0.05 m 时，弹力的大小_.,图 3-1-9,解析：(1)由胡克定律得：当 F0 时，弹簧处于原长 L0,10 cm；,(2)由图可知当弹簧伸长或压缩 5 cm 时， F10 N，根据,Fkx 可知 k200 N/m；,(3)弹簧伸长 0.05 m 时，根据Fkx 可知 F10 N.,答案：(1)10 cm (2)200 N/m (3)10 N,【触类旁通】3.(2014 年广州天河区期末)一个弹簧挂 3 N 的重物时，弹簧总长为 15 cm，若改挂 8 N 的重物时，弹簧总长为 20 cm，则弹,簧的劲度系数为(,),A.100 N/m,B.200 N/m,C.300 N/m,
12、D.400 N/m,100 N/m，故选 A.,答案：A,探究弹力和弹簧伸长的关系,【实验目的】,(1)探究弹力和弹簧伸长量之间的关系.(2)学会利用图象法处理实验数据.【实验原理】,(1)在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时弹簧产生的,弹力与所挂钩码的重力大小相等.,(2)弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算.这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了.,【实验器材】,铁架台、坐标纸、弹簧、铅笔、钩码若干、重锤线、三角,板、毫米刻度尺.,【实验步骤】,(1)按图 3-1-10 安装实验装置，记下弹簧下端不挂钩码时,所对应的刻度 L0.,
13、图 3-1-10,(2)在弹簧下悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的总长度并记,下钩码的重力.,(3)增加钩码的个数，重复上述实验过程，将数据填入表格，以 F 表示弹力，L 表示弹簧的总长度，xLL0 表示弹簧的伸长量.,(4)以弹力 F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量 x 为横坐标(如图 3-1-11 所示)，用描点法作图，连接各点，得出弹力 F 随弹簧伸长量 x 变化的图象.,图 3-1-11,(5)以弹簧伸长量为自变量，写出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系，函数表达式中的常数即为弹簧的劲度系数，这个常,【实验结论】,弹簧发生弹性形变时，弹力大小跟弹簧伸长(或缩短)的长,度 x
14、成正比：Fkx.,其中：k 为弹簧的劲度系数；x 为弹簧伸长(或缩短)的长度.,【注意事项】,(1)所挂钩码不要过重，以免弹簧超出它的弹性限度.,(2)每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的,点尽可能稀疏一些，这样作出的图线较为精确.,(3)测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大误差.(4)描点画线时，所描的点不一定都落在图线上，但应注意,一定要使各点均匀分布在图线的两侧.,(5)记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单,位.,【例 4】 下列关于“探究弹力与弹簧伸长的关系”实验的,说法中正确的是(,),A.实验中 k 的具
15、体数值必须计算出来B.如果没有测出弹簧原长，用弹簧长度 L 代替 x，FL 图线也是过原点的一条直线C.利用 Fx 直线可求出 k 值D.实验时要把所有点连到线上，才能探索得到真实规律,解析：本实验是探究弹力 F 和弹簧伸长量 x 之间的关系，若画出Fx 图象，则斜率为 k 值，若用弹簧长度L 代替 x，则图线不过原点，会与横轴 L 有一截距 L0，L0 为弹簧原长，所以A、B 错，C 对.把描出的各点连线时，不一定把所有的点都连在线上，只要使不在线上的各点均匀分布在线的两侧即可，D错.,答案：C,【例 5】 某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用
16、直尺测出弹簧的原长 L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上砝码后测出弹簧伸长后的长度 L，把(LL0)作为弹簧的伸长量 x，这样操作，由于弹,簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是图象中的(,),解析：本题主要考查用图象法来描述弹簧的弹力与其伸长量间的关系.由于考虑弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量 x0.,答案：C,【触类旁通】,4.某同学在研究学习中，利用所学的知识解决了如下问题：一轻弹簧竖直悬挂在某一深度为 h25.0 cm、且开口向下的小筒中(没有外力作用时弹簧的下部分位于筒内，但测力计可以与弹簧的下端接触)，如图 3-1-12 甲所示.如果本实验的长度测量工具只能测出筒的下端弹
17、簧的长度 L，现要测出弹簧的原长 L0和弹簧的劲度系数，该同学通过改变 L 而测出对应的弹力 F，作出 F L 变化的图线如图乙所示，则弹簧的劲度系数为_N/m，弹簧的原长 L0_cm.,图 3-1-12,答案：100 15.0,解析：根据胡克定律Fk(hLL0)kLk(hL0)，从图中知道当L0时F10 N；当L10 cm时，F20 N；代入方程联立得k100 N/m，L015.0 cm.,5.(2013 年佛山质检)小翔利用如图 3-1-13 甲所示的装置，探究弹簧弹力F与伸长量l 的关系，由实验绘出F与l 的关图线如图乙所示，该弹簧劲度系数为_N/m.,图 3-1-13,解析：在Fl 的图线中，图线的斜率表示弹簧的劲度系数.答案：125,
