1、第三章,相互作用,2 弹力,课 前 预 习,1形变与弹性形变 (1)形变：物体在力的作用下_发生改变，叫作形变。 (2)弹性形变：有些物体在形变后能够_，这种形变叫作弹性形变。,弹性形变与弹力,形状或体积,恢复原状,2弹力 (1)概念：发生_的物体，由于要恢复_，对与它_物体产生力的作用，这种力叫作弹力。 (2)弹性限度：当形变超过一定限度时，撤去作用力后，物体_，这个限度叫弹性限度。 (3)弹力产生的条件： 两物体_。 有_形变(接触处有挤压或拉伸)。,形变,原状,接触的,不能完全恢复原来的形状,接触,弹性,1常见弹力：平时所说的压力、支持力和拉力都是弹力。绳中的弹力通常称为_。 2弹力的方
2、向 (1)压力和支持力的方向_于物体的接触面，指向被压或被_的物体。 (2)绳的拉力沿着绳而指向绳_的方向。,常见的几种弹力,张力,垂直,支持,收缩,1内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟_成正比。 2表达式：F_，其中k为弹簧的_，单位：牛顿每米，符号_，它的大小反映了弹簧的软硬程度。,胡克定律,弹簧伸长(或缩短)的长度x,kx,劲度系数,N/m,判一判 (1)所有形变在撤去外力后都能够恢复原来的形状。( ) (2)两个接触的物体间一定存在弹力。( ) (3)若两物体间存在弹力，则它们一定接触。( ) (4)支持力的方向垂直于物体的接触面。( ) (5)弹簧的弹力总是与其形变量成正比。(
3、 ),解析：头顶受到的压力的施力物体是坛子，受力物体是头顶，它产生的直接原因是坛的形变，间接原因是物体受到的重力，A项正确。,A,答案：30N 解析：由胡可定律可知，80N能使弹簧伸长40个刻度，伸长一个刻度对应的拉力是2N，若要指针正对刻度20，需要弹簧伸长15个刻度，此时的弹力应为30N。,课 内 探 究,体育课上一学生将足球踢向斜台，如图所示，足球与斜台之间有相互作用的弹力吗？若有，则斜台给足球的弹力方向如何？,探究一 弹力的产生及弹力方向的判定,提示：有；足球所受弹力方向垂直于斜台指向足球。,1产生弹力必备的两个条件： (1)两物体间相互接触； (2)发生弹性形变。 2判断弹力有无的常
4、见方法： (1)直接判定：对于发生明显形变的物体(如弹簧、橡皮条等)，可根据弹力产生的条件由形变直接判断。,(2)对于形变不明显的情况，通常用以下方法来判定： a假设法：假设将与研究对象接触的物体撤去，判断研究对象的运动状态是否发生改变，若运动状态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此处一定存在弹力。 b替换法：可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换，看能不能维持原来的力学状态。如将侧壁、斜面用海绵来替换，将硬杆用轻弹簧(橡皮条)或细绳来替换。 c状态法：因为物体的受力必须与物体的运动状态相吻合，所以可以依据物体的运动状态由相应的规律(如二力平衡知识等)来判断
5、物体间的弹力。,3弹力的方向： (1)弹力的方向总与引起物体形变的外力方向相反，与施力物体恢复原状的方向相同。 (2)常见的三种接触方式,常见三类弹力的方向,特别提醒：(1)接触的物体间不一定存在弹力，但两物体间若有弹力，则它们一定接触。 (2)压力、支持力的方向都垂直于接触面，确定它们方向的关键是找准它们的接触面或接触点的切面。 (3)轻杆的弹力方向具有不确定性，一般要根据物体的运动状态结合平衡条件确定轻杆的弹力方向。,解题指导：判断弹力方向应把握以下三种情况： (1)当面(或曲面)接触，弹力垂直于面。 (2)绳上弹力沿绳并指向绳收缩方向。 (3)与球面接触的弹力方向延长线或反向延长线过球心
6、。,解析：甲属于绳的拉力，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，必过球心O，B点属于点与杆相接触，弹力应垂直于杆斜向上；丙中A、B两点都是球面与平面相接触，弹力应垂直于平面，且必过球心，所以A处弹力方向水平向右，B处弹力垂直于斜面向左上方，且都过球心；丁中小球P不管运动与否，都是属于平面与球面相接触，弹力应垂直于平面，且过球心，即向上。 它们所受弹力的示意图如图所示。,B,解析：判断a、b两球间有无弹力，要依据弹力产生的两个条件：一是相互接触；二是发生弹性形变。四个选项中都满足了接触这一条件，但是否发生了形变难于观察，这时可以利
7、用“假设法”来判断。 在A图中，若拿去a球，则b球仍静止不动，故a、b间没有挤压，即a、b间没有弹力。在B图中，若拿去a球，则b球将向左运动，故a、b间存在相互挤压，故a、b间存在弹力。在C图中，若拿去a球，则b球静止，即a、b间没有挤压，即a、b间没有弹力。在D图中若拿去斜面a，则b球可能静止，即a、b间可能没有挤压，即a、b间可能没有弹力。故a、b间一定有弹力的是B图。,如图所示，轻弹簧的一端固定于竖直木板上，另一端与一光滑小球连接。 (1)小球是否一定受到弹簧的弹力作用？ (2)若弹簧处于被拉长状态，则弹簧越长(在弹性限度中)，弹力越大还是越小？ 提示：(1)不一定 (2)越大,探究二
8、弹力大小的计算,1弹簧的弹力 (1)应用胡克定律Fkx求解。 其中x为弹簧的形变量(可能为伸长量ll0，也可能为缩短量l0l)；k为弹簧的劲度系数，k只与弹簧本身有关，由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定。它反映了弹簧的软硬程度，k越大，弹簧越硬，其长度越难改变。 (2)弹力与弹簧伸长量的关系可用Fx图象表示，如图，图线的斜率即为弹簧的劲度系数。,(3)由于F1kx1，F2kx2，故FF2F1kx2kx1k(x2x1)kx，因此，弹簧上弹力的变化量F与形变量的变化量也成正比关系，即Fkx。 2非弹簧的弹力大小的计算 弹力的大小与物体的形变程度有关，一般要借助物体的运动状态所遵循的物理规
9、律求解。 比如悬挂在竖直细绳上的物体处于静止状态时，物体受绳向上的拉力和重力作用。根据二力平衡，可知绳的拉力大小等于物体重力的大小。,特别提醒：(1)无论是应用胡克定律计算弹簧弹力大小还是判断弹簧弹力方向，都要注意弹簧是被拉伸，还是被压缩。 (2)物体不处于平衡状态时，物体所受的拉力或支持力不等于物体所受的重力。,C,解题指导：求解此题应特别注意，球在A处时弹簧已经伸长了一定长度。 解析：球在A位置时弹簧已经伸长了(令它为x)，这样有FBk(xx)kxkx，因球在A位置平衡，即Gkx，所以FBGkx，故C正确。,B,1实验原理 (1)弹簧受力会发生形变，形变的大小与受到的外力有关。沿着弹簧的方
10、向拉弹簧，当形变稳定时，弹簧的弹力与使它发生形变的拉力在数值上是相等的。用悬挂法测量弹簧的弹力，利用的是弹簧静止时弹簧的弹力与挂在弹簧下面的钩码的重力相等。 (2)弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可由弹簧拉长后的长度减去弹簧的原长来计算。,探究三 实验：探究弹力和弹簧伸长的关系,(3)建立坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组(x、F)对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探究弹力大小与伸长量间的关系。 2实验器材 轻弹簧、钩码(一盒)、刻度尺、铁架台、三角板、重垂线、坐标纸。,3实验步骤 (1)按图安装实验装置，记下弹
11、簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0。 (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。,5注意事项 (1)所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，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一些，这样作出的图线更精确。 (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一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧。 (5)
12、记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位。,(1)写出该图线的数学表达式F_N； (2)图线与横轴的交点的物理意义是_； (3)该弹簧的劲度系数k_N/m； (4)图线延长后与纵轴的交点的物理意义是_。,(30L1.8),弹簧原长,30,弹簧被压缩1cm时的弹力为0.3N,解析：描点作图，图象如图所示。(1)由图象可以得出图线的数学表达式为F(30L1.8)N； (2)图线与横轴的交点表示，弹簧所受弹力F0时弹簧的长度，即弹簧的原长； (3)图线的斜率即为弹簧的劲度系数k30N/m； (4)图线延长后与纵轴的交点表示弹簧长度为5cm时的弹力，此时弹簧被压缩了1cm，即表示弹簧被压缩1cm时的弹力为0.3N。,为完成实验，还需要的实验器材有：_。 实验中需要测量的物理量有：_。 图(2)是弹簧所受弹力F与弹簧伸长长度x的Fx图线，由此可求出弹簧的劲度系数为_N/m，图线不过原点的原因是由于_。,刻度尺,弹簧的原长、弹簧所受外力与对应的伸长量,200,弹簧有自重,素 养 提 升,分析求解三步走 (1)找截距图象在横轴的截距表示弹簧的原长。 (2)求斜率图象的斜率表示弹簧的劲度系数。 (3)列方程恰当选取图象上的点列方程或方程组。 同时注意坐标轴对应物理量的单位。,弹簧Fx图象问题的解题技巧,200,7.5,
