1、-_2 弹 力考试要求必考 加试知识内容 弹力c 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 Fx 、Fl 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
2、.4.弹力(1)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1.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.2.公式：Fkx.k 为弹簧的劲度系数，单位是牛顿每米 .即学即用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)海绵受挤压发生形变，桌面受挤压不会发生
3、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.答案 200 3一、形变和弹力导学探究 (1) 如图 1 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？图 1(2)用手压橡皮泥，橡皮泥发生形变；脚踩在松软的泥土上，留下了深深的脚印
4、( 形变)，这两种形变与玻璃瓶的形变有什么不同？(3)如图 2 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？图 2答案 (1)用手捏玻璃瓶，管中水面上升.说明受压时玻璃瓶发生形变，体积变小了 .(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.知识深化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，超过一定的限度(弹性限度) ，会变成
5、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.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，A、B 都错.木头受到的弹
6、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、几种常见弹力导学探究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 3 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？图 3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 4 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？图
7、 4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).知识深化1.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.3.杆中的弹力方向不一定沿杆方向.例 2 在如图 5 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 5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
8、；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 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 如图 6 所示，图中的物体 A 均处于静止状态，受到弹力作用的说法正确的是( )图 6A.图甲中地面是光滑水平的， A 与 B 间存在弹力B.图乙中两斜面与水平地面的夹角分别为 、，A 对两斜面均有压力的作用-_C.图丙中 A 不会受到斜面 B 对它的支持力的作用D.图丁中 A 受到斜面
9、B 对它的支持力的作用答案 B解析 题图甲中对 B 进行受力分析，B 球受重力和地面的弹力的作用，二力平衡，B 球静止.不可能再受到 A 对 B 的弹力作用；B 选项中采用假设法，若去掉左侧的斜面，A 将运动，若去掉右侧的斜面，A 也将运动，所以两斜面对球 A 均有力的作用；C 选项中假设斜面 B 不存在，则小球 A 无法在原位置保持静止，故丙图中小球受到斜面的弹力.D 选项中假设斜面 B 对小球 A 有弹力作用，小球 A 则不能保持静止，所以丁图中小球不受斜面弹力的作用.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
10、体有下列两种方法：(1)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.(2)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 7 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 7三、胡克定律导学探究 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
11、的形变量成正比，即 Fkx ，也有 Fkx.知识深化 胡克定律1.成立条件：在弹性限度内.2.对 Fkx 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.(3)Fx 图象是一条过原点的倾斜直线(如图 8 所示) ，直线的斜率表示弹簧的劲度系数 k.图 8(4)弹簧弹力的变化量 F 与形变量的变化量 x 也成正比，即 Fk 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，
12、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：F 1k(L 0L 1)F2k(L 2L 0)联立两式得：L 00.3 m 30 cm，k 500 N/m.1.轻弹簧有压缩和拉伸形变，既能产生压力，又能产生拉力，方向沿弹簧的轴线方向.2.如果题目中只告诉了弹簧的形变量，并没有指出是伸长还是压缩，或只告诉了弹簧弹力的大小，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.四、实验：探究弹力与弹簧伸长量
13、的关系1.实验器材弹簧、刻度尺、钩码、铁架台.2.实验原理(1)如图 9 所示，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受到的重力大小相等.弹簧的原长与挂上钩码后弹簧的长度可以用刻度尺测出，其伸长量 x 可以用弹簧的长度减去弹簧的原长来求得.图 9-_(2)建立直角坐标系，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，用平滑曲线连接起来，根据实验所得的图象，就可探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系.3.实验步骤(1)将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0，即原长.(2)如图
14、 10 所示，在弹簧下端挂质量为 m1 的钩码，测出此时弹簧的长度 l1，记录 m1 和 l1.图 10(3)改变所挂钩码的质量，测出对应的弹簧长度，记录 m2、m 3、m 4、m 5、和相应的弹簧长度 l2、l 3、l 4、l 5、.(4)计算出每次弹簧的伸长量 x(xll 0)和弹簧受到的拉力 F(Fmg) ，并将数据填入表格.1 2 3 4 5 6 7F/N 0l/cmx/cm 04.数据处理(1)建立直角坐标系，以 F 为纵轴，x 为横轴，根据测量数据用描点法作图 .连接各点得出 F随弹簧伸长量 x 变化的图线.(2)以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数.首先尝试一次函数，如果
15、不行则考虑二次函数.(3)得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义.5.误差分析(1)本实验误差的主要来源为读数和作图时的偶然误差.为了减小误差，要尽量多测几组数据 .(2)弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响会带来系统误差.为了减小该系统误差，实验中应使用轻质弹簧.例 5 一位同学在做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验.(1)下列的实验步骤是这位同学准备完成的，请你帮这位同学按操作的先后顺序，将这些步骤用字母排列出来是_.A.以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组数据( x，F)对应的点，并用平滑的曲-_线连接起来B.记下弹簧不挂钩码时，其下端在刻度尺
16、上的刻度 l0C.将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一刻度尺D.依次在弹簧下端挂上 1 个、 2 个、3 个、4 个钩码，并分别记下钩码静止时，弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内，然后取下钩码E.以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式F.解释函数表达式中常数的物理意义(2)下表是这位同学所测的几组数据弹力( F/N) 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5弹簧原来长度(L 0/cm) 15 15 15 15 15弹簧后来长度(L /cm) 16.2 17.3 18.5 19.6 20.8弹簧伸长量(x /cm) 1.2 2.3 3.5 4.6 5.8
17、根据上表的数据在图 11 的坐标系中作出 Fx 图线.图 11写出曲线的函数表达式_( x 用 cm 作单位).函数表达式中常数的物理意义：_.答案 (1)CBDAEF (2)如图所示F0.43x表示弹簧的劲度系数，即表示使弹簧伸长或者压缩 1 cm 所需的外力大小为 0.43 N解析 (1)在做实验的时候一般步骤为先组装器材，然后进行实验，最后数据处理，故顺序为 CBDAEF.-_(2)根据描点法，图象如图所示根据图象，该直线为过原点的一条直线，即弹力与伸长量成正比，即 Fkx 0.43x.式中的常数表示弹簧的劲度系数，即表示使弹簧伸长或者压缩 1 cm 所需的外力大小为 0.43 N.1.
18、(对弹力概念的理解)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 12 所示为四种与足球有关的情景.下列说法正确的是( )图 12A.静止在草地上的足球受到的弹力就是它的重力B.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.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.落在球网中的足球受到弹力是由于足球发生了形变答案 C2.(弹力方向的判断)在图 13 中画出物体 A 所受弹力的示意图 .图 13答案 如图所示3.(弹力有无的判断)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
19、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.4.(胡克定律的应用)某同学利用如图 14a 装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验.图 14(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秤，当弹簧秤上的示数如图 c 所示时，该弹簧的长度 x_ cm.答案 (1)4 50 (2)10解析
20、 (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 .(2)弹簧秤的示数为 3 N，则伸长量为 m0.06 m，则长度为 10 cm.350课时作业一、单选题1.关于弹性形变，下列说法正确的是( )A.物体形状的改变叫弹性形变B.一根钢筋用力弯折后的形变就是弹性形变C.物体在外力停止作用后，能够恢复原来形状的形变，叫弹性形变D.物体在外力停止作用后的形变，叫弹性形变-_答案 C解析 弹性形变指物体在外力停止作用后，能够恢复原状的形变，C 正确，A、D 错误；钢筋用力弯折后，无法恢复到原来形状，不属于弹性形变，B 错误.2. 杂技演员有高超的技术，能轻松地顶接从高
21、处落下的坛子，如图 1.关于他顶坛时头顶受到的压力，产生的直接原因是( )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.图 23.体育课上一学生将足球踢向斜台，如图 2 所示，下列关于足球和斜台作用时斜台给足球的弹力方向的说法正确的是( )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，足球所受弹力的方向垂直于斜台指向足球，即斜向左上方，故 D 正
22、确 .-_4.关于胡克定律，下列说法不正确的是( )A.由 Fkx 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 Fkx ，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 ，Fx可理解为弹簧伸长(或缩短)单位长度时受到的
23、弹力的值与 k 相等，D 正确.5.有四位同学把斜面对物体的支持力，分别画成如图所示的四种情况，其中正确的是( )答案 A解析 斜面对物体的支持力作用在物体上，垂直斜面向上，故 A 正确，B、C、D 错误.6.下列图中小球均处于静止状态，a、b 板都和小球接触.A 图中 b 板在竖直位置，B、C、D图中 b 板均在水平位置.则小球同时受到 a、b 板对它的弹力作用的是( )答案 A7. 玩具汽车停在模型桥面上，如图 3 所示，下列说法正确的是( )图 3A.桥面受向上的弹力，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
24、弹力，是因为汽车发生了形变答案 C8.如图 4 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、F 2、F 3，其大小关系是( )图 4A.F1F 2F 3 B.F1F 2F2 D.F3F1F2答案 A9.如图 5 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 5A.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
25、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.Fx 150 N1.6 0.4 m10.如图 6 所示，轻弹簧的两端各受 10 N 拉力 F 作用，弹簧平衡时伸长了 5 cm(在弹性限度内)，那么下列说法中正确的是( )图 6A.该弹簧的劲度系数 k100 N/mB.该弹簧的劲度系数 k400 N/m-_C.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FxD.弹簧的弹力为 10 N答案 D解析 弹簧的弹力大小等于一端的拉力，选项 D 正确.根据胡克定律 Fkx 得，
26、弹簧的劲度系数 k 200 N/m，选项 A、B 错误；弹簧的劲度系数 k 与弹簧本身有关，与弹Fx 10 N0.05 m力无关，选项 C 错误.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 (
27、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 F1k(l 1l 0)，即15k(0.24 0.2).-_解得劲度系数 k N/m 375 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F2k(l 0l 2)整理得 l2l 0 0.2 m m0.12 m12 cm.F2k 3037513.某同学用如图 9 所示装置做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验.他先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，同时测出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：(g 取 9.8 m/s2)图 9钩
28、码质量m/(102g)0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00标尺刻度x/(102 m)15.00 18.94 22.82 26.78 30.66 34.60 42.00 54.50(1)根据所测数据在图 10 坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度 x 与钩码质量 m 的关系曲线.图 10(2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在_N 范围内弹力大小与弹簧伸长量关系满足胡克定律.弹簧的劲度系数为_N/m.答案 (1)见解析图 (2)0 4.9 25.00解析 (1)根据表格中的各组数据在 xm 图象上标出相应的点，然后用平滑曲线连接这些点，-_作出的图象如图所示.(2)根据作出的图线可知，钩码质量在 0500 g 范围内图线是直线，表明弹力大小与弹簧伸长量关系满足胡克定律.在这个范围内的曲线上找到相距较远的两点，利用这两点的坐标值计算弹簧的劲度系数 k N/m25.00 N/m.mgx 510210 39.834.60 15.0010 2
