第2节 弹 力
学习目标 1.知道形变、弹性形变、弹性限度的概念。 2.知道压力、支持力和绳的拉力都是弹力,会分析弹力的有无。 3.掌握胡克定律计算弹簧弹力的方法。 4.理解弹力产生的条件,会分析弹力的方向并能正确画出弹力的示意图。 4个概念——弹性形变、弹力、弹性限度、劲度系数 1个定律——胡克定律 2种计算弹力的方法——平衡法、公式法 1种思想方法——微小形变放大法 核心提炼
一、弹性形变和弹力
阅读教材第54~55页“弹性形变和弹力”部分,了解弹性形变的概念,结合课本图
3.2-3体会弹力产生的原因。
1.弹性形变
(1)形变:物体在力的作用下形状或体积会发生改变的现象。 (2)弹性形变:物体在形变后撤去作用力能够恢复原状的形变。
2.弹力: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的作用。3.弹性限度:当形变超过一定限度时,撤去作用力后,物体不能完全恢复原来的形
状,这个限度叫做弹性限度。
思维拓展
如图1所示,杂技演员具有高超的技术,他能轻松地顶住从高处落下的缸,他顶缸时
头顶受到的压力施力物体是哪个物体?压力是怎样产生的? 答案 压力的施力物体是缸,是由于缸发生弹性形变产生的。
图1
二、几种弹力及方向
阅读教材第55页“几种弹力”部分,结合课本图3.2-4和图3.2-5体会弹力的方
向。
常见弹力 弹力方向1 / 9
压力 支持力 绳的拉力 思维拓展 垂直于物体的接触面,指向被压缩或被支持的物体 沿着绳子指向绳子收缩的方向 (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2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2
(2)如图3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3
提示 (1)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(如图甲)。
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(如图乙)。
(2)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)。 三、胡克定律
阅读教材第56页“胡克定律”部分,知道胡克定律的内容,了解劲度系数的意义。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,
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N/m。是表示弹簧
“软”“硬”程度的物理量。
思维判断
(1)在弹性限度内,同一根弹簧被拉的越长弹力越大,弹力大小与弹簧长度成正比。
(×)
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(2)在弹性限度内,两根弹簧被拉长相同的长度,弹力的大小一定相等。(×)
(3)在弹性限度内,同一根弹簧被拉伸长度x和被压缩长度x,弹力的大小相等。(√)
(4)只有在一定条件下,胡克定律才成立。(√)
预习完成后,请把你疑惑的问题记录在下面的表格中
问题1问题2 问题3
弹力有无的判断
[要点归纳]
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.判断弹力有无的两种常见方法
(1)直接判断:对于形变较明显的情况,可根据弹力产生条件直接判断。
图4
(2)“假设法”判断:对于形变不明显的情况,可用“假设法”进行判断,如图4所示
判断a、b两接触面对球有无弹力。
常见以下三种情形:
三种情形 解除 具体方法 去除接触面a 去除接触面b a对球有弹力 b对球有弹力 结果 球保持静止 球下落 球向右滚动 球仍保持静止 结论 a对球无弹力 b对球有弹力 a对球无弹力 b对球有弹力 [精典示例] 接触面 假设 有弹力[例1] (2017·哈尔滨高一检测)图中物体a、b均处于静止状态,a、b间一定有弹力
的是( )
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思路探究 在A、B、C、D各项中,若拿走b,a能否保持原来的静止状态?
解析 A图中对物体a而言受重力、竖直向上的拉力,如果b对a有弹力,方向水平向左,那么a受到的三力不能平衡,与a、b均处于静止状态矛盾,故A错误;B图中对物体a而言受重力,斜向上的拉力,如果b对a没有弹力,那么a受到的二力不能平衡,与
a、b均处于静止状态矛盾,故B正确;C图中若水平地面光滑,对b而言受重力,竖直向
上的支持力,如果a对b有弹力,方向水平向右,那么b受到的三力不能平衡,与a、b均处于静止状态矛盾,故C错误;D图中对b而言受重力,竖直向上的拉力,如果a对b有弹力,方向垂直斜面向下,那么b受到的三力不能平衡,与a、b均处于静止状态矛盾,故
D错误。 答案 B
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。
(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。
[针对训练1] 下列各图中,所有接触面都是光滑的,P、Q两球都处于静止状态。P、Q 两球之间不存在弹力的是( )
答案 D
弹力方向的判断
[要点归纳]
1.弹力的方向:弹力的方向总是跟引起物体形变的外力方向相反,跟该物体的形变方
向相反。
2.弹力方向的判定方法
类型接触面与面 方向垂直于公共接触面指向被支持物体 图示 4 / 9
方式 点与面 过点垂直于面 点与点 垂直于切面 轻绳 沿绳并指向绳 收缩的方向 可沿杆 轻杆 可不沿杆 轻弹簧 沿弹簧形变的反方向 [精典示例] [例2] 请在图5中画出杆或球所受的弹力。
图5
解析 甲图中杆在重力作用下对A、B两处都产生挤压作用,故A、B两处对杆都有弹
力,弹力方向与接触点的平面垂直。如图甲所示。
乙图中杆对C、D两处都有挤压作用,因C处为曲面,D处为支撑点,所以C处弹力垂
直于圆弧切面指向球心,D处弹力垂直于杆斜向上。如图乙所示。
丙图中球挤压墙壁且拉紧绳子,所以墙对球的弹力与墙面垂直;绳子对球的弹力沿绳
子向上。如图丙所示。
丁图中当重心不在球心处时,弹力作用线也必通过球心,如图丁所示。应注意不要错
误地认为弹力作用线必定通过球的重心。
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高中物理第三章相互作用3.2弹力学案新人教版必修1
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