3.2-弹力-课件.ppt

1、2 2弹力弹力一、弹性形变和弹力一、弹性形变和弹力1形变：形变：物体在力的作用下物体在力的作用下_或或_发生发生改变的现象改变的现象2弹性形变：弹性形变：物体在形变后能够物体在形变后能够_3弹力弹力：发生：发生_的物体由于要的物体由于要_，对与它接触的物体产生的力的作用，对与它接触的物体产生的力的作用4弹性限度弹性限度：当形变超过一定限度时，撤去作：当形变超过一定限度时，撤去作用力后，物体不能完全恢复用力后，物体不能完全恢复_这个这个限度叫做弹性限度限度叫做弹性限度形状形状体积体积恢复原状的恢复原状的形变形变弹性形变弹性形变恢复恢复原状原状原来形状原来形状二、几种弹力二、几种弹力1常见弹力常见

2、弹力：平时所说的：平时所说的_、_和和_都是弹力都是弹力2弹力的方向：弹力的方向：(1)压力和支持力的方向垂直于物体的压力和支持力的方向垂直于物体的_，指向被压或被支持的物体指向被压或被支持的物体(2)绳的拉力沿着绳而指向绳绳的拉力沿着绳而指向绳_的方向的方向压力压力支持力支持力拉力拉力接触面接触面收缩收缩三、胡克定律三、胡克定律1内容内容：弹簧发生弹性形变时，弹力：弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小的大小跟弹簧伸长跟弹簧伸长(或缩短或缩短)的长度的长度x成成_2公式公式：Fkx，其中，其中k称为弹簧的称为弹簧的_，单位是牛顿每米，符号是单位是牛顿每米，符号是N/m.正比正比劲度系数劲度系数如右

3、图所示，光滑水平面上的球靠在竖直面上静如右图所示，光滑水平面上的球靠在竖直面上静止，竖直面是否对球产生力的作用？假设竖直面止，竖直面是否对球产生力的作用？假设竖直面对球产生了力的作用，由力的作用效果可知，球对球产生了力的作用，由力的作用效果可知，球不会静止，故可判定没有水平弹力产生不会静止，故可判定没有水平弹力产生(2)根据物体的运动状态判断根据物体的运动状态判断在下图所示的情况中，若在下图所示的情况中，若AC面和面和AB面对球都有面对球都有弹力，这两个弹力方向分别垂直于弹力，这两个弹力方向分别垂直于AC和和AB面，面，则球所受的力如图所示由于则球所受的力如图所示由于AB面对球的弹力面对球的弹

4、力F2使球不能静止在原来位置，与球处于静止状态使球不能静止在原来位置，与球处于静止状态的实际情况不相符，故的实际情况不相符，故AB面对球的弹力面对球的弹力F2不存不存在在解析：解析：假设法假设两图中的斜面不存在，则甲假设法假设两图中的斜面不存在，则甲图中小球无法在原位置保持静止，乙图中小球仍静图中小球无法在原位置保持静止，乙图中小球仍静止，故甲图中小球受到斜面的弹力，乙图中小球不止，故甲图中小球受到斜面的弹力，乙图中小球不受斜面的弹力受斜面的弹力状态法如果两图中斜面均对小球有弹力作用，则状态法如果两图中斜面均对小球有弹力作用，则甲图中小球将仍能保持静止状态，乙图中小球则不甲图中小球将仍能保持静

5、止状态，乙图中小球则不能保持静止，所以乙图中小球不受斜面弹力作用，能保持静止，所以乙图中小球不受斜面弹力作用，甲图中受到弹力作用甲图中受到弹力作用答案：答案：甲中小球受斜面弹力作用，乙中小球不受甲中小球受斜面弹力作用，乙中小球不受斜面弹力作用斜面弹力作用二、弹力方向的判断二、弹力方向的判断弹力的方向与施力物体形变方向相反，作用在弹力的方向与施力物体形变方向相反，作用在迫使物体发生形变的那个物体上，几种常见情迫使物体发生形变的那个物体上，几种常见情况如下表：况如下表：类型类型方向方向图示图示接触接触方式方式面面与与面面垂直公垂直公共接触共接触面面类型类型方向方向图示图示接触接触方式方式点与面点与

6、面过点垂过点垂直于面直于面点与点点与点垂直于垂直于切面切面轻轻绳绳沿绳收缩沿绳收缩方向方向轻轻杆杆可沿杆可沿杆轻轻杆杆可不可不沿杆沿杆轻轻弹弹簧簧沿弹簧沿弹簧形变的形变的反方向反方向判断弹力方向的方法是：先明确两物体之间的判断弹力方向的方法是：先明确两物体之间的接触类型，再根据各种类型的特点来判断弹力接触类型，再根据各种类型的特点来判断弹力的方向的方向解析：解析：(1)杆在重力作用下对杆在重力作用下对A、B两处都产两处都产生挤压作用，故生挤压作用，故A、B两点处对杆有弹力，弹力两点处对杆有弹力，弹力方向与接触点的平面垂直，如下图方向与接触点的平面垂直，如下图(1)所示所示(2)球在重力作用下，

7、与绳有沿绳方向的弹力作球在重力作用下，与绳有沿绳方向的弹力作用，与墙间有垂直墙面的弹力作用，球所受的用，与墙间有垂直墙面的弹力作用，球所受的弹力如图弹力如图(2)所示所示三、实验：弹力和弹簧伸长的关系三、实验：弹力和弹簧伸长的关系1实验原理实验原理弹簧受力会发生形变，形变的大小与受到的外力有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向拉弹簧，当形变稳定时，弹簧关沿着弹簧的方向拉弹簧，当形变稳定时，弹簧产生的弹力与使它发生形变的拉力在数值上是相等产生的弹力与使它发生形变的拉力在数值上是相等的的用悬挂法测量弹簧的弹力，运用的正是弹簧的弹力用悬挂法测量弹簧的弹力，运用的正是弹簧的弹力

8、与挂在弹簧下面的钩码的重力相等与挂在弹簧下面的钩码的重力相等弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉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可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了即寻求了即寻求Fkx的关系的关系2实验器材实验器材轻弹簧、钩码轻弹簧、钩码(一盒一盒)、刻度尺、铁架台、三角、刻度尺、铁架台、三角板、重垂线、坐标纸板、重垂线、坐标纸3实验步骤实验步骤(1)如下图所示，将铁架台放于桌面上，将弹簧如下图所示，将铁架台放于桌面上，将弹簧的一端固定于

9、铁架台的横梁上，在靠近弹簧处的一端固定于铁架台的横梁上，在靠近弹簧处将刻度尺固定于铁架台上，并用重垂线检查刻将刻度尺固定于铁架台上，并用重垂线检查刻度尺是否垂直度尺是否垂直(2)记下弹簧的原长记下弹簧的原长(自然长度自然长度)l0(3)在弹簧下端挂上钩码，待钩码静止后，记下在弹簧下端挂上钩码，待钩码静止后，记下弹簧的现长弹簧的现长l及弹力及弹力F，算出伸长量，算出伸长量xll0，并，并改变钩码个数，多次测量数据记录如下：改变钩码个数，多次测量数据记录如下：数据记录：数据记录：(弹簧原长弹簧原长l0_cm)1234567F/Nl/cmx/cm(4)根据测量数据画出根据测量数据画出Fx图象图象(以

10、以F为纵轴，以为纵轴，以x为横轴为横轴)(5)探索结论：按照探索结论：按照Fx图中各点的分布与走向，图中各点的分布与走向，尝试做出一条平滑的曲线尝试做出一条平滑的曲线(包括直线包括直线)所画的点不所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同尝试写出曲线所代表的函数，首点数大致相同尝试写出曲线所代表的函数，首先尝试先尝试Fx是否为一次函数，如果不行则考虑二是否为一次函数，如果不行则考虑二次函数次函数在实验误差范围内，应得出弹力的大小与弹簧的在实验误差范围内，应得出弹力的大小与弹簧的伸长量成正比，即伸长量成正比，即Fkx，其中，其中k的

11、单位由的单位由F和和x的的单位决定单位决定4数据处理数据处理(1)列表法：将各次测得的列表法：将各次测得的F、l、x的数据填入设计好的数据填入设计好的表格中，可以发现弹力的表格中，可以发现弹力F与弹簧伸长量与弹簧伸长量x的比值在的比值在实验误差允许范围内是相等的实验误差允许范围内是相等的(2)图象法：弹力图象法：弹力F为纵坐标，弹簧的伸长量为纵坐标，弹簧的伸长量x为横坐为横坐标，建立平面直角坐标系；根据所测数据，在坐标标，建立平面直角坐标系；根据所测数据，在坐标纸上描点；按照图中各点的分布与走向，尝试作出纸上描点；按照图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线一条平滑的曲线(含直线含直线)，

12、所画的点不一定正好在这，所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同可以发现可以发现Fx图线是一条过原点的直线图线是一条过原点的直线(3)函数法：弹力函数法：弹力F与弹簧的伸长量与弹簧的伸长量x应满足函数应满足函数Fkx的关系的关系5误差分析误差分析(1)本实验误差的主要来源为读数和作图时的本实验误差的主要来源为读数和作图时的偶然误差偶然误差(2)弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响影响(3)为了减小误差，要尽量多测几组数据为了减小误差，要尽量多测几组数据6注意事项注意事项(1)安装时，要保持

13、刻度尺竖直并靠近弹簧安装时，要保持刻度尺竖直并靠近弹簧(2)实验时，要尽量选择长度较大、匝数较多，实验时，要尽量选择长度较大、匝数较多，但软硬程度但软硬程度(劲度系数劲度系数)不能太大也不能过小的弹不能太大也不能过小的弹簧，以每挂一个钩码簧，以每挂一个钩码(20 g)，弹簧伸长量增大，弹簧伸长量增大1 cm2 cm为宜为宜(3)测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，以免增大误差于平衡状态时测量，以免增大误差(4)如果实验中不用弹簧的伸长而用弹簧的总如果实验中不用弹簧的伸长而用弹簧的总长为横坐标，得到的不是正比例函数，关系长为横坐标，得到的

14、不是正比例函数，关系较为复杂，因此最好用弹簧的伸长为横坐较为复杂，因此最好用弹簧的伸长为横坐标标(5)记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位应关系及单位下表是某同学为探索弹簧的弹力和伸长的关系所下表是某同学为探索弹簧的弹力和伸长的关系所测的几组数据测的几组数据.弹力弹力F/N0.51.01.52.02.5伸长伸长x/cm2.305.086.899.8012.40(2)设直线斜率为设直线斜率为k，由数学知识知，由数学知识知，Fkxc.在直在直线上取较远的两点线上取较远的两点(可以减小误差可以减小误差)，如点，如点(9.80,2.0)与与(2.30,0

15、.5)，并代入上式得，并代入上式得k0.2 N/cm，c0.04 N，所以函数表达式为：，所以函数表达式为：F(0.2x0.04)N.(3)由由Fkxc知，当知，当x0时，时，Fc，因此，式中，因此，式中常量常量c表示弹簧的重力为表示弹簧的重力为0.04 N若忽略弹簧的重若忽略弹簧的重力，则力，则Fkx.因此，式中常数因此，式中常数kF/x表示使弹簧形表示使弹簧形变单位长度时弹簧的弹力，即劲度系数变单位长度时弹簧的弹力，即劲度系数答案：答案：见解析见解析【反思总结反思总结】要根据所给坐标纸合理选取要根据所给坐标纸合理选取x、F两轴标度，使得所得图线尽量分布在坐标纸两轴标度，使得所得图线尽量分布

16、在坐标纸较大的空间位置，以便减小误差，这是作图象较大的空间位置，以便减小误差，这是作图象的最基本要求据所给实验数据描点，然后作的最基本要求据所给实验数据描点，然后作出平滑曲线出平滑曲线(或直线或直线)，注意所画的线不一定过，注意所画的线不一定过所有点，原则是应尽量使各点较均匀地分布在所有点，原则是应尽量使各点较均匀地分布在曲线曲线(或直线或直线)的两侧的两侧思考与讨论思考与讨论用绳子拉物体时，绳子和物体都会产生形变，致用绳子拉物体时，绳子和物体都会产生形变，致使绳子对物体产生拉力，同时物体也对绳子产生使绳子对物体产生拉力，同时物体也对绳子产生拉力试讨论拉力的方向与绳子的方向有什么关拉力试讨论拉

17、力的方向与绳子的方向有什么关系系点拨：点拨：绳子拉物体时，由于绳子发生了微小绳子拉物体时，由于绳子发生了微小形变而对物体产生了拉力，同时物体发生了微形变而对物体产生了拉力，同时物体发生了微小形变而对绳子产生了拉力由于绳子的形变小形变而对绳子产生了拉力由于绳子的形变方向沿绳子的方向，拉力的方向与形变方向相方向沿绳子的方向，拉力的方向与形变方向相反，故绳子的拉力方向沿着绳子而指向绳子收反，故绳子的拉力方向沿着绳子而指向绳子收缩的方向缩的方向.【思路点拨思路点拨】本题题干中明确要求画出各球或本题题干中明确要求画出各球或杆受到的弹力，因此在解答此题时要从弹力的画杆受到的弹力，因此在解答此题时要从弹力的

18、画法以及画弹力时的注意事项入手法以及画弹力时的注意事项入手解析：解析：平面与平面接触，弹力方向垂直于平平面与平面接触，弹力方向垂直于平面；平面与曲面接触，弹力方向垂直于平面，面；平面与曲面接触，弹力方向垂直于平面，也垂直于曲面过接触点的切面；曲面与曲面接也垂直于曲面过接触点的切面；曲面与曲面接触，弹力方向垂直于公切面；点与平面接触，触，弹力方向垂直于公切面；点与平面接触，弹力方向垂直于平面；点与曲面接触，弹力方弹力方向垂直于平面；点与曲面接触，弹力方向垂直于曲面过接触点的切面根据不同接触向垂直于曲面过接触点的切面根据不同接触面上弹力的特点，作图如下图所示：面上弹力的特点，作图如下图所示：【反思

19、总结反思总结】支持力的方向总是垂直于支持支持力的方向总是垂直于支持面而指向被支持的物体，与使物体发生形变的面而指向被支持的物体，与使物体发生形变的外力方向相反平面与平面接触，弹力方向垂外力方向相反平面与平面接触，弹力方向垂直于平面；平面与曲面接触，弹力方向垂直于直于平面；平面与曲面接触，弹力方向垂直于平面，也垂直于曲面的切线；曲面与曲面接触，平面，也垂直于曲面的切线；曲面与曲面接触，弹力方向垂直于公切面；点与平面接触，弹力弹力方向垂直于公切面；点与平面接触，弹力方向垂直于平面；点与曲面接触，弹力方向垂方向垂直于平面；点与曲面接触，弹力方向垂直于曲面的切面绳子产生的弹力方向总是沿直于曲面的切面绳

20、子产生的弹力方向总是沿着绳子的收缩方向着绳子的收缩方向【跟踪发散跟踪发散】11：已知下图中的物体：已知下图中的物体(物物块或球块或球)所受重力为所受重力为G，在各个支持面上均处于，在各个支持面上均处于静止状态试确定并画出下列各种情况中物体静止状态试确定并画出下列各种情况中物体受到的弹力方向受到的弹力方向解析：解析：根据产生弹力的两个条件：物体相互根据产生弹力的两个条件：物体相互接触；物体间有弹性形变，首先判断各种情况接触；物体间有弹性形变，首先判断各种情况下是否产生弹力、产生几个弹力，然后根据弹下是否产生弹力、产生几个弹力，然后根据弹力的方向特点，画出各物体所受的弹力情力的方向特点，画出各物体

21、所受的弹力情况如下图所示况如下图所示答案：答案：解析：解析：同一弹簧劲度系数同一弹簧劲度系数k是不变的，作用力不是不变的，作用力不同，弹簧的形变量不同，但都遵从胡克定律同，弹簧的形变量不同，但都遵从胡克定律解法一解法一设弹簧的自然长度为设弹簧的自然长度为l0，由胡克定律有：，由胡克定律有：当当F110 N，l112 cm时，时，F1k(l1l0)当当F225 N，l215 cm时，时，F2k(l2l0)答案：答案：10 cm500 N/m【反思总结反思总结】判断弹簧弹力的方向时，要注意判断弹簧弹力的方向时，要注意弹簧是被拉伸还是被压缩或两者均有可能，计算弹簧是被拉伸还是被压缩或两者均有可能，计

22、算弹簧弹力大小的方法一般是根据胡克定律，有时弹簧弹力大小的方法一般是根据胡克定律，有时也根据平衡条件来计算也根据平衡条件来计算【跟踪发散跟踪发散】21：如下图所示，四个完全相：如下图所示，四个完全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为皆为F的拉力作用，而左端的情况各不相同：的拉力作用，而左端的情况各不相同：中弹簧的左端固定在左墙上；中弹簧的左端受中弹簧的左端固定在左墙上；中弹簧的左端受大小也为大小也为F的拉力作用；中弹簧的左端拴一小的拉力作用；中弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动物块，物块在光滑的桌面上滑动答案：答案：D答案：答案：

23、10 N/m20 N/m弹力变化量弹力变化量F与形变量与形变量x的关系的关系若弹簧在被拉伸若弹簧在被拉伸x1时的弹力为时的弹力为F1，在被拉伸，在被拉伸x2时时的弹力为的弹力为F2，由胡克定律：，由胡克定律：F1kx1，F2kx2所所以以FF2F1kx2kx1k(x2x1)kx，即，即Fkx.答案：答案：C1关于弹力产生的条件，下列说法正确的关于弹力产生的条件，下列说法正确的是是()A相互接触的物体间一定有弹力相互接触的物体间一定有弹力B发生形变的物体一定对与之接触的物体发生形变的物体一定对与之接触的物体产生弹力作用产生弹力作用C先有弹性形变，后有弹力先有弹性形变，后有弹力D不接触的两物体之间

24、不可能发生相互的不接触的两物体之间不可能发生相互的弹力作用弹力作用解析：解析：答案：答案：D答案：答案：ACD3在下列各图中，在下列各图中，A、B两球间一定有弹力作两球间一定有弹力作用的是用的是()解析：解析：在在A图中，若拿去图中，若拿去A球，则球，则B球静止不动，球静止不动，故故A、B间没有挤压，即间没有挤压，即A、B间没有弹力在间没有弹力在B图图中，若拿去中，若拿去A球，则球，则B球将向左运动，故球将向左运动，故A、B间存间存在相互挤压，即在相互挤压，即A、B间存在弹力在间存在弹力在C图中，若图中，若拿去拿去A球，则球，则B球静止，故球静止，故A、B间没有挤压，即间没有挤压，即A、B间没

25、有弹力在间没有弹力在D图中，不能判断图中，不能判断A、B间有没有间有没有弹力弹力答案：答案：B解析：解析：台球与球桌边框碰撞时，受到边框的弹台球与球桌边框碰撞时，受到边框的弹力作用，弹力的方向应与边框垂直，即沿力作用，弹力的方向应与边框垂直，即沿OB方方向，故选向，故选B.答案：答案：B5如下图甲、乙所示是探究某根弹簧的伸长量如下图甲、乙所示是探究某根弹簧的伸长量x与所受拉力与所受拉力F之间的关系的相关图象下列说之间的关系的相关图象下列说法中正确的是法中正确的是()A弹簧的劲度系数是弹簧的劲度系数是2 N/mB弹簧的劲度系数是弹簧的劲度系数是2103 N/mC当弹簧受当弹簧受F2800 N的拉力作用时，弹簧伸的拉力作用时，弹簧伸长量长量x240 cmD当弹簧伸长量当弹簧伸长量x120 cm时，弹簧产生的拉时，弹簧产生的拉力力F1200 N答案：答案：BC6量得一只弹簧测力计量得一只弹簧测力计3 N和和5 N两刻度线之两刻度线之间的距离为间的距离为2.5 cm，求：，求：(1)这只弹簧测力计这只弹簧测力计3 N、5 N刻度线分别与零刻刻度线分别与零刻度线之间的距离度线之间的距离(2)这只弹簧测力计所用弹簧的劲度系数这只弹簧测力计所用弹簧的劲度系数答案：答案：(1)3.75 cm6.25 cm(2)80 N/m练规范、练技能、练速度