1、人教版高中物理必修1第三章第三章 相互作用相互作用人教版高中物理必修13.2 弹力弹力课本课本第第2节节人教版高中物理必修13.2.1 弹力 胡克定律力的作用效果力的作用效果 改变物体的改变物体的形状或体积形状或体积.改变物体的改变物体的运动状态运动状态.弹性形变弹性形变物体在力的作用下形状或体积发生变化简称为物体在力的作用下形状或体积发生变化简称为形变形变当外力当外力撤消后，撤消后，物体能恢复原状物体能恢复原状，这样的形变叫做，这样的形变叫做弹性形变弹性形变.elastic deformation弹力弹力产生形变的物体由于产生形变的物体由于要要恢复恢复原状原状，会对与它，会对与它接触接触的物
2、体产生的物体产生力的作用，这种力称为力的作用，这种力称为弹力弹力F弹力产生的条件弹力产生的条件：两物体两物体接触接触 有有弹性形变弹性形变elastic force1关于弹力关于弹力产生的条件产生的条件，下列说法正确的是，下列说法正确的是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产生弹力作用发生形变的物体一定对与之接触的物体产生弹力作用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不可能发生相互的弹力作用不接触的两物体之间不可能发生相互的弹力作用D2关于关于弹性形变弹性形变的概念，下列说法正确的是的概念，下列说法正确的是A物体
3、形状的物体形状的改变改变叫弹性形变叫弹性形变B将一根钢筋用力弯折后，形状的改变是弹性形变将一根钢筋用力弯折后，形状的改变是弹性形变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，叫弹性形变变D物体在外力停止作用后的形变，叫弹性形变物体在外力停止作用后的形变，叫弹性形变C1.弹力弹力产生条件产生条件：两物体接触，两物体接触，有弹性形变（接触处是否挤压或拉伸），有弹性形变（接触处是否挤压或拉伸），二者缺一不可二者缺一不可2.弹力是弹力是接触力接触力（物体相互接触时才能产生的力称为接触（物体相互接触时才能产生的力称为接触力）力）.弹力是否存在的判
4、断弹力是否存在的判断物体受力时会产生形变，但有时形变很小，不易观察物体受力时会产生形变，但有时形变很小，不易观察.因而有因而有时直接根据弹力产生的条件是无法判断弹力是否存在的时直接根据弹力产生的条件是无法判断弹力是否存在的.有机玻璃的形变有机玻璃的形变形变后，当特殊的光通过有机玻璃不同部位时，产生的花纹后发生变化，利用仪器可以可到这种差异.通常通常的判断方法有：的判断方法有：假设法假设法替换法替换法受力分析法受力分析法弹力是否存在的判断弹力是否存在的判断假设法：假设法：假设将与研究对象接触的物体解除接触，判断研究假设将与研究对象接触的物体解除接触，判断研究对象的运动状态是否发生改变，若运动状态
5、不变，则此处不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存在弹力，若运动状态改变，则此处一定存在弹力图中细线竖直图中细线竖直斜面光滑，因去掉斜面体，斜面光滑，因去掉斜面体，小球的状态不变，故小球只受细线的拉力，小球的状态不变，故小球只受细线的拉力，不受斜面的支持力不受斜面的支持力弹力是否存在的判断弹力是否存在的判断替换法：替换法：用细绳替换装置中的杆件，看能不能维持原来的力用细绳替换装置中的杆件，看能不能维持原来的力学状态，如果能维持，则说明这个杆提供的是拉力；否则，学状态，如果能维持，则说明这个杆提供的是拉力；否则，提供的是支持力提供的是
6、支持力图中轻杆图中轻杆AB，AC.用绳替换用绳替换AB，原装置状态不变，说明，原装置状态不变，说明AB对对A施加的是拉力；用绳替换施加的是拉力；用绳替换AC，原状态不能维，原状态不能维持，说明持，说明AC对对A施加的是支持力施加的是支持力.弹力是否存在的判断弹力是否存在的判断受力分析法：受力分析法：对物体进行受力分析，假设弹力存在，看物体对物体进行受力分析，假设弹力存在，看物体是否能保持题目中的状态是否能保持题目中的状态假设存在弹力（斜面对小球的支持力），假设存在弹力（斜面对小球的支持力），那么小球无法保持静止，因此弹力不存在那么小球无法保持静止，因此弹力不存在弹力是否存在的判断弹力是否存在的
7、判断受力分析法：受力分析法：对物体进行受力分析，假设弹力存在，看物体对物体进行受力分析，假设弹力存在，看物体是否能保持题目中的状态是否能保持题目中的状态练习练习 在下列各图中，在下列各图中，A、B两球间一定有弹力作用的是两球间一定有弹力作用的是B练习练习 如图所示，如图所示，a的质量是的质量是2 kg，b的质量是的质量是1 kg.设接触面是光滑设接触面是光滑的，的，a和和b都静止不动，其中都静止不动，其中a受两个或两个以上弹力的有受两个或两个以上弹力的有()CD【解析】【解析】A项中项中a受地面的支持力；受地面的支持力；B项中项中a受地面的支持力；受地面的支持力；C项项中中a受地面支持力和受地
8、面支持力和b的压力；的压力；D项中项中a受地面支持力和绳的拉受地面支持力和绳的拉力故力故C、D项中项中a受两个弹力作用受两个弹力作用胡克定律胡克定律弹簧发生弹性形变时，弹力的大小弹簧发生弹性形变时，弹力的大小 F 跟弹簧伸长（或缩短）跟弹簧伸长（或缩短）的长度的长度 x 成正比成正比.F kx式中的式中的 k 称为弹簧的称为弹簧的劲度系数劲度系数，单位是，单位是N/m.这个规律是英国科学家胡克这个规律是英国科学家胡克(Hookean)发现的，叫做发现的，叫做胡克定律胡克定律1.关于胡克定律，要注意以下几点：关于胡克定律，要注意以下几点：(1)定律的成立是有条件的，这就是弹簧发生定律的成立是有条
9、件的，这就是弹簧发生“弹性形变弹性形变”，即，即必须在弹性限度内必须在弹性限度内(2)表达式中的表达式中的 k 是弹簧的劲度系数，它反映了弹簧的是弹簧的劲度系数，它反映了弹簧的“软软”、“硬硬”程度，在国际单位制中程度，在国际单位制中k的单位为的单位为“N/m”1.关于胡克定律，要注意以下几点：关于胡克定律，要注意以下几点：(3)由于弹簧的形变量由于弹簧的形变量x通常以通常以“cm”为单位，而劲度系数为单位，而劲度系数k又又往往以往往以“N/m”为单位，因而在应用上式时要注意将各物理量为单位，因而在应用上式时要注意将各物理量的单位统一到国际单位制中的单位统一到国际单位制中(4)上述胡克定律的表
10、达式上述胡克定律的表达式Fkx，仅表示弹簧的弹力与弹簧，仅表示弹簧的弹力与弹簧形变量之间的大小关系，若同时要表示弹力方向与弹簧形变形变量之间的大小关系，若同时要表示弹力方向与弹簧形变方向相反，则表达式可写成方向相反，则表达式可写成Fkx.2.弹力与弹簧伸长量的关系可用弹力与弹簧伸长量的关系可用F-x图象表示，图象中的斜图象表示，图象中的斜率表示弹簧的劲度系数率表示弹簧的劲度系数3.胡克定律的另一种表达形式胡克定律的另一种表达形式设劲度系数为设劲度系数为k的弹簧，在形变量为的弹簧，在形变量为x1、x2时产生的弹力分别时产生的弹力分别为为F1、F2，则根据胡克定律，则根据胡克定律Fkx，有，有F1
11、kx1，F2kx2.两式相减，有两式相减，有F1F2k(x1x2)，即，即Fkx.上式表明：弹簧发生弹性形变时，弹力的变化量上式表明：弹簧发生弹性形变时，弹力的变化量F跟弹簧长跟弹簧长度的变化量度的变化量x成正比成正比4.特别提示：特别提示：(1)弹簧的形变量弹簧的形变量x，是指弹簧的伸长量或缩短量，而不是弹，是指弹簧的伸长量或缩短量，而不是弹簧的长度簧的长度(2)弹簧的劲度系数弹簧的劲度系数k，它表示了弹簧固有的力学性质，大小，它表示了弹簧固有的力学性质，大小由弹簧本身的物理性质决定，如材料、长度、截面积等切由弹簧本身的物理性质决定，如材料、长度、截面积等切勿认为勿认为k与与F成正比成正比例
12、例1 关于胡克定律，下列说法关于胡克定律，下列说法错误错误的是的是()A由由Fkx可知，在弹性限度内弹力可知，在弹性限度内弹力F的大小与弹簧形变量的大小与弹簧形变量x成正比成正比B由由kF/x可知，劲度系数可知，劲度系数k与弹力与弹力F成正比，与弹簧的长度改变成正比，与弹簧的长度改变量量x成反比成反比C弹簧的劲度系数弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的性质决定的，与弹力是由弹簧本身的性质决定的，与弹力F的大小的大小和弹簧形变量和弹簧形变量x的大小无关的大小无关D弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短或缩短)单位长度时弹力单位长度时弹力的大小的大小B例例2 如图所
13、示，两根相同的轻弹簧如图所示，两根相同的轻弹簧S1、S2，劲度系数皆为，劲度系数皆为k4102 N/m，悬挂的重物质量分别为，悬挂的重物质量分别为m12 kg和和m24 kg，若不计，若不计弹簧质量，取弹簧质量，取g10 m/s2，则，则S1、S2平衡时的伸长量分别为平衡时的伸长量分别为()A5 cm，10 cmB10 cm，5 cmC15 cm，10 cmD10 cm，15 cmC重物处于平衡状态时，悬挂重物的弹簧弹力大小等于下面所悬挂重物的重力大小计算弹簧的伸长量时，注意将单位化为国际单位练习练习 水平桌面上放置一根弹簧，在弹性限度内对其施加水平桌面上放置一根弹簧，在弹性限度内对其施加30
14、 N的拉的拉力时，其长度为力时，其长度为20 cm，对其施加，对其施加30 N压力时，其长为压力时，其长为14 cm，试，试求该弹簧的自然长度和它的劲度系数求该弹簧的自然长度和它的劲度系数.解析：设弹簧的自然长度为l0，劲度系数为k.根据Fkx，x为弹簧伸长(或缩短)的长度，由此得：30k(0.2l0)，30k(l00.14)由得：l017 cm，k1 000 N/m.260N1000N/m6 10 mFkx练习练习 如图所示，如图所示，A、B两个物块的重力分别是两个物块的重力分别是GA3N，GB4N，弹簧的重力不计，整个装置沿竖直方向处于静止状态，这时弹簧弹簧的重力不计，整个装置沿竖直方向处
15、于静止状态，这时弹簧的弹力的弹力F2N，则天花板受到的拉力和地板受到的压力有可能是，则天花板受到的拉力和地板受到的压力有可能是A3 N和和4 N B5 N和和6 NC1 N和和2 N D5 N和和2 ND【解析】【解析】弹簧可能被拉伸也可能被压缩当弹簧被拉伸时，天花弹簧可能被拉伸也可能被压缩当弹簧被拉伸时，天花板受到的拉力板受到的拉力F13 N2 N5 N，地板受到的压力，地板受到的压力N13 N4 N5 N2 N，选项，选项D可能当弹簧被压缩时，天花板受拉力可能当弹簧被压缩时，天花板受拉力F23 N2 N1 N，地板受压力，地板受压力N23 N4 N1 N6 N，故选项，故选项ABC均没有可
16、能故选均没有可能故选D.例例3 某同学用如右图所示装置做某同学用如右图所示装置做“探究弹力和弹簧伸探究弹力和弹簧伸长关系长关系”的实验他先测出不挂砝码时弹簧下端指的实验他先测出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上砝码，并针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上砝码，并逐个增加砝码，测出指针所指的标尺刻度，所得数逐个增加砝码，测出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：据列表如下：(重力加速度重力加速度g取取9.8 m/s2)砝码质量砝码质量m/(102 g)01.002.003.004.005.006.007.00标尺刻度标尺刻度x/(102 m)15.0018.9422.822
17、6.7830.6634.6042.0054.50(1)根据所测数据，在坐标纸上作出根据所测数据，在坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度弹簧指针所指的标尺刻度x与砝码质与砝码质量量m的关系图线的关系图线砝码质量砝码质量m/(102 g)01.002.003.004.005.006.007.00标尺刻度标尺刻度x/(102 m)15.0018.9422.8226.7830.6634.6042.0054.50解析解析：根据题目中所测量的数据进行描点，然后用平滑的曲线：根据题目中所测量的数据进行描点，然后用平滑的曲线(或或直线直线)连接各点，在连接时应让尽量多的点落在线上连接各点，在连接时应让尽量多的点
18、落在线上(偏差比较大的偏差比较大的点舍去点舍去)，不在线上的点尽量平均分配在线的两侧，如下图，不在线上的点尽量平均分配在线的两侧，如下图(2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在_N范围内范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律，这种规格弹簧的劲度系数弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律，这种规格弹簧的劲度系数为为_N/m.4.924.9N25.0N/m19.6 10 mFkx25.00.5kg9.8N/kg4.9NFmg练习练习 以下是一位同学做以下是一位同学做“探究形变与弹力的关系探究形变与弹力的关系”的实验的实验(1)下列的实验步骤是这位同学准备完成
19、的，请你帮这位同学按操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，用字母排列出来：作的先后顺序，用字母排列出来：_.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CBDAEF练习练习(2)下表是这位同学
20、探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系所下表是这位同学探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系所测的几组数据：测的几组数据：弹力弹力(F/N)0.51.01.52.02.5弹簧原来长度弹簧原来长度(L0/cm)1515151515弹簧后来长度弹簧后来长度(L/cm)16.217.318.519.620.8弹簧伸长量弹簧伸长量(x/cm)写出曲线的函数表达式写出曲线的函数表达式(x用用cm作单位作单位)：_.函数表达式中常数的物理意义：函数表达式中常数的物理意义：_.512Fx弹簧的劲度系数弹簧的劲度系数（2009年广东物理年广东物理-多选多选）某缓冲装置可抽象成图所示的简单模型。图某缓冲装置可抽象成图所
21、示的简单模型。图中中k1、k2为原长相等，劲度系数不同的轻质弹簧。下列表述正确的是为原长相等，劲度系数不同的轻质弹簧。下列表述正确的是A缓冲效果与弹簧的劲度系数无关缓冲效果与弹簧的劲度系数无关B垫片向右移动时，两弹簧产生的垫片向右移动时，两弹簧产生的弹力大小相等弹力大小相等C垫片向右移动时，两弹簧的长度保持相等垫片向右移动时，两弹簧的长度保持相等D垫片向右移动时，两弹簧的弹性势能发生改变垫片向右移动时，两弹簧的弹性势能发生改变BD（2016年理综年理综II多选多选）如图，小球套在光滑的竖直杆上，轻弹簧一端如图，小球套在光滑的竖直杆上，轻弹簧一端固定于固定于O点，另一端与小球相连。现将小球从点，
22、另一端与小球相连。现将小球从M点由静止释放，它在下点由静止释放，它在下降的过程中经过了降的过程中经过了N点。已知点。已知M、N两点处，弹簧对小球的弹力大小相两点处，弹簧对小球的弹力大小相等，且等，且ONMOMN/2。在小球从。在小球从M点运动到点运动到N点的过程中点的过程中A.弹力对小球先做正功后做负功弹力对小球先做正功后做负功 B.有两个时刻小球的加速度等于重力加速度有两个时刻小球的加速度等于重力加速度C.弹簧长度最短时，弹力对小球做功的功率为零弹簧长度最短时，弹力对小球做功的功率为零 D.小球到达小球到达N点时的点时的动能动能等于其在等于其在M、N两点的重力势能差两点的重力势能差BCD点击题目，即可下载对应的资料点击题目，即可下载对应的资料必修必修1必修必修2选修选修3-3选修选修3-4选修选修3-5选修选修3-2选修选修3-1物理全集物理全集电子课本电子课本高中数学高中数学高考专题高考专题高中物理高中物理更多精彩资料，请下载点击下方文字或图案更多精彩资料，请下载点击下方文字或图案
