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13.2.2 几种常见的弹力几种常见弹力几种常见弹力支持力和压力都属于弹力，支持力和压力的支持力和压力都属于弹力，支持力和压力的方向方向都垂直于物都垂直于物体的接触面拉力也是弹力，绳的拉力沿着绳而指向绳收缩体的接触面拉力也是弹力，绳的拉力沿着绳而指向绳收缩的方向的方向F1F2取一根橡皮筋，下挂一串钥匙，橡皮筋被拉长；取一根细竹取一根橡皮筋，下挂一串钥匙，橡皮筋被拉长；取一根细竹棍，当用力压它时，它发生了弯曲；跳水运动员在跳离跳板棍，当用力压它时，它发生了弯曲；跳水运动员在跳
2、离跳板时，平直的跳板变得弯曲时，平直的跳板变得弯曲以上现象中均产生了弹力，弹力的方向是怎样的呢？以上现象中均产生了弹力，弹力的方向是怎样的呢？1支持面的弹力支持面的弹力(1)面面接触面面接触之间的弹力的方向：之间的弹力的方向：包括平面与平面、弧面与平面、弧面与弧面包括平面与平面、弧面与平面、弧面与弧面.甲、乙是甲、乙是面与面面与面相接触，物体相接触，物体A所受到的弹力的方向所受到的弹力的方向垂直于接垂直于接触面触面.1支持面的弹力支持面的弹力(1)面面接触面面接触之间的弹力的方向：之间的弹力的方向：丙图是圆弧丙图是圆弧(或球面或球面)与平面接触，柱体与平面接触，柱体(或球体或球体)所受到的平面
3、所受到的平面的弹力的弹力过弧面过弧面(或球面或球面)与平面接触点、与平面接触点、与平面垂直并指向圆心与平面垂直并指向圆心(或球心或球心)1支持面的弹力支持面的弹力(1)面面接触面面接触之间的弹力的方向：之间的弹力的方向：丁图是弧面与弧面丁图是弧面与弧面(或球面与球面或球面与球面)接触，弹力方向一定接触，弹力方向一定通过两通过两弧面的圆心弧面的圆心(或球心或球心)的接触点的接触点，即垂直于过接触点的切线，即垂直于过接触点的切线(实实际上是切面际上是切面)1支持面的弹力支持面的弹力(2)点线接触点线接触或或点面接触点面接触之间的弹力的方向：之间的弹力的方向：戊图与己图是两杆所受到的弹力方向点线接触
4、戊图与己图是两杆所受到的弹力方向点线接触(如两图中的如两图中的两个两个A点点)、点面接触、点面接触(如戊图中的如戊图中的B点点)、点与弧面、点与弧面(或球面或球面)接接触触(己图中己图中C点点)，均与过接触均与过接触点的切线点的切线(或切面或切面)垂直垂直2绳的弹力绳的弹力绳状绳状(或链条状或链条状)物体物体只能承受拉力只能承受拉力，其，其形变方向与该处的线状形变方向与该处的线状物的切线方向一致物的切线方向一致在庚图中重物在庚图中重物A所受的拉力与沿绳伸长所受的拉力与沿绳伸长(即形变即形变)方向相反；在辛图中绳对方向相反；在辛图中绳对A点的作用力方向即为点的作用力方向即为过过A点的切线方向点的
5、切线方向绳子收缩的方向绳子收缩的方向3杆的弹力杆的弹力杆对物体的弹力不同于绳，绳只能提供沿绳方向的拉力，而杆对物体的弹力不同于绳，绳只能提供沿绳方向的拉力，而杆具有压、拉、挑等作用因此杆具有压、拉、挑等作用因此杆的弹力方向并不一定沿杆杆的弹力方向并不一定沿杆的方向的方向4弹簧的弹力弹簧的弹力沿弹簧形变的反方向沿弹簧形变的反方向.类型类型方向的判定方向的判定举例举例接接触触方方式式面与面面与面与接触面垂直与接触面垂直点与面点与面 与接触面垂直且过与接触面垂直且过“点点”点与点点与点与公共切面垂直与公共切面垂直几种常见弹力几种常见弹力类型类型方向的判定方向的判定举例举例接接触触方方式式轻绳轻绳沿收
6、缩的方向沿收缩的方向轻杆轻杆拉伸时沿收缩的方向拉伸时沿收缩的方向压缩时沿伸长的方向压缩时沿伸长的方向几种常见弹力几种常见弹力特别提示：杆的弹力的方向不一定沿杆的方向杆的弹力的方向不一定沿杆的方向轻绳、轻绳、轻杆、轻弹簧模型轻杆、轻弹簧模型轻绳轻绳轻杆轻杆弹簧弹簧形变特点形变特点只能发生微小形变，只能发生微小形变，不能弯曲不能弯曲只能发生微小形变，只能发生微小形变，各处弹力大小相等，各处弹力大小相等，能弯曲能弯曲发生明显形变，可伸发生明显形变，可伸长，也可压缩，不能长，也可压缩，不能弯曲弯曲方向特点方向特点不一定沿杆，可以不一定沿杆，可以是任意方向是任意方向只能沿绳，指向绳只能沿绳，指向绳收缩的
7、方向收缩的方向一定沿弹簧轴线，与一定沿弹簧轴线，与形变方向相反形变方向相反作用效作用效果特点果特点可提供拉力、推力可提供拉力、推力只能提供拉力只能提供拉力可以提供拉力、推力可以提供拉力、推力能否突变能否突变能发生突变能发生突变能发生突变能发生突变一般不能发生突变一般不能发生突变例例1 (双选双选)关于弹力的方向，下列说法正确的是关于弹力的方向，下列说法正确的是A弹力方向一定垂直于接触面弹力方向一定垂直于接触面B弹力方向不一定垂直于接触面弹力方向不一定垂直于接触面C轻质绳对物体的弹力方向一定沿着绳子离开物体的方向，因为轻质绳对物体的弹力方向一定沿着绳子离开物体的方向，因为绳子只会发生拉伸形变绳子
8、只会发生拉伸形变D轻质绳对物体产生的弹力一定垂直于与绳相连的接触面轻质绳对物体产生的弹力一定垂直于与绳相连的接触面BC例例2 画出图中物体所受弹力的示意图画出图中物体所受弹力的示意图例例2 画出图中物体所受弹力的示意图画出图中物体所受弹力的示意图例例3 在半球形光滑容器内，放置一细杆，如在半球形光滑容器内，放置一细杆，如图所示，细杆与容器的接触点分别为图所示，细杆与容器的接触点分别为A、B两点，则容器上两点，则容器上A、B两点对细杆两点对细杆m的作用力的作用力的方向分别为的方向分别为()A均竖直向上均竖直向上B均指向球心均指向球心CA点处的弹力指向球心点处的弹力指向球心O，B点处的弹力竖直向上
9、点处的弹力竖直向上DA点处的弹力指向球心点处的弹力指向球心O，B点处的弹力垂直于细杆向上点处的弹力垂直于细杆向上D解析：解析：在半球形支持力、压力的方向垂直于接触面或其切面在在半球形支持力、压力的方向垂直于接触面或其切面在A点，杆的端点跟球面接触，弹力的方向垂直于该处球面的切面，点，杆的端点跟球面接触，弹力的方向垂直于该处球面的切面，指向球心；而在指向球心；而在B点，容器的边缘跟杆的侧面接触，该处的支持力点，容器的边缘跟杆的侧面接触，该处的支持力应垂直于杆向上，选项应垂直于杆向上，选项D正确正确练习练习 一氢气球下系一小重物一氢气球下系一小重物G，重物只在重力和绳的拉力，重物只在重力和绳的拉力
10、F作用下作用下做匀速直线运动，不计空气阻力和风力的影响，而重物匀速运动做匀速直线运动，不计空气阻力和风力的影响，而重物匀速运动的方向如下图中箭头所示的虚线方向，图中气球和重物的方向如下图中箭头所示的虚线方向，图中气球和重物G在运动中在运动中所处的位置正确的是所处的位置正确的是()A练习练习 如图所示，一匀质木棒斜靠在竖直墙壁上保持静止，下列选如图所示，一匀质木棒斜靠在竖直墙壁上保持静止，下列选项中关于木棒所受的弹力的示意图正确的是项中关于木棒所受的弹力的示意图正确的是()C【解析】【解析】木棒的下端与水平地面接触，接触面为水平地面，故弹木棒的下端与水平地面接触，接触面为水平地面，故弹力的方向应
11、该与水平地面垂直，木棒的上端与墙壁接触，故弹力力的方向应该与水平地面垂直，木棒的上端与墙壁接触，故弹力的方向和墙壁垂直，所以选项的方向和墙壁垂直，所以选项C正确正确练习练习 如图中各物体均处于静止状态。图中画出了小球如图中各物体均处于静止状态。图中画出了小球A所受弹力所受弹力的情况，其中正确的是的情况，其中正确的是()C练习练习 如图所示，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为如图所示，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为，在斜杆下端固定有质量为在斜杆下端固定有质量为m的小球，小车静止，下列关于斜杆对小的小球，小车静止，下列关于斜杆对小球的弹力的判断中，正确的是球的弹力的判断中，正确的是
12、()A大小为大小为mg，方向沿斜杆向上，方向沿斜杆向上B大小为大小为mg，方向垂直斜杆向上，方向垂直斜杆向上C大小为大小为mg，方向竖直向上，方向竖直向上D斜杆对小球的弹力与小球的重力是一对平衡力斜杆对小球的弹力与小球的重力是一对平衡力CD【解析】【解析】系统静止，小球受力平衡，其重力与弹力必然等大反向，系统静止，小球受力平衡，其重力与弹力必然等大反向，故选项故选项CD正确正确练习练习 如图所示如图所示，小车内有一固定光滑斜面小车内有一固定光滑斜面，一个小球通过细绳与一个小球通过细绳与车顶相连车顶相连，细绳始终保持竖直。关于小球的受力情况细绳始终保持竖直。关于小球的受力情况，下列说法下列说法正
13、确的是正确的是()A.若小车静止若小车静止，绳对小球的拉力可能为零绳对小球的拉力可能为零B.若小车静止若小车静止，斜面对小球的支持力一定为零斜面对小球的支持力一定为零C.若小车向右运动若小车向右运动，小球一定受两个力的作用小球一定受两个力的作用D.若小车向右运动若小车向右运动，小球一定受三个力的作用小球一定受三个力的作用B解析解析：若若小车静止小车静止，则小球受力平衡则小球受力平衡，由于斜面光滑由于斜面光滑，不受摩擦不受摩擦力力，小球受重力、绳子的拉力小球受重力、绳子的拉力，重力和拉力都沿竖直方向重力和拉力都沿竖直方向；如果如果受斜面的支持力受斜面的支持力，则没法达到平衡则没法达到平衡，因此在
14、小车静止时因此在小车静止时，斜面对斜面对小球的支持力一定为零小球的支持力一定为零，绳子的拉力等于小球的重力绳子的拉力等于小球的重力，故故A项错误项错误，B项正确。项正确。若小车向若小车向右匀速运动右匀速运动时时，小球受重力和绳子拉力两个力的作用小球受重力和绳子拉力两个力的作用；若小车运动时若小车运动时加速度向左加速度向左，则一定受斜面的支持力则一定受斜面的支持力，可能受绳子可能受绳子的拉力的拉力，也可能不受绳子的拉力也可能不受绳子的拉力，故故C、D项都不对。项都不对。练习练习 如图所示，一重为如图所示，一重为10 N的球固定在支杆的球固定在支杆AB的上端，用一段绳的上端，用一段绳子水平拉球，使
15、杆发生弯曲。已知绳的拉力为子水平拉球，使杆发生弯曲。已知绳的拉力为7.5 N，则，则AB杆对球杆对球的作用力的作用力()A大小为大小为7.5 NB大小为大小为10 NC方向与水平方向成方向与水平方向成53角斜向右下方角斜向右下方D方向与水平方向成方向与水平方向成53角斜向左上方角斜向左上方D（2008年高考物理广东卷年高考物理广东卷）如图所示如图所示，质量为质量为m的物体悬挂在轻质的物体悬挂在轻质支架上支架上，斜梁斜梁OB与竖直方向的夹角为与竖直方向的夹角为.设水平横梁设水平横梁OA和斜梁和斜梁OB作用于作用于O点的弹力分别为点的弹力分别为F1和和F2，以下结果正确的是以下结果正确的是（）A
16、BCDsin1mgF cos2mgF cos2mgF sin1mgF DD解析：解析：对对O点点进行受力分析，进行受力分析，F1和和F2的方向如图所示的方向如图所示.由平衡条件由平衡条件有有mgF1tancos2mgF GF1F22cosFmg解得解得tan1mgF（2012年高考物理全国年高考物理全国2卷卷）如图，一小球放置在木板与竖直墙面如图，一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为之间。设墙面对球的压力大小为N1，球对木板的压力大小为，球对木板的压力大小为N2。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始
17、缓慢地转到水平位置。不计摩擦，在此过程中始缓慢地转到水平位置。不计摩擦，在此过程中A.N1始终减小，始终减小，N2始终增大始终增大B.N1始终减小，始终减小，N2始终减小始终减小C.N1先增大后减小，先增大后减小，N2始终减小始终减小D.N1先增大后减小，先增大后减小，N2先减小后增大先减小后增大B解析：解析：对对小球小球进行受力分析，进行受力分析，N1和和N2的方向如图所示的方向如图所示.由平衡条件由平衡条件有有1tanNGsin2GN GN1N22sinNG解得解得tan1GN 将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置，夹角，夹角变大，故变大，故N1始始
18、终减小，终减小，N2始终减小始终减小.圆柱体两端受到一对大小相等、方向相反的力偶矩时，将发生扭圆柱体两端受到一对大小相等、方向相反的力偶矩时，将发生扭转形变在微小扭转形变下，圆柱体的各横截面间距不变，即圆转形变在微小扭转形变下，圆柱体的各横截面间距不变，即圆柱体不伸长或缩短；各横截面上的半径仍保持为直线柱体不伸长或缩短；各横截面上的半径仍保持为直线，但发生相但发生相对转动圆柱体两端面相对转过的角度叫圆柱体的扭转角，用对转动圆柱体两端面相对转过的角度叫圆柱体的扭转角，用表示如右图所示从图中可以看出，柱面上每一根母线随着圆表示如右图所示从图中可以看出，柱面上每一根母线随着圆柱体的扭转都倾斜一个角度
19、，使得柱面上每一个柱体的扭转都倾斜一个角度，使得柱面上每一个“正方形正方形”面积元面积元都变成了都变成了“菱形菱形”所以扭转形变本质上是剪切形变，母线转过的所以扭转形变本质上是剪切形变，母线转过的角度角度就是相应的剪切应变就是相应的剪切应变圆柱体的扭转在微小形变的条件下，剪切应变在微小形变的条件下，剪切应变r/l，r表示体积元所在半径，表示体积元所在半径，l表示柱长可见，在同一同心圆薄层内剪切应变相同，不同层内表示柱长可见，在同一同心圆薄层内剪切应变相同，不同层内剪切应变不同，中心轴线处的狭长体积元无剪切应变，圆柱表面剪切应变不同，中心轴线处的狭长体积元无剪切应变，圆柱表面上体积元的剪切应变最
20、大剪切应变上体积元的剪切应变最大剪切应变和体积元所在半径和体积元所在半径r一定时，一定时，杆越长，即杆越长，即l越大，则扭转角越大，则扭转角越大越大因内外层剪切应变不同，根据剪切形变的胡克定律，内外层剪切因内外层剪切应变不同，根据剪切形变的胡克定律，内外层剪切应力也不同，靠外层剪切应力较大剪切应力的出现起着抵抗扭应力也不同，靠外层剪切应力较大剪切应力的出现起着抵抗扭转形变的作用，因此抵抗形变的任务主要是由外层材料来承担，转形变的作用，因此抵抗形变的任务主要是由外层材料来承担，靠近中心轴线的材料几乎不起什么作用靠近中心轴线的材料几乎不起什么作用圆柱体的扭转经过计算可证明，产生扭转的力偶矩经过计算
21、可证明，产生扭转的力偶矩M和实心圆柱扭转角和实心圆柱扭转角有如有如下关系：下关系：MNR4/2lc.R和和l分别表示圆柱的半径与长度，分别表示圆柱的半径与长度，N为剪切模量，式中为剪切模量，式中cNR4/2l称为圆柱体的扭转系数称为圆柱体的扭转系数当当M一定时，一定时，R越大，越大，l越小，则越小，则越小，即短而粗的圆柱体具有越小，即短而粗的圆柱体具有较强的抵抗扭转形变的能力反之，细而长的圆柱体抵抗扭转形较强的抵抗扭转形变的能力反之，细而长的圆柱体抵抗扭转形变的能力较弱变的能力较弱圆柱体的扭转点击题目，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
