人教版必修1 第3章 2 彈力 課件（56張）.ppt

第三章 2彈力 課前預習 1 形變與彈性形變 1 形變 物體在力的作用下 發(fā)生改變 叫做形變 2 彈性形變 有些物體在形變后能夠 這種形變叫做彈性形變 2 彈力 1 概念 發(fā)生 的物體 由于要恢復 對與它 物體產生力的作用 這種力叫做彈力 彈性形變與彈力 形狀或體積 恢復原狀 彈性形變 原狀 接觸的 2 彈性限度 當形變超過一定限度時 撤去作用力后 物體 這個限度叫彈性限度 3 彈力產生的條件 兩物體 有 形變 接觸處有擠壓或拉伸 不能完全恢復原來的形狀 接觸 彈性 1 常見彈力 平時所說的壓力 支持力和拉力都是彈力 繩中的彈力通常稱為 2 彈力的方向 1 壓力和支持力的方向 于物體的接觸面 指向被壓或被 的物體 2 繩的拉力沿著繩而指向繩 的方向 常見的幾種彈力 張力 垂直 支持 收縮 1 內容 彈簧發(fā)生彈性形變時 彈力的大小f跟 成正比 2 表達式 f 其中k為彈簧的 單位 牛頓每米 符號 它的大小反映了彈簧的軟硬程度 胡克定律 彈簧伸長 或縮短 的長度x kx 勁度系數 n m 判一判 1 所有形變在撤去外力后都能夠恢復原來的形狀 2 兩個接觸的物體間一定存在彈力 3 若兩物體間存在彈力 則它們一定接觸 4 支持力的方向垂直于物體的接觸面 5 彈簧的彈力總是與其形變量成正比 解析 頭頂受到的壓力的施力物體是壇子 受力物體是頭頂 它產生的直接原因是壇的形變 間接原因是物體受到的重力 a項正確 a 答案 30n解析 由胡可定律可知 80n能使彈簧伸長40個刻度 伸長一個刻度對應的拉力是2n 若要指針正對刻度20 需要彈簧伸長15個刻度 此時的彈力應為30n 課內探究 如圖所示 將一個鋼球分別放在量杯 口大底小的普通茶杯和三角燒杯中 鋼球在各容器的底部與側壁相接觸 處于靜止狀態(tài) 若鋼球和各容器都是光滑的 各容器的底部均處于水平面內 各容器的側壁對鋼球有沒有彈力作用 探究一彈力有無的判斷 提示 在將容器的側壁去掉時 鋼球仍處于靜止 故各容器的側壁對鋼球沒有彈力作用 1 產生彈力必備的兩個條件 1 兩物體間相互接觸 2 發(fā)生彈性形變 2 判斷彈力有無的常見方法 1 直接判定 對于發(fā)生明顯形變的物體 如彈簧 橡皮條等 可根據彈力產生的條件由形變直接判斷 2 對于形變不明顯的情況 通常用以下方法來判定 a 假設法 假設將與研究對象接觸的物體撤去 判斷研究對象的運動狀態(tài)是否發(fā)生改變 若運動狀態(tài)不變 則此處不存在彈力 若運動狀態(tài)改變 則此處一定存在彈力 b 替換法 可以將硬的 形變不明顯的施力物體用軟的 易產生明顯形變的物體來替換 看能不能維持原來的力學狀態(tài) 如將側壁 斜面用海綿來替換 將硬桿用輕彈簧 橡皮條 或細繩來替換 c 狀態(tài)法 因為物體的受力必須與物體的運動狀態(tài)相吻合 所以可以依據物體的運動狀態(tài)由相應的規(guī)律 如二力平衡知識等 來判斷物體間的彈力 特別提醒 接觸的物體間不一定存在彈力 但兩物體間若有彈力 則它們一定接觸 b 解析 判斷a b兩球間有無彈力 要依據彈力產生的兩個條件 一是相互接觸 二是發(fā)生彈性形變 四個選項中都滿足了接觸這一條件 但是否發(fā)生了形變難于觀察 這時可以利用 假設法 來判斷 在a圖中 若拿去a球 則b球仍靜止不動 故a b間沒有擠壓 即a b間沒有彈力 在b圖中 若拿去a球 則b球將向左運動 故a b間存在相互擠壓 故a b間存在彈力 在c圖中 若拿去a球 則b球靜止 即a b間沒有擠壓 即a b間沒有彈力 在d圖中若拿去斜面a 則b球可能靜止 即a b間可能沒有擠壓 即a b間可能沒有彈力 故a b間一定有彈力的是b圖 解析 撤掉繩1 小球仍靜止 說明繩1對小球沒有拉力 則小球只受重力和繩2的拉力作用 故選項a正確 a 體育課上一學生將足球踢向斜臺 如圖所示 足球與斜臺作用時斜臺給足球的彈力方向如何 提示 足球所受彈力方向垂直于斜臺指向足球 探究二彈力方向的判定 1 常見的三種接觸方式 2 常見三類彈力的方向 特別提醒 1 壓力 支持力的方向都垂直于接觸面 確定它們方向的關鍵是找準它們的接觸面或接觸點的切面 2 輕桿的彈力方向具有不確定性 一般要根據物體的運動狀態(tài)結合平衡條件確定輕桿的彈力方向 解題指導 判斷彈力方向應把握以下三種情況 1 當面 或曲面 接觸 彈力垂直于面 2 繩上彈力沿繩并指向繩收縮方向 3 與球面接觸的彈力方向延長線或反向延長線過球心 解析 甲屬于繩的拉力 應沿繩指向繩收縮的方向 因此彈力方向沿繩向上 乙中a點屬于點與球面相接觸 彈力應垂直于球面的切面斜向上 必過球心o b點屬于點與桿相接觸 彈力應垂直于桿斜向上 丙中a b兩點都是球面與平面相接觸 彈力應垂直于平面 且必過球心 所以a處彈力方向水平向右 b處彈力垂直于斜面向左上方 且都過球心 丁中小球p不管運動與否 都是屬于平面與球面相接觸 彈力應垂直于平面 且過球心 即向上 它們所受彈力的示意圖如圖所示 解析 支持力的方向總是垂直于接觸面指向被支持的物體 選項c正確 c 提示 1 否 2 越大 探究三彈力大小的計算 1 彈簧的彈力 1 應用胡克定律f kx求解 其中x為彈簧的形變量 可能為伸長量l l0 也可能為縮短量l0 l k為彈簧的勁度系數 k只與彈簧本身有關 由彈簧本身的材料 長度 粗細 匝數等因素決定 它反映了彈簧的軟硬程度 k越大 彈簧越硬 其長度越難改變 2 彈力與彈簧伸長量的關系可用f x圖象表示 如圖 圖線的斜率即為彈簧的勁度系數 3 由于f1 kx1 f2 kx2 故 f f2 f1 kx2 kx1 k x2 x1 k x 因此 彈簧上彈力的變化量 f與形變量的變化量也成正比關系 即 f k x 2 非彈簧的彈力大小的計算彈力的大小與物體的形變程度有關 一般要借助物體的運動狀態(tài)所遵循的物理規(guī)律求解 比如懸掛在豎直細繩上的物體處于靜止狀態(tài)時 物體受繩向上的拉力和重力作用 根據二力平衡 可知繩的拉力大小等于物體重力的大小 特別提醒 1 無論是應用胡克定律計算彈簧彈力大小還是判斷彈簧彈力方向 都要注意彈簧是被拉伸 還是被壓縮 2 物體不處于平衡狀態(tài)時 物體所受的拉力或支持力不等于物體所受的重力 b 解題指導 求解此題應特別注意 球在a處時彈簧已經縮短了一定長度 解析 設球在a處時彈簧已壓縮了 x 球平衡時彈力fa g k x 球在b處時 彈簧又壓縮x 球再達平衡時彈力fb k x x g kx 故選項b是正確的 此題易錯選a項 原因是x并非球在b處時彈簧的變化量 即非彈簧壓縮后與原長的差值 a 解析 彈簧拉伸或壓縮必然兩端同時受力才可 只有一端有力時彈簧不會被拉伸或壓縮 因彈簧均是拉住一相同質量小球 則彈力一樣大 a正確 1 實驗原理 1 彈簧受力會發(fā)生形變 形變的大小與受到的外力有關 沿著彈簧的方向拉彈簧 當形變穩(wěn)定時 彈簧的彈力與使它發(fā)生形變的拉力在數值上是相等的 用懸掛法測量彈簧的彈力 利用的是彈簧靜止時彈簧的彈力與掛在彈簧下面的鉤碼的重力相等 2 彈簧的長度可用刻度尺直接測出 伸長量可由彈簧拉長后的長度減去彈簧的原長來計算 3 建立坐標系 以縱坐標表示彈力大小f 以橫坐標表示彈簧的伸長量x 在坐標系中描出實驗所測得的各組 x f 對應的點 用平滑的曲線連接起來 根據實驗所得的圖線 就可探究彈力大小與伸長量間的關系 探究四實驗 探究彈力和彈簧伸長的關系 2 實驗器材輕彈簧 鉤碼 一盒 刻度尺 鐵架臺 三角板 重垂線 坐標紙 3 實驗步驟 1 按圖安裝實驗裝置 記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應的刻度l0 2 在彈簧下懸掛一個鉤碼 平衡時記下彈簧的總長度并記下鉤碼的重力 3 增加鉤碼的個數 重復上述實驗過程 將數據填入表格 以f表示彈力 l表示彈簧的總長度 x l l0表示彈簧的伸長量 5 注意事項 1 所掛鉤碼不要過重 以免彈簧被過分拉伸 超出它的彈性限度 2 每次所掛鉤碼的質量差盡量大一些 從而使坐標上描的點盡可能稀一些 這樣作出的圖線更精確 3 測彈簧長度時 一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時測量 刻度尺要保持豎直并靠近彈簧 以免增大誤差 4 描點畫線時 所描的點不一定都落在一條曲線上 但應注意一定要使各點均勻分布在曲線的兩側 5 記錄數據時要注意彈力與彈簧伸長量的對應關系及單位 1 寫出該圖線的數學表達式f n 2 圖線與橫軸的交點的物理意義是 3 該彈簧的勁度系數k n m 4 圖線延長后與縱軸的交點的物理意義是 30l 1 8 彈簧原長 30 彈簧被壓縮1cm時的彈力為0 3n 1 在安裝刻度尺時 必須使刻度尺保持 狀態(tài) 2 他通過實驗得到如圖 b 所示的彈力大小f與彈簧長度x的關系圖線 由此圖線可得該彈簧的原長x0 cm 勁度系數k n m 3 他又利用本實驗原理把該彈簧做成一把彈簧秤 當彈簧秤上的示數如圖 c 所示時 該彈