2019人教版高中物理必修1《3.2 弹力》学案（含解析）

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1、2弹力学科素养与目标要求物理观念：1.知道形变、弹性形变和非弹性形变.2.知道弹力的定义及弹力的方向.3.掌握胡克定律科学思维：1.会根据弹力的产生条件或物体的运动状态判断物体间是否存在弹力.2.能用胡克定律解决有关问题一、弹性形变和弹力1形变：物体在力的作用下形状或体积发生的变化2弹性形变：物体在形变后撤去作用力时能够恢复原状的形变3弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物体不能(填“能”或“不能”)完全恢复原来的形状，这个限度叫做弹性限度4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二、几种弹力及方向1压力和支持力的方向都垂直于物体的接触面2绳的拉力方向总是沿

2、着绳子而指向绳子收缩的方向绳中的弹力常常叫做张力三、胡克定律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Fkx.2劲度系数：其中k称为弹簧的劲度系数，单位为牛顿每米，符号是N/m.是表示弹簧“软”“硬”程度的物理量1判断下列说法的正误(1)发生形变后的物体撤去外力后都能够恢复原状()(2)海绵受挤压会发生形变，桌面受挤压不会发生形变()(3)静止在水平地面上的物体受到向上的弹力是因为地面发生了形变()(4)由Fkx可知，在弹性限度内弹力F的大小与弹簧的长度成正比()2弹簧的原长为10 cm，它下面挂一个重为4 N的物体时，弹簧长为12 cm，则该弹簧的劲度系数

3、为_ N/m.若在它下面挂一个重为6 N的物体，则弹簧的伸长量为_ cm(弹簧始终在弹性限度内)答案2003一、形变和弹力(1)如图1所示，取一个扁玻璃瓶，里面盛满水，用穿有透明细管的橡皮塞封口，使水面位于细管中，用手捏玻璃瓶，会看到什么现象？说明什么？图1(2)用手压橡皮泥，橡皮泥发生形变；脚踩在松软的泥土上，留下了深深的脚印(形变)，这两种形变与玻璃瓶的形变有什么不同？答案(1)用手捏玻璃瓶，管中水面会上升(或下降)说明受到压力时玻璃瓶发生形变，体积变小(变大)了(2)橡皮泥、泥土受力后发生的形变，在撤去外力后不能恢复原状(非弹性形变)，玻璃瓶发生的形变在撤去外力后能恢复原状(弹性形变)1

4、弹性形变和非弹性形变(1)弹性形变：有些物体在形变后撤去作用力时能够恢复原状，这种形变叫做弹性形变(2)非弹性形变：在作用力撤去后，不能恢复原状的形变(3)弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，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若超出弹性限度，形变就不再是弹性形变2弹力的产生必须同时具备两个条件：(1)两物体直接接触；(2)两物体接触处发生弹性形变3显示微小形变的方法显示微小形变可以用力学放大法(图1)和光学放大法(图2)，它们都是把微小的形变进行放大，便于观察图2例1关于弹力的产生，下列说法正确的是()A木块放在桌面上受到一个向上的弹力，这是由于木块发生微小形变而

5、产生的B木块放在桌面上，木块没有形变，所以对桌面没有施加弹力C拿一根细竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿的弹力，这是由于木头发生弹性形变而产生的D挂在电线下面的电灯受到向上的拉力，是因为电线发生微小的形变而产生的答案D解析木块和桌面相互作用，都会发生微小的形变桌面发生微小形变对木块有向上的弹力即支持力；木块由于发生微小形变对桌面有向下的弹力即压力，A、B都错木头受到的弹力是由细竹竿发生弹性形变而产生的，C错电灯受到的拉力是电线发生微小形变而产生的，D对针对训练1一辆拖拉机停在水平地面上，下列有关叙述中正确的是()A地面受到向下的弹力，是因为地面发生了弹性形变；拖拉机没有发生形变，所以拖拉机不受弹

6、力B拖拉机受到向上的弹力，是因为地面发生了弹性形变；地面受到向下的弹力，是因为拖拉机也发生了弹性形变C地面受到向下的弹力，是因为地面发生了弹性形变；拖拉机受到向上的弹力，是因为拖拉机也发生了弹性形变D以上说法都不正确答案B二、弹力的方向弹力有无的判断1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(1)支持力和压力的方向：总是垂直于接触面指向被支持和被压的物体上(2)绳的拉力方向：总是沿着绳并指向绳收缩的方向2弹力有无的判断：(1)对于明显形变的情况，可以根据弹力产生的条件直接进行判断(2)对于不明显形变的情况，可利用假设法进行判断假设无弹力：假设撤去接触面，看物体还能否

7、在原位置保持原来的状态，若能保持原来的状态则说明物体间无弹力作用；否则，有弹力作用图3假设有弹力：假设接触物体间有弹力，画出假设状态下的受力分析图，判断受力情况与所处状态是否矛盾，若矛盾，则不存在弹力；若不矛盾，则存在弹力如图3中，若A处有弹力，则无法使球处于静止状态，故A处无弹力例2在如图4所示的各图中画出物体P受到的各接触点或接触面对它的弹力的示意图，各图中物体P均处于静止状态图4答案见解析图解析甲中属于绳的拉力，应沿绳指向绳收缩的方向，因此弹力方向沿绳向上；乙中P与斜面的接触面为平面，P受到的支持力垂直于斜面向上；丙中A、B两点都是球面与平面相接触，弹力应垂直于平面，且必过球心，所以A点

8、弹力方向水平向右，B点弹力方向垂直于斜面指向左上方，且都过球心；丁中A点属于点与球面相接触，弹力应垂直于球面的切面斜向上，且必过球心O，B点属于点与杆相接触，弹力应垂直于杆向上它们所受弹力的示意图如图所示例3(多选)如图5所示，图中的物体A均处于静止状态，受到弹力作用的说法正确的是()图5A图甲中地面是光滑水平的，A与B间存在弹力B图乙中两斜面与水平地面的夹角分别为、，A对两斜面均有压力的作用C图丙中A受到斜面B对它的弹力的作用D图丁中A受到斜面B对它的弹力的作用答案BC解析题图甲中对A进行受力分析，A球受重力和地面的弹力的作用，二力平衡，A球静止，不可能再受到B对A的弹力作用；B选项中采用假

9、设法，若去掉左侧的斜面，A将运动，若去掉右侧的斜面，A也将运动，所以球A对两斜面均有压力的作用；C选项中若去掉斜面B，则小球A无法在原位置保持静止，故丙图中小球受到斜面B的弹力；D选项中假设斜面B对小球A有弹力作用，则小球A不能在竖直方向保持静止，所以丁图中小球不受斜面弹力的作用三、胡克定律1对胡克定律的理解(1)x是弹簧的形变量，而不是弹簧形变后的长度(2)k为弹簧的劲度系数，反映弹簧本身的属性，由弹簧自身的长度、粗细、材料等因素决定，与弹力F的大小和形变量x无关(3)Fx图象是一条过原点的倾斜直线(如图6所示)，直线的斜率表示弹簧的劲度系数k.图6(4)胡克定律的推论：Fkx.弹簧弹力的变

10、化量F跟弹簧形变量的变化量x成正比2胡克定律的适用条件：弹簧在弹性限度内发生弹性形变例4一根轻弹簧在10.0 N的拉力作用下，其长度由原来的5.00 cm伸长为6.00 cm.(1)当这根弹簧长度为4.20 cm时，弹簧受到的力为多大？(2)当弹簧受到15 N的拉力时，弹簧的长度是多少？(弹簧始终在弹性限度内)答案(1)8.0 N(2)6.50 cm解析(1)弹簧原长L05.00 cm5.00102 m在拉力F110.0 N的作用下伸长到L16.00 cm6.00102 m根据胡克定律得F1kx1k(L1L0)解得弹簧的劲度系数k1.00103 N/m当压力为F2时，弹簧被压缩到L24.20

11、cm4.20102 m根据胡克定律得，压力F2kx2k(L0L2)1.00103 N/m(5.004.20)102 m8.0 N.(2)当拉力F15 N时弹簧的伸长量为x.由胡克定律得x1.50102 m1.50 cm此时弹簧的长度为LL0x6.50 cm.1轻弹簧有压缩和拉伸形变，既能产生压力，又能产生拉力，方向均沿弹簧的轴线方向2轻弹簧的一端空载时弹力为零，不空载时两端弹力必然相等针对训练2测得一只弹簧测力计3 N和5 N两刻度线之间的距离为2.5 cm.求：(1)这只弹簧测力计的劲度系数(2)这只弹簧测力计3 N刻度线与零刻度线之间的距离答案(1)80 N/m(2)3.75 cm解析(1

12、)设3 N和5 N刻度线与零刻度线间的距离分别是x1、x2，则xx2x12.5 cm，FF2F12 N根据胡克定律得k N/m80 N/m.(2)因为F1kx1所以x1 m0.037 5 m3.75 cm即3 N刻度线与零刻度线之间的距离是3.75 cm.1(对弹力概念的理解)(多选)在日常生活及各项体育运动中，有弹力出现的情况比较普遍，如图7所示的跳水运动就是一个实例请判断下列说法正确的是()图7A跳板发生形变，运动员的脚没有发生形变B跳板和运动员的脚都发生了形变C运动员受到的支持力，是跳板发生形变而产生的D跳板受到的压力，是跳板发生形变而产生的答案BC解析发生形变的物体，为了恢复原状，会对

13、与它接触的物体产生弹力的作用，两物体都会发生形变，发生形变的物体是施力物体B、C正确2.(对弹力概念的理解)(多选)(2019长郡中学高一上学期期末)在光滑半球形容器内，放置一细杆，细杆与容器的接触点分别为A、B两点，如图8所示关于细杆在A、B两点所受支持力的说法，正确的是()图8AA点处方向指向球心，是由于容器的形变产生的BA点处方向垂直细杆向上，是由于容器的形变产生的CB点处方向垂直细杆向上，是由于容器的形变产生的DB点处方向竖直向上，是由于细杆的形变产生的答案AC3(弹力的方向)已知图9中的球均处于静止状态，球是光滑的，请画出它们所受弹力的示意图图9答案如图所示4(胡克定律的应用)由实验测得某弹簧所受弹力F和弹簧的长度l的关系图象如图10所示，求：图10(1)该弹簧的原长；(2)该弹簧的劲度系数答案(1)15 cm(2)500 N/m解析解法一：(1)弹簧不产生弹力时的长度等于原长，由题图可知该弹簧的原长为l015 cm.(2)据Fkx得劲度系数：k，由题图可知，该弹簧伸长l25 cm15 cm10 cm时，弹力F50 N所以k N/m500 N/m.解法二：根据胡克定律得Fk(ll0)，代入题图中的两点(0.25,50)和(0.05，50)可得50k(0.25l0)50k(0.05l0)解得l00.15 m15 cm，k500 N/m.