2021学年第二节 弹力第1课时导学案

这是一份2021学年第二节 弹力第1课时导学案，共13页。

[学习目标] 1.知道常见形变和弹性形变.2.知道弹力产生的原因和条件.3.知道压力、支持力和拉力都是弹力，会判断弹力是否存在，会分析弹力的方向，能正确画出弹力的图示及示意图.
一、形变
1.定义：物体发生形状或体积的变化.
2.分类：
(1)按停止用力后的状态分：
①弹性形变：停止用力后物体能完全恢复原状的形变.
②范性形变：停止用力后，物体不能恢复原状的形变.
(2)按形式分：
压缩形变、拉伸形变、弯曲形变和扭曲形变等.
3.弹性与弹性限度
(1)弹性：物体具有恢复原状的性质.
(2)弹性限度：对于弹性形变，如果外力过大，撤去外力后，物体形状不能完全恢复，我们称这种现象为超过了物体的弹性限度.
二、认识弹力
1.弹力：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力称为弹力.
2.弹力的作用点：在物体与物体接触的点或表面上.
3.弹力的方向
弹力的方向总是指向使形变的物体恢复原状的方向.
(1)支持力和压力的方向：垂直于物体的接触面，并指向被支持或被压的物体.
(2)绳子对物体的拉力
①定义：用绳子吊着一个物体，绳子会产生形变，为了恢复原状，绳子会对物体产生一个弹力，称为拉力.
②方向：沿绳子指向绳子收缩的方向.
1.判断下列说法的正误.
(1)只要两物体接触就一定产生弹力.( × )
(2)发生形变后的物体撤去外力后都能够恢复原状.( × )
(3)绳对物体的拉力方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向.( √ )
(4)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.( √ )
2.一杆搁在矮墙上，请在图1中画出弹力的方向.
图1
答案
一、形变与弹力
导学探究
1.如图2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2
答案 用手捏玻璃瓶，细管中水面会上升(或下降).说明受到压力时玻璃瓶发生形变，体积变小(或变大)了.
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 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(范性形变)，玻璃瓶的形变在撤去外力后能恢复原状(弹性形变).
知识深化
1.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.
2.弹性限度：弹性形变有一定的限度，超过该限度，撤去外力后，物体的形状不能完全恢复，此时的形变不再是弹性形变.
3.观察微小形变的方法——微小放大法
(1)利用光线显示桌面的微小形变.
(2)利用液注高度变化显示玻璃瓶的微小形变.
下列有关物体所受弹力及形变的说法正确的是( )
A.有弹力作用在物体上，物体一定发生形变，撤去此力后，形变完全消失
B.有弹力作用在物体上，物体不一定发生形变
C.弹力作用在硬物体上，物体不发生形变；弹力作用在软物体上，物体才发生形变
D.一切物体受到弹力都要发生形变，撤去弹力后，形变不一定完全消失
答案 D
解析 如果物体在弹力的作用下发生范性形变，当撤去外力后，形变不能完全消失，有弹力作用在物体上，物体一定发生形变，故A、B错误，D正确；不管是硬物体还是软物体，只要有弹力作用，物体都会发生形变，C项错误.
(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3所示的跳水运动就是一个实例.下列说法正确的是( )
图3
A.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 两个接触的物体间有弹力时，一定都会发生形变；发生形变的物体，为了恢复原状，会对与它接触的物体产生弹力的作用，发生形变的物体是施力物体.B、C正确.
二、弹力的方向
导学探究 试作出图4中半圆柱体上A、B、C三点所受的弹力的示意图.
图4
答案
知识深化
弹力的方向为发生弹性形变的物体恢复原状的方向，常见弹力方向：
注意：每个接触面最多只能产生一个弹力.
[深度思考] 杆对物体的弹力方向一定沿杆的方向吗？试分析图5中杆对物体的弹力方向.
图5
答案 杆对物体的弹力可能沿杆方向，也可能不沿杆方向.杆对物体的弹力如图
在如图6所示的各图中画出杆或球P所受弹力的示意图，已知杆或球均处于静止状态.
图6
答案 见解析
解析 题图甲中P受到球面与球面之间的弹力，弹力应垂直于两球接触点沿球面的切线；绳的拉力沿绳斜向上，如图(a)所示.
题图乙中杆对C、D两处有挤压作用，因C处为曲面，D处为支撑点，所以C处弹力垂直于其切面指向圆弧所对应的圆心，D处弹力垂直于杆斜向上，如图(b)所示.
题图丙中球挤压墙壁且拉紧绳子，所以墙对球的弹力与墙面垂直；绳子对球的弹力沿绳子斜向上，如图(c)所示.
题图丁中球受到的弹力与棱和球面接触处的切面垂直，即沿着球半径的方向指向球心，如图(d)所示.
针对训练1 画出图7中物体A所受弹力的示意图，各图中物体A均处于静止状态，图②中右侧细线水平.
图7
答案
三、弹力有无的判断
导学探究 如图8所示，小球放于两个固定的平滑的木板之间，且与两木板接触.
图8
(1)试画出小球受到的作用力(重力和弹力)的示意图；
(2)两相互接触的物体间一定有弹力吗？
答案 (1)如图所示
(2)两相互接触的物体间不一定有弹力，例如A处无弹力.
知识深化 弹力有无的判断方法
(多选)如图所示，各接触面是光滑的，A、B处于静止状态，则A、B间无弹力作用的是( )
答案 AC
解析 判断物体之间是否存在弹力，我们可以利用假设法：假设物体间存在弹力，看看物体是否能保持原来的状态；或者用消除法：假设拿走其中一个物体，如果另一个物体会发生运动，则说明两者之间必然存在弹力作用.对于A、C来说，如果我们假设物体A和B之间存在弹力，A、C选项中的物体均无法保持静止，故物体之间无弹力；对于B、D选项来说，如果我们拿走B物体，A物体都会开始运动，故物体间存在弹力.
针对训练2 (多选)下列各图中所有接触面都是光滑的，P、Q两球之间存在弹力的是( )
答案 ACD
考点一 形变和弹力
1.(2020·黑龙江伊春二中高一检测)图1是力学中的两个实验装置，由图可知这两个实验共同的物理思想方法是( )
图1
A.放大的思想方法
B.极限的思想方法
C.控制变量的方法
D.猜想的思想方法
答案 A
解析 显示桌面受力形变实验中，通过光线在屏上光点的变化把桌面的微小形变放大展示出来，显示玻璃瓶受力形变的实验中，通过吸管中液面位置的变化把玻璃瓶的微小形变放大展示出来，所以两个实验都用到了放大的思想方法，故A正确.
2.关于弹力，下列说法中错误的是( )
A.物体受到的弹力是由于施力物体的形变而产生的
B.弹力产生在直接接触且发生弹性形变的物体之间
C.相互挤压的物体间弹力方向总是跟接触面垂直
D.相互接触的物体间一定存在弹力
答案 D
3.(多选)(2021·河北任丘高一检测)有一木块静止在水平桌面上，关于它的受力，下列说法中正确的是( )
A.木块对桌面的压力是由于地球的吸引产生的
B木块对桌面的压力是弹力，是由于桌面发生形变而产生的
C.木块对桌面的压力是弹力，是由于木块发生形变而产生的
D.桌面对木块的支持力是弹力，是由于桌面发生形变而产生的
答案 CD
解析 木块放在水平桌面上保持静止，由二力平衡分析得知，木块对桌面的压力在数值上等于木块受到的重力，但木块对桌面的压力和木块所受的重力的性质不同，故A错误；木块对桌面的压力是弹力，是由于木块发生弹性形变要恢复原状而对桌面产生的，故B错误，C正确；桌面对木块的支持力是弹力，是由于桌面产生了向下的形变要向上恢复原状而产生的，故D正确.
4.(多选)玩具汽车停在模型桥面上，如图2所示，下列说法正确的是( )
图2
A.桥面受向下的弹力，是因为汽车发生了形变
B.汽车没有发生形变，所以汽车不受弹力
C.汽车受向上的弹力，是因为桥面发生了弹性形变
D.汽车受向上的弹力，是因为汽车发生了形变
答案 AC
解析 汽车与桥面相互挤压，都发生了弹性形变，B错；由于桥面发生了弹性形变，所以对汽车有向上的弹力，C对，D错；由于汽车发生了弹性形变，所以对桥面产生向下的弹力，A对.
考点二 弹力的有无及方向的判断
5.体育课上一学生将足球踢向斜台，如图3所示，则斜台对足球的弹力方向为( )
图3
A.沿v1的方向
B.垂直于斜台斜向左上方
C.沿v2的方向
D.先沿v1的方向后沿v2的方向
答案 B
6.关于图4四幅图中的弹力，下列说法正确的是( )
图4
A.甲图中，由于书的形变，对桌面产生向下的弹力F1
B.乙图中，弹簧发生弹性形变时，弹力的方向与弹簧收缩方向相反
C.丙图中，碗对筷子的弹力沿筷子斜向上，如图中箭头所示
D.丁图中，绳的拉力沿着绳而指向绳拉伸的方向
答案 A
解析 F1为桌面受到的压力，是由于书的形变，对桌面产生的向下的弹力，故A正确；弹簧被拉伸时弹力方向与弹簧收缩方向相同，故B错误；碗对筷子的弹力应垂直于该处碗的切面斜向上，即沿接触点与碗心的连线向上，故C错误；绳的拉力沿着绳而指向绳收缩的方向，故D错误.
7.下列选项中，物体A受力示意图正确的是( )
答案 C
解析 题图A中重力方向应竖直向下，图B中弹力F2方向应指向半球形槽的球心，图D中小球还受墙壁的弹力作用，只有图C正确.
8.如图5所示，将一个钢球分别放在量杯、口大底小的普通茶杯和口小底大的茶杯中，钢球与各容器的底部和侧壁相接触，均处于静止状态.若钢球和各容器侧壁都是光滑的，各容器的底部均处于水平面内，则以下说法正确的是( )
图5
A.各容器的侧壁对钢球均无弹力作用
B.各容器的侧壁对钢球均有弹力作用
C.量杯的侧壁对钢球无弹力作用，其余两种容器的侧壁对钢球均有弹力作用
D.口大底小的普通茶杯的侧壁对钢球有弹力作用，其余两种容器的侧壁对钢球均无弹力作用
答案 A
解析 假设容器侧壁对钢球无弹力作用，则钢球受重力和容器底部对它的支持力作用，钢球仍将处于静止状态，故钢球与容器侧壁虽然接触但没有发生弹性形变，容器侧壁对钢球无弹力作用.
我们也可以假设容器侧壁对钢球有弹力作用，作出各容器中钢球的受力示意图如图所示，可见三种情况均与钢球静止的题设条件相矛盾，所以原假设不成立，各容器的侧壁对钢球均无弹力作用，因此，本题正确选项为A.
9.在下图中，a、b表面均光滑，且a、b均处于静止状态，天花板和地面均水平.a、b间一定有弹力的是( )
答案 B
解析 题图A中a、b间无弹力，因为a、b无相互挤压，没有发生形变，故A错误.图B中a、b间有弹力，细绳偏离竖直方向，则a、b相互挤压，产生弹力，故B正确.假设图C中a、b间有弹力，a对b的弹力方向水平向右，b将向右运动，而题设条件b是静止的，所以a、b间不存在弹力，故C错误.假设图D中a、b间有弹力，a对b的弹力垂直于斜面向上，b球不可能静止，故D错误.
10.(2021·济南一中期中)足球运动是目前在全球体育界最具影响力的运动项目之一，深受青少年喜爱.如图6所示为四种与足球有关的情景，下列说法正确的是( )
图6
A.图甲中，静止在水平草地上的足球受到的弹力就是它的重力
B.图乙中，静止在光滑水平地面上的两个足球由于接触而受到相互作用的弹力
C.图丙中，即将被踢起的足球受到脚给它的弹力是由于球发生了形变
D.图丁中，落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变
答案 D
解析 静止在水平草地上的足球受到的弹力，与重力相平衡，但两力不是同一个力，A选项不正确；静止在光滑水平地面上的两个足球虽然接触，但由于没有发生形变，所以没有受到相互作用的弹力，B选项不正确；即将被踢起的足球受到脚给它的弹力是由于脚发生了形变，C选项不正确；落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变，D选项正确.
11.如图7所示，球A在斜面上，被竖直挡板挡住而处于静止状态，关于球A所受的弹力，以下说法正确的是( )
图7
A. 球A仅受一个弹力作用，弹力的方向垂直斜面向上
B.球A受两个弹力作用，一个水平向左，一个垂直斜面向下
C.球A受两个弹力作用，一个水平向右，一个垂直斜面向上
D.球A受三个弹力作用，一个水平向右，一个垂直斜面向上，一个竖直向下
答案 C
解析 由于球A对挡板和斜面接触挤压，挡板和斜面都发生弹性形变，它们对球A产生弹力，而且弹力的方向垂直于接触面，所以挡板对球A的弹力方向水平向右，斜面对球A的弹力方向垂直于斜面向上，故球A受两个弹力作用，一个水平向右，一个垂直斜面向上.
12.如图8所示，是我国极地考察破冰船——“雪龙号”.为满足破冰航行的要求，其船体结构经过特殊设计，船体下部与竖直方向成特殊角度.则船体对冰块的弹力示意图正确的是( )
图8
答案 C
解析 船体对冰块的弹力垂直于接触面，指向受力物体，故C正确，A、B、D错误.
13.(2020·山东师大附中高一月考)如图9所示，倾角为30°、重力为80 N的斜面体静止在水平地面上，一根弹性轻杆的一端垂直固定在斜面体上，杆的另一端固定一个重力为2 N的小球，小球处于静止状态时，下列说法正确的是( )
图9
A.斜面体对地面的压力是由于地面发生形变产生的
B.地面对斜面体的支持力为80 N
C.弹性轻杆对小球的作用力为2 N，方向竖直向上
D.弹性轻杆对小球的作用力为2 N，方向垂直斜面向上
答案 C
解析 斜面体对地面的压力是由于斜面体发生形变产生的，选项A错误；斜面体、小球和杆组成的整体受到重力和地面的支持力而处于静止状态，所以地面对斜面体的支持力为82 N，选项B错误；小球受到重力和杆的作用力，因为小球处于静止状态，所以杆对小球的作用力竖直向上，大小为2 N，选项C正确，D错误.
14.如图10所示，叠放的物体A、B静止在水平地面上，已知物体A、B的质量分别为1 kg和2 kg，试分别求出A、B所受力的大小，并画出物体A、B的受力示意图.(g＝10 m/s2)
图10
答案 见解析
解析 物体A的重力GA＝mAg＝10 N，受到的支持力FNA＝GA＝10 N
物体B的重力GB＝mBg＝20 N.
物体B受到A对B的压力FNA′＝10 N
地面对B的支持力FNB＝GA＋GB＝30 N.
物体A、B的受力示意图如图所示

条件法
方法
根据物体间是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力.此方法多用来判断形变较明显的情况
举例
图中弹力带与手直接接触，弹力带发生形变，手与弹力带之间一定存在弹力
假设法
方法
无法确定是否发生形变的情况下，可假设两个物体间弹力不存在，看物体能否保持原有的状态，若状态不变，则此处不存在弹力；若状态改变，则此处一定有弹力
举例
图中为用细线竖直悬挂的小球，斜面是光滑的，因去掉斜面，小球的状态不变，故小球只受细线的拉力和重力，不受斜面的支持力
状态法
方法
无法确定是否发生形变的情况下，物体的受力必须与物体的运动状态相符合，依据物体的运动状态，由牛顿运动定律可知弹力的大小和方向(第四章会学到)
举例
图中各接触面均光滑，小球处于静止状态，由二力平衡可知，地面对小球的支持力和重力就可使小球处于平衡状态，因此竖直墙面对小球不产生弹力作用