2020-2021学年2 弹力示范课ppt课件

这是一份2020-2021学年2 弹力示范课ppt课件，共44页。PPT课件主要包含了基础探究，合作探究，实践应用，情境化导学，形成概念掌握新知，思考与自测，问题情境，突破要点提升关键，归纳拓展，要点三胡克定律等内容，欢迎下载使用。
1.知道形变的概念,理解弹性形变和弹性限度。2.理解弹力产生的条件,知道压力、支持力和拉力都是弹力,会判断两个物体间是否存在弹力,并会判断弹力方向。3.掌握胡克定律并能解决有关问题。
知识点一　形变1.形变:物体在力的作用下 或体积会发生变化,这种变化叫作形变。2.弹性形变:有些发生形变的物体在撤去外界的作用力后能够 ,这种形变叫作弹性形变。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 . 原来的形状,这个限度叫作弹性限度。4.塑性形变:当撤去外力后物体的形变不能 ,这种形变叫作塑性形变。
知识点二　认识弹力1.弹力:发生 的物体,由于要 ,会对与它接触的物体产生力的作用,这种力叫作弹力。2.方向:总是与该物体所发生的形变方向 。
知识点三　胡克定律1.内容:在弹性限度内,弹簧弹力F的大小与弹簧的伸长(或缩短)量成正比。2.公式:F=kx,k称为弹簧的 ,单位是 ,符号是 ,它取决于弹簧 。
1.思考判断(1)若两物体间存在弹力,则它们一定接触。(　 　)(2)只要物体接触,物体间就存在弹力。(　 　)(3)很“硬”的物体间发生挤压时不会产生形变。(　 　)(4)弹簧的劲度系数与弹力大小无关。(　 　)(5)弹簧的弹力总是与其形变量成正比。(　 　)
答案:弹性形变与塑性形变。区别是撤去外力是否能恢复原状。
2.思维探究(1)形变有哪两种类型?它们的区别是什么?
答案:放于曲面上时,书所受的支持力垂直于接触点的切面向上,曲面所受压力垂直于接触点的切面向下。如图所示。
(2)若将书放于如图所示的曲面上,它与曲面之间产生的弹力沿什么方向?
答案:弹簧形变的长度x是指在弹簧原长L0的基础上增加(或减少)的长度,即x=|L-L0|,其中L指弹簧实际长度。
(3)弹簧形变的长度x是什么含义?如何求得x?
要点一　对弹力的理解及弹力有无的判断
图甲中为杯子静止在桌面上,图乙中是被拉长的弹簧使小车运动起来。
(1)图甲中杯子放在桌面上,桌面发生形变了吗?通过什么方式可以观察?答案:(1)发生了形变;用放大法可以观察到微小的形变。(2)图乙中小车由静止到运动,是什么因素使小车的运动状态发生了变化?答案:(2)被拉伸的弹簧在恢复原状过程中给小车一个拉力作用。
1.弹力的产生同时具备两个条件(1)两物体直接接触。(2)两物体接触处发生弹性形变。
2.显示微小形变的方法显示微小形变可以用光学放大法和力学放大法,如图1、图2所示,它们都是把微小的形变进行放大,便于观察。
3.弹力有无的判断方法
[例1] 足球运动是目前全球体育界最具影响力的项目之一,深受青少年喜爱。如图所示为三种与足球有关的情景。下列说法正确的是(　 　) A.甲图中,静止在草地上的足球受到的弹力就是它的重力B.乙图中,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.丙图中,落在球网中的足球受到弹力是由于足球发生了形变D.丙图中,落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变
解析:静止在草地上的足球受到草地给的弹力,与重力大小相等,方向相反,是由地面形变而施加的力,但不是它的重力,故A错误;静止在光滑水平地面上的两个足球接触,但由于没有弹性形变,且不存在相互挤压条件,所以没有受到相互作用的弹力,故B错误;丙图中,落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变,故C错误,D正确。
弹力的产生及有无判断中的注意点(1)施力物体要恢复形变而对受力物体有弹力。(2)两接触物体间是否存在弹力作用,决定于另一条件——是否发生弹性形变。(3)发生形变的物体之间是否有弹力,决定于是否为弹性形变。
[针对训练1] 下列关于弹力的说法正确的是(　 　)A.木块放在桌面上受到一个向上的弹力,这是由于木块发生了形变而产生的B.拿一根细竹竿拨动水中的木头,木头受到竹竿的弹力,这是由于木头发生了形变而产生的C.观察不到物体的形变,就一定没有产生弹力D.挂在电线下的电灯受到向上的拉力,是因为电线发生微小形变而产生的
解析:弹力是由于“施力物体”发生形变后想要恢复原状而对和它接触的物体产生的力。木块放在桌面上受到向上的弹力,木块是受力物体,桌面是施力物体,所以这是桌面发生微小形变而产生的,故A错误;用一根细竹竿拨动水中的木头,木头受到竹竿的弹力,竹竿是施力物体,所以推力是由于竹竿发生形变而产生的,故B错误;有时物体发生微小的弹性形变,肉眼是观察不到的,只要是相互接触的物体发生了弹性形变,就会有弹力,故C错误;挂在电线下面的电灯受到向上的拉力,电线是施力物体,所以是由于电线发生微小形变而产生的,故D正确。
要点二　弹力的方向判断
图1为放在桌面上的书和桌面之间压力和支持力,图2为绳子把物体悬挂起来,图3为轻杆把物体支持起来。
(1)根据图1中的情景,你认为压力或支持力的方向与支持面之间有何关系?答案:(1)压力和支持力的方向与支持面垂直且指向形变的恢复方向。
(2)在图2中画出绳子对物体的弹力和物体对绳子的弹力的示意图,并试着总结绳子弹力的方向有何特点。答案:(2)绳子对物体的弹力的示意图为F1,物体对绳子的弹力的示意图为F2。绳子弹力的方向是沿着绳子的。发生形变的绳子要向上恢复原状,对物体产生向上的弹力。发生形变的物体要向下恢复原状,对绳子产生向下的弹力。绳子产生的弹力也叫张力。
(3)图3中轻杆A,B,C对重物的弹力(或重物对杆的弹力)方向一定沿杆吗?答案:(3)轻杆A给重物的弹力F类同于绳子的作用,如图a所示;轻杆B给重物的弹力F类同于支持力,如图b所示;轻杆C给重物的弹力F并不沿着杆,根据二力平衡判断出F的方向应竖直向上,如图c所示。轻杆中的弹力不一定沿杆。
1.弹力方向的特点发生弹性形变的物体,由于要恢复原状产生弹力,所以弹力的方向由施力物体的形变的方向决定,弹力的方向总是与施力物体形变的方向相反。
2.几种常见弹力的方向(1)常见接触方式中物体的弹力方向。
(2)轻绳、轻杆和轻弹簧的弹力方向。
[例2] 图中各物体均处于静止,图中画出了小球P所受弹力的情况,其中正确的是(　 　)
解析:选项A中小球P受重力和杆的弹力且处于静止状态,由二力平衡可得小球受到的弹力应竖直向上,所以A错误;选项B中因为绳竖直向上,若去掉左边的绳小球P的位置不会改变,所以左边的绳没有拉力,选项B错误;选项D中大半圆对小球的支持力T2应是沿过小球与圆接触点的半径且指向圆心,选项D错误;选项C中球与球相接触的弹力方向,垂直于过接触点的公切面(即在两球心的连线上),而指向受力物体,选项C正确。
弹力方向判断中的注意点(1)弹力方向为施力物体恢复原状的方向。(2)杆与点接触时弹力方向垂直于杆。(3)杆的形变方向情况较为复杂,一般由物体所处状态确定,如根据二力平衡确定杆的弹力。
[针对训练2] 在图中画出物体P受到的各接触点或面对它的弹力的示意图,其中甲、乙中物体P处于静止状态,丙中物体P(即球)在水平面上匀速滚动。
解析:图甲中绳的拉力,应沿绳指向绳收缩的方向,因此弹力方向沿绳向上,如图甲所示;图乙中A,B两点都是球面与平面相接触且存在挤压,两点的弹力应垂直于接触面而过球心,所以A处弹力方向水平向右,B处弹力垂直于斜面向左上方,且都过球心,如图乙所示;图丙中小球P不管运动与否,都属于平面与球面相接触,弹力应垂直于平面,且过球心竖直向上,如图丙所示。
如图所示,图甲表示弹簧处于原长状态,图乙表示弹簧处于拉伸状态,图丙表示弹簧处于压缩状态。
(1)图甲中弹簧的原长为l0;图乙中在拉力F的作用下弹簧的长度为l1;图丙中在压力F′的作用下,弹簧的长度为l2,则F和F′分别等于多少?答案:(1)图乙中弹簧伸长量为(l1-l0),图丙中弹簧压缩量为(l0-l2),所以F=k(l1-l0), F′=k(l0-l2)。(2)若l1-l0=|l2-l0|,两弹力有何不同?答案:(2)弹力的大小相同,乙中弹力为“拉力”,丙中弹力为“推力”。
1.对胡克定律F=kx的理解(1)适用范围:弹簧的形变必须在弹性限度内。(2)x的意义:表示弹簧的形变量,即弹簧的伸长量(l-l0)或压缩量(l0-l),注意不是弹簧的长度。(3)k的意义:表示弹簧的劲度系数,由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定。(4)F-x图像:是一条过原点的倾斜直线(如图所示),直线的斜率表示弹簧的劲度系数k。
(5)推论式ΔF=kΔx:弹簧弹力的变化量ΔF与形变量的变化量Δx也成正比。
2.计算弹力大小的两种方法(1)公式法:利用公式F=kx计算。适用于在弹性限度内弹簧、橡皮筋等物体的弹力的计算。(2)平衡法:利用二力平衡的条件计算。例如:悬挂在竖直细绳上的物体处于静止状态时,细绳对物体的拉力大小等于物体受的重力大小。
[例3] 如图所示,A、B是两个相同的轻弹簧,原长都是L0=10 cm,劲度系数k=500 N/m。若图中悬挂的两重物质量均为m,现测得两个弹簧的总长为26 cm,则物体的质量m是多少?g取10 N/kg,若两物体质量均变为原来的2倍,弹簧总长为多少?
答案:1 kg　32 cm
弹簧弹力与弹簧长度的关系图像(1)只要弹簧处于弹性限度内,则图线为直线。(2)图线在横轴上的截距表示弹簧的原长。(3)图线的斜率表示弹簧的劲度系数。(4)利用图线上的两数据点列方程可求解弹簧的原长或劲度系数。
[针对训练3] 一根轻弹簧的伸长量x跟所受的外力F之间的关系图像如图所示。
(1)求弹簧的劲度系数k;
答案:(1)1 500 N/m　
(2)若弹簧原长l0=60 cm,当把弹簧压缩到40 cm长时,需要多大的压力?
答案:(2)300 N
解析:(2)若弹簧原长l0=60 cm,当把弹簧压缩到40 cm长时,弹簧的压缩量为x=60 cm-40 cm=20 cm=0.2 m,需要的压力F=kx=1 500 N/m×0.2 m=300 N。
模型·方法·结论·拓展
弹簧模型的特征现阶段物理中的“弹簧”“橡皮绳”是理想化模型,具有如下几个特性:(1)弹簧产生的弹力遵循胡克定律F=kx,其中x是弹簧的形变量。(2)轻弹簧(或橡皮绳)受到的重力可视为零。即同一弹簧的两端及其中间各点的弹力大小相等。(3)弹簧既能受拉力,也能受压力(沿着弹簧的轴线),橡皮绳只能受拉力,不能受压力。(4)由于弹簧和橡皮绳受力时,其形变较大,撤去外力时,形变恢复需要时间,所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变。但是,当弹簧和橡皮绳被剪断时,它们所受的弹力立即消失。
[示例] (多选)如图所示,物体的重力 G=4 N,轻弹簧中的弹力F=2 N,则下列说法正确的是(　 　)A.地面对物体的支持力可能是2 NB.地面对物体的支持力可能是6 NC.若将弹簧剪断,地面对物体的支持力可能是6 ND.若将弹簧剪断,地面对物体的支持力可能是2 N
解析:弹簧弹力为2 N,弹簧可能伸长,也可能压缩,若弹簧伸长,则地面支持力与弹力方向竖直向上,由平衡关系可得FN1+F=G,即FN1=2 N;同理,若弹簧被压缩,则FN2=6 N,选项A、B正确。若将弹簧剪断,弹簧的弹力立即消失,地面对物体的支持力是4 N,选项C、D错误。
科学·技术·社会·环境
蹦　极蹦极,也叫机索跳,是近来新兴的一项户外休闲活动。跳跃者站在约40米以上(相当于10层楼)高度的桥梁、塔顶、高楼、吊车甚至热气球上,把一端固定的一根长长的橡皮绳绑在踝关节处然后两臂伸开,双腿并拢,头朝下跳下去。绑在跳跃者踝部的橡皮绳很长,足以使跳跃者在空中享受几秒钟的“自由落体”。当人体落到离地面一定距离时,橡皮绳被拉开、绷紧、阻止人体下落,当到达最低点橡皮绳再次弹起,人被拉起,随后又落下,这样反复多次直到橡皮绳的弹性消失为止,这就是蹦极的全过程。
[示例] “蹦极”是一项户外休闲运动,人从水面上方某处的平台上跳下,靠自身所受的重力让其自由下落,被拉伸的蹦极绳又会产生向上的力,把人拉上去,然后人再下落(如图)。设一次蹦极中所用的橡皮绳原长为 15 m,质量为50 kg的人在下落到最低点时所受的向上的最大拉力为3 000 N,已知此人停止在空中时,蹦极的橡皮绳长度为17.5 m,橡皮绳的弹力与伸长的关系符合胡克定律。(g取10 N/kg)
(1)求橡皮绳的劲度系数;
答案:(1)200 N/m　
(2)橡皮绳的上端悬点离下方水面至少为多高?