高中物理粤教版 (2019)必修 第一册第二节 弹力备课课件ppt

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知识点一　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：停止用力后物体能完全恢复原状的形变．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，这个限度叫作弹性限度．物体不能恢复原状的形变称为范性形变．4．弹力．(1)定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的力．(2)产生的条件：①两物体直接接触；②发生弹性形变．
知识点二　弹力的方向　胡克定律1．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着绳子且指向绳子收缩的方向．绳中的弹力常常叫作张力．2．胡克定律．(1)内容：在弹性限度内，弹簧弹力F的大小跟弹簧伸长量(或压缩量)x成正比．(2)公式：F＝kx，k为弹簧的劲度系数，单位是牛顿每米．
小试身手1．下列说法正确的是(　　)A．两个接触的物体间一定存在弹力B．两个物体间有弹力，则它们一定接触C．物体发生的形变在外力撤去后都能恢复原状D．两物体间没有发生形变，也可能有弹力
2．(多选)下列说法正确的是(　　)A．在弹性限度内，同一根弹簧被拉得越长弹力越大，弹力大小与弹簧长度成正比B．在弹性限度内，两根弹簧被拉长相同的长度，弹力的大小一定相等C．在弹性限度内，同一根弹簧被拉伸长度x和被压缩长度x，弹力的大小相等D．只有在一定条件下，胡克定律才成立
探究一　弹力有无的判断1．弹力产生的过程．
2．弹力有无的判断方法．(1)直接观察法：对于形变比较明显的情况，可以根据弹力产生的条件来判断．①物体间相互接触；②发生弹性形变．以上两个条件必须同时满足才有弹力产生．
【典例1】　图中物体a、b均处于静止状态，a、b间一定有弹力的是(　　)　　　　 A　　　 　B　　　 　C　　 　　D核心点拨：在A、B、C、D四个选项中，拿走b后，a还能静止吗？
解析：A图中对物体a而言受重力、竖直向上的拉力，如果b对a有弹力，方向水平向左，那么a受到的三力不能平衡、与a、b均处于静止状态矛盾，故A错误；B图中对物体a而言受重力，斜向上的拉力，如果b对a没有弹力，那么a受到的二力不能平衡，与a，b均处于静止
状态矛盾，故B正确；C图中若水平地面光滑，对b而言受重力，竖直向上的支持力，如果a对b有弹力，方向水平向右，那么b受到的三力不能平衡，与a、b均处于静止状态矛盾，故C错误；D图中对b而言受重力，竖直向上的拉力，如果a对b有弹力，方向垂直斜面向下，那么b受到的三力不能平衡，与a、b均处于静止状态矛盾，故D错误．
判断弹力有无的误区(1)误认为只要有接触就一定存在弹力作用，而忽视了弹力产生的另一个条件——发生弹性形变．(2)误认为有形变一定有弹力，忽视了弹性形变与范性形变(撤去外力后不能恢复原状的形变)的区别．
1．(多选)如图所示，一根竖直的弹簧悬挂在墙上，其下端连接一个质量为m的光滑小球，小球处于斜面和挡板之间，小球和斜面挡板均接触，下列说法正确的是(　　)A．若小球和斜面之间有弹力，则小球和挡板之间一定有弹力B．若小球与斜面之间有弹力，则小球和挡板之间不一定有弹力C．若小球与挡板之间有弹力，则小球与弹簧之间一定有弹力D．若小球与挡板之间有弹力，则小球与弹簧之间不一定有弹力
解析：已知小球处于静止状态，即小球受力平衡．对小球受力分析，有重力，若小球和斜面之间有弹力，弹力方向斜向左上方与斜面垂直，将这个弹力分解到水平方向和竖直方向，要想使小球受力平衡：若小球与弹簧之间有弹力，则小球与挡板之间一定有弹力；若小球与弹簧之间没有弹力，则小球与挡板之间一定有弹力．所以，小球与挡板之间一定有弹力，小球与弹簧之间不一定有弹力，所以A正确，B错误；已知小球处于静止状态，即小球受力平衡．对小球受力分析，有重力，若小球与挡板之间有弹力，弹力方向水平向右，要想使小球受力平衡：若小球与弹簧之间有弹力，小球与斜面之间一定有弹力；若小球与弹簧之间没有弹力，小球与斜面之间一定有弹力．因此，小球与弹簧之间不一定有弹力，小球与斜面之间一定有弹力，所以D正确，C错误．故选AD.
探究二　弹力方向的判断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．
【典例2】　请在下列图中画出杆或球所受弹力的示意图．图甲：杆靠在墙上．图乙：杆放在半球形的槽中．图丙：球用细线悬挂在竖直墙上．图丁：将光滑圆球置于两个等高的台棱之间，圆球的重心位于球心．
解析：图甲，杆在重力作用下对A、B两处都产生挤压作用，故A、B两点处对杆都有弹力，弹力方向与接触点的平面垂直．如图(a)所示．图乙，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处弹力垂直其切面指向弧形所对应的圆心，D处弹力垂直杆斜向上．如图(b)所示．图丙，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．图丁，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．
2．如图所示，一小球放在固定的光滑斜面上，挡板沿竖直方向，关于挡板对小球的弹力的作用方向，下列表述正确的是(　　)
A．沿水平方向向右　　　B．沿斜面方向向上C．沿水平方向向左 D．沿斜面方向向下
探究三　弹力大小的计算1．对胡克定律的理解．(1)弹簧发生形变时必须在弹性限度内．(2)x是弹簧的形变量，不是弹簧形变后的实际长度．(3)F-x图像为一条经过原点的倾斜直线，图像斜率表示弹簧的劲度系数，对于同一根弹簧来说，劲度系数是不变的．
(4)由于F1＝kx1，F2＝kx2，故ΔF＝F2－F1＝kx2－kx1＝kΔx.因此，弹簧弹力的变化量ΔF与形变量的变化量也成正比关系．
2．弹力大小的计算．(1)公式法：利用公式F＝kx计算(适用于弹簧这样的弹性体弹力的计算)．(2)平衡法：如果悬挂在竖直细绳上的物体处于静止状态，求解细绳的拉力时，可用二力平衡得到拉力的大小等于物体重力的大小(目前主要分析二力平衡的情况)．
【典例3】　由实验测得某弹簧的长度L和弹力F的关系如图所示，求：
(1)该弹簧的原长L(原长为弹簧不受力时的自然长度)；(2)该弹簧的劲度系数．核心点拨：L是弹簧的长度，也不是形变量，而公式F＝kx中x是形变量．
解析：　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L0＝15 cm.
法二　根据胡克定律得F＝k(L－L0)，代入图像中的两点(0.25，50)和(0.05，－50)，可得50＝k(0.25－L0)，－50＝k(0.05－L0)，解得L0＝0.15 m，k＝500 N/m.
答案：(1)15 cm　(2)500 N/m
弹簧F-x图像或F-L图像问题求解三法(1)利用F-L图像在横轴上的截距，求弹簧的原长．(2)利用两种图像的斜率，求弹簧的劲度系数．(3)利用两种图像上的点(数据)列方程(或方程组)求解弹簧的原长或劲度系数.
3．一轻质弹簧原长为10 cm，在它的下方挂一重力为8 N的物体，静止时弹簧的长度为12 cm.(1)如果再挂一重力为22 N的物体，则静止时弹簧的长度为多少．(2)若重物变为压弹簧，且重物的重力为10 N，则静止时弹簧的长度是多少．
解析：(1)由F＝kx，得8 N＝k(12 cm－l0)，30 N＝k(l1－l0)，联立解得l1＝17.5 cm.(2)当10 N重物压弹簧时，有10 N＝k(l0－l2)，解得l2＝7.5 cm.
答案：(1)17.5 cm　(2)7.5 cm