1、第2节弹力1新情境激趣引航在运动场上跳远时要用踏跳板，撑杆跳高运动员的杆，玩蹦蹦床的床、运动员利用跳板跳水等都是利用他们弹性形变时的弹力，同学们还可以举出许多利用弹力的例子，那弹力是怎样产生的呢？2新知识预习探索学习目标1.知道弹力产生的条件 2.知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力，能在力的示意图中画出它们的方向 3.知道形变越大弹力越大，知道弹簧的弹力跟弹簧的形变量成正比，即胡克定律；会用胡克定律解决相关问题 4.学会用放大的方法去观察微小形变 5.知道处理实验数据常用的方法，尝试用图象法处理数据 新知预习一、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改变的现象2弹性形变：物体在形
2、变后能够恢复原状3弹力：发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的力的作用4弹性限度：当形变超过一定限度时，撤去作用力后，物体不能完全恢复原来的形状二、几种弹力1常见弹力：平时所说的压力、支持力和拉力都是弹力2弹力的方向(1)压力和支持力的方向垂直于物体的接触面(2)绳的拉力沿着绳而指向绳收缩的方向三、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2公式：Fkx，其中 k 为弹簧的劲度系数，单位：牛顿每米，符号 N/m.问题探索想一想问题 1 放在水平桌面上的书与桌面相互挤压，书对桌面产生的压力和桌面对书产生的支持力，分别是由哪一个物体
3、发生形变产生的？提示 书对桌面产生的压力是由于书的形变，对桌面产生向下的弹力，而桌面对书产生的支持力是由于桌面发生形变，对书产生向上的弹力问题 2 由胡克定律 Fkx 得 kFx.所以弹簧的劲度系数 k 与力 F 成正比，与形变量 x 成反比，与同学们讨论此说法是否正确？提示 劲度系数由弹簧本身决定，与弹簧是否伸长无关.3新课堂互动探究知识点一弹力有无的判断方法 重点聚焦1根据弹力产生的条件来判断，弹力产生的条件有两个：物体间相互接触并且发生弹性形变，两个条件必须同时满足才有弹力产生2对于形变不明显的情况，可用以下两种方法来判断(1)利用假设法判断可假设在该处把与物体接触的另一物体去掉看此物体
4、还能否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(2)利用力的作用效果分析如果相互接触的物体间存在弹力，则必有相应的作用效果，或使受力物体发生形变或改变受力物体的运动状态，看物体的受力是否与物体的运动状态相符合，从而确定物体所受弹力的有无特别提醒相互接触是产生弹力的首要条件，但相互接触的物体间不一定存在弹力，只有两个物体接触并产生弹性形变时，两物体间才有弹力产生典例精析 如图所示，光滑水平面上的球 A 靠在竖直墙壁上静止，试分析球 A 是否受地面和墙壁的弹力作用【解析】球同时与地面和竖直墙壁接触，下面分别讨论假设水平面对球 A 无弹力作用，若去掉水平面，
5、球 A 会下落，不可能处于原来的静止状态，所以水平面对 A 球有弹力作用；而如果竖直墙壁对球 A 有弹力作用，此力会使球 A 向右运动，球不会静止，故可判定竖直墙壁对球 A 没有弹力产生由以上分析可得地面对球 A 有弹力作用而竖直墙壁对球 A 无弹力作用(假如去掉竖直墙壁，球 A 仍会保持原来的静止状态，由此也可判定竖直墙壁对球 A 无弹力作用)【答案】地面对球有弹力作用，墙壁对球无弹力作用【方法归纳】用假设法分析弹力有无时，应关注假设条件下得到的物体的运动状态与题给状态是否一致跟踪练习1如图所示，将一个钢球分别放在量杯、口大底小的普通茶杯和三角烧杯中，钢球在各容器的底部与侧壁相接触，处于静止
6、状态若钢球和各容器都是光滑的，各容器的底部均处于水平面内，则以下说法中正确的是()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【解析】小球与容器的侧壁接触，是否有弹力作用，就看接触处是否发生弹性形变，但微小形变难以觉察，只能借助假设法判断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的假设成立我们也可以假设容器侧壁对钢
7、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.【答案】A知识点二弹力方向的确定重点聚焦弹力是接触力，不同的物体，不同的接触方式，弹力方向的判断方法也有所不同，具体比较见下表：类型方向图示面与面垂直公共接触面点与面过点垂直于面接触方式点与点垂直于切面轻绳沿绳收缩方向可沿杆轻杆可不沿杆特别提醒根据力作用的特点，一个物体受到的力，一定是另一个物体施加的，故一个物体受到的弹力作用，一定是另一个物体的形变引起的典例精析 判定如图中甲和乙所示的棒和球所受的弹力的方向【解析】弹力是一种接
8、触力，产生的条件是物体要相互接触并发生弹性形变接触处可以是面、点或线，弹力垂直于接触处的切面，方向跟施力物体恢复原来形状的趋势一致，指向受力物体，即指向形变消失的方向，如图所示【答案】见解析【方法归纳】图甲是点线接触、图乙是点点接触类型跟踪练习2体育课上一学生将足球踢向墙壁，如图所示，下列关于足球与墙壁作用时墙壁给足球的弹力方向的说法正确的是()A沿 v1的方向B沿 v2 的方向C先沿 v1的方向后沿 v2的方向D沿垂直于墙壁斜向左上方的方向【解析】足球碰撞墙壁时受到的弹力的方向一定与墙壁垂直，指向足球，故 D 正确，A、B、C 均错误【答案】D知识点三弹力大小的分析与计算方法重点聚焦对弹力大
9、小的计算可分为弹簧弹力和非弹簧弹力的两种情况：1弹簧的弹力的大小：应用胡克定律 Fkx 求解其中 x 是弹簧的形变量(可能是拉伸量，也可能是压缩量)，x|现长原长|；k 是比例常数，它是一个反映弹簧形变难易程度的物理量，是由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等条件决定的2非弹簧的弹力的大小：与物体的形变程度有关，一般要借助于物体所遵循的物理规律求解如静止在水平桌面上的物体受到桌面向上的弹力和自身的重力作用，由二力平衡可知，弹力的大小等于物体重力的大小特别提醒(1)应用胡克定律解题时，一定要弄清 Fkx 中的 x 是弹簧的形变量(2)弹簧弹力的方向可以根据弹簧是处于压缩状态还是处于伸长状态来确定反
10、之，如果知道弹力的方向，也可确定弹簧是处于压缩还是伸长状态典例精析 探究弹力和弹簧伸长的关系时，在弹性限度内，悬挂15 N 重物时，弹簧长度为 0.16 m；悬挂 20 N 重物时，弹簧长度为0.18 m，则弹簧的原长 L0和劲度系数 k 分别为()AL00.02 m k500 N/mBL00.10 m k500 N/mCL00.02 m k250 N/mDL00.10 m k250 N/m【解析】设弹簧原长为 L0，劲度系数为 k，弹簧受拉力 F1伸长时胡克定律的形式为 F1k(L1L0)，即 15k(0.16L0)，弹簧受拉力 F2 伸长时胡克定律的形式为F2k(L2L0)，即 20k(0
11、.18L0)，由上面两式可得到 L00.10 m，k250 N/m.【答案】D【方法归纳】应用胡克定律列方程即可求解跟踪练习3.两个劲度系数分别为 k1和 k2的轻质弹簧 a、b 串接在一起，a 弹簧的一端固定在墙上，如图所示开始时两弹簧均处于原长状态，现用水平力作用在 b 弹簧的 P 端向右拉动弹簧，已知 a 弹簧的伸长量为L，则()Ab 弹簧的伸长量也为 LBb 弹簧的伸长量为k1Lk2CP 端向右移动的距离为 2LDP 端向右移动的距离为1k2k1 L【解析】根据两根弹簧中弹力相等可得 b 弹簧的伸长量为k1Lk2，P 端向右移动的距离为 Lk1k2L，选项 B 正确【答案】B4新思维随
12、堂自测1.关于弹力的方向，下列说法正确的是()A弹力的方向一定平行于接触面B弹力的方向不一定垂直于接触面C轻质绳对物体的弹力的方向一定沿着绳子离开物体，因为绳子只会发生拉伸形变D轻质绳对物体产生的弹力的方向一定垂直于被拉物【解析】弹力的方向垂直于接触面指向受力物体，绳的拉力沿着绳指向绳收缩的方向，故正确选项为 C.【答案】C2.如图所示，小球 A 在细绳的下端，并与光滑的斜面接触且处于静止状态，图中细绳倾斜，图中小球的受力是()A重力和绳的拉力B重力、绳的拉力和斜面对球的弹力C重力、斜面对球的弹力D以上说法都不对【解析】对物体进行受力分析，处于平衡，可知 B 选项正确【答案】B3将一根原长为
13、40 cm、劲度系数为 100 N/m 的弹簧拉长为45 cm，此时弹簧的弹力大小为()A45 N B40 NC85 N D5 N【解析】根据胡克定律得 Fk(ll0)1000.05 N5 N.【答案】D4一木箱放在水平地面上，请在下列关于木箱和地面受力的叙述中选出正确的选项()A地面受到了向下的弹力，是因为地面发生了形变；木箱没有发生形变，所以木箱不受弹力B地面受到了向下的弹力，是因为地面发生了形变；木箱受到了向上的弹力，是因为木箱发生了形变C地面受到向下的弹力，是因为木箱发生了形变；木箱受到了向上的弹力，是因为地面发生了形变D以上说法都不正确【解析】物体相互接触并发生弹性形变时才能产生弹力
14、，一个物体受到的弹力，一定是和它接触的另一个物体提供的【答案】C5如图所示，轻质弹簧的劲度系数为 k，小球重 G，静止时小球在 A 处，今用力 F 压小球至 B 处，使弹簧缩短 x，则此时弹簧的弹力为()AkxBkxGCGkxD以上都不对【解析】设球在 A 处时弹簧已压缩了 x，球静止时弹力 FAGkx，球在 B 处时，弹簧又压缩 x，球再达平衡时弹力 FBk(xx)Gkx，B 正确注意：此题易选错为 A 项，原因是 x并非球在 B 处时弹簧的形变量，即非弹簧压缩后与原长的差值【答案】B5新视点名师讲座压力就是重力吗？初学物理，很多同学都认为压力就是重力物体对接触面的压力是否就是物体的重力呢？
15、我们从以下几个角度来剖析一下一、力的性质不同我们首先分析一下压力和重力是怎样产生的压力是由于物体发生弹性形变而产生的对接触面的弹力，重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，这是两种不同性质的力二、施力物体、受力物体不同如图所示，一物块静止在水平地面上物块重力的施力物体是地球，受力物体是物块；压力的施力物体是物块，受力物体是地面很明显，重力和压力并不是同一个力三、力的大小也不一定相同放在水平面上静止的物体，物体对接触面的压力与物体的重力大小相等，但并不能得出结论：重力与压力的大小相等，如静止放在斜面上的物体，对斜面的压力垂直斜面向下，在数值上小于重力，故不能将重力与压力混为一谈 一物块静止在水平地面上，关于物块对水平支持面的压力 F，下列说法正确的是()AF 就是物块的重力BF 是由于支持面发生形变而产生的CF 的作用点在支持面上DF 的作用点在物块上【解析】解决本题的关键是分清施力物体和受力物体，不要把压力和重力混为一谈物块对水平地面的压力 F 的施力物体是物块，受力物体是水平地面，力的作用点在水平地面上，是由于物块发生微小形变而产生的弹力，故本题选项 C 正确【答案】C