1、第2节 科学探究：弹力第1课时 弹 力基础认知自主学习一、形变1形变：物体发生的_、_、_等变化称为形变。2分类：判断下列情景中，形变的类型。(1)甲图中的弹簧发生的是_形变。(2)乙图中的跳板发生的是_形变。(3)丙图中的橡皮泥发生的是_形变。(4)_中发生形变的物体，可以称为弹性体。伸长缩短弯曲弹性弹性范性甲图、乙图二、弹力1产生：发生弹性_的物体，由于要恢复原状，对与它_的物体产生的力。2方向：(1)压力和支持力的方向_于物体的接触面。(2)绳的拉力沿着绳而指向绳_的方向。形变接触垂直收缩三、胡克定律1内容：在弹性限度内，弹性弹力的大小与弹性伸长(或缩短)的长度成_(A.正比 B反比)。
2、2公式：3适用条件：在弹性体的_内。A弹性限度同学学习胡克定律以后，总结以下结论：弹簧越长，弹力越大。弹簧劲度系数与弹簧的长度有关。弹簧劲度系数与弹簧的粗细有关。弹簧劲度系数与施加的拉力有关。弹簧劲度系数与制作弹簧的材料有关。弹簧劲度系数与弹簧压缩的长度有关。你的判断正确的结论有_。1.如图所示，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，用手捏玻璃瓶，会看到什么现象？说明什么？提示：用手捏玻璃瓶，管中水面会上升(或下降)。说明受压时玻璃瓶发生形变，体积变小(或变大)了。2轻杆产生的弹力一定沿着杆的方向吗？举例说明。提示：不一定。如图所示，轻杆发生弯曲后对其一端的物体产生竖直向上的
3、弹力。能力形成合作探究一、弹力和弹力的产生(物理观念相互作用观念)如图的运动员正在开弓射箭，为了使箭射得更远，应如何操作呢？由此我们看出弹力的大小与形变的大小有什么样的关系？提示：为使箭射得更远，运动员应使劲往外拉弓弦。在弹性限度内，弹力的大小跟形变的大小有关，形变越大，弹力也越大。1产生弹力的两个必备条件：(1)两物体相互接触。(2)发生弹性形变。2判断弹力有无的方法：(1)条件法：根据弹力产生的条件判断。(2)假设法：假设在接触位置将与物体接触的另一个物体去掉，看物体能否保持原来的状态。若能保持原来的状态，则物体间无弹力作用；若不能保持原来的状态，则物体间有弹力作用。(3)运动状态判断法：
4、分析受力物体的运动状态；分析要研究的弹力；根据物体受到的其他力与物体的运动状态是否对应，确定该弹力是否存在。(4)作用效果法：如果相互接触的物体间存在弹力，则必有相应的作用效果，或平衡其他作用力，或改变物体的运动状态。我们可以根据弹力效果的有无，判断弹力的有无。【典例】关于弹力产生的条件，下列说法正确的是()A相互接触的物体间一定有弹力B.发生形变的物体一定对与其接触的物体产生弹力作用C.先有弹性形变，后有弹力D不接触的两物体之间不可能有弹力【解析】选 D。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，弹性形变与弹力没有
5、先后关系，选项 A、B、C 错误，选项 D 正确。1关于力的概念，下列说法正确的是()A一个力必定联系着两个物体，其中每个物体既是受力物体，又是施力物体B放在桌面上的木块受到桌面对它向上的弹力，这是由于木块发生微小形变而产生的C压缩弹簧时，手先给弹簧一个压力，等弹簧被压缩后才反过来给手一个弹力D两物体只要接触，就一定会产生弹力【解析】选 A。力是物体间的相互作用，受力物体同时也是施力物体，施力物体同时也是受力物体，它们同时产生、同时消失，所以 A 正确，C 错误；放在桌面上的木块受到桌面给它向上的弹力，这是由于桌面发生微小形变而产生的，故 B错误；两物体如果只是接触而没有发生弹性形变，也不会产
6、生弹力，D 错误。2如图所示，图 A、B、C 中 a、b 为两个完全相同的小球，图 D 中 a 为光滑斜面，b 为小球。各图中绳为轻质细绳，接触面均光滑。若 a、b 均处于静止状态，则 a、b 之间有弹力的是()【解析】选 B。A 图中两球若受水平方向的弹力，则两球在水平方向上合力不为零，不会处于静止状态，故 A 错误；B 图中两球相互挤压，两球间一定有弹力，故 B 正确；C 图中地面光滑，两球保持静止，若有挤压，则 b 将向右运动，故 C错误；D 图中 b 竖直悬挂，若 a、b 间有弹力，则 b 受力不平衡，故 a、b 间无弹力，D 错误。【拔高题组】1关于弹性形变，下列说法正确的是()A物
7、体形状的改变叫弹性形变B一根钢筋用力弯折后的形变就是弹性形变C物体在外力停止作用后，能够恢复原来形状的形变，叫弹性形变D物体在外力停止作用后的形变，叫弹性形变【解析】选 C。弹性形变指物体在外力停止作用后，能够恢复原状的形变，C 正确，A、D 错误；钢筋用力弯折后，无法恢复到原来形状，不属于弹性形变，B错误。2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
8、小的形变而产生的【解析】选 D。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。二、弹力的方向(物理观念相互作用观念)1弹力方向的特点：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状而产生弹力，所以弹力的方向由施力物体形变的方向决定，弹力的方向总是与施力物体形变的方向相反。2常见的弹力方向：【典例】有四位同学把斜面对物体的支持力分别画成如图所示的四种情况，其中正确的是()【解析】选 A。斜面对物体的支持力作用在物
9、体上，垂直于斜面向上，故 A 正确，B、C、D 错误。1请在如图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)【解析】如图所示甲中的弹力属于绳的拉力，应沿绳指向绳收缩的方向，因此弹力方向沿绳向上。乙中在 A、B 两点处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。丙中在 A 点处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，在 B 点处属于点与杆相接触，弹力应垂直于杆向上。2(多选)两个光滑的木板固定为如图所示的结构，其中下面的木板水平
10、，小球 A放于其中，且与两木板都接触，则()A.两个木板对 A 都有弹力作用B只有下面的木板对 A 有弹力作用C将图中结构整体逆时针旋转一小角度后，A 球受两木板的弹力作用D将图中结构整体逆时针旋转一小角度后，A 球仅受左边木板的弹力作用【解析】选 B、C。假设撤去上面的木板，则 A 仍会静止不动，但撤去下面的木板，A 会掉下去，故 B 项正确，A 错误；同理可判断 C 项正确，D 错误。【补偿训练】在图中画出物体 A 所受弹力的示意图。【解析】如图所示答案：见解析三、胡克定律的理解与应用(科学思维科学推理)1适用条件：胡克定律仅适用于在弹性限度内，计算像弹簧、橡皮条等弹性体的弹力。2x 的含
11、义：x 是弹性体的形变量，即发生弹性形变后弹性体的长度跟本身的自然长度比较后伸长(或缩短)的长度，不是弹性体的长度。3k 的含义：k 是弹性体的劲度系数，由弹性体本身的性质(如材料、粗细、长度等)决定，与弹力大小无关。k 反映了弹簧的“软”“硬”程度，k 越大，弹簧越硬，反之越软。4推论式：Fkx，式中的 F、x 分别表示弹力的变化量和弹性体形变量的变化量。5测量值：弹簧测力计(不计质量)的示数表示的是弹簧挂钩端所受的拉力大小。当轻质弹簧处于静止时，弹簧测力计两端的两个力的大小相等，都等于弹簧测力计的示数。6F-x 图像：弹簧弹力与弹簧伸长量的关系可用 F-x 图像表示，斜率表示弹簧的劲度系数
12、。如图所示，小车向右运动，遇到弹簧后，发生缓冲做减速运动，在小车减速运动过程中：(1)弹簧的弹力、弹簧的劲度系数如何变化？提示：弹簧的弹力越来越大，弹簧的劲度系数不变。(2)弹簧对小车的弹力大小是否与弹簧的长度成正比？提示：弹簧对小车的弹力大小不是与弹簧的长度成正比，而是与弹簧的形变量成正比。【典例】一弹簧的两端各用 10 N 的外力向外拉伸，弹簧伸长了 6 cm。现将其中一端固定于墙上，另一端用 5 N 的外力来拉伸它，则弹簧的伸长量应为()A6 cm B3 cm C1.5 cm D0.75 cm【解析】选 B。弹簧的两端各用 10 N 的外力向外拉伸，左边 10 N 是为了让弹簧静止，而右
13、边的 10 N 是为了让弹簧发生形变，故弹簧所受的合外力只有 10 N，由 Fkx 可得，弹簧劲度系数 k Fx 10 N6 cm 53 N/cm，所以当把弹簧其中一端固定于墙上，同样起到使弹簧静止的作用，同样由 Fkx 可得 xFk3 cm。胡克定律的应用技巧(1)胡克定律只能计算弹力的大小，而弹力的方向要借助弹簧是拉伸还是压缩来确定，其方向总是与弹簧恢复原状的方向相同。(2)弹簧弹力的大小(在弹性限度内)任何时候都可以用胡克定律求解，但只有在物体处于静止或匀速直线运动状态时，才能用二力平衡求解与物体相连的弹簧弹力。1.如图所示，小球从竖直放置的轻弹簧正上方自由下落。在小球刚接触弹簧到弹簧被
14、压缩至最短的过程中，弹簧的弹力()A逐渐变大B逐渐变小C先变大后变小D先变小后变大【解析】选 A。在小球刚接触弹簧到弹簧被压缩至最短的过程中，弹簧的压缩量逐渐增大，由胡克定律 Fkx 可知弹簧的弹力逐渐增大，故 A 正确，B、C、D错误。2如图甲、乙所示，弹簧测力计和细线的重力及一切摩擦不计，物重 G1 N，则弹簧测力计 A 和 B 的示数分别为()A.1 N，0 B0，1NC2 N，1 N D1 N，1 N【解析】选 D。弹力 F 是指弹簧一端所受的力，题图中弹簧测力计 A、B 的受力情况是一样的，都是左右两端各受 1 N 的拉力，此时弹簧测力计的读数都是 1 N，故 D 项正确。【补偿训练
15、】(多选)如图所示，a 的质量是 2 kg，b 的质量是 1 kg。设接触面都是光滑的，a 和 b都静止不动，其中 a 受两个或两个以上弹力的有()【解析】选 C、D。A 图中 a 处于静止状态，重力和接触面的弹力平衡，b 球与 a 之间不可能产生弹力，否则 a 不可能平衡，故 A 图中 a 只受一个弹力作用，故 A 错误；B 图中 a 处于静止状态，重力和接触面的弹力平衡，b 球与 a 之间不可能产生弹力，否则 a 不可能平衡，故 B 图中a 只受一个弹力作用，故 B 错误；C 图中 a 受到 b 的压力、重力、接触面的支持力三力作用下处于平衡状态，因此 a 受到接触面的支持力和 b 对 a
16、 的压力两个弹力作用，C 正确；D 图中 b处于静止状态，所以绳子的拉力为 10 N，a 也处于静止状态，且重力大于绳子的拉力，所以 a受到重力、绳子向上的拉力、接触面的支持力，因此 a 受到接触面的支持力和绳子对 a 的拉力两个弹力作用，D 正确。【拓展例题】考查内容：求弹簧的劲度系数【典例】一根轻质弹簧一端固定，用大小为 F1 的力压弹簧的另一端，平衡时长度为 l1；改用大小为 F2 的力拉弹簧，平衡时长度为 l2。弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，该弹簧的劲度系数为()AF2F1l2l1 BF2F1l2l1CF2F1l2l1DF2F1l2l1【解析】选 C。根据胡克定律有：F1k(l0l1
17、)，F2k(l2l0)，由两式可解得：kF2F1l2l1，故 C 项正确。紧张刺激的“蹦极运动”蹦极(Bungee Jumping)，也叫机索跳，白话叫笨猪跳，是近些年来新兴的一项非常刺激的户外休闲活动。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弹性绳绑在踝关节处然后两臂伸开，双腿并拢，头朝下跳下去。绑在跳跃者踝部的弹性绳很长，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，弹性绳被拉开、绷紧、阻止人体继续下落，当到达最低点时再次弹起，人被拉起，随后，又落下，这样反复多次直到停下来为止，这就是蹦极的全
18、过程。综合上述材料思考，在整个蹦极的过程中弹性绳的弹力是如何变化的呢？提示：从跳跃者跳下到弹性绳达到原长的过程中，弹性绳的弹力为零。随后弹性绳伸长，弹力逐渐增大。当达到最低点时，弹性绳的弹力最大。然后人被再次弹起，弹力逐渐减小，落下的过程中弹力再次增加，但在最低点的弹力将比第一次小。如此往复，直到最后停下来时，弹性绳的弹力大小等于人的重力。1.(水平 1)如图所示，小车受到水平向右的弹力作用，下列关于该弹力的说法中正确的是()A弹簧发生拉伸形变B弹簧发生压缩形变C该弹力是小车形变引起的D该弹力的施力物体是小车学情诊断课堂测评【解析】选 A。小车受到水平向右的弹力作用，说明弹簧发生拉伸形变，该弹
19、力是弹簧形变引起的，该弹力的施力物体是弹簧，故选项 A 正确，选项 B、C、D错误。2(水平 1)下列与弹力有关的说法中正确的是()A相互接触的物体间一定有弹力作用B轻杆对物体的弹力总是沿着杆，并指向杆收缩的方向C书对桌面的压力就是书的重力D轻绳对物体的拉力是由轻绳的形变产生的，其方向指向轻绳收缩的方向【解析】选 D。两个相互接触的物体产生弹性形变时，两个物体之间才存在弹力，选项 A 错误；轻杆对物体的弹力的方向可能沿着杆，也可能不沿着杆，选项 B 错误；压力和重力是两种性质不同的力，选项 C 错误；轻绳发生弹性形变，对与其接触的物体产生弹力，弹力方向与轻绳恢复原长的方向相同，即沿着轻绳收缩的
20、方向，选项 D 正确。3(水平 2)下列说法中不正确的是()A书放在水平桌面上受到的支持力，是由于书发生了微小形变而产生的B用细木棍拨动浮在水中的圆木，圆木受到的弹力是由于细木棍发生形变而产生的C绳对物体的拉力方向总是沿着绳并指向绳收缩的方向D支持力的方向总是垂直于支持面并指向被支持的物体【解析】选 A。书放在水平桌面上受到的支持力，不是由于书发生了微小形变而产生的，而是由于桌面发生了微小形变而产生的，故 A 错误；用细木棍拨动浮在水中的圆木，圆木受到的弹力是由于细木棍发生形变而产生的，故 B 正确；绳对物体的拉力是由于绳发生拉伸形变，故绳对物体的拉力方向总是沿着绳并指向绳收缩的方向，故 C 正确；支持力是由于支持物体发生弹性形变而对被支持物体产生的弹力，其方向总是垂直于支持面，指向被支持的物体，故 D 正确。4(水平 2)如图所示，一劲度系数为 k，原长为 L0 的轻弹簧，下端固定在水平面上，先用向下的力 F 压缩弹簧至稳定，然后改用向上的力 F 拉弹簧，再次至稳定，则弹簧上端上升的高度为()AFk B2FkCL0FkDL0Fk【解析】选 B。当用向下的力 F 压缩弹簧至稳定时，弹簧压缩的长度为 x1Fk；当改用向上的力 F 拉弹簧，再次至稳定时弹簧伸长的长度为 x2Fk；则弹簧上端上升的高度为 hx1x22Fk，故 B 项正确。
