1、第一节探究形变与弹力的关系学 习 目 标知 识 脉 络1.了解常见的形变和弹性形变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，会分析弹力的方向，能正确画出力的图示及示意图(重点)4.理解胡克定律，会用Fkx分析、解决有关问题(难点) 一、认识形变、弹性与弹性限度1认识形变(1)形变：物体形状发生变化(2)形变的种类：压缩形变、拉伸形变、弯曲形变和扭曲形变等2弹性与弹性限度(1)弹性：弹簧具有恢复原状的性质(2)弹性形变：撤去外力后，物体能完全恢复原状的形变，称为弹性形变(3)弹性限度：如果外力过大，撤去外力后物体形状不能完全恢复，我们称这种现象超过了物体的弹性限度二、探究弹
2、力1弹力：产生形变的物体由于要恢复原状，会对与它接触的物体产生的力的作用，这种力称为弹力2弹力的方向：(1)压力方向垂直于支持面指向被压的物体；(2)支持力的方向垂直于支持面指向被支持的物体；(3)绳子对物体的拉力方向指向绳子收缩的方向3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x成正比(2)公式：Fkx，其中k为弹簧的劲度系数，单位：N/m，读作牛顿每米不同的弹簧，其劲度系数不同三、力的图示1力的示意图：用一带箭头的线段表示力的方向和作用点的线段2力的图示：线段按一定比例(标度)画出，线段的长度表示力的大小，线段的箭头指向力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点
3、1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)所有形变在撤去外力后都能恢复原来的形状()(2)物体在外力停止作用后，能够恢复原状的形变叫弹性形变()(3)两个接触的物体，若它们间有弹性形变，则一定有弹力的作用()(4)弹簧的劲度系数与弹力的大小无关()(5)力的图示只能表示力的大小和方向()2下列有关物体所受的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D力是物体间的相互作用
4、，弹力的施力物体和受力物体都会发生形变，故B项错误；发生形变的物体，当撤去外力后，有些能完全恢复原状，有些不能完全恢复原状，A项错误，D项正确；不管是硬物体还是软物体，只要有弹力作用，都会发生形变，C项错误3如图所示为两个力的图示，则以下说法中正确的是()AF1F2，是因为表示两个力的线段一样长BF1F2，是因为表示F1的标度大CF1F2，是因为F1具有两个标准长度，而F2有三个标准长度D无法比较，是因为两图示没有标明一个标准长度所表示的力的大小是多少D因两图都没有标明标度的大小，所以无法确定力的大小认识形变、弹性与弹性限度1.形变：物体在外力作用下形状或体积的变化叫作形变如果外力撤去后物体能
5、够完全恢复原状，这种形变叫作弹性形变，不能完全恢复原状的形变叫作非弹性形变一般情况下，若无特别说明，形变通常指的是弹性形变2产生弹力的条件：(1)两个物体直接接触；(2)接触面上发生弹性形变【例1】(多选)下列各种形变属于弹性形变的是()A物体放在水平桌面上，移去物体后，桌面恢复原状B弹簧不挂重物时长10 cm，挂重物后再移去，弹簧长度变为10.8 cmC用弹簧秤称量一重物完毕后，指针位于零刻度处D细钢丝被弯成弹簧AC区分弹性形变和塑性形变的关键是看物体受力后能不能恢复到原来的形状，题中A、C均可恢复是弹性形变；B、D不能恢复是塑性形变观测物体形变的方法(1)形变明显的，如弹簧伸长或缩短，橡皮
6、条被拉长等，可以直接观察和测量(2)有的形变量非常少，我们很难观察到，可以通过放大来观察微小的形变1如图中的两个实验所体现出的共同的物理思想方法是()A极限法B放大法C控制变量法 D等效替代法B图甲是利用光的多次反射将微小形变放大；图乙是利用细管中液面的变化观察玻璃瓶的微小形变，故为放大法，B正确探究弹力1.产生弹力必备的两个条件(1)两物体相互接触(2)发生弹性形变2判断弹力有无的三种常见方法(1)直接判断：对于形变较明显的情况，可根据弹力产生条件直接判断(2)利用“假设法”判断对形变不明显的情况，可假设与研究对象接触的物体接触，判断研究对象的运动状态是否发生改变若运动状态不变，则此处不存在
7、弹力；若运动状态改变，则此处一定存在弹力(3)根据物体所处的状态判断静止(或匀速直线运动)的物体都处于受力平衡状态，这可以作为判断某个接触面上弹力是否存在的依据3几种常见弹力的方向如下表类型方向图示平面产生的弹力垂直于平面指向受力物体点产生的弹力过点垂直于和点接触的平面(或曲面的切面)曲面产生的弹力垂直于曲面的切面轻绳产生的弹力沿绳指向绳收缩的方向轻弹簧产生的弹力沿弹簧与形变方向相反轻杆产生的弹力可沿杆可不沿杆4.对胡克定律的理解(1)胡克定律成立的条件是：弹簧发生弹性形变，即必须在弹性限度内(2)Fkx中的x是弹簧的形变量，是弹簧伸长或缩短的长度，而不是弹簧的总长度(3)Fkx中的k为弹簧的
8、劲度系数，反映弹簧本身的属性，由弹簧自身的长度、粗细、材料等因素决定，与弹力F的大小和伸长量x无关(4)由Fkx可知，弹簧上弹力的变化量F与形变量的变化量x也成正比关系，即Fkx.【例2】一根轻质弹簧一端固定，用大小为50 N的力压弹簧的另一端，平衡时长度为L120 cm；改用大小为25 N的力拉弹簧，平衡时长度为L235 cm；若弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，求弹簧的原长和劲度系数思路点拨：弹簧受压力时的压缩量为(L0L1)弹簧受拉力时的伸长量为(L2L0)解析：设弹簧原长为L0，劲度系数为k.由胡克定律得：F1k(L0L1)F2k(L2L0)联立、两式得L00.3 m30 cm，k500
9、 N/m.答案：30 cm500 N/m弹力大小的计算(1)公式法：利用公式Fkx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，可由二力平衡知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)2一只松鼠站在倾斜的树枝上，则树枝对松鼠的弹力的方向为()A竖直向上B竖直向下C垂直树干斜向上D沿树干方向C支持力的方向总是垂直于接触面指向被支持的物体，故选项C正确力的图示1.力的图示：用一条带箭头的线段(有向线段)来表示力的三要素(1)线段的长短(严格按标度画)表示力的大小；(2)箭头指向表示力的方向；(3)箭尾(或箭头)常画在
10、力的作用点上(在有些问题中为了方便，常把一个物体用一个点表示)注意：(1)标度的选取应根据力的大小合理设计一般情况下，线段应取25个整数段标度的长度(2)画同一物体受到的不同力时要用同一标度2.力的示意图：用一条带箭头的线段来表示力方向和作用点(1)从作用点开始沿力的方向画一适当长度的线段；(2)在线段的末端标出箭头，表示力的方向注意：对于几何形状规则的物体，在画力的图示和示意图的时候，有向线段的起点可画在几何中心为简化，也可以把物体用质点代替【例3】如图所示，一物体A受到一个大小为10 N的拉力作用，该拉力方向与水平方向成30角斜向上，画出这个拉力的图示解析：题图仅是拉力的示意图，而不是拉力
11、的图示，画力的图示时，应按以下步骤进行：(1)选定标度，本题我们可以选取1 cm长的线段表示5 N的力(2)沿力的方向并且从力的作用点开始，按比例画出一线段，图中有向线段的长度为2 cm.(3)在线段末端标出箭头，如图甲所示，为了简便，还可以将受力物体用一个点来代替，将力画成如图乙所示甲乙答案：见解析作力的图示注意事项(1)选标度时应根据力的大小合理设计，一般情况下线段分段应在25段，不宜太多，也不宜太少(2)注意用箭尾到箭头的总长表示力的大小3如图表示的是小车所受外力F的图示，所选标度都相同，则对于小车的运动，作用效果相同的是()AF1和F2BF1和F4CF1和F3、F4 D以上选项都不正确
12、B只有两个力的大小和方向都相同时，作用效果才相同1(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，如图所示的跳水运动就是一个实例请判断下列说法正确的是()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BC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2(多选)一个重20 N的物体沿着斜面下滑，在图中关于物体受到的重力的图示正确的是()AD重力方向竖直向下，画力的图示时，标度可以任意选取3下列画出的弹力FN的示意图，合理的是(
13、)DA图中弹力FN的方向应指向球心，B图中弹力FN的方向应竖直向上，C图中弹力FN的方向应竖直向上，D图中FN的方向应垂直于杆斜向上，故选项D正确4(多选)关于胡克定律，下列说法正确的是()A由Fkx可知，在弹性限度内弹力F的大小与弹簧伸长(或缩短)量x成正比B由k可知，劲度系数k与弹力F成正比，与弹簧的长度改变量成反比C弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的性质决定的，与弹力F的大小和弹簧伸长(或缩短)量x的大小无关D弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧单位长度时弹力所受大小AC在弹性限度内，弹簧的弹力与伸长量(或压缩量)遵守胡克定律Fkx，故选项A正确；弹簧的劲度系数由弹簧本身的性质决定，与弹力F及弹簧伸长(或缩短)的长度x无关，故选项C正确，B错误；由胡克定律Fkx得k，可理解为弹簧每伸长(或缩短)单位长度时弹力的值与k值相等，故选项D错误5一根弹簧原长为20 cm，当用15 N的力拉它时，弹簧长为25 cm.(1)求此弹簧的劲度系数(2)若此弹簧受21 N的压力，则弹簧长度变为多少？解析：(1)弹簧原长l020 cm0.2 m，现在长度l25 cm0.25 m由胡克定律Fkxk(ll0)得劲度系数k300 N/m.(2)由胡克定律Fkxk(l0l)ll0(20102) cm13 cm.答案：(1)300 N/m(2)13 cm
