1、第2节科学探究：弹力第1课时弹力学习目标核心素养形成脉络1.知道形变的概念及分类2知道弹力产生的条件，会判断弹力的有无及弹力的方向3知道劲度系数的概念及影响劲度系数的因素4会用胡克定律计算弹簧的弹力. 学生用书P50一、形变与弹力1形变：物体发生的伸长、缩短、弯曲等变化称为形变2弹性体及弹性形变(1)弹性体是撤去外力后能恢复原来形状的物体(2)弹性形变指弹性体发生的形变3范性形变：物体发生形变后不能恢复原来的形状，这种形变叫范性形变4弹性限度：当弹性体形变达到某一值时，即使撤去外力，物体也不能恢复原状，这个值叫弹性限度5弹力及其方向(1)物体发生弹性形变时，由于要恢复原状，会对与它接触的物体产
2、生力的作用，这种力叫弹力(2)弹力的方向总是与物体形变的方向相反二、胡克定律1胡克定律(1)内容：在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比(2)公式：Fkx2劲度系数(1)公式Fkx中的k称为弹簧的劲度系数，是一个有单位的物理量，单位为牛顿每米，符号N/m(2)弹簧的劲度系数与弹性体的材料、形状等因素有关 思维辨析(1)发生形变后的物体撤去外力后都能够恢复原状()(2)只要两物体接触就一定产生弹力()(3)发生形变的两个物体之间一定有弹力()(4)静止在水平地面上的物体受到向上的弹力是因为地面发生了形变()(5)由Fkx可知，在弹性限度内弹力F的大小与弹簧的长度成正比(
3、)(6)物体的形变越大，弹力也越大()(7)弹簧的劲度系数k与弹力F有关()提示：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7) 基础理解如图所示，在光滑水平面上，用力推动小车向左压弹簧，弹簧对小车有弹力作用吗？用力推动小车向左压橡皮泥，松手后橡皮泥对小车还有弹力作用吗？提示：有没有形变和弹力学生用书P51 问题导引1如图1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？2用手压橡皮泥，橡皮泥发生形变；脚踩在松软的泥土上，留下了深深的脚印(形变)，这两种形变与玻璃瓶的形变有什么不同？3如图2所示，被拉长的弹簧对手有一个拉力的作用，这个拉力是如何
4、产生的？要点提示1.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橡皮泥、泥土受力后发生的形变，在撤去外力后不能恢复原状(非弹性形变)，玻璃瓶的形变在撤去外力后能恢复原状(弹性形变)3弹簧受到拉力后发生形变(伸长)，发生形变的弹簧要恢复原状，对手就产生了拉力【核心深化】1弹性形变和非弹性形变弹性形变：撤去外力后能恢复原状的形变非弹性形变：撤去外力后不能恢复原状的形变发生弹性形变的物体，外力过大，超过一定的限度(弹性限度)，会变成非弹性形变2弹力的产生必须同时具备两个条件(1)两物体直接接触；(2)两物体接触处发生弹性形变3显示微小形变的方法显示微小形变可
5、以用光学放大法(如图)和力学放大法(问题导引图1)，它们都是把微小的形变进行放大，便于观察关于弹力的产生，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，是因为电线发生微小的形变而产生的解析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
6、线发生微小形变而产生的，D对答案D弹力有无及方向的判断学生用书P52 问题导引1如图所示，放在桌面上的书和桌面之间有没有弹力？简述书对桌面的弹力和桌面对书的弹力是怎样产生的？其方向有何特点？2如图所示，用绳子把物体悬挂起来，物体和绳子之间有没有弹力？简述绳子对物体的弹力和物体对绳子的弹力是怎样产生的？绳子弹力的方向有何特点？如果将绳子换成弹簧呢？3如图所示为三根轻质硬杆A、B、C，物体均静止，三杆对物体有没有弹力？弹力的方向如何？轻杆中的弹力一定沿杆吗？要点提示1.发生形变的书要恢复原状，对跟它接触的桌面产生向下弹力， 这个力的作用效果是压桌面，也叫压力；发生形变的桌面要恢复原状，对跟它接触的
7、书产生向上弹力，这个力的作用效果是支持书，也叫支持力2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拉力将绳子换成弹簧，弹簧的弹力与绳子的弹力是一样的，但弹簧会有明显的伸长3图中A杆给重物的弹力F类同于绳子的作用，为拉力，方向沿杆向上，如图a所示；图中B杆给重物的弹力F类同于支持力， 方向沿杆向上，如图b所示；图中C杆给重物的弹力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【核心深化】1弹力的方向与施力物体形变方向相反，作用在迫使物体发生形变的那个物体上，几种常见情况如下：(1)压力、支持力的方向：总是垂
8、直于接触面，若接触面是曲面，则垂直于接触面的切线；若接触面是球面，弹力方向的延长线或反向延长线过球心，如图所示(2)绳的拉力方向：总是沿着绳并指向绳收缩的方向2弹力有无的判断(1)对于明显形变的情况，可以根据弹力产生的条件直接进行判断(2)对于不明显形变的情况，可利用假设法进行判断，具体有下列两种方法：假设无弹力：假设撤去接触面，看物体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，有弹力作用假设有弹力：假设接触物体间有弹力，画出假设状态下的受力分析图，判断受力情况与所处状态是否矛盾，若矛盾，则不存在弹力；若不矛盾，则存在弹力如图，若A处有弹力，则无法使球处于静止
9、状态，故A处无弹力 关键能力1弹力有无的判断(多选)如图所示，图中的物体A均处于静止状态，受到弹力作用的说法正确的是()A图甲中地面是光滑水平的，A与B间存在弹力B图乙中两斜面与水平地面的夹角分别为、，A对两斜面均有压力的作用C图丙中A受到斜面B对它的弹力的作用D图丁中A受到光滑斜面B对它的弹力的作用解析题图甲中对B进行受力分析，B球受重力和地面的弹力的作用，二力平衡，B球静止，不可能再受到A对B的弹力作用；题图乙中采用假设法，若去掉左侧的斜面，A将运动，若去掉右侧的斜面，A也将运动，所以球A对两斜面均有力的作用；题图丙中假设斜面B不存在，则小球A无法在原位置保持静止，故丙图中小球受到斜面的弹
10、力；题图丁中假设斜面B对小球A有弹力作用，则小球A不能保持静止，所以丁图中小球不受斜面弹力的作用答案BC 关键能力2弹力方向的判断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甲中属于绳的拉力，应沿绳指向绳收缩的方向，因此弹力方向沿绳向上；乙中P与斜面的接触面为平面，P受到的支持力垂直于斜面向上；丙中A、B两点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；丁中A点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，B点属于点与杆相接触，弹力应垂直于杆向
11、上它们所受弹力的示意图如图所示答案见解析图【达标练习】1如图所示的情景中，两个物体a、b(a、b均处于静止状态，接触面光滑)间一定有弹力的是()解析：选B.两物体若受水平方向的弹力，则两绳子不会竖直静止，故A错误；两物体相互挤压，故两物体间一定有弹力，故B正确；地面光滑，两物体保持静止，若有挤压，则b将运动，故C错误；b竖直悬挂，则a、b之间没有相互挤压，故a、b间没有弹力，故D错误2在图中画出物体A所受弹力的示意图解析：支持力、压力的方向都要与接触面垂直并指向被支持或被压的物体，物体A所受弹力的示意图如图所示答案：见解析图弹力大小的计算学生用书P53 问题导引如图是某根弹簧的伸长量x与所受拉
12、力F之间的关系图(1)写出图线代表的函数表达式(x的单位为m)(2)当弹簧伸长20 cm或压缩20 cm，弹力大小相等吗？要点提示(1)由图知k2103 N/m，故F2 000x.(2)相等【核心深化】1对胡克定律Fkx的理解(1)适用范围：弹簧发生形变时必须在弹性限度内(2)公式中x的意义：是弹簧的形变量，既不是弹簧的原长，也不是弹簧形变后的长度(3)公式中k的意义：是弹簧的劲度系数，由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定(4)Fx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同一根弹簧，劲度系数不变(5)推论：Fkx.2计算弹力大小的两种方法(1)公式法：利用公式Fkx计算
13、适用于弹簧、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，求解细绳的拉力时，可用二力平衡求得拉力的大小等于物体重力的大小一根轻弹簧在10.0 N的拉力作用下，其长度由原来的5.00 cm伸长为6.00 cm.(1)当这根弹簧长度为4.20 cm时，弹簧受到的力为多大？(2)当弹簧受到15 N的拉力时，弹簧的长度是多少？(弹簧始终在弹性限度内)解析(1)弹簧原长L05.00 cm5.00102 m在拉力F110.0 N的作用下伸长到L16.00 cm6.00102 m根据胡克定律得F1kx1k(L1L0)解得弹簧的劲度系数k1.00103
14、N/m当压力为F2时，弹簧被压缩到L24.20 cm4.20102 m根据胡克定律得，压力F2kx2k(L0L2)1.00103 N/m(5.004.20)102 m8.0 N.(2)设弹簧的弹力F15 N时弹簧的伸长量为x.由胡克定律得x1.50102 m1.50 cm.此时弹簧的长度为LL0x6.50 cm.答案(1)8.0 N(2)6.50 cm(1)轻弹簧有压缩和拉伸形变，既能产生压力，又能产生拉力，方向均沿弹簧的轴线方向(2)如果题目中只告诉弹簧的形变量，并没有指出是伸长还是压缩，或只告诉弹簧弹力的大小，并没有指出弹簧处于拉伸状态还是处于压缩状态，就要分别进行讨论(3)轻弹簧的一端空
15、载时弹力为零，不空载时两端弹力必然相等 (20186月浙江学考)如图所示是一劲度系数为k的弹簧，右上方为其对应的Fx图像O点对应弹簧自然伸展状态，弹簧拉伸至x1时弹力为F1，拉伸至x2时弹力为F2.则()AF1kx1BF1kx2CF1k(x2x1) DF2k(x2x1)解析：选A.横坐标即为弹簧相应状态的形变量，由胡克定律可知选项A正确随堂检测学生用书P541(多选)在日常生活及各项体育运动中，有弹力存在的情况比较普遍，如图所示的跳水运动就是一个实例下列说法正确的是()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
16、力，是跳板发生形变而产生的解析：选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下列关于弹力的几种说法，其中正确的是()A只要两物体接触就一定产生弹力B静止在水平面上的物体所受重力就是它对水平面的压力C静止在水平面上的物体受到向上的弹力是因为地面发生了形变D只要物体发生形变就一定有弹力产生解析：选C.两物体接触并发生弹性形变才会产生弹力，A、D错误静止在水平面上的物体所受重力的施力物体是地球，而压力的施力物体是该物体，受力物体是水平面，两力不同，B错误，C正确3关于弹力的方向，下列说法正确的是()A物体静止在水平桌面上，桌面对物体的支
17、持力方向是竖直向下的B物体沿斜面下滑时，斜面对物体的支持力方向是沿斜面向上的C用绳悬挂物体时，绳对物体的拉力方向是沿绳收缩的方向D用水平直杆固定路灯时，直杆对路灯的弹力方向一定在直杆所在直线上解析：选C.桌面(斜面)对物体的支持力方向垂直于桌面(斜面)指向物体，A、B错绳对物体的拉力方向总是沿绳收缩的方向，C对根据二力平衡，直杆对路灯的弹力方向竖直向上，D错4(2019贵州黔东南州期末)如图所示，轻质弹簧的劲度系数为k，小球重G，平衡时小球在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()AkxBkxGCGkx D以上都不对解析：选B.原来弹簧上弹力大小等于重力G，后来继续施加
18、压力，弹簧的压力与形变量成正比，则弹力又增大了Fkx，所以B正确课时作业学生用书P132(单独成册)一、单项选择题1关于弹性形变，下列说法正确的是()A物体形状的改变称为弹性形变B一根铁丝被用力折弯后的形变就是弹性形变C物体在外力停止作用后，能够恢复原状的形变称为弹性形变D物体在外力作用下的形变称为弹性形变解析：选C.外力停止作用后，能够恢复原状的形变称为弹性形变，C正确2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四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
19、的弹力C丙图中，被竖直踩在脚下且静止在水平草地上的足球可能受到4个力的作用D丁图中，落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变解析：选D.甲图中足球受到的弹力是地面的支持力，A错误；静止在光滑水平地面上的两个足球虽然接触，但是没有弹力，B错误；被竖直踩在脚下且静止在水平草地上的足球受到3个力的作用，即重力，地面的支持力，脚对球的压力，C错误；落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变，D正确3(2019云南邵通高一期末)体育课上一学生将足球踢向斜台，如图所示下列关于足球与斜台作用时，足球给斜台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沿垂直于斜台斜向右下方的方向D沿垂直于斜
20、台斜向左上方的方向解析：选C.支持力是弹力，方向总是垂直于接触面，并指向被支持物；所以斜台给足球的弹力的方向为垂直斜台向左上方方向，那么足球给斜台的弹力方向沿垂直于斜台斜向右下方，故C正确，A、B、D错误4关于弹簧的劲度系数的说法中正确的是()A胡克定律可写成k，由此可知弹力越大，劲度系数越大B在弹性限度内，弹簧拉长一些后，劲度系数变小C在弹性限度内，无论弹簧伸长或缩短劲度系数都不变D劲度系数大的弹簧能够产生更大的弹力解析：选C.弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的因素决定的，不同弹簧k一般不同，同一弹簧k一定，与弹力和形变量无关，故C正确，A、B错误弹力的大小由劲度系数和形变量共同决定，D错误5下
21、列各选项图为P物体对Q物体的压力的示意图，其中正确的是()解析：选A. P物体对Q物体的压力应作用在Q物体上，且力的方向应垂直于接触面并指向Q，故B、C、D均是错误的6(2019牡丹江一中期末)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()AL00.10 m，k500 N/mBL00.10 m，k250 N/mCL00.20 m，k500 N/mDL00.20 m，k250 N/m解析：选B.F1k(L1L0)，有15 Nk(0.16 mL0)；F2k(L2L0)，有20
22、Nk(0.18 mL0)，联立得：L00.10 m，k250 N/m.故B正确，A、C、D错误7如图所示，一根弹性杆的一端固定在倾角为30的斜面上，杆的另一端固定一个重为2 N的小球，小球处于静止状态，则弹性杆对小球的弹力()A大小为2 N，方向平行于斜面向上B大小为1 N，方向平行于斜面向上C大小为2 N，方向垂直于斜面向上D大小为2 N，方向竖直向上解析：选D.小球受重力和杆的支持力(弹力)作用处于静止状态，由平衡知识可知，杆对小球的弹力与重力等大、反向8(2019潍坊高一检测)如图所示，锻炼身体用的拉力器，并列装有四根相同的弹簧，每根弹簧的自然长度都是40 cm，某人用600 N的力把它
23、们拉长至1.6 m，则()A人的每只手受到拉力器的拉力为300 NB每根弹簧产生的弹力为150 NC每根弹簧的劲度系数为93.75 N/mD每根弹簧的劲度系数为500 N/m解析：选B.每只手的拉力均为600 N，故A错误；每根弹簧的弹力为 N150 N，故B正确；每根弹簧的劲度系数k125 N/m，故C、D错误二、多项选择题9.如图所示，A、B两个物块所受的重力分别是GA3 N和GB4 N，弹簧所受的重力不计，整个装置沿竖直方向处于静止状态，这时弹簧的弹力F2 N，则天花板受到的拉力和地板受到的压力分别可能是()A3 N和4 N B5 N和6 NC1 N和6 N D5 N和2 N解析：选CD
24、.当弹簧由于被压缩而产生F2 N的弹力时，由受力平衡可得，天花板受到的拉力为GAF1 N，地板受到的压力为GBF6 N；当弹簧由于被拉伸而产生F2 N的弹力时，天花板受到的拉力为GAF5 N，地板受到的压力为GBF2 N，C、D正确10(2019广东深圳高一第一学期期中)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，当a弹簧的伸长量为L时()Ab弹簧的伸长量为Bb弹簧的伸长量也为LCP端向右移动的距离为2LDP端向右移动的距离为L解析：选AD.两根轻弹簧串联，弹力大小相等，根据胡克定律F
25、kx得b弹簧的伸长量为，故B错误，A正确；P端向右移动的距离等于两根弹簧伸长量之和，即为LLL，故C错误，D正确11一轻质弹簧的长度L和弹力F大小的关系如图所示，根据图像判断，下列结论正确的是()A弹簧的原长为20 cmB弹簧的劲度系数为2 N/mC弹簧的劲度系数为200 N/mD弹簧伸长0.05 m时，弹力的大小为10 N解析：选CD.由题图知，当F0时，弹簧原长L010 cm，A错；弹簧长度L15 cm时，F10 N，由胡克定律得，劲度系数k N/m200 N/m，B错，C对；弹簧伸长0.05 m时，即弹簧长度为15 cm时，弹力的大小为10 N，D对三、非选择题12一根轻质弹簧一端固定，
26、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 N/m.答案：30 cm500 N/m13一根大弹簧内套一根小弹簧，小弹簧比大弹簧长0.2 m，它们的一端齐平并固定在地面上，另一端自然放置，如图甲所示当压缩此组合弹簧时，测得力与压缩距离之间的关系图像如图乙所示，求两根弹簧的劲度系数k1和k2.解析：由图像知，当x10.2 m时，F12 N，在0.2 m之内只有小弹簧被压缩由胡克定律得F1k1x1，所以k1 N/m10 N/m.从0.2 m至0.3 m过程中，两弹簧均被压缩当F25 N时，小弹簧的压缩量x20.3 m，大弹簧的压缩量x2x2x10.3 m0.2 m0.1 m，根据胡克定律得k1x2k2x2F2，即k2 N/m20 N/m.答案：10 N/m20 N/m