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高中物理1 重力与弹力授课课件ppt
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这是一份高中物理1 重力与弹力授课课件ppt，共42页。PPT课件主要包含了新知探究，弹力的方向，数据分析，课堂训练等内容，欢迎下载使用。
“蹦床”比赛是北京奥运会的比赛项目之一，在“蹦床”上我们会看到运动员跳得越来越高．用手拉弹簧会感觉手也受到拉力的作用，蹦床和弹簧有什么共同特征呢？
知识点 形变
[猜想]：物体发生弹性形变后要恢复原状，对与它接触的物体会有什么作用呢？
我们现在一起来进行下面的操作：用手扯住弹簧或橡皮筋的两端，在其的弹性限度范围内拉弹簧或橡皮筋，使其发生形变。在操作的同时，用心体会一下手与弹簧或橡皮筋之间的相互作用。
两手拇指根处相互挤压，发生形变。用心体会两手间的相互作用。
形变物体在力的作用下形状或体积的变化．弹性形变物体形变后撤去作用力时能够恢复原状的形变．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，这个限度叫弹性限度．
知识点 弹力
定义发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的力．弹力产生的条件：直接接触 + 发生弹性形变弹力产生在直接接触并发生弹性形变的物体之间。
两个相互接触的物体间一定会产生弹力吗？如何判断弹力的存在？
设想,如果右面墙壁撤去时,A物体会“动”,则有弹力,否则没有.
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，各容器的侧壁对钢球有没有弹力作用？
提示：在将容器的侧壁去掉时，钢球仍处于静止，故各容器的侧壁对钢球没有弹力作用。
1．对于形变明显的情况(如弹簧)可由形变直接判断．2．对于形变不明显的情况通常有以下三种方法．
(1)假设法：可以假设将与物体接触的物体撤去．看物体还能否保持原来的状态，若能则无弹力，若不能，则存在弹力．(2)状态法：因为物体的受力必须与物体的运动状态相吻合，所以可以依据物体的运动状态由相应的规律(如二力平衡等)来判断物体间的弹力．(3)替换法：可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换．如将侧壁、斜面用海绵来替换、将硬杆用轻弹簧来替换．
例：如图所示，细绳下悬挂一小球D，小球与光滑的静止斜面接触，且细绳处于竖直状态，则下列说法中正确的是( )A．斜面对D的支持力垂直于斜面向上B．D对斜面的压力竖直向下C．D与斜面间无相互作用力D．因D的质量未知，所以无法判定斜面对D支持力的大小和方向
解析 对D进行受力分析可知，D一定受到竖直向上的绳的拉力和竖直向下的重力，其中有无弹力可用假设法．假设去掉斜面，D仍保持原来的静止状态，可判断出D与斜面间无相互作用力．答案 C
体育课上一学生将足球踢向斜台，如图所示，足球与斜台作用时斜台给足球的弹力方向如何？提示：足球所受弹力方向垂直于斜台指向足球。
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．
特别提醒：(1)压力、支持力的方向都垂直于接触面，确定它们方向的关键是找准它们的接触面或接触点的切面。(2)轻杆的弹力方向具有不确定性，一般要根据物体的运动状态结合平衡条件确定轻杆的弹力方向。
例：在下图所示图中画出物体P所受到的各接触点或面对它的弹力的示意图，其中甲、乙、丙中物体P处于静止状态，丁中物体P（即球）在水平面上匀速滚动。
解题指导：判断弹力方向应把握以下三种情况：(1)当面(或曲面)接触，弹力垂直于面。(2)绳上弹力沿绳并指向绳收缩方向。(3)与球面接触的弹力方向延长线或反向延长线过球心。
解析：甲属于绳的拉力，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，必过球心O，B点属于点与杆相接触，弹力应垂直于杆斜向上；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处弹力方向水平向右，B处弹力垂直于斜面向左上方，且都过球心；丁中小球P不管运动与否，都是属于平面与球面相接触，弹力应垂直于平面，且过球心，即向上。它们所受弹力的示意图如图所示。
知识点 胡克定律
弹力的大小弹力的大小跟形变的大小有关系，在弹性限度内，形变越大，弹力也越大，形变消失，弹力也消失.
胡克定律的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．其中：k——弹簧的劲度系数 单位：牛顿每米， 符号N/m x——弹簧伸长（或缩短）的长度
应用胡克定律F＝kx求解其中x为弹簧的形变量(可能为伸长量l－l0，也可能为缩短量l0－l)；k为弹簧的劲度系数，k只与弹簧本身有关，由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定。它反映了弹簧的软硬程度，k越大，弹簧越硬，其长度越难改变。
弹力与弹簧伸长量的关系可用F－x图象表示，如图，图线的斜率即为弹簧的劲度系数。由于F1＝kx1，F2＝kx2，故ΔF＝F2－F1＝kx2－kx1＝k(x2－x1)＝kΔx，因此，弹簧上弹力的变化量ΔF与形变量的变化量也成正比关系，即ΔF＝kΔx。
非弹簧的弹力大小的计算弹力的大小与物体的形变程度有关，一般要借助物体的运动状态所遵循的物理规律求解。比如悬挂在竖直细绳上的物体处于静止状态时，物体受绳向上的拉力和重力作用。根据二力平衡，可知绳的拉力大小等于物体重力的大小。
特别提醒：(1)无论是应用胡克定律计算弹簧弹力大小还是判断弹簧弹力方向，都要注意弹簧是被拉伸，还是被压缩。(2)物体不处于平衡状态时，物体所受的拉力或支持力不等于物体所受的重力。
例1：关于胡克定律F=kx中的x，下列说法正确的是？A、x是弹簧伸长后或压缩后的长度B、x是弹簧原来的长度C、x是弹簧变化（伸长或压缩）的长度D、x是弹簧原长加后来的长度
例2：如图所示，A、B两物体的重力分别是GA＝3 N，GB＝4 N．A用细线悬挂在顶板上，B放在水平面上，A、B间轻弹簧中的弹力F＝2 N，则细线中的张力FT及B对地面的压力FN的可能值分别是( )A．5 N和6 N B．5 N和2 NC．1 N和6 N D．1 N和2 N
解析 弹簧如果处于被拉伸的状态，它将有收缩到原状的趋势，会向下拉A，向上提B，则B正确；如果处于被压缩的状态，将向两边恢复原状，会向上顶A，向下压B，则C正确，故选B、C.答案 BC
知识点 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系
实验思路通过改变弹簧下端的钩码数量，控制弹簧产生的弹力，用刻度尺测量弹簧的形变量，由此探究弹簧弹力和形变量的定量关系
实验过程（2）将钩码悬挂在弹簧的下端，平衡时测量弹簧的总长度，并计算钩码受到的重力，弹簧的弹力等于钩码的重力。（3）改变所挂钩码的个数，重复实验过程多次
注意事项(1)所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度。(2)每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点尽可能稀一些，这样作出的图线更精确。(3)测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大误差。(4)描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧。(5)记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位。
1.下列说法正确的有( )A．木块放在桌面上要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．拿一细杆拨动水中的木头，木头受到细杆的弹力，这是由于木头发生形变而产生的C．绳对物体的拉力方向总是沿着绳而指向绳子收缩的方向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形变而产生的
答案 CD解析 由弹力的概念可知，发生形变的桌子，由于要恢复原状，对跟它接触的木块产生了力的作用，即木块受到弹力是由于桌子发生形变而产生的，不是木块自己发生形变引起的，同理，木块受到细杆作用力是由于细杆发生形变而产生的，所以选项A、B是错误的；用绳悬挂物体时，对物体的拉力是因为绳子发生形变，由于要恢复原状，对物体产生力的作用，故绳对物体的拉力是指向绳子收缩的方向，所以C、D是正确的，应选C、D.
2.关于弹力的方向，以下说法正确的是( )A．压力的方向总是垂直于接触面，并指向被压物体B．支持力的方向总是垂直于支持面，并指向被支持物体C．绳对物体拉力的方向总是沿着绳，并指向绳收缩的方向D．杆对物体的弹力方向总是沿着杆，并指向杆收缩的方向
答案 ABC解析 需要注意的是杆对物体产生的弹力可能沿杆方向，也可能不沿杆方向，这点与绳是不同的．
3. 一条轻绳承受的拉力达到1 000 N时就会被拉断，若用此绳进行拔河比赛，两边的拉力大小都是600 N时，则绳子( )A．一定会断B．一定不会断C．可能断，也可能不断D．要是绳子两边的拉力相等，不管拉力多大，合力总为零，绳子永远不会断
答案 B解析 因为绳子内的弹力处处相等，假设将绳子分为两部分，其中一部分对另一部分的拉力大小为600 N，小于绳子能承受的最大拉力1 000 N，所以绳子一定不会断裂．
“蹦床”比赛是北京奥运会的比赛项目之一，在“蹦床”上我们会看到运动员跳得越来越高．用手拉弹簧会感觉手也受到拉力的作用，蹦床和弹簧有什么共同特征呢？
知识点 形变
[猜想]：物体发生弹性形变后要恢复原状，对与它接触的物体会有什么作用呢？
我们现在一起来进行下面的操作：用手扯住弹簧或橡皮筋的两端，在其的弹性限度范围内拉弹簧或橡皮筋，使其发生形变。在操作的同时，用心体会一下手与弹簧或橡皮筋之间的相互作用。
两手拇指根处相互挤压，发生形变。用心体会两手间的相互作用。
形变物体在力的作用下形状或体积的变化．弹性形变物体形变后撤去作用力时能够恢复原状的形变．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，这个限度叫弹性限度．
知识点 弹力
定义发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的力．弹力产生的条件：直接接触 + 发生弹性形变弹力产生在直接接触并发生弹性形变的物体之间。
两个相互接触的物体间一定会产生弹力吗？如何判断弹力的存在？
设想,如果右面墙壁撤去时,A物体会“动”,则有弹力,否则没有.
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，各容器的侧壁对钢球有没有弹力作用？
提示：在将容器的侧壁去掉时，钢球仍处于静止，故各容器的侧壁对钢球没有弹力作用。
1．对于形变明显的情况(如弹簧)可由形变直接判断．2．对于形变不明显的情况通常有以下三种方法．
(1)假设法：可以假设将与物体接触的物体撤去．看物体还能否保持原来的状态，若能则无弹力，若不能，则存在弹力．(2)状态法：因为物体的受力必须与物体的运动状态相吻合，所以可以依据物体的运动状态由相应的规律(如二力平衡等)来判断物体间的弹力．(3)替换法：可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换．如将侧壁、斜面用海绵来替换、将硬杆用轻弹簧来替换．
例：如图所示，细绳下悬挂一小球D，小球与光滑的静止斜面接触，且细绳处于竖直状态，则下列说法中正确的是( )A．斜面对D的支持力垂直于斜面向上B．D对斜面的压力竖直向下C．D与斜面间无相互作用力D．因D的质量未知，所以无法判定斜面对D支持力的大小和方向
解析 对D进行受力分析可知，D一定受到竖直向上的绳的拉力和竖直向下的重力，其中有无弹力可用假设法．假设去掉斜面，D仍保持原来的静止状态，可判断出D与斜面间无相互作用力．答案 C
体育课上一学生将足球踢向斜台，如图所示，足球与斜台作用时斜台给足球的弹力方向如何？提示：足球所受弹力方向垂直于斜台指向足球。
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．
特别提醒：(1)压力、支持力的方向都垂直于接触面，确定它们方向的关键是找准它们的接触面或接触点的切面。(2)轻杆的弹力方向具有不确定性，一般要根据物体的运动状态结合平衡条件确定轻杆的弹力方向。
例：在下图所示图中画出物体P所受到的各接触点或面对它的弹力的示意图，其中甲、乙、丙中物体P处于静止状态，丁中物体P（即球）在水平面上匀速滚动。
解题指导：判断弹力方向应把握以下三种情况：(1)当面(或曲面)接触，弹力垂直于面。(2)绳上弹力沿绳并指向绳收缩方向。(3)与球面接触的弹力方向延长线或反向延长线过球心。
解析：甲属于绳的拉力，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，必过球心O，B点属于点与杆相接触，弹力应垂直于杆斜向上；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处弹力方向水平向右，B处弹力垂直于斜面向左上方，且都过球心；丁中小球P不管运动与否，都是属于平面与球面相接触，弹力应垂直于平面，且过球心，即向上。它们所受弹力的示意图如图所示。
知识点 胡克定律
弹力的大小弹力的大小跟形变的大小有关系，在弹性限度内，形变越大，弹力也越大，形变消失，弹力也消失.
胡克定律的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．其中：k——弹簧的劲度系数 单位：牛顿每米， 符号N/m x——弹簧伸长（或缩短）的长度
应用胡克定律F＝kx求解其中x为弹簧的形变量(可能为伸长量l－l0，也可能为缩短量l0－l)；k为弹簧的劲度系数，k只与弹簧本身有关，由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定。它反映了弹簧的软硬程度，k越大，弹簧越硬，其长度越难改变。
弹力与弹簧伸长量的关系可用F－x图象表示，如图，图线的斜率即为弹簧的劲度系数。由于F1＝kx1，F2＝kx2，故ΔF＝F2－F1＝kx2－kx1＝k(x2－x1)＝kΔx，因此，弹簧上弹力的变化量ΔF与形变量的变化量也成正比关系，即ΔF＝kΔx。
非弹簧的弹力大小的计算弹力的大小与物体的形变程度有关，一般要借助物体的运动状态所遵循的物理规律求解。比如悬挂在竖直细绳上的物体处于静止状态时，物体受绳向上的拉力和重力作用。根据二力平衡，可知绳的拉力大小等于物体重力的大小。
特别提醒：(1)无论是应用胡克定律计算弹簧弹力大小还是判断弹簧弹力方向，都要注意弹簧是被拉伸，还是被压缩。(2)物体不处于平衡状态时，物体所受的拉力或支持力不等于物体所受的重力。
例1：关于胡克定律F=kx中的x，下列说法正确的是？A、x是弹簧伸长后或压缩后的长度B、x是弹簧原来的长度C、x是弹簧变化（伸长或压缩）的长度D、x是弹簧原长加后来的长度
例2：如图所示，A、B两物体的重力分别是GA＝3 N，GB＝4 N．A用细线悬挂在顶板上，B放在水平面上，A、B间轻弹簧中的弹力F＝2 N，则细线中的张力FT及B对地面的压力FN的可能值分别是( )A．5 N和6 N B．5 N和2 NC．1 N和6 N D．1 N和2 N
解析 弹簧如果处于被拉伸的状态，它将有收缩到原状的趋势，会向下拉A，向上提B，则B正确；如果处于被压缩的状态，将向两边恢复原状，会向上顶A，向下压B，则C正确，故选B、C.答案 BC
知识点 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系
实验思路通过改变弹簧下端的钩码数量，控制弹簧产生的弹力，用刻度尺测量弹簧的形变量，由此探究弹簧弹力和形变量的定量关系
实验过程（2）将钩码悬挂在弹簧的下端，平衡时测量弹簧的总长度，并计算钩码受到的重力，弹簧的弹力等于钩码的重力。（3）改变所挂钩码的个数，重复实验过程多次
注意事项(1)所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度。(2)每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点尽可能稀一些，这样作出的图线更精确。(3)测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大误差。(4)描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧。(5)记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位。
1.下列说法正确的有( )A．木块放在桌面上要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．拿一细杆拨动水中的木头，木头受到细杆的弹力，这是由于木头发生形变而产生的C．绳对物体的拉力方向总是沿着绳而指向绳子收缩的方向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形变而产生的
答案 CD解析 由弹力的概念可知，发生形变的桌子，由于要恢复原状，对跟它接触的木块产生了力的作用，即木块受到弹力是由于桌子发生形变而产生的，不是木块自己发生形变引起的，同理，木块受到细杆作用力是由于细杆发生形变而产生的，所以选项A、B是错误的；用绳悬挂物体时，对物体的拉力是因为绳子发生形变，由于要恢复原状，对物体产生力的作用，故绳对物体的拉力是指向绳子收缩的方向，所以C、D是正确的，应选C、D.
2.关于弹力的方向，以下说法正确的是( )A．压力的方向总是垂直于接触面，并指向被压物体B．支持力的方向总是垂直于支持面，并指向被支持物体C．绳对物体拉力的方向总是沿着绳，并指向绳收缩的方向D．杆对物体的弹力方向总是沿着杆，并指向杆收缩的方向
答案 ABC解析 需要注意的是杆对物体产生的弹力可能沿杆方向，也可能不沿杆方向，这点与绳是不同的．
3. 一条轻绳承受的拉力达到1 000 N时就会被拉断，若用此绳进行拔河比赛，两边的拉力大小都是600 N时，则绳子( )A．一定会断B．一定不会断C．可能断，也可能不断D．要是绳子两边的拉力相等，不管拉力多大，合力总为零，绳子永远不会断
答案 B解析 因为绳子内的弹力处处相等，假设将绳子分为两部分，其中一部分对另一部分的拉力大小为600 N，小于绳子能承受的最大拉力1 000 N，所以绳子一定不会断裂．
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