高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第2节 科学探究：弹力课堂教学ppt课件

这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第2节 科学探究：弹力课堂教学ppt课件，共27页。PPT课件主要包含了基础探究，合作探究，实践应用，知识梳理，形成概念掌握新知，恢复原来形状，弹性体，不能恢复，与它接触，牛顿每米等内容，欢迎下载使用。

一、形变与弹力1.形变:物体发生的 、缩短、弯曲等形状的变化称为形变。2.弹性体及弹性形变(1)弹性体是撤去外力后能 的物体。(2)弹性形变指 发生的形变。3.范性形变:物体发生形变后 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 . ,这个限度叫弹性限度。
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 的物体产生力的作用,这种力叫弹力。(2)弹力的方向总是与物体形变的趋向 。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 (或 )的长度x成正比。(2)公式:F= 。
2.劲度系数(1)公式F= 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 ,符号 。(2)弹簧的劲度系数与弹性体的 、 等因素有关。
(1)使物体发生形变的外力撤去后,物体一定能够恢复原来状态。(　 　)(2)任何物体都可以发生形变,但并不是所有的形变都是弹性形变。(　 　)(3)细钢丝被绕制成弹簧是弹性形变。(　 　)(4)弹力的方向一定与物体发生形变的方向相反。(　 　)(5)弹簧的弹力总是与其形变量成正比。(　 　)(6)弹簧的劲度系数与弹力大小无关。(　 　)
(1)如图所示的形变中,哪些发生的是弹性形变?答案:甲、乙、丙。
(2)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到底与形变的大小有什么样的关系?答案:为了使箭射得更远,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。
要点一　对弹力的深入理解
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?如何判断?答案:各容器的侧壁对钢球都没有弹力作用。判断方法:①如果将容器的侧壁去掉,钢球仍处于静止状态,故各容器的侧壁对钢球没有弹力作用。②假设各容器的侧壁对钢球有弹力的作用,则钢球将运动,这与钢球的静止状态不
符,所以各容器的侧壁对钢球没有弹力作用。
1.弹力有无的判断方法(1)对于形变比较明显的情况,可以根据弹力产生的条件判断:物体同时满足①相互接触;②发生弹性形变。(2)对于形变不明显的情况,通常采用假设法判断。
2.弹力方向的特点发生弹性形变的物体,由于要恢复原状产生弹力,所以弹力的方向由施力物体的形变的方向决定,弹力的方向总是与施力物体形变的方向相反。
3.几种常见弹力的方向(1)常见接触方式的弹力方向。
(2)轻绳、轻杆和轻弹簧的弹力方向。
[例1] 下列图示中,球或棒均处于静止,关于光滑接触面对球或棒的弹力的分析,其中正确的是(　 　)
解析:A中球受到墙壁的弹力和台阶的弹力,墙壁的弹力垂直于墙壁向右,台阶对球的弹力通过球心,故A正确;B中假设斜壁对小球有弹力,则小球受到重力、地面向上的弹力和斜壁斜向下的弹力,小球将向右滚动,与题意不符,故小球只受地面向上的弹力,故B错误;C中槽对棒的底端的弹力方向指向球心,故C错误;假设斜面对小球有弹力,则小球受到重力、竖直向上的拉力和垂直于斜面向上的支持力,细线不可能处于竖直状态,故D错误。
弹力方向判断中的注意点
(1)弹力方向为施力物体恢复原状的方向。(2)杆与点接触时弹力方向垂直于杆。(3)杆的形变方向情况较为复杂,一般由物体所处状态确定,如根据二力平衡确定杆的弹力。
[针对训练1] (2022·福建莆田期中)篮球比赛中的击地传球是指持球者在传球时,为闪躲防守队员防守而将球经击地后传给队友,如图所示。下列说法正确的是(　 　)A.篮球对水平地面的弹力方向斜向下B.水平地面对篮球的弹力方向竖直向下C.水平地面受到的压力是由于篮球发生形变产生的D.篮球受到水平地面的支持力大于篮球对水平地面的压力
解析:篮球对水平地面的弹力方向竖直向下,A错误;地面对篮球的弹力方向竖直向上,B错误;地面受到的压力是由于篮球发生形变产生的,C正确;篮球受到水平地面的支持力与篮球对水平地面的压力是相互的,则篮球受到水平地面的支持力大小等于篮球对水平地面的压力大小,D错误。
要点二　胡克定律的应用
如图所示,图甲表示弹簧处于原长状态,图乙表示弹簧处于拉伸状态,图丙表示弹簧处于压缩状态。试讨论:在公式F=kx中,x表示的是弹簧的长度吗?若不是,它表示什么意思?图甲中弹簧的原长为l0;图乙中在拉力F的作用下弹簧的长度为l1;图丙中在压力F′的作用下,弹簧的长度为l2,则F和F′分别等于多少?答案:x表示的是弹簧伸长的长度或缩短的长度,而不是弹簧的长度,图乙中弹簧伸长量为(l1-l0),图丙中弹簧压缩量为(l0-l2),所以F=k(l1-l0),F′=k(l0-l2)。
1.胡克定律的成立条件是弹簧发生“弹性形变”且必须在弹性限度内。2.公式F=kx中的x是弹簧的形变量,弹簧伸长量或压缩量相同时,弹力大小相等,但方向不同。3.式中的k是弹簧的劲度系数,其大小由弹簧本身的性质决定。国际单位为“N/m”。4.形变量x通常以“cm”为单位,劲度系数k以“N/m”为单位,因此在应用胡克定律时要注意形变量单位统一为“m”。
[例2] 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(　 　)
[思路探究] (1)当用大小为F1的力压弹簧时,弹簧处于什么状态?形变量如何表示?答案:当用力F1压弹簧时,弹簧处于压缩状态,设原长为l0,则压缩量Δx=l0-l1。(2)当用大小为F2的力拉弹簧时,弹簧处于什么状态?形变量如何表示?答案:当用力F2拉弹簧时,弹簧处于伸长状态,其伸长量Δx′=l2-l0。
(1)确定弹簧是处于伸长状态还是压缩状态。(2)同一弹簧在伸长状态和压缩状态的劲度系数相同。
[针对训练2] 一根轻弹簧的伸长量x跟所受的外力F之间的关系图像如图所示。可知弹簧的劲度系数为　　　　;若弹簧原长l0=60 cm,当把弹簧压缩到40 cm长时,需要的压力大小为　　　　。 
答案:1 500 N/m　300 N
模型·方法·结论·拓展
现阶段物理中的“弹簧”“橡皮绳”是理想化模型,具有如下几个特性:(1)弹簧产生的弹力遵循胡克定律F=kx,其中x是弹簧的形变量。(2)轻弹簧(或橡皮绳)的重力可视为零,可知同一弹簧的两端及其中间各点的弹力大小相等。(3)弹簧既能受拉力,也能受压力(沿着弹簧的轴线),橡皮绳只能受拉力,不能受压力。(4)由于弹簧和橡皮绳受力时,其形变较大,撤去外力时,形变恢复需要一段时间,所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变。但是,当弹簧和橡皮绳被剪断
时,它们所受的弹力立即消失。
[示例] (多选)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T及B对地面的压力N的可能值分别是(　 　)A.7 N和0 NB.5 N和2 NC.1 N和6 ND.2 N和5 N
解析:弹簧弹力为2 N,可能弹簧伸长,也可能压缩,两种可能情况中,A物体和B物体竖直方向受力情况分别如图甲、乙所示。F1和F2为弹簧在两种情况下的弹力,故有F1=F2=2 N,GA=3 N,GB=4 N,A、B均处于平衡,弹簧拉伸时,对A有T=F1+GA=5 N,对B有N=GB-F1=2 N;弹簧压缩时,对A有T=GA-F2=1 N,对B有N=GB+F2=6 N,选项B、C正确。
科学·技术·社会·环境
生活中弹力无处不在,跳水运动就是应用弹力的典型实例。运动员起跳时,向下压跳板,跳板有向下的形变,跳板在恢复原状时给运动员向上的弹力。