高中物理人教版 (新课标)必修12 弹力优质导学案及答案

2　弹力

1．形变

(1)形变：物体在力的作用下形状或体积的变化．

(2)弹性形变：物体形变后撤去作用力时能够恢复原状的形变．

(3)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．

2．弹力

(1)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．

(2)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．

1．书本放在桌子上，书本和桌子都发生了形变．(√)

2．用泥坯捏泥人时，泥坯发生了弹性形变．(×)

3．只要物体接触，物体间就存在弹力．(×)

4．平常我们说的物体间的压力和支持力都是弹力，绳中的张力叫绳的弹力．(√)

1．小朋友在蹦床上玩耍，若站在蹦床上不动是否受弹力作用？若跳起离开蹦床是否受弹力作用？

【提示】　站在蹦床上不动时，蹦床发生了形变，对小朋友有向上的弹力作用；跳离蹦床后，与蹦床不接触，没有弹力作用．

2．如图3­2­1所示的情景中，运动员、箭、小车的运动状态为什么能发生变化？

图3­2­1

【提示】　运动员、箭、小车的运动状态发生变化是因为受到了跳板、弓弦、弹簧对它弹力的作用．

探讨1：如图3­2­2所示，取一个圆玻璃瓶，里面盛满水，用穿有透明细管的橡皮塞封口，使水面位于细管中，用手捏玻璃瓶，会看到什么现象？说明什么？

图3­2­2

【提示】　手捏玻璃瓶，管中水面上升．说明受压时玻璃瓶发生形变，体积变小了．

探讨2：如图3­2­3所示：物体A、B并排静止在光滑水平面上，A、B之间有弹力吗？

图3­2­3

【提示】　A、B间无弹力，因为A、B两物体并排接触，物体没有发生弹性形变，不满足产生弹力的条件．

1．弹力有无的判断方法

(1)方法一：对于形变比较明显的情况，可以根据弹力产生的条件判断：①物体间相互接触；②发生弹性形变．两个条件必须同时满足才有弹力产生．

(2)方法二：对于形变不明显的情况，通常采用假设法判断．

2．几种常见弹力的方向

1．下列说法中正确的是(　　)

【导学号：57632048】

A．物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的形变而产生的

B．拿一根细竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿弹力，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，是因为电灯发生微小的形变而产生的

【解析】　弹力是施力物体形变引起的，木块放在桌面上要受到一个向上的弹力，是桌面形变引起的，故A错误；拿一根细竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿的弹力，这是由于细竹竿发生形变而产生的，故B错误；弹力的方向总是与施力物体恢复形变的方向相反，比如：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，C正确，D错误．

【答案】　C

2．下列各图中P、Q两球之间不存在弹力的是(所有接触面都是光滑的)(　　)

【导学号：57632049】

【解析】　因为接触面光滑，所以B图中两球间没有挤压，不存在弹力．而选项A、C、D中两球之间均发生挤压，由此知选项B正确，A、C、D错误．

【答案】　B

3．如图3­2­4所示，长方体木块搁在光滑方形槽中，则长方体木块除重力外还受到弹力的个数是(　　)

图3­2­4

A．1个 B．2个

C．3个 D．4个

【解析】　长方体木块搁在光滑方形槽中，与槽接触的地方三处，并且都有相互作用，故长方体木块除重力外还受到弹力的个数是3个，故C正确．

【答案】　C

1．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．

2．公式

F＝kx，其中k为弹簧的劲度系数，单位为牛顿每米，符号N/m，它的大小反映了弹簧的软硬程度．

3．适用条件：在弹簧的弹性限度内．

1．弹簧的弹力总是与其形变量成正比．(×)

2．对某一只弹簧，把它拉的越长，其劲度系数k越大．(×)

3．弹簧的劲度系数与弹力大小无关．(√)

由F＝kx，得k＝，总结出“ k与弹力F成正比，与弹簧的形变量x成反比”对吗？为什么？

【提示】　不对．k的大小只与弹簧本身组成有关，与F和x的大小无关．对同一个弹簧，F增大，x就增大，F与x的比值不变．

探讨1：当你用力拉一个弹簧时，所用的拉力越大则弹簧越长，因此弹力的大小与弹簧的长度有关，这种说法对吗？

【提示】　不对，决定弹簧弹力大小的是弹簧的劲度系数和形变量，而不是弹簧的长度．

探讨2：弹簧的形变量是指弹簧后来状态的长度与开始状态的长度之差吗？

【提示】　不是，弹簧的形变量是指弹簧后来状态的长度与弹簧原长的差值大小．

1．对胡克定律的理解

(1)弹簧发生形变时必须在弹性限度内．

(2)x是弹簧的形变量，不是弹簧形变后的实际长度．

(3)F­x图象为一条经过原点的倾斜直线，如图3­2­5所示，图象斜率表示弹簧的劲度系数，对于同一根弹簧来说，劲度系数是不变的．

图3­2­5

(4)由于F1＝kx1，F2＝kx2，故ΔF＝F2－F1＝kx2－kx1＝kΔx.因此，弹簧弹力的变化量ΔF与形变量的变化量也成正比关系．

2．弹力大小的计算

(1)公式法：利用公式F＝kx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，可用二力平衡得到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)．

4．如图3­2­6所示，轻弹簧的两端各受100 N拉力F作用，弹簧平衡时伸长了10 cm(在弹性限度内)，那么下列说法中正确的是(　　)

【导学号：57632050】

图3­2­6

A．该弹簧的劲度系数k＝10 N/m

B．该弹簧的劲度系数k＝1 000 N/m

C．该弹簧的劲度系数k＝2 000 N/m

D．根据公式k＝，弹簧的劲度系数k会随弹簧弹力F的增大而增大

【解析】　根据胡克定律F＝kx得，弹簧的劲度系数：

k＝＝＝1 000 N/m，故A错误，B正确，C错误；弹簧的伸长与受到的拉力成正比，弹簧的劲度系数

k与弹簧弹力F的变化无关，与弹簧本身有关．故D错误．

【答案】　B

5．如图3­2­7所示，质量分别为m1、m2、m3的小物块A、B、C用两根相同的自然长度为l、劲度系数为k的轻弹簧连接起来，在竖直向上的外力F的作用下静止．小物块A、B、C可视为质点，重力加速度为g，则A、C之间的距离是(　　)

【导学号：57632051】

图3­2­7

A．l＋ B．2l＋

C．2l＋ D．2l＋

【解析】　对B、C整体受力分析，A、B之间弹簧弹力F1＝k·Δx1＝(m2＋m3)g，伸长量Δx1＝.对C受力分析，B、C之间弹簧弹力F2＝k·Δx2＝m3g，伸长量Δx2＝，则A、C之间的距离x＝2l＋Δx1＋Δx2＝2l＋，故B正确，A、C、D错误．

【答案】　B