高中物理人教版 (新课标)必修12 弹力精品学案及答案

2　弹力

课堂合作探究

问题导学

一、弹力的产生

活动与探究1

1．用手拉伸和压缩弹簧，弹簧的形状发生变化，用手捏橡皮泥，橡皮泥的形状发生变化，物体形状发生变化的原因是什么？此现象说明了什么问题？弹簧和橡皮泥形状的变化有什么不同？

2．两个不接触的物体之间是否能够产生弹力？两个相互接触的物体之间一定有弹力作用吗？

3．试通过对第1、2条探究问题的分析，归纳总结：两物体间要发生弹力，需具备什么样的条件？

4．判断图甲、乙中光滑小球是否受到斜面的弹力作用。

迁移与应用1

关于弹力的产生，下列说法正确的是（　　）

A．只要两个物体接触就一定产生弹力

B．只要两个物体相互吸引就一定产生弹力

C．只要物体发生形变就一定产生弹力[来源:Z+xx+k.Com]

D．只有发生弹性形变的物体才能产生弹力

（1）形变：物体在外力作用下形状和体积的变化叫做形变。如果外力撤去后物体能够完全恢复原状，这种形变叫做弹性形变，否则物体的形变叫做非弹性形变或范性形变。一般情况下，若无特别说明，形变通常指的是弹性形变。

（2）弹力：发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力。

（3）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。

在上述两个条件中，缺少任何一个都不能产生弹力的作用。

（4）判断弹力是否存在常用“假设法”。假设法就是假设与研究对象接触的物体施加了弹力，画出假设状态下的受力图，判断受力情况与物体的状态是否矛盾。若矛盾，说明两者之间无弹力；若不矛盾，说明两者之间有弹力。

二、几种弹力

活动与探究2

1．若两物体间发生弹力作用，则施力物体和受力物体都会发生形变，请尝试分析，弹力方向与形变方向的关系。

2．从以上的探究过程可知，弹力的方向总是与施力物体形变的方向相反，与受力物体的形变方向相同。那么，我们在判断弹力方向时应遵循何种思路？

迁移与应用2

请在下图中画出杆或球所受的弹力。

（1）杆靠在墙上；

（2）杆放在半球形的槽中；

（3）球用细线悬挂在竖直墙上。

（1）发生弹性形变的物体，由于要恢复原状而产生弹力，所以弹力的方向由施力物体的形变的方向决定，弹力的方向总与施力物体形变的方向相反，与施力物体恢复形变的方向相同。

（2）几种常见弹力的方向：

注意：①一个物体对另一个物体的作用力不一定垂直于接触面，但一个物体对另一个物体的支持力一定垂直于接触面。

②轻杆的弹力方向较为复杂，一般根据物体的运动状态结合平衡条件确定轻杆的弹力方向。

三、胡克定律

活动与探究3

1．如图所示，用弹簧测力计拉弹簧时，弹簧拉伸越长，弹簧测力计的示数越大，这一现象说明了什么问题？

2．探究弹力与弹簧伸长量的关系

（1）探究过程

①如图所示，将铁架台放于桌面上，将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在靠近弹簧处将刻度尺固定于铁架台上，并用________检查刻度尺是否垂直。

②记下弹簧的________（自然长度）l0

③在弹簧下端挂上钩码，待钩码静止后，记下弹簧的现长l及弹力F，算出伸长量x＝________，并改变钩码个数，多次测量。数据记录表如下。

数据记录：

④根据测量数据画出F－x图象。（以F为纵轴，以x为横轴）

（2）探究结论：_________________________________________________________

________________________________________________________________________。

3．某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中，利用得到的弹力F和弹簧总长度l的数据，作出了F－l图象，如图所示。

（1）弹簧不发生形变时的长度l0＝________cm。

（2）弹簧的劲度系数k＝________N/m。

迁移与应用3

一根轻质弹簧，当它受到10 N的拉力时长度为12 cm，当它受到25 N的拉力时长度为15 cm，问弹簧不受力时的自然长度为多少？该弹簧的劲度系数为多少？

（1）胡克定律的内容：F＝kx。

（2）定律的成立条件：弹簧发生“弹性形变”，且必须在弹性限度内。

（3）表达式中的x是弹簧的形变量，即弹簧伸长（或缩短）的长度，不是弹簧的原长，也不是弹簧形变后的实际长度，弹簧伸长量或压缩量相同时，弹力大小相等，但方向不同。

（4）表达式中的k是弹簧的劲度系数，它反映了弹簧的“软”“硬”程度，是由弹簧本身的性质决定的。在国际单位制中k的单位为“N/m”。

（5）根据胡克定律，可作出弹力F与形变量x的图象，如图所示，这是一条通过原点的倾斜直线，其斜率（）反映了k的大小，故胡克定律还可写成：ΔF=kΔx，即弹力的变化量ΔF跟弹簧长度的变化量成正比。

当堂检测

1．关于弹性形变，下列说法正确的是（　　）

A．物体形状的改变叫弹性形变

B．一根铁丝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叫弹性形变

D．物体受外力作用后的形变叫弹性形变

2．一个物体放在水平地面上，下列关于物体和地面受力情况的叙述中，正确的是（　　）

A．地面受到向下的弹力是因为地面发生了形变

B．地面受到向下的弹力是因为物体发生了形变

C．物体受到向上的弹力是因为地面发生了形变

D．物体受到向上的弹力是因为物体发生了形变

3．下列关于弹力的说法正确的是（　　）

A．只有弹簧才有可能施加弹力

B．施加弹力的物体一定有形变

C．同一物体的形变越大（弹性限度内），产生的弹力也越大

D．形变大的物体产生的弹力一定比形变小的物体产生的弹力大

4．一弹簧测力计的量程是10 N，刻度的总长度是5 cm，该弹簧测力计上弹簧的劲度系数是（　　）

A．200 N/m      B．2 N/m

C．50 N/m       D．5 000 N/m

5．如图所示，画出物体P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。

答案：

课堂合作探究

【问题导学】

活动与探究1：1．答案：弹簧发生形变的原因是弹簧受到了手的拉力或压力作用，橡皮泥发生形变是由于受到手的压力作用。此现象说明任何物体受到外力作用时都能发生形变。以上两个物体在撤去外力后，弹簧能恢复原状，是弹性形变，而橡皮泥不能恢复原状，是非弹性形变。

2．答案：弹力是接触力，即弹力必须是发生在两个相互接触的物体之间，所以不接触的两个物体之间不能产生弹力。两个相互接触的物体如果没有相互挤压或拉伸，就不会产生弹力的作用。例如，并排放在光滑水平面上的两个物体相互接触时，如果移掉一个物体，另一个物体的状态并不发生改变，说明它们之间并没有弹力，所以两个相互接触的物体之间不一定产生弹力。

3．答案：弹力必须是发生在两个相互接触的物体之间，并且两个相互接触的物体有相互的挤压或拉伸——即发生弹性形变，所以产生弹力必须同时具备以下两个条件：①两物体相互接触；②物体发生弹性形变。

4．答案：假设两图中斜面均对小球有弹力作用，则甲图中小球将仍能保持静止状态，乙图中小球则不能保持静止，所以乙图中小球不受斜面弹力作用，甲图中受到弹力作用。

迁移与应用1：D　解析：弹力是接触力，因此要有弹力产生两物体必须接触，故选项B不正确。当物体互相接触但不发生形变时，物体之间无弹力，选项A错误。当物体发生了形变，但是非弹性形变时，也无弹力产生，只有当物体发生弹性形变时，物体之间才会有弹力。选项C不正确，选项D正确。

活动与探究2：1．答案：弹力方向与形变方向的关系：

2．答案：在判断弹力方向时常常按如下思路分析：

（1）确定受到弹力的物体。

（2）确定施力物体或受力物体形变的方向。

（3）确定弹力的方向。

迁移与应用2：答案：见解析

解析：（1）杆在重力作用下对A、B两处都产生挤压作用，故A、B两点处对杆有弹力，弹力方向过接触点与平面垂直。如图（1）所示。

（2）杆对C、D两处有挤压作用，因C处为曲面，D处为支撑点，所以C处弹力垂直其切面指向球心，D处弹力垂直杆斜向上。如图（2）所示。

（3）球挤压墙壁且拉紧绳子，所以墙对球的弹力与墙面垂直；绳子对球的弹力沿绳斜向上。如图（3）所示。

活动与探究3：1．答案：这一现象说明弹簧的弹力大小与弹簧形变的大小有关，弹簧的形变越大，弹力越大，形变消失，弹力也消失。

2．答案：（1）①重垂线　②原长　③l－l0　（2）在实验误差范围内，弹力的大小与弹簧的伸长量成正比，即F＝kx。

3．答案：（1）20　（2）100

解析：（1）由题图可知，l0＝20 cm。

（2）k＝＝＝100 N/m

迁移与应用3：答案：0.1 m　500 N/m

解析：设弹簧的原长为l0，由题意知

F1＝10 N，l1＝12 cm；F2＝25 N，l2＝15 cm。

解法一：根据胡克定律有

F1＝k（l1－l0），F2＝k（l2－l0）

两式相比可得＝，代入数据可得l0＝10 cm＝0.1 m

k＝＝＝ N/m＝500 N/m。

解法二：根据ΔF＝kΔx可得

k＝＝＝ N/m＝500 N/m

又根据F1＝k（l1－l0），可得

l0＝l1－＝0.12 m－ m＝0.1 m。

【当堂检测】

1．C　2．BC　3．BC　4．A

5．答案：