第二节弹力导学案Word文档格式.docx
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为弹簧的________,表示弹簧的软硬程度。
合作学习
一、弹性形变和弹力
1.概念建立
分组探究实验:
用弹簧拉静止的小车(见课本3.2-1)。
(1)如果对弹簧拉伸过量或压缩过量将会发生什么现象?
______________________________________________
(2)如果弹簧恢复原长时和小车接触,小车还受到弹簧的弹力吗?
__
2.概念的理解
(1)形变:
____________________________ _____
(2)弹性形变:
________________________________
(3)弹力:
____________________________________
(4)弹力的施力物体和受力物体:
________________
(5)产生弹力的条件:
_________________________ (6)弹性限度:
_____________________________
3.观察微小形变
(1)教师演示有机玻璃的形变。
(课本图4-22)
(2)教师演示观察桌面的微小形变。
(课本图4-21)
(3)学生分组做玻璃瓶中的微小形变。
(4)你能体会上述实验中显示微小形变的设计思想吗?
_____________________________________________
____________ _______
(5)上述实验说明了什么?
______________ _____
(6)在弹簧拉小车的实验中,小车对弹簧是否有力的作用?
小车发生形变吗?
_________________ __
二、几种弹力
1.支持面的弹力
(1)放在水平桌面上的书本和桌面相互挤压就产生了弹力.
(2)找出压力和支持力,指出二者的施力物体和受力物体,它们是如何产生的?
(3)压力和重力是同一个力吗?
____________________
2.绳的弹力
用细绳栓一个砝码,手提绳不动,观察并分析,砝码与细绳是如何发生相互作用的?
并总结绳的弹力方向及弹力是如何产生的。
____________________________________________________________________________________________
3.弹力发生在直接接触的物体间,弹力的方向与物体间的接触情况有关。
三、胡克定律
1.规律发现
(1)发生形变的物体间将产生弹力作用。
猜想:
弹力的大小是否与形变量的大小有关呢?
若是弹簧,弹力的大小是否与弹簧形变量的大小有关?
是否形变量越大,弹力也越大呢?
______________________________________________________________________________________
(2)实验探究:
找几根粗细不同的弹簧,用大小相同的力拉不同的弹簧,比较弹簧伸长量;
用大小不同的力拉同一根弹簧,比较弹簧伸长量与拉力的关系。
通过实验数据得出弹簧的弹力大小与哪些因素有关。
______________________________________________
2.规律理解
(1)胡克定律:
(2)表达式:
其中,
为弹簧的___________,其单位是________,物理意义是 ;
是指________________________________。
(3)在
-
图像中,斜率代表__________________。
疑难探究
一、怎样判断弹力的有无?
问题分析:
相互接触的物体不一定发生形变,因此不一定产生弹力。
那么如何判断有无弹力呢?
通常有以下几种方法:
图4-2-3
图4-2-2
图4-2-1
1.利用假设法判断
要判断物体在某一接触面处是否受到弹力作用,可假设在该处将与物体接触的另一物体去掉,看物体是否在该位置保持原来的状态,从而判断物体在该处是否受到弹力作用。
例如,如图3-2-1所示,一球放在光滑水平面AC上,并和光滑面AB接触,球静止,分析球所受的弹力。
假设去掉AB面,球仍保持原来的静止状态,可判断出在球与AB面的
接触处没有弹力;
假设去掉AC面,
球将向下运动,则在与AC面的接触处球受到弹力,其方向垂直于AC面竖直向上。
2.利用力的作用效果分析
如图3-2-2所示,光滑水平面上的球靠在竖直面上静止,竖直面是否对球产生力的作用?
假设竖直面对球产生了力的作用,由力的作用效果可知,球不会静止,故可
判定没有水平弹力产生。
3.根据物体的运动状态判断
如图3-2-3所示,球静止在水平面AC上且和AB面接触,静止的物体都处于平衡状态,这可以作为判断某个接触面上弹力是否存在的依据.由于离开AC面上的弹力,球将无法静止,故AC面上弹力是存在的,但是如果AB面上有弹力,球就不能保持静止状态,与
实际情况不符,故AB面对球的弹力是不存在的。
图4-2-5
图4-2-4
4.根据相互作用的物体受力总是成对出现且等大反向的特点,二力知其一可知其二。
如图3-2-4所示,水平桌面上放一质量分布均匀的长木板,开始时木板全部在桌面上静止,如图3-2-5所示,当木板的三分之二在桌面上静止时,由于长木板所受重力没有变化,根据二力平衡,桌面对木板的支持力没有变化,同样,长木板对桌面的压力也没有变化。
二、弹力方向应怎样判断?
类型
方向
图示
接触方式
面与面
垂直公共接触面
点与面
过点垂直于面
点与点
垂直于切面
轻绳
沿绳收缩方向
轻杆
可沿杆
可不沿杆
弹力是接触力,不同的物体,不同的接触方式,弹力方向的判断方法也有所不同,具体比较见下表:
三、常见理想模型(轻绳、轻杆和轻弹簧)中的弹力比较
轻弹簧
特性
轻、软、不可伸长,即绳中各处张力大小相等
轻、不可伸长,亦不可压缩,杆中各处张力大小相等
轻,既可被拉伸,也可被压缩,弹簧中各处张力大小相等
特点
只能产生拉力,不能产生压力,拉力的方向沿绳收缩的方向
既能产生压力,又能产生拉力,力的方向具有可变性,不一定沿杆
既能产生压力,又能产生拉力,力的方向沿弹簧轴线
大小计算
运用平衡方程或牛顿第二定律
除运用平衡方程或牛顿第二定律外,还可应用胡克定律
变化情况
弹力可以发生突变
弹力只能逐渐变化
典例精析
题型一:
对形变和弹力概念的理解
例1.关于弹力,以下说法正确的是()
A.拉力、压力、支持力性质上均为弹力
B.物体由于发生了弹性形变,会对使其发生弹性
形变的物体施加弹力作用
C.对于同一根弹簧,弹性形变越大,弹力越大
D.许多物体可以在不发生形变的条件下对物体施
以弹力作用
【解析】准确掌握弹力产生的条件、原因、弹力大小的相关因素是解答问题的关键。
拉力、压力、支持力性质上均是由弹性形变产生的,所以均为弹力,故选项A正确;
发生弹性形变的
物体,会使对其发生弹性形变的物体产生弹力的作用,故B对;
弹簧弹力大小由弹簧的劲度系数和弹性形变大小共同决定,对于同一根弹簧,劲度系数一定,弹性形变越大,弹力越大,故C对;
要产生弹力作用必须发生弹性形变,故C选项错误。
答案选ABC。
点评:
(1)本题易误选D。
根据经验,有很多形变是肉眼看不到的,故而错选。
(2)弹力的产生是因为施力物体发生了形变,当弹力施加到受力物体上时,受力物体同时发生形变,进而产生另外一个弹力作用在原来的施力物体上。
训练1.关于弹力,下列说法中正确的是( )
A.形变微小时,弹力很小
B.形变量越大,弹力就越大,弹力大小总是与形变
量成正比的
C.放在水平桌面上的书对桌面的压力就是物体所
受的重力
D.通常所说的压力、支持力和绳的拉力都是弹力
题型二:
弹力方向的判断
例2.三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相同的光滑圆球a、b、c,支点P、Q在同一水平面上,a的重心位于球心,b和c的重心位于球心的正上方和正下方,如图3-2-6所示,三球皆静止,试分析三种情况下支点P、Q对球的弹
力方向是怎样的。
【解析】本题中相互作用的物体属于点与曲面接触,弹力的方向垂直于曲面的过接触点的切面,且指向球心,与重心位置无关,故三种情况下弹力方向是一致的。
如图3-2-7所示。
图4-2-6
在分析弹力时要先判断弹力是否存在,弹力
的方向可用如下方法判定:
(1)若接触面之一为平面,则弹力一定垂直于该平面。
图4-2-7
(2)若接触面之一为球面,则弹力一定过球心。
(3)若接触面为曲面,则弹力一定垂直于曲面的过接触点的切面。
(4)若接触处之一为直线,则弹力一定垂直于该直线。
训练2.画出图3-2-8中物体A所受弹力的示意图。
图4-2-8
题型三:
胡克定律及应用
例3.如图3-2-9所示,两木块质量分别为
1和
2,两轻质弹簧的劲度系数分别为
2,上面木块压在上面的弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态。
试求两弹簧的压缩量
2。
图4-2-9
【解析】解答此类问题时,应先根据物体的受力情况求出弹簧的弹力,然后再根据胡克定律求出弹簧的形变量。
根据二力平衡,上面弹簧对
1的弹力
与
1的重力
是一对平衡力,有:
=
,根据胡克定律,
=
,得上面弹簧的压缩量
=
.把
和
看做一个整体,根据二力平衡,下面弹簧对整体的弹力
与总
重力(
+
)
=(
)g,根据胡克定律
得下面弹簧的压缩量
。
答案为
,
⑴本题在求解的过程中用到了二力平衡和整体法受力分析的知识,要注意这些知识的灵活应用。
⑵公式
中,
指的是弹簧的伸缩量,不是弹簧的长度。
训练3.如图3-2-10所示,为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系图像,根据图像判断,正确的结论是()
A.弹簧的劲度系数为1N/m
B.弹簧的劲度系数为100N/m
C.弹簧的原长为6cm
D.弹簧伸长0.2cm时,弹力的大小为4N
【自我测评】
1.
图4-2-10
3-2-10
关于弹力的产生说法正确的是()
A.只要两物体相互接触就一定产生弹力
B.只要两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有弹力产生
D.只有发生弹性形变的物体才会对与它接触的物
体产生弹力作用
2.下列有关物体受外力及形变的说法正确的是()
A.有力作用在物体上,物体一定发生形变,撤
去此力形变完全消失
B.有力作用在物体上,物体不一定发生形变
C.力作用在硬物体上,物体不一定发生形变;
力作用在软物体上,物体才发生形变
D.一切物体受外力作用都要发生形变,外力撤
去,形变不一定完全消失
3.一物体静止在水平面上,则下列说法中正确的是
A.物体对桌面的压力就是重力
B.物体对桌面的压力使物体发生了形变
C.桌面的形变产生了对物体的支持力
D.桌面对物体的支持力使桌面产生形变
4.如图3-2-11所示各种情况下,a、b两者之间一定有弹力的是()
图4-2-11
5.在半球形光滑容器内放置一细杆,
如图3-2-12所示,细杆与容器的接触点分别为A、B两点,则容器上A、B两点对细杆的作用力方向分别为()
A.均竖直向上
B.均指向球心
图4-2-12
C.A点处指向球心,B点处竖直向上
D.A点处指向球心,B点处垂直于细杆向上
6.如图3-2-13所示,弹簧测力计和细线的重力及一切摩擦不计,重物G=1N,则弹簧测力计A和B的示数分别为()
A.1N,0
B.0,1N
C.0.5N,0.5N
D.1N,1N
图4-2-13
7.如图3-2-14所示,弹簧的劲度系数为
,小球重力为G,平衡时球在A位置。
今用力F将小球向下拉长
至B位置,则此时弹簧的弹力为()
A.
B.
C.
D.以上都不对
图4-2-14
【拓展迁移】
思维提升
在具体问题中,一个物体对另一个物体是否有弹力的作用,一般可通过以下两种方法来判断:
一种是从弹力的定义出发,看相互作用的物体是否发生了形变,发生形变的物体总要恢复原状,由此来判定弹力的方向。
这种方法是从实质上进行判断,但往往形变很小,难以观察,给判断造成困难。
另一种是根据相互接触的物体所表现出的现象来确定弹力。
例如:
教室里悬挂的日光灯的拉线是否有弹力作用?
有弹力作用,方向如何?
可用第二种方法来判断,若没有弹力,则日光灯将落在地上,而不能悬挂在教室的天花板上。
弹力是否存在也可以采用“假设法”来判断,即假设存在形变有弹力(也可假设不存在形变无弹力),看物体的运动状态与假设是否矛盾,若不矛盾则有,反之,则无。
视野拓展
马虎天文学家发现新小行星
马虎大意是自然科学家的大忌,因为它常常导致错误的结果。
但是,美国的天文学家阿姆布尔基可要感谢他的一次失误,因为他由此偶然的发现了一颗新的小
行星。
阿姆布尔基在使用计算机控制天文望远镜探测星空时,将坐标调错,望远镜焦点没有对准他的预定目标。
但是,这一疏忽竟使他发现一个直径3km大小的小行星,目前这颗新发现的行星已被小行星中心命名为2000NM。
这颗小行星目前距地球的距离为2200万km,全世界的天文台都在跟踪它,以便得到有关它的进一步资料。
不过可以肯定的是,它不会与地球碰撞。