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1、版步步高高中物理必修一第二章力第3节3弹力学习目标1.知道形变的概念，并会区分某形变是弹性形变还是范性形变.2.知道弹力的定义及产生的条件，会判断两个物体间是否存在弹力，并会判断弹力的方向.3.掌握胡克定律并能用此定律解决有关问题一、物体的形变1形变(1)定义：物体形状或体积的变化(2)常见的形变：物体的伸长、缩短、弯曲等2形变的分类(1)弹性形变：撤去外力作用后物体能恢复原状的形变(2)范性形变：撤去外力作用后物体的形变或多或少仍有保留而不能复原的形变3弹性限度如果作用在物体上的外力过大，超出了一定的限度，那么撤去外力后物体就不能恢复原状，这个限度叫做弹性限度二、弹力及常见的弹力1弹力：发生

2、弹性形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的作用力2常见的弹力(1)压力或支持力的方向总是垂直于接触面而指向被压或被支持的物体(2)绳子的拉力的方向总是沿着绳子而指向绳子要收缩的方向3弹力的大小跟形变的大小有关系，形变越大，弹力也越大4胡克定律(1)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，即Fkx.(2)劲度系数：其中k为弹簧的劲度系数，单位为牛顿每米，符号是N/m.是表示弹簧“软”“硬”程度的物理量1判断下列说法的正误(1)只要两物体接触就一定产生弹力()(2)发生形变后的物体撤去外力后都能够恢复原状()(3)海绵受挤压发生形变，桌面受挤压不会发生形

3、变()(4)静止在水平地面上的物体受到向上的弹力是因为地面发生了形变()(5)由Fkx可知，在弹性限度内弹力F的大小与弹簧的长度成正比()2弹簧的原长为10 cm，它下面挂一个重为4 N的物体时，弹簧长为12 cm，则该弹簧的劲度系数为_ N/m.若在它下面挂一个重为6 N的物体，则弹簧的伸长量为_ cm.答案2003一、形变和弹力1如图1所示，取一个扁塑料瓶，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，用手捏塑料瓶，会看到什么现象？说明什么？图1答案用手捏塑料瓶，管中水面上升说明受压时塑料瓶发生形变，体积变小了2用手压橡皮泥，橡皮泥发生形变；脚踩在松软的泥土上，留下了深深的脚印

4、(形变)，这两种形变与塑料瓶的形变有什么不同？答案橡皮泥、泥土受力后发生的形变，在撤去外力后不能恢复原状(范性形变)，塑料瓶的形变在撤去外力后能恢复原状(弹性形变)3如图2所示，被拉长的弹簧对手有一个拉力的作用，这个拉力是如何产生的？图2答案弹簧受到拉力后发生形变(伸长)，发生形变的弹簧要恢复原状，对手就产生了拉力1弹性形变和范性形变弹性形变：撤去外力后能恢复原状的形变范性形变：撤去外力后不能恢复原状的形变发生弹性形变的物体，外力过大，超过一定的限度(弹性限度)，会变成范性形变2弹力的产生必须同时具备两个条件：(1)两物体直接接触；(2)两物体接触处发生弹性形变3显示微小形变的方法显示微小形变

5、可以用光学放大法(图3)和力学放大法(图1)，它们都是把微小的形变进行放大，便于观察图3例1关于弹力的产生，下列说法正确的是()A木块放在桌面上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木块放在桌面上，木块没有形变，所以对桌面没有施加弹力C拿一根细竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿的弹力，这是由于木头发生形变而产生的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的形变而产生的答案D解析木块和桌面相互作用，都会发生微小的形变桌面发生微小形变对木块有向上的弹力即支持力；木块由于发生微小形变对桌面有向下的弹力即压力，A、B都错木头受到的弹力是由细竹竿发生形变而产生的，C错电灯受到的

6、拉力是电线发生微小形变而产生的，D对二、弹力方向的确定弹力有无的判断1弹力的方向与施力物体形变方向相反，作用在迫使物体发生形变的那个物体上，几种常见情况如下：(1)压力、支持力的方向：总是垂直于接触面，若接触面是曲面，则垂直于接触面的切线；若接触面是球面，弹力方向的延长线或反向延长线过球心，如图4所示图4(2)绳的拉力方向：总是沿着绳并指向绳收缩的方向2弹力有无的判断：(1)对于明显形变的情况，可以根据弹力产生条件直接进行判断(2)对于不明显形变的情况，可利用假设法进行判断，具体有下列两种方法：假设无弹力：假设撤去接触面，看物体还能否在原位置保持原来的状态，若能保持原来的状态则说明物体间可能无

7、弹力作用；否则，有弹力作用假设有弹力：假设接触物体间有弹力，画出假设状态下的受力分析图，判断受力情况与所处状态是否矛盾，若矛盾，则不存在弹力；若不矛盾，则存在弹力如图5中，若A处有弹力，则无法使球处于静止状态，故A处无弹力(两接触面光滑)图5例2在如图6所示的各图中画出物体P受到的各接触点或接触面对它的弹力的示意图，各图中物体P均处于静止状态图6答案见解析图解析甲中属于绳的拉力，应沿绳指向绳收缩的方向，因此弹力方向沿绳向上；乙中P与斜面的接触面为平面，P受到的支持力垂直于斜面向上；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点弹力方向水平向右，B点弹力方向垂直于斜面

8、指向左上方，且都过球心；丁中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，且必过球心O，B点属于点与杆相接触，弹力应垂直于杆向上它们所受弹力的示意图如图所示例3(多选)如图7所示，图中的物体A均处于静止状态，关于受到弹力作用的说法正确的是()图7A图甲中地面是光滑水平的，A与B间存在弹力B图乙中两斜面与水平地面的夹角分别为、，A对两斜面均有压力的作用C图丙中A受到斜面B对它的支持力的作用D图丁中斜面光滑，A受到斜面B对它的支持力的作用答案BC解析题图甲中对B进行受力分析，B球受重力和地面弹力的作用，二力平衡，B球静止不可能再受到A对B的弹力作用；B选项中采用假设法，若去掉左侧的斜面，A

9、将运动，若去掉右侧的斜面，A也将运动，所以两斜面对球A均有力的作用；C选项中假设斜面B不存在，则小球A无法在原位置保持静止，故丙图中小球受到斜面弹力的作用D选项中假设斜面B对小球A有弹力作用，小球A则不能保持静止，所以丁图中小球不受斜面弹力的作用判断弹力有无的两个误区1误认为两物体只要接触就一定存在弹力作用，而忽视了弹力产生的另一条件发生弹性形变2误认为有形变就一定有弹力，而忽视了弹性形变和范性形变的区别三、胡克定律对于同一根弹簧，被拉得越长，弹簧的弹力越大，关于弹簧弹力的大小，甲说：弹簧弹力大小与其长度成正比；乙说：弹力的变化量F与弹簧形变的变化量x成正比哪个同学说法正确？答案甲错，乙对弹簧

10、的弹力与弹簧的形变量成正比，即Fkx，也有Fkx.胡克定律1成立条件：在弹性限度内2对Fkx的理解(1)x是弹簧的形变量，而不是弹簧形变后的长度(2)k为弹簧的劲度系数，反映弹簧本身的属性，由弹簧自身的长度、粗细、材料等因素决定，与弹力F的大小和伸长量x无关(3)Fx图像是一条过原点的倾斜直线(如图8所示)，直线的斜率表示弹簧的劲度系数k.图8(4)弹簧弹力的变化量F与形变量的变化量x也成正比，即Fkx.例4一根轻质弹簧一端固定，用大小为50 N的力压弹簧的另一端，平衡时长度为L120 cm；改用大小为25 N的力拉弹簧，平衡时长度为L235 cm；若弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，求弹簧的原

11、长和劲度系数答案30 cm500 N/m解析设弹簧原长为L0，劲度系数为k.由胡克定律得：F1k(L0L1)F2k(L2L0)联立两式得：L00.3 m30 cm，k500 N/m.1轻弹簧有压缩形变和拉伸形变，既能产生压力，又能产生拉力，方向沿弹簧的轴线方向2如果题目中只告诉弹簧的形变量，并没有指出是伸长还是压缩，或只告诉弹簧弹力的大小，并没有指出弹簧处于拉伸状态还是处于压缩状态，就要分别进行讨论3轻弹簧的一端空载时弹力为零，不空载时两端弹力必然相等针对训练一根轻弹簧在10.0 N的拉力作用下，其长度由原来的5.00 cm伸长为6.00 cm.(1)当这根弹簧长度为4.20 cm时，弹簧受到

12、的力为多大？(2)当弹簧受到15 N的拉力时，弹簧的长度是多少？(弹簧始终在弹性限度内)答案(1)8.0 N(2)6.50 cm解析(1)弹簧原长L05.00 cm5.00102 m在拉力F110.0 N的作用下伸长到L16.00 cm6.00102 m根据胡克定律得F1kx1k(L1L0)解得弹簧的劲度系数k1.00103 N/m当压力为F2时，弹簧被压缩到L24.20 cm4.20102 m根据胡克定律得，压力F2kx2k(L0L2)1.00103 N/m(5.004.20)102 m8.0 N.(2)设弹簧的弹力F15 N时弹簧的伸长量为x.由胡克定律得x1.50102 m1.50 cm

13、此时弹簧的长度为LL0x6.50 cm.1(对弹力概念的理解)足球运动是目前全球体育界最具影响力的项目之一，深受青少年喜爱如图9所示为三种与足球有关的情景下列说法正确的是()图9A甲图中，静止在草地上的足球受到的弹力就是它的重力B乙图中，静止在光滑水平地面上的两个足球由于接触而受到相互作用的弹力C丙图中，落在球网中的足球受到弹力是由于足球发生了形变D丙图中，落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变答案D解析静止在草地上的足球受到的弹力，与重力相平衡，但不是它的重力，故A错误；静止在光滑水平地面上的两个足球虽然接触，但由于没有弹性形变，所以没有受到相互作用的弹力，B错误；足球撞到网上，球网被

14、撑开，由于球网的形变，而使足球受到了弹力，故C错误，D正确2(弹力方向的判断)在图10中画出物体A所受弹力的示意图图10答案如图所示3(弹力有无的判断)(多选)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)()答案AB解析A图中两球间若有弹力则小球Q将向右运动，所以P、Q间无弹力；B图中两球间若有弹力则两球将向两边运动，所以P、Q间无弹力；C图中两球间若无弹力则小球P将向下运动，所以P、Q间有弹力；D图中两球间若无弹力则小球P将向右下运动，所以P、Q间有弹力故选A、B.4(胡克定律的应用)如图11所示为锻炼身体用的拉力器，并列装有四根相同的弹簧，每根弹簧的自然长度都是40 cm

15、，某人用600 N的力把它们拉长至1.6 m，则()图11A人的每只手受到拉力器的拉力为300 NB每根弹簧产生的弹力为150 NC每根弹簧的劲度系数为93.75 N/mD每根弹簧的劲度系数为500 N/m答案B解析每只手的拉力均为600 N，故A错误；每根弹簧的弹力为N150 N，故B正确；每根弹簧的劲度系数k125 N/m，故C、D错误5(胡克定律的应用)由实验测得某弹簧所受弹力F和弹簧的长度l的关系图像如图12所示，求：图12(1)该弹簧的原长为多少？(2)该弹簧的劲度系数为多少？答案(1)15 cm(2)500 N/m解析解法一：(1)弹簧不产生弹力时的长度等于原长，由题图可知该弹簧的

16、原长为l015 cm.(2)据Fkx得劲度系数：k，由图线可知，该弹簧伸长l25 cm15 cm10 cm时，弹力F50 N所以kN/m500 N/m.解法二：根据胡克定律得Fk(ll0)，代入图像中的两点(0.25,50)和(0.05，50)可得50k(0.25l0)50k(0.05l0)解得l00.15 m15 cm，k500 N/m.一、选择题1.杂技演员有高超的技术，能轻松地顶接从高处落下的坛子，如图1所示关于他顶坛时头顶受到的压力，产生的直接原因是()图1A坛的形变 B头的形变C物体受到的重力 D人受到的重力答案A解析头顶受到的压力是由于坛子产生形变，对与之接触的头顶产生力的作用，选

17、项A正确，B、C、D错误2一物体静止在水平桌面上，则下列说法正确的是()A桌面的形变产生了对物体的支持力B物体对桌面的压力使物体产生了形变C桌面对物体的支持力使桌面产生形变D物体对桌面的压力就是重力答案A解析桌面产生向下的形变，要恢复原状，对物体产生了向上的支持力，故A正确；物体对桌面的压力使桌面产生了形变，故B错误；桌面对物体的支持力使物体产生形变，故C错误；物体静止在水平桌面上，物体对桌面的压力大小等于物体的重力大小，但不能说压力就是物体的重力，故D错误3有四位同学把斜面对物体的支持力，分别画成如图所示的四种情况，其中正确的是()答案A解析斜面对物体的支持力作用在物体上，垂直斜面向上，故A

18、正确，B、C、D错误4一杆搁在矮墙上，关于杆受到的弹力的方向，图中画得正确的是()答案D解析弹力的方向总是垂直于接触面指向受力物体，D对5.如图2所示，球A在斜面上，被竖直挡板挡住而处于静止状态，关于球A所受的弹力，以下说法正确的是()图2A. 球A仅受一个弹力作用，弹力的方向垂直斜面向上B球A受两个弹力作用，一个水平向左，一个垂直斜面向下C球A受两个弹力作用，一个水平向右，一个垂直斜面向上D球A受三个弹力作用，一个水平向右，一个重直斜面向上，一个竖直向下答案C解析由于球A对挡板和斜面接触挤压，挡板和斜面都产生弹性形变，它们对球A产生弹力，而且弹力的方向垂直于接触面，所以挡板对球A的弹力方向水

19、平向右，斜面对球A的弹力方向垂直于斜面向上故球A受两个弹力：一个水平向右，一个垂直斜面向上6如图3所示，是我国极地考察的破冰船“雪龙号”为满足破冰航行的要求，其船体结构经过特殊设计，船体下部与竖直方向成特殊角度则船体对冰块的弹力示意图正确的是()图3答案C解析船体对冰块的弹力垂直于接触面，指向受力物体，故C正确，A、B、D错误7(多选)关于胡克定律，下列说法正确的是()A由Fkx可知，在弹性限度内弹力F的大小与弹簧形变量x成正比B由k可知，劲度系数k与弹力F成正比，与弹簧的形变量成反比C弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的性质决定的，与弹力F的大小和弹簧形变量x的大小无关D弹簧的劲度系数在数值上等于

20、弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的大小答案ACD解析在弹性限度内，弹簧的弹力与形变量遵守胡克定律Fkx，A正确；弹簧的劲度系数是由弹簧本身的性质决定，与弹力F及形变量x无关，B错误，C正确；由胡克定律得k，可理解为弹簧伸长(或缩短)单位长度时受到的弹力的值与k相等，D正确8两个劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧a、b串接在一起，a弹簧的一端固定在墙上，如图4所示开始时弹簧均处于原长状态，现用水平力作用在b弹簧的p端向右拉动弹簧，已知a弹簧的伸长量为L，则()图4Ab弹簧的伸长量也为LBb弹簧的伸长量为Cp端向右移动的距离为2LDp端向右移动的距离为(1)L答案B解析根据两根弹簧中弹力相等可得b

21、弹簧的伸长量为，p端向右移动的距离为(1)L，B正确9(多选)弹簧原长为10 cm，当挂上一个50 g的钩码时，弹簧的长度变为12 cm，当在原钩码下再挂一个同样的钩码时，弹簧仍处于弹性限度内，下列说法中正确的是(取g10 m/s2)()A弹簧长度变为24 cmB弹簧劲度系数为25 N/mC弹簧伸长了4 cmD弹簧伸长了2 cm答案BC解析由题可知，F1mg0.5 N，x12 cm，根据胡克定律Fkx，得kN/m25 N/m.当拉力F21 N时，由胡克定律，得x2102 cm4 cm，所以弹簧的长度xx2x04 cm10 cm14 cm，选项B、C正确，A、D错误10(多选)如图5所示，轻弹簧

22、的两端各受10 N的拉力F作用，弹簧平衡时伸长了5 cm(在弹性限度内)，那么下列说法中正确的是()图5A该弹簧的劲度系数k200 N/mB该弹簧的劲度系数k400 N/mC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D弹簧的弹力为10 N答案AD解析根据胡克定律Fkx得，弹簧的劲度系数k200 N/m，选项A正确，B错误；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，选项C错误；弹簧的弹力大小等于一端的拉力，选项D正确二、非选择题11在图6中画出物体A所受弹力的示意图图6答案见解析图解析支持力、压力的方向都要与接触面垂直并指向被支持或被压的物体，物体A所受弹力的示意图如图

23、所示12如图7所示，一根轻质弹簧的原长为20 cm，竖直悬挂着，当用15 N的力向下拉弹簧时，测得弹簧长24 cm.问：图7(1)弹簧的劲度系数为多少？(2)若把它竖立在水平桌面上，用30 N的力竖直向下压时，弹簧长为多少？答案(1)375 N/m(2)12 cm解析(1)当弹簧受向下的15 N的拉力作用时，由胡克定律知F1k(l1l0)，即15k(0.240.2)解得劲度系数kN/m375 N/m.(2)当用30 N的力竖直向下压时，设弹簧长为l2，由胡克定律知F2k(l0l2)整理得l2l00.2 mm0.12 m12 cm.13如图8所示为一轻质弹簧的弹力F大小和长度L的关系图像，试由图线求：图8(1)弹簧的原长；(2)弹簧的劲度系数；(3)弹簧伸长0.10 m时，弹力的大小(弹簧在弹性限度内)答案(1)10 cm(2)200 N/m(3)20 N解析(1)由题图知，当弹簧的弹力F0时，弹簧的长度L10 cm，这就是弹簧的原长(2)由题图知，当弹簧的长度L115 cm，即伸长量x1L1L5 cm时，弹簧的弹力F110 N.由胡克定律得F1kx1，则k200 N/m.(3)当弹簧伸长0.10 m时，Fkx2200 N/m0.10 m20 N.