3.1 探究形變與彈力的關系 學案（粵教版必修1）

1．形變：物體在力的作用下______發(fā)生改變的現象．
2．彈性形變：物體在形變后撤去作用力時能夠完全__________的形變．
3．彈性限度：當形變超過一定的限度，撤去作用力后物體不能完全恢復__________，這個限度叫彈性限度．
4．彈力：發(fā)生__________的物體由于要恢復原狀，對與它接觸的物體產生的力．
5．彈力的產生條件
(1)兩物體______；(2)發(fā)生____________．
6．常見彈力
平時所說的______、________和______都是彈力，繩中的彈力通常稱為______．
7．彈力的方向
(1)壓力和支持力的方向______于兩物體的接觸面．
(2)繩的拉力方向沿著繩且指向繩______的方向．
8．胡克定律
(1)內容：在彈性限度內，彈簧彈力F的大小與________________成正比．
(2)公式：______，其中k為彈簧的__________，單位：牛頓每米，符號：____________，它的大小反映了彈簧的軟硬程度．
9．物理學中用一帶有________的線段來表示力，________的方向表示力的方向，得到的圖稱為____________；用線段的長度表示力的大小，線段的箭頭指向力的方向，箭尾(或箭頭)表示力的作用點，得到的圖叫做__________．

一、彈性形變
[問題情境]
1．壓縮彈簧、海綿，用手彎曲竹片，我們能明顯地觀察到什么現象？
　
2．我們用力拉彈簧直到不能再伸長會看到什么現象？
　
[要點提煉]
1．物體在力的作用下形狀或______發(fā)生改變的現象，叫做形變．
2．物體發(fā)生形變后在撤去外力時能夠恢復原狀，這種形變叫做______形變．
3．彈性限度：如果形變過大，超過了一定的限度，撤去作用力后，物體就不能完全恢復原來的形狀，這個限度叫做彈性限度．彈簧在使用過程中不能超過其彈性限度．
二．彈力
[問題情境]
你用扁擔挑過水嗎？打過彈弓嗎？玩過蹦蹦床嗎？練過拉力器嗎？總結一下，在這些活動中你感受到了什么樣的作用力？在物理學中把它們叫做什么力？
　
　
[要點提煉]
1．定義：發(fā)生彈性形變的物體，由于要恢復原狀，對跟它接觸的物體會產生力的作用，這種力叫做彈力．
2．彈力產生的條件：(1)物體直接相互________；(2)物體發(fā)生__________．
3．彈力的方向：跟物體恢復形狀的方向______．
(1)一般情況：凡是支持物對物體的支持力，都是支持物因發(fā)生形變而對物體產生的彈力；支持力的方向總是垂直于支持面并指向被支持的物體．
(2)一般情況：凡是一根線(或繩)對物體的拉力，都是這根線(或繩)因為發(fā)生形變而對物體產生的彈力；拉力的方向總是沿線(或繩)的方向．
(3)彈力方向的特點：由于彈力的方向跟接觸面垂直，面面接觸、點面接觸時彈力的方向都是垂直于接觸面的．
彈力的大�。号c形變大小有關．一般來說形變越大，彈力越大．
三、胡克定律
[要點提煉]
1．胡克定律：在彈性限度內，彈簧彈力F的大小與彈簧的______________成正比，即F＝kx，其中k是彈簧的勁度系數，單位的符號是N/m.
2．注意的問題
(1)胡克定律的成立是有條件的，就是彈簧發(fā)生“__________”，即必須在彈性限度內．
(2)F＝kx中的x是彈簧的________，是彈簧的伸長(或縮短)的長度，而不是彈簧的長度．
(3)F＝kx中的k是彈簧的勁度系數，它反映了彈簧的軟硬程度，大小由彈簧本身的性質決定，與彈力的大小______．
(4)在應用F＝kx時，要把各物理量的單位統(tǒng)一到國際單位制中．
(5)公式ΔF＝kΔx可作為胡克定律的推論使用，式中ΔF、Δx分別表示彈力變化量和形變變化量．
(6)判斷彈簧彈力的方向時，要注意彈簧是被拉伸還是被壓縮或兩者均有可能，計算彈簧彈力大小的方法一般是根據胡克定律，有時也根據平衡條件來計算.

例1　關于彈力的產生，下列說法正確的是(　　)
A．只要兩物體相接觸就一定產生彈力
B．只要兩物體相互吸引就一定產生彈力
C．只要物體發(fā)生形變就一定產生彈力
D．只有發(fā)生彈性形變的物體才會對與它接觸的物體產生彈力作用
聽課記錄　　


例2　如圖1所示，一個球放在“V”形兩光滑面AC和AB上，處于靜止狀態(tài)，請畫出球所受的彈力．

圖1
變式訓練1　如圖2所示，光滑但質量分布不均勻的小球的球心在O點，重心在P點，靜止在豎直墻和桌邊之間．試畫出小球所受彈力．

圖2
例3　豎直懸掛的彈簧下端，掛一重為4 N的物體時彈簧長度為12 cm；掛重為6 N的物體時彈簧長度為13 cm，則彈簧原長為______ cm，勁度系數為______ N/m.
聽課記錄　　

圖3
變式訓練2　如圖3所示，A、B兩物體的重力分別是GA＝3 N，GB＝4 N．A用細線懸掛在頂板上，B放在水平面上，A、B間輕彈簧中的彈力F＝2 N，則細線中的張力FT及B對地面的壓力FN的可能值分別是(　　)
A．5 N和6 N B．5 N和2 N
C．1 N和6 N D．1 N和2 N

圖4
例4　如圖4所示，疊放的物體A、B靜止于水平地面上，物體A對物體B的壓力是10 N，試畫出這個力的圖示和示意圖．


圖5
例5　如圖5所示，一個質量分布均勻的球放在互成120°角的兩塊光滑平面之間，保持靜止狀態(tài)，球與水平面AB相切于a點，與傾斜面AC相切于b點，試分析球的受力情況，畫出球的受力示意圖．


圖6
變式訓練3　如圖6所示，一小球用兩根輕繩掛于天花板上，小球靜止，繩1傾斜，繩2恰好豎直，則小球所受的作用力有(　　)
A．1個 B．2個
C．3個 D． 4個
【即學即練】
1．下列有關彈力的一些說法中，正確的是(　　)
A．只有彈簧才有可能施加彈力
B．施加彈力的物體一定有形變
C．墨水瓶放在課桌上，墨水瓶對課桌施加了彈力，但墨水瓶并沒發(fā)生形變
D．壓力就是豎直向下壓的力
2．將一本書放在水平桌面上靜止，則下面說法中正確的是(　　)
A．書對桌面的壓力就是書受的重力，施力物體是地球
B．書對桌面的壓力是彈力，在數值上等于書受的重力
C．書對桌面的壓力是彈力，是由于書發(fā)生形變而產生的
D．書能靜止，是由于書的重力大于桌面對書的支持力
3．下列敘述中錯誤的是(　　)
A．壓力、支持力和拉力都是彈力
B．壓力和支持力的方向總垂直于接觸面
C．輕繩、輕桿上產生的彈力總是在沿繩、桿的直線上
D．輕桿不同于輕繩，彈力的方向可以不在沿桿的直線上
4．畫出圖中小球或桿所受彈力的示意圖．


參考答案
課前自主學習
1．形狀　2.恢復原狀　3.原來的形狀
4．彈性形變　5.(1)接觸　(2)彈性形變
6．壓力　支持力　拉力　張力
7．(1)垂直　(2)收縮
8．(1)彈簧的伸長(或縮短)量x (2)F＝kx　勁度系數　N/m
9．箭頭　箭頭　力的示意圖　力的圖示
核心知識探究
一、
[問題情境]
1．觀察到形狀或體積發(fā)生了改變．
2．彈簧被拉直后不能恢復原長．
[要點提煉]
1．體積　2.彈性
二、
[問題情境]
它們是壓力、拉力、支持力等，都是接觸力，在物理學中叫彈力．日常生活中，推、拉、提、壓是彈力常見的表現形式．
[要點提煉]
2．(1)接觸　(2)彈性形變　3.相同
三、
[要點提煉]
1．伸長(或縮短)量x
2．(1)彈性形變　(2)形變量　(3)無關
解題方法探究
例1　D
例2如下圖所示．

解析　由于球受到豎直向下的重力作用，一定與AB面和AC面相互擠壓，所以球一定受到兩斜面的彈力作用，彈力的方向與斜面形變的方向相反，分別垂直于AB面和AC面指向球體．
此題也可以用假設法判斷，假設去掉其中一個斜面則球都不能靜止，由此可知兩斜面對球都有彈力作用．
變式訓練1　如圖所示．

解析　由于彈力的方向總是垂直于接觸面，在A點，彈力F1應該垂直于球面，所以沿半徑方向指向球心O；在B點彈力F2垂直于墻面，因此也沿半徑指向球心O.
例3　10　200
解析　彈簧下端懸掛物體時彈簧要伸長，由胡克定律得知：彈簧的拉力與彈簧伸長量成正比，即F＝kx，其中k為勁度系數，x為彈簧伸長量，x在數值上等于伸長后總長度L減去原長L0，即x＝L－L0.改變懸掛重物的重力，伸長量變化，這樣可以列出兩個方程，通過方程組可求出彈簧原長和勁度系數．
設彈簧的原長為L0，勁度系數為k，設掛G1＝4 N的重物時彈簧的長度為L1，掛G2＝6 N的重物時彈簧的長度為L2，則L1＝12 cm，L2＝13 cm，由胡克定律得：
G1＝k(L1－L0)
G2＝k(L2－L0)
代入數據解得：L0＝10 cm，k＝200 N/m
即彈簧原長為10 cm，勁度系數為200 N/m.
變式訓練2　BC
例4　見解析
解析　 (1)畫力的圖示：

①選定標度：此題用2 mm長的線段表示2 N的力．
②從作用點沿力的方向畫一線段，線段長短根據選定的標度和力的大小成正比，線段上加刻度，如圖甲所示，也可以如圖乙所示，從O點(用O點代替B物體)豎直向下畫一段五倍于標度(即10 mm)的線段；
③在線段上加箭頭表示力的方向．
(2)畫力的示意圖：從作用點或從B的中心處沿力的方向畫一線段，并加上箭頭，表示方向，然后標明FN＝10 N即可，如圖丙所示．
例5　見解析
解析　解法一　放在水平面上的球，由于受到重力的作用而擠壓水平面，使水平面和球同時發(fā)生微小形變．水平面AB由于發(fā)生微小的壓縮形變后要恢復原狀，對球產生垂直于水平面向上的彈力Fa.球與傾斜面AC相切于b點，球是否受到AC面對它的彈力作用呢？假設把AC面輕輕地從左側拆除，將觀察到球仍保持靜止狀態(tài)．現球與AC面雖然在b點接觸，但不相互擠壓，不發(fā)生形變，故AC面對球沒有彈力作用．綜上所述，球受到重力G和水平面AB對它的支持力Fa兩個力的作用，保持靜止狀態(tài)，滿足二力平衡的條件，Fa＝G，受力示意圖如圖甲所示．
　　
甲　　　　　　　　　乙
解法二　假設法
假設所有與研究對象接觸的物體都施加了彈力，畫出假設狀態(tài)下的受力圖，判斷受力情況與原有狀態(tài)是否矛盾．若矛盾，說明假設不正確，則兩者間無彈力產生；若不矛盾，說明假設正確，則有彈力產生．現用這種思路再分析上例．假設AC面和水平面AB對球體都產生彈力，分別為Fb和Fa.對球體進行受力分析如圖乙所示．由圖可知，Fb的存在顯然不能使球體處于靜止狀態(tài)，與題設條件(球體靜止)相矛盾．故AC面對球體無彈力．
變式訓練3　B
即學即練
1．B　2.BC　3.C

本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.portlandfoamroofing.com/gaoyi/65221.html

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