1.形變:物體在力的作用下______發(fā)生改變的現(xiàn)象.
2.彈性形變:物體在形變后撤去作用力時(shí)能夠完全__________的形變.
3.彈性限度:當(dāng)形變超過(guò)一定的限度,撤去作用力后物體不能完全恢復(fù)__________,這個(gè)限度叫彈性限度.
4.彈力:發(fā)生__________的物體由于要恢復(fù)原狀,對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生的力.
5.彈力的產(chǎn)生條件
(1)兩物體______;(2)發(fā)生____________.
6.常見(jiàn)彈力
平時(shí)所說(shuō)的______、________和______都是彈力,繩中的彈力通常稱為_(kāi)_____.
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(nèi)容:在彈性限度內(nèi),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(hào):____________,它的大小反映了彈簧的軟硬程度.
9.物理學(xué)中用一帶有________的線段來(lái)表示力,________的方向表示力的方向,得到的圖稱為_(kāi)___________;用線段的長(zhǎng)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(diǎn),得到的圖叫做__________.
一、彈性形變
[問(wèn)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(xiàn)象?
2.我們用力拉彈簧直到不能再伸長(zhǎng)會(huì)看到什么現(xiàn)象?
[要點(diǎn)提煉]
1.物體在力的作用下形狀或______發(fā)生改變的現(xiàn)象,叫做形變.
2.物體發(fā)生形變后在撤去外力時(shí)能夠恢復(fù)原狀,這種形變叫做______形變.
3.彈性限度:如果形變過(guò)大,超過(guò)了一定的限度,撤去作用力后,物體就不能完全恢復(fù)原來(lái)的形狀,這個(gè)限度叫做彈性限度.彈簧在使用過(guò)程中不能超過(guò)其彈性限度.
二.彈力
[問(wèn)題情境]
你用扁擔(dān)挑過(guò)水嗎?打過(guò)彈弓嗎?玩過(guò)蹦蹦床嗎?練過(guò)拉力器嗎?總結(jié)一下,在這些活動(dòng)中你感受到了什么樣的作用力?在物理學(xué)中把它們叫做什么力?
[要點(diǎn)提煉]
1.定義:發(fā)生彈性形變的物體,由于要恢復(fù)原狀,對(duì)跟它接觸的物體會(huì)產(chǎn)生力的作用,這種力叫做彈力.
2.彈力產(chǎn)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(fù)形狀的方向______.
(1)一般情況:凡是支持物對(duì)物體的支持力,都是支持物因發(fā)生形變而對(duì)物體產(chǎn)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(duì)物體的拉力,都是這根線(或繩)因?yàn)榘l(fā)生形變而對(duì)物體產(chǎn)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(diǎn):由于彈力的方向跟接觸面垂直,面面接觸、點(diǎn)面接觸時(shí)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(guān).一般來(lái)說(shuō)形變?cè)酱螅瑥椓υ酱螅?br />三、胡克定律
[要點(diǎn)提煉]
1.胡克定律:在彈性限度內(nèi),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(shù),單位的符號(hào)是N/m.
2.注意的問(wèn)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(nèi).
(2)F=kx中的x是彈簧的________,是彈簧的伸長(zhǎng)(或縮短)的長(zhǎng)度,而不是彈簧的長(zhǎng)度.
(3)F=kx中的k是彈簧的勁度系數(shù),它反映了彈簧的軟硬程度,大小由彈簧本身的性質(zhì)決定,與彈力的大小______.
(4)在應(yīng)用F=kx時(shí),要把各物理量的單位統(tǒng)一到國(guó)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(shí),要注意彈簧是被拉伸還是被壓縮或兩者均有可能,計(jì)算彈簧彈力大小的方法一般是根據(jù)胡克定律,有時(shí)也根據(jù)平衡條件來(lái)計(jì)算.
例1 關(guān)于彈力的產(chǎn)生,下列說(shuō)法正確的是( )
A.只要兩物體相接觸就一定產(chǎn)生彈力
B.只要兩物體相互吸引就一定產(chǎn)生彈力
C.只要物體發(fā)生形變就一定產(chǎn)生彈力
D.只有發(fā)生彈性形變的物體才會(huì)對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生彈力作用
聽(tīng)課記錄
例2 如圖1所示,一個(gè)球放在“V”形兩光滑面AC和AB上,處于靜止?fàn)顟B(tài),請(qǐng)畫出球所受的彈力.
圖1
變式訓(xùn)練1 如圖2所示,光滑但質(zhì)量分布不均勻的小球的球心在O點(diǎn),重心在P點(diǎn),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(shí)彈簧長(zhǎng)度為12 cm;掛重為6 N的物體時(shí)彈簧長(zhǎng)度為13 cm,則彈簧原長(zhǎng)為_(kāi)_____ cm,勁度系數(shù)為_(kāi)_____ N/m.
聽(tīng)課記錄
圖3
變式訓(xùn)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(xì)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(xì)線中的張力FT及B對(duì)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(duì)物體B的壓力是10 N,試畫出這個(gè)力的圖示和示意圖.
圖5
例5 如圖5所示,一個(gè)質(zhì)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?fàn)顟B(tài),球與水平面AB相切于a點(diǎn),與傾斜面AC相切于b點(diǎn),試分析球的受力情況,畫出球的受力示意圖.
圖6
變式訓(xùn)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(gè) B.2個(gè)
C.3個(gè) D. 4個(gè)
【即學(xué)即練】
1.下列有關(guān)彈力的一些說(shuō)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(duì)課桌施加了彈力,但墨水瓶并沒(méi)發(fā)生形變
D.壓力就是豎直向下壓的力
2.將一本書(shū)放在水平桌面上靜止,則下面說(shuō)法中正確的是( )
A.書(shū)對(duì)桌面的壓力就是書(shū)受的重力,施力物體是地球
B.書(shū)對(duì)桌面的壓力是彈力,在數(shù)值上等于書(shū)受的重力
C.書(shū)對(duì)桌面的壓力是彈力,是由于書(shū)發(fā)生形變而產(chǎn)生的
D.書(shū)能靜止,是由于書(shū)的重力大于桌面對(duì)書(shū)的支持力
3.下列敘述中錯(cuò)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(chǎn)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(xué)習(xí)
1.形狀 2.恢復(fù)原狀 3.原來(lái)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(zhǎng)(或縮短)量x (2)F=kx 勁度系數(shù) N/m
9.箭頭 箭頭 力的示意圖 力的圖示
核心知識(shí)探究
一、
[問(wèn)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(fù)原長(zhǎng).
[要點(diǎn)提煉]
1.體積 2.彈性
二、
[問(wèn)題情境]
它們是壓力、拉力、支持力等,都是接觸力,在物理學(xué)中叫彈力.日常生活中,推、拉、提、壓是彈力常見(jiàn)的表現(xiàn)形式.
[要點(diǎn)提煉]
2.(1)接觸 (2)彈性形變 3.相同
三、
[要點(diǎn)提煉]
1.伸長(zhǎng)(或縮短)量x
2.(1)彈性形變 (2)形變量 (3)無(wú)關(guān)
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(shè)法判斷,假設(shè)去掉其中一個(gè)斜面則球都不能靜止,由此可知兩斜面對(duì)球都有彈力作用.
變式訓(xùn)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(diǎn),彈力F1應(yīng)該垂直于球面,所以沿半徑方向指向球心O;在B點(diǎn)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(shí)彈簧要伸長(zhǎng),由胡克定律得知:彈簧的拉力與彈簧伸長(zhǎng)量成正比,即F=kx,其中k為勁度系數(shù),x為彈簧伸長(zhǎng)量,x在數(shù)值上等于伸長(zhǎng)后總長(zhǎng)度L減去原長(zhǎng)L0,即x=L-L0.改變懸掛重物的重力,伸長(zhǎng)量變化,這樣可以列出兩個(gè)方程,通過(guò)方程組可求出彈簧原長(zhǎng)和勁度系數(shù).
設(shè)彈簧的原長(zhǎng)為L(zhǎng)0,勁度系數(shù)為k,設(shè)掛G1=4 N的重物時(shí)彈簧的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1,掛G2=6 N的重物時(shí)彈簧的長(zhǎng)度為L(zhǎng)2,則L1=12 cm,L2=13 cm,由胡克定律得:
G1=k(L1-L0)
G2=k(L2-L0)
代入數(shù)據(jù)解得:L0=10 cm,k=200 N/m
即彈簧原長(zhǎng)為10 cm,勁度系數(shù)為200 N/m.
變式訓(xùn)練2 BC
例4 見(jiàn)解析
解析 (1)畫力的圖示:
①選定標(biāo)度:此題用2 mm長(zhǎng)的線段表示2 N的力.
②從作用點(diǎn)沿力的方向畫一線段,線段長(zhǎng)短根據(jù)選定的標(biāo)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(diǎn)(用O點(diǎn)代替B物體)豎直向下畫一段五倍于標(biāo)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(diǎn)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(biāo)明FN=10 N即可,如圖丙所示.
例5 見(jiàn)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(shí)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(fù)原狀,對(duì)球產(chǎn)生垂直于水平面向上的彈力Fa.球與傾斜面AC相切于b點(diǎn),球是否受到AC面對(duì)它的彈力作用呢?假設(shè)把AC面輕輕地從左側(cè)拆除,將觀察到球仍保持靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)球與AC面雖然在b點(diǎn)接觸,但不相互擠壓,不發(fā)生形變,故AC面對(duì)球沒(méi)有彈力作用.綜上所述,球受到重力G和水平面AB對(duì)它的支持力Fa兩個(gè)力的作用,保持靜止?fàn)顟B(tài),滿足二力平衡的條件,F(xiàn)a=G,受力示意圖如圖甲所示.
甲 乙
解法二 假設(shè)法
假設(shè)所有與研究對(duì)象接觸的物體都施加了彈力,畫出假設(shè)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(shuō)明假設(shè)不正確,則兩者間無(wú)彈力產(chǎn)生;若不矛盾,說(shuō)明假設(shè)正確,則有彈力產(chǎn)生.現(xiàn)用這種思路再分析上例.假設(shè)AC面和水平面AB對(duì)球體都產(chǎn)生彈力,分別為Fb和Fa.對(duì)球體進(jìn)行受力分析如圖乙所示.由圖可知,F(xiàn)b的存在顯然不能使球體處于靜止?fàn)顟B(tài),與題設(shè)條件(球體靜止)相矛盾.故AC面對(duì)球體無(wú)彈力.
變式訓(xùn)練3 B
即學(xué)即練
1.B 2.BC 3.C
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