2018版 第3章 第1節(jié) 探究形變與彈力的關(guān)系

《2018版 第3章 第1節(jié) 探究形變與彈力的關(guān)系》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018版 第3章 第1節(jié) 探究形變與彈力的關(guān)系（14頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2021版第3章第1節(jié)探究形 變與彈力的關(guān)系 第一節(jié)探究形變與彈力的關(guān)系 知識(shí)脈絡(luò) 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1?了解常見的形變和彈性形變. 2 ?知道彈力產(chǎn)生的原因和條件. 3 ?知道壓力、支持力和拉力都是彈力，會(huì)分析彈力的方 向，能正確畫出力的圖示及示意圖.（重點(diǎn)） 4?理解胡克定律，會(huì)用F=kx分析、解決有關(guān)問題.（難 點(diǎn)） 嚴(yán)護(hù)性形變 產(chǎn)生 耐一 *理性限度 胡克定律 產(chǎn)生條杵、方向的』 越度系數(shù) 認(rèn)識(shí)形變、彈性 與■彈■性■限■度 ［先填空］ 1?認(rèn)識(shí)形變 （1） 形變：物體形狀發(fā)生變化. （2） 形變的種類：壓縮形變、拉伸形變、彎曲形變和扭曲形變

2、等. 2.彈性與彈性限度 ⑴彈性：彈簧具有恢復(fù)原狀的性質(zhì). ⑵彈性形變：撤去外力后，物體能完全恢復(fù)原狀的形變，稱為彈性形變. （3）彈性限度：如果外力過大，撤去外力后物體形狀不能完全恢復(fù)，我們稱 這種現(xiàn)象為超過了物體的彈性限度. ［再判斷］ 1 ?所有形變?cè)诔啡ネ饬蠖寄芑謴?fù)原來的形狀.（X） 錯(cuò)誤 原因 :發(fā)生彈性形變的物體可恢復(fù)原狀洱卿性形變不能恢復(fù)原狀. 2?—根鐵絲用力彎折后的形變不是彈性形變.（V） 3?物體在外力停止作用后，能夠恢復(fù)原狀的形變叫彈性形變.（V） ［后思考］ 彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量時(shí)，彈簧發(fā)生的是彈性形變嗎？面團(tuán)發(fā)生的形變是彈性 形變嗎？ 【提

3、示】 彈簧發(fā)生的是彈性形變，面團(tuán)發(fā)生的不是彈性形變. ［合作探討］ 探討1:用手拉伸和壓縮彈簧，彈簧的形狀發(fā)生怎樣的變化? 【提示】 彈簧會(huì)伸長(zhǎng)或縮短. 探討2：有的形變很微小，很難觀察，可采用什么樣的方法? 【提示】 顯示微小形變的方法是：力學(xué)放大法. ［核心點(diǎn)擊］ 1 ?形變：物體在外力作用下形狀或體積的變化叫做形變?如果外力撤去后 物體能夠完全恢復(fù)原狀，這種形變叫做彈性形變，不能完全恢復(fù)原狀的形變叫 做非彈性形變?一般情況下，假設(shè)無(wú)特別說明，形變通常指的是彈性形變. 2?產(chǎn)生彈力的條件：（1）兩個(gè)物體直接接觸；⑵接觸面上發(fā)生彈性形變. 1 ?如圖3-1 -1

4、中兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中表達(dá)出的共同的物理思想方法是（） 圖 3-1-1 A?極限法 B.放大法 C?控制變量法 D?等效替代法 【解析】圖甲是利用光的屢次反射將微小形變放大；圖乙是利用細(xì)管中液 面的變化觀察玻璃瓶的微小形變，故為放大法，B正確. 【答案】B 2.（多項(xiàng)選擇）以下各種情況中，屬于彈性形變的有（） A. 撐竿跳高運(yùn)發(fā)動(dòng)起跳中，撐竿的形變 B. 當(dāng)你坐在椅子上時(shí)，椅面發(fā)生的微小形變 C?細(xì)鋼絲被繞制成彈簧 D.鋁桶被砸扁 ［解析】 通過下表對(duì)各項(xiàng)逐一分析 選項(xiàng) 透析過程 結(jié)論 A項(xiàng) 當(dāng)運(yùn)發(fā)動(dòng)對(duì)竿的作用力消失后，竿仍能恢復(fù)原來的形狀 V B項(xiàng) 當(dāng)人站起時(shí)，

5、椅面發(fā)生的微小形變會(huì)立即消失 V C項(xiàng) 細(xì)鋼絲被繞制成彈簧后，形狀無(wú)法恢復(fù) X D項(xiàng) 鋁桶被砸扁后，形狀同樣無(wú)法恢復(fù) X 【答案】AB 觀測(cè)物體形變的方法 1 ?形變明顯的，如彈簧伸長(zhǎng)或縮短，橡皮條被拉長(zhǎng)等，可以直接觀察和測(cè) 量. 2.有的形變■非常少，我們很難觀察到，可以通過放大來觀察微小的形變? 探究彈力 ［先填空］ 1 ?彈力：產(chǎn)生形變的物體由于要恢復(fù)原狀，會(huì)對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生的力 的作用，這種力稱為彈力. 2?彈力的方向：(1)壓力方向垂直支持面指向被壓的物體; (2) 支持力的方向垂直于支持面指向被支持的物體； (3) 繩子對(duì)

6、物體的拉力方向指向繩子收縮的方向. 3 ?胡克定律 (1)內(nèi)容：在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力F的大小與彈簧的伸長(zhǎng)(或縮短)量x成 正比. ⑵公式：F=kx,其中k為彈簧的勁度系數(shù),單位：N/m,讀作牛頓每米.不 同的彈簧，其勁度系數(shù)不同. ［再判斷］ 1.兩個(gè)接觸的物體，假設(shè)它們間有彈性形變，那么一定有彈力的作用.3) 2?彈簧只有發(fā)生形變時(shí)，k數(shù)值才不為0.(X) 3?彈簧的勁度系數(shù)與彈力的大小無(wú)關(guān).(J) ［后思考］ 對(duì)于同一根彈簧，被拉得越長(zhǎng)，彈簧的彈力就越大，那么彈簧的彈力大 小是否與其長(zhǎng)度成正比？ 【提示】 不是,彈簧的彈力在其彈性限度內(nèi)與形變量成正比,不是與長(zhǎng)度

7、第4頁(yè) 成正比. ［合作探討］ 探討1:彈力的方向是否與物體形變的方向相同? 【提示】彈力的方向與物體形變方向相反. F 探討2：據(jù)胡克定律F=k得k=F，能否說勁度系數(shù)k與F成正比，與x 成反比？ 【提示】 不能，勁度系數(shù)k由彈簧本身決定，與F^x無(wú)關(guān). ［核心點(diǎn)擊］ 1?彈力方向確實(shí)定 發(fā)生彈性形變的物體，由于要恢復(fù)原狀產(chǎn)生彈力，所以彈力的方向由施力 物體的形變的方向決定，彈力的方向總與施力物體形變的方向相反，作用在迫 使物體發(fā)生形變的物體上. 幾種常見彈力的方向如下表: 類型 方向 圖示 平面產(chǎn)生的彈力 垂直于平面指向受力物體 點(diǎn)產(chǎn)生的彈

8、力 過點(diǎn)垂直于和點(diǎn)接觸的平面 （或曲面的切面） ^777^ I ￡ h r 曲面產(chǎn)生的彈力 垂直于曲面的切面 輕繩產(chǎn)生的彈力 沿繩指向繩收縮的方向 L ￥ 人 輕彈簧產(chǎn)生的彈力 沿彈簧與形變方向相反 『5 L ⑴胡克定律成立的條件是：彈簧發(fā)生彈性形變，即必須在彈性限度內(nèi). (2) F=kx中的x是彈簧的形變量，是彈簧伸長(zhǎng)或縮短的長(zhǎng)度，而不是彈簧 的總長(zhǎng)度. (3) F=kx中的k為彈簧的勁度系數(shù)，反映彈簧本身的屬性，由彈簧自身的 長(zhǎng)度、粗細(xì)、材料等因素決定，與彈力F的大小和伸長(zhǎng)量x無(wú)關(guān). ⑷由F=kx可知，彈簧上彈力的變化量AF與形變量的

9、變化量Ax也成正比 關(guān)系，即AF=kAx. 3?在如圖3-1-2所示的各圖中畫出物體P受到的各接觸點(diǎn)或接觸面對(duì)它的 彈力的示意圖，各圖中物體P均處于靜止?fàn)顟B(tài). 甲 乙 丙 丁 圖 3-1-2 【解析】 甲■于繩的拉力"應(yīng)沿繩指向繩收縮的方向，因此彈力方向沿繩 向上； 乙中P與斜面接觸面為平面，P受到的支持力垂直于斜面向上; 丙中A、B兩點(diǎn)都是球面與平面相接觸，彈力應(yīng)垂直于平面，且必過球心， 所以A處彈力方向水平向右，B處彈力垂直于斜面向左上方，且都過球心; 丁中A點(diǎn)屬于點(diǎn)與球面相接觸，彈力應(yīng)垂直于球面的切面斜向上，且必過 球心 O,B點(diǎn)屬于點(diǎn)與桿相接觸，彈力應(yīng)垂直于桿向上；

10、 它們所受彈力的示意圖如下圖. 甲 乙 丙 丁 【答案】見解析 4 ?一輕質(zhì)彈簧原長(zhǎng)為8 cm,在4N的拉力作用下伸長(zhǎng)了 2 cm,彈簧未超 出彈性限度，那么該彈簧的勁度系數(shù)為() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：60042108】 A. 40 m/N B? 40 N/m C? 200 m/N D? 200 N/m F 4 【解析】 由F = k知，彈簧的勁度系數(shù)k = x =麗 N/m = 200 N/m ,選 項(xiàng)D正確. 叫上掃一相 【答案】D ⑴彈簧的勁度系數(shù)為多大？ (2)當(dāng)該彈簧長(zhǎng)度為4.20 cm時(shí)，彈簧的彈力有多大？ 【解析】 ⑴由 F = k 得 F1=k(Z1-Z0)

11、W k = ￡ = 光 N =1X103 li - Iq X10 ■2 m N/m. ⑵當(dāng)該彈簧長(zhǎng)度為4.20 cm時(shí)，彈簧處于壓縮狀態(tài)，此時(shí)彈簧的彈力F2 = k(l0 -l2) = 1X 103X(5.00 - 4.20)X10-2 N = 8 N. 【答案】(1)1 X103 N/m ⑵8 N 彈力大小的計(jì)算 1 ?公式法：利用公式F = kx計(jì)算(適用于彈簧這樣的彈性體彈力的計(jì)算). 2.平衡法：如果懸掛在豎直細(xì)繩上的物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，求解細(xì)繩的拉力 時(shí)，可用二力平衡得到拉力的大小等于物體重力的大小(目前主要分析二力平衡 的情況). 識(shí)點(diǎn)1 ◎ 力的

12、圖示 ［先填空］ 1力的示意圖：用二帶箭頭的線段表示力的方向和作用點(diǎn)的線段. 2 ?力的圖示：線段按一定比例（標(biāo)度）畫出，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). ［再判斷］ 1力的圖示只能表示力的大小和方向.（X） 2?力的圖示和力的示意圖沒有區(qū)別.（X） 3?力的作用點(diǎn)只能用箭尾表示.（X） ［后思考］ 1要完整的表示某一力需要表示出哪些方面？ 【提示】 需表示出力的大小、方向、作用點(diǎn)這三個(gè)方面，這種表示方法叫 力的圖示. 2 ?要用作圖法準(zhǔn)確地表示一個(gè)力，是作力的圖示呢，還是作力的示意圖？ 【提示】 由于力的圖示可以同

13、時(shí)表示岀力的三要素，而力的示意圖只能表 示出力的作用點(diǎn)和方向■不能準(zhǔn)確表示出力的大小，故采用力的圖示法表示力較 為準(zhǔn)確. ［合作探討］ 探討1：影響力的作用效果有哪些? 【提示】 有三個(gè)：力的大小、方向、作用點(diǎn). 探討2 —個(gè)物體受多個(gè)力的作用，在作多個(gè)力的圖示時(shí)，選取的標(biāo)度是否 相同？ 【提示】 一般為了解題方便，同一個(gè)圖中的標(biāo)度是相同的. ［核心點(diǎn)擊］ 1 ?力的圖示：用一條帶箭頭的線段（有向線段）來表示力的三要素. （1）線段的長(zhǎng)短（嚴(yán)格按標(biāo)度畫）表示力的大??； (2) 箭頭指向表示力的方向； (3) 箭尾(或箭頭)常畫在力的作用點(diǎn)上(在有些問題中為了方

14、便，常把一個(gè)物 體用一個(gè)點(diǎn)表示). 注意：⑴標(biāo)度的選取應(yīng)根據(jù)力的大小合理設(shè)計(jì).一般情況下，線段應(yīng)取2? 5個(gè)整數(shù)段標(biāo)度的長(zhǎng)度.(2)畫同一物體受到的不同力時(shí)要用同一標(biāo)度. 2 ?力的示意圖：用一條帶箭頭的線段來表示力方向和作用點(diǎn). ⑴從作用點(diǎn)開始沿力的方向畫一適當(dāng)長(zhǎng)度的線段； (2)在線段的末端標(biāo)出箭頭，表示力的方向. 注意：對(duì)于幾何形狀規(guī)那么的物體，在畫力的圖示和示意圖的時(shí)候，有向 線段的起點(diǎn)可畫在幾何中心?為簡(jiǎn)化，也可以把物體用質(zhì)點(diǎn)代替. 6?如圖3-1-3所示，一物體A受到一個(gè)大小為10 N的拉力作用，該拉力方 向與水平方向成30。角斜向上，畫出這個(gè)拉力的圖示. 圖 3-

15、1-3 【解析】 題圖僅是拉力的示意圖，而不是拉力的圖示，畫力的圖示時(shí)，應(yīng) 按以下步驟進(jìn)行： (1) 選定標(biāo)度，此題我們可以選取1 cm長(zhǎng)的線段表示5 N的力. (2) 沿力的方向并且從力的作用點(diǎn)開始，按比例畫出一線段，圖中有向線段 的長(zhǎng)度為2 cm. (3) 在線段末端標(biāo)出箭頭，如圖甲所示，為了簡(jiǎn)便，還可以將受力物體用一 個(gè)點(diǎn)來代替，將力畫成如圖乙所示. 甲 乙 【答案】見解析 7?如圖3-1-4所示，壓縮彈簧對(duì)拇指的彈力15 N,作出拇指受力的圖示. 圖 3-1-4 【解析】 當(dāng)拇指按壓彈簧時(shí)■拇指會(huì)受到彈簧的彈力，由題意知其大小為 F = 15 N ,方向水平向右；那么力的作用點(diǎn)可畫在拇指和彈簧的接觸處，過力的 作用點(diǎn)向右畫一條線段，截取和標(biāo)度相等的三段；在線段的末端標(biāo)岀箭頭和力的 大小?如圖? 【答案】見解析 作力的圖示考前須知 選標(biāo)度時(shí)應(yīng)根據(jù)力的大小合理設(shè)計(jì)，一般情況下線段分段應(yīng)在2~5段，不 宜太多，也不宜太少.注意用箭尾到箭頭的總長(zhǎng)表示力的大小.