高中物理 第三章 相互作用 專題3.2 彈力重點(diǎn)回眸學(xué)案 新人教版必修1.doc

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2．彈力 （一）重點(diǎn)知識(shí)回眸 一、形變的理解 1．形變的兩種情況 (1)形狀的改變：指受力時(shí)物體的外觀發(fā)生變化，如橡皮條拉伸時(shí)由短變長；撐竿跳高時(shí)，運(yùn)動(dòng)員手中的撐竿由直變曲等． (2)體積的改變：指受力時(shí)物體的體積發(fā)生變化，如用力壓排球，排球的體積變小；用力壓海綿，海綿的體積變?。? 2．顯示微小形變的方法 (1)光學(xué)放大法：如圖所示，在一張大桌子上放兩個(gè)平面鏡M和N，讓一束光依次被兩面鏡子反射，最后射到墻上，形成一個(gè)光點(diǎn)P.用力壓桌面時(shí)，桌面發(fā)生了形變，雖然形變量很小，但鏡子要向桌面中間傾斜，由于兩個(gè)鏡子間距較大，光點(diǎn)在墻上有明顯移動(dòng)，把桌面的形變顯示出來． (2)力學(xué)放大法：如圖所示，把一個(gè)圓玻璃瓶瓶口用中間插有細(xì)管的瓶塞堵上，用手輕壓玻璃瓶，玻璃瓶發(fā)生形變，容積減小，水受擠壓上升，松開手后，形變恢復(fù)，水面落回原處． 二、彈力的突破 1．彈力有無的判斷 (1)對(duì)于發(fā)生明顯形變的物體(如彈簧、橡皮筋等)，可根據(jù)彈力產(chǎn)生的條件：物體直接接觸和發(fā)生彈性形變直接判斷． (2)當(dāng)形變不明顯難以直接判斷時(shí)，通常根據(jù)彈力的效果由物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來判斷；有時(shí)也用假設(shè)法；替換法等方法來判斷． 假設(shè)法 思路 假設(shè)將與研究對(duì)象接觸的物體解除接觸，判斷研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否發(fā)生改變，若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，則此處不存在彈力，若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，則此處一定存在彈力 例證 圖中細(xì)線豎直、斜面光滑，假設(shè)去掉斜面，小球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，故小球只受到細(xì)線的拉力，不受斜面的支持力 替換法 思路 用細(xì)繩替換裝置中的桿，看能不能維持原來的力學(xué)狀態(tài)，如果能維持，則說明這個(gè)桿提供的是拉力；否則，提供的是支持力 例證 圖中AB、AC是輕桿，用細(xì)繩替換AB，原裝置狀態(tài)不變，說明AB對(duì)A施加的是拉力；用細(xì)繩替換AC，原狀態(tài)不能維持，說明AC對(duì)A施加的是支持力 狀態(tài)法 思路 若接觸處存在彈力時(shí)與物體所處的狀態(tài)相吻合，說明接觸處有彈力存在，否則接觸處無彈力 例證 光滑球靜止在水平面AC上且和AB面接觸，由于離開AC面的彈力，球?qū)o法靜止，故AC面對(duì)球有彈力．如果AB面對(duì)球有彈力，球?qū)⒉荒鼙３朱o止?fàn)顟B(tài)，故AB面對(duì)球無彈力 2.彈力方向判斷的根據(jù) 發(fā)生彈性形變的物體，由于恢復(fù)原狀產(chǎn)生彈力，所以彈力的方向由施力物體形變的方向決定，彈力的方向總與施力物體形變的方向相反． 3．幾種常見彈力的方向 (1)幾種不同的接觸方式. 面與面 點(diǎn)與面 點(diǎn)與點(diǎn) 彈力 方向 垂直于公共接觸面指向受力物體 過點(diǎn)垂直于面指向受力物體 垂直于公切面指向受力物體 圖示 　(2)輕繩、輕桿、輕彈簧的彈力方向. 輕繩 輕桿 輕彈簧 彈力 方向 沿繩子指向繩子收縮的方向 可沿桿的方向 可不沿桿的方向 沿彈簧形變的反方向　 圖示 4.對(duì)胡克定律的理解 (1)定律的成立是有條件的，這就是彈簧要發(fā)生“彈性形變”，即在彈性限度內(nèi)； (2)表達(dá)式中x是彈簧的形變量，是彈簧伸長(或縮短)的長度，而不是彈簧的原長，也不是彈簧形變后的長度； (3)表達(dá)式中的勁度系數(shù)k，反映了彈簧的“軟”、“硬”程度，是由彈簧本身的性質(zhì)(如材料、形狀、長度等)決定的．不同型號(hào)、不同規(guī)格的彈簧，其勁度系數(shù)不同； (4)設(shè)勁度系數(shù)為k的彈簧，在形變量為x1、x2時(shí)產(chǎn)生的彈力分別為F1、F2，則根據(jù)胡克定律F＝kx，有F1＝kx1，F(xiàn)2＝kx2.兩式相減，有F1－F2＝k(x1－x2)，即ΔF＝kΔx，此式表明彈簧發(fā)生彈性形變時(shí)，彈力的變化ΔF與彈簧長度的變化Δx成正比； (5)根據(jù)F＝kx作出彈力F與形變量x的關(guān)系圖像，如圖所示，這是一條過原點(diǎn)的直線，其斜率k＝＝. 圖236 5．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，目前主要適用于二力平衡的情況． （二）精品同步練習(xí) 第Ⅰ部分 選擇題 一、選擇題：本題共8小題。將正確答案填寫在題干后面的括號(hào)里。 1．下列兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)出的共同的物理思想方法是（　　） A．極限法 B．放大法 C．控制變量法 D．等效替代法 【答案】B 2．書放在水平桌面上，桌面會(huì)受到彈力的作用，產(chǎn)生這個(gè)彈力的直接原因是（　?。? A．書的形變 B．桌面的形變 C．書和桌面的形變 D．書受到的吸引力 【答案】A 【解析】書本對(duì)桌面的彈力受力物體是桌面，因此施力物體是書，由于書本發(fā)生微小的形變，要恢復(fù)原狀因而對(duì)桌面產(chǎn)生彈力。 3．玩具汽車停在模型橋面上，如圖所示，下列說法正確的是（　?。? A．橋面受向下的彈力，是因?yàn)闃蛄喊l(fā)生了彈性形變 B．汽車沒有發(fā)生形變，所以汽車不受彈力 C．汽車受向上的彈力，是因?yàn)闃蛄喊l(fā)生了彈性形變 D．汽車受向上的彈力，是因?yàn)槠嚢l(fā)生了形變 【答案】C 【解析】橋受到向下的彈力是因?yàn)槠嚢l(fā)生了彈性形變，故A、B錯(cuò)誤；汽車受到向上的彈力，是因?yàn)闃蛄喊l(fā)生了彈性形變，故C正確，D錯(cuò)誤。 4．有關(guān)彈力，下列說法正確的是（　　） A．木塊放在桌面上要受到一個(gè)向上的彈力，是由于木塊發(fā)生微小形變而產(chǎn)生的 B．拿一根細(xì)竹竿撥動(dòng)水中木頭，木頭受到竹竿的彈力，是由于木頭發(fā)生形變而產(chǎn)生的 C．繩對(duì)物體的拉力的方向總是沿著繩而指向繩收縮的方向 D．掛在電線下面的電燈受到向上的拉力，是因?yàn)殡娋€發(fā)生微小形變而產(chǎn)生的 【答案】CD 5．如圖，球A放在斜面上，被豎直擋板擋住而處于靜止?fàn)顟B(tài)，關(guān)于球A所受的彈力，正確的（　?。? A．球A僅受一個(gè)彈力作用，彈力方向垂直斜面向上 B．球A受兩個(gè)彈力作用，一個(gè)水平向左，一個(gè)垂直斜面向下 C．球A受兩個(gè)彈力作用，一個(gè)水平向右，一個(gè)垂直斜面向上 D．球A受三個(gè)彈力作用，一個(gè)水平向右，一個(gè)垂直斜面向上，一個(gè)豎直向下 【答案】C 【解析】由于小球?qū)醢搴托泵婢佑|且擠壓，故擋板和斜面都對(duì)球產(chǎn)生彈性，由于彈力的方向垂直于接觸面，所以擋板對(duì)小球的彈力方向水平向右，斜面對(duì)小球的彈力方向垂直于斜面向上。選項(xiàng)C正確。 6．在下圖中，a、b表面均光滑，天花板和地面均水平，a、b間一定有彈力的是（　?。? 【答案】B 7．一根輕質(zhì)彈簧一端固定，用大小為F1的力壓彈簧的另一端，平衡時(shí)長度為l1；改用大小為F2的力拉彈簧，平衡時(shí)長度為l2。彈簧的拉伸或壓縮均在彈性限度內(nèi)，該彈簧的勁度系數(shù)為（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】由胡克定律得 F=kx，式中x為形變量，設(shè)彈簧原長為l0，則有F1=k（l0－l1），F(xiàn)2=k（l2－l0），聯(lián)立方程組可以解得 k=，所以C項(xiàng)正確。 8．如圖甲所示，一個(gè)彈簧一端固定在傳感器上，傳感器與電腦相連，當(dāng)對(duì)彈簧施加變化的作用力（拉力或壓力）時(shí)，在電腦上得到了彈簧形變量與彈簧產(chǎn)生的彈力大小的關(guān)系圖象（如圖乙）。則下列判斷正確的是（　?。? A．彈簧產(chǎn)生的彈力和彈簧的長度成正比 B．在彈性范圍內(nèi)，彈簧長度的增加量與對(duì)應(yīng)的彈力增加量成正比 C．該彈簧的勁度系數(shù)是200 N/m D．該彈簧受到反向壓力時(shí)，勁度系數(shù)不變 【答案】BCD 【解析】根據(jù)胡克定律可知：F=k（l－l0）=kx，即彈簧彈力與彈簧的形變量成正比，與彈簧長度不成正比，故A錯(cuò)誤，B正確；在彈力與彈簧形變量圖象上，圖象的斜率表示勁度系數(shù)，由此可知該彈簧的勁度系數(shù)是200 N/m，故C正確；由于圖象斜率不變，因此由實(shí)驗(yàn)可知該彈簧受到反向壓力時(shí)，勁度系數(shù)不變，故D正確。 第Ⅱ部分非選擇題 二、非選擇題：本題4個(gè)小題。將符合題意的內(nèi)容填寫在題目中的橫線上，或按題目要求作答。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分；有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。 9．某同學(xué)利用如圖（a）裝置做“探究彈簧彈力大小與其長度的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。 （1）他通過實(shí)驗(yàn)得到如圖（b）所示的彈力大小F與彈簧長度x的關(guān)系圖線。由此圖線可得該彈簧的原長x0=　 　cm，勁度系數(shù)k=　 　N/m。 （2）他又利用本實(shí)驗(yàn)原理把該彈簧做成一把彈簧秤，當(dāng)彈簧秤上的示數(shù)如圖（c）所示時(shí)，該彈簧的長度x=　 　cm。 【答案】（1）4 50 （2）10 10．為了探究彈簧彈力F和彈簧伸長量x的關(guān)系，某同學(xué)選了A、B兩根規(guī)格不同的彈簧進(jìn)行測試，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)繪出如圖所示的圖象，從圖象上看，該同學(xué)沒能完全按實(shí)驗(yàn)要求做，使圖象上端成為曲線，圖象上端成為曲線的原因是　 　， B彈簧的勁度系數(shù)為　 　N/m。若要制作一個(gè)精確度較高的彈簧測力計(jì)，應(yīng)選彈簧　 ?。ㄌ睢癆”或“B”）。 【答案】超過彈簧的彈性限度 100 A 【解析】向上彎曲的原因是超出了彈性限度，注意該圖象中縱坐標(biāo)為伸長量，橫坐標(biāo)為拉力，斜率的倒數(shù)為勁度系數(shù)，由此可求出kB=100 N/m，由于A的勁度系數(shù)小，因此其精度高。 11．某課外活動(dòng)小組對(duì)一勁度系數(shù)未知的彈簧進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在彈性限度內(nèi)，若在此彈簧下端掛一重20 N的物體，靜止時(shí)彈簧長度為14 cm，若在彈簧上端壓一重10 N的物體，靜止時(shí)彈簧長度為8 cm，試求該彈簧的勁度系數(shù)k和彈簧的原長x0。 【答案】500 N/m 10 cm 12．如圖所示，原長分別為L1和L2、勁度系數(shù)分別為k1和k2的輕質(zhì)彈簧豎直懸掛在天花板上，兩彈簧之間有一質(zhì)量為m1的物體，最下端掛著質(zhì)量為m2的另一物體，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。 （1）這時(shí)兩個(gè)彈簧的總長度為多大？ （2）若用一個(gè)質(zhì)量為M的平板把下面的物體豎直緩慢地向上托起，直到兩個(gè)彈簧的總長度等于兩彈簧的原長之和，求這時(shí)平板受到上面物體m2的壓力。 【答案】（1）L1+L2++ （2） 【解析】（1）勁度系數(shù)為k1輕質(zhì)彈簧受到的向下拉力（m1+m2）g，設(shè)它的伸長量為x1，根據(jù)胡克定律有： （m1+m2）g=k1 x1 解得：x1= 勁度系數(shù)為k2輕質(zhì)彈簧受到的向下拉力m2g，設(shè)它的伸長量為x2，根據(jù)胡克定律有： m2g=k2 x2 解得：x2= 這時(shí)兩個(gè)彈簧的總長度為：L=L1+L2+x1+x2=L1+L2++