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高一物理必修一弹力高一物理必修一弹力本讲稿第一页，共四十七页牵引列车、锻打工件、击球、弯弓射箭、推、拉、提、举都是常见的弹力弹力弹力从本质上来说，是由电磁力引起的本讲稿第二页，共四十七页形变：形变：物体被物体被弯曲弯曲物体的形状或体积的改变叫做形物体的形状或体积的改变叫做形变。变。、压缩、拉长、扭转等。、压缩、拉长、扭转等。本讲稿第三页，共四十七页形变后能恢复原状形变后能恢复原状形变后不能恢复原状形变后不能恢复原状弹性形变弹性形变非弹性形变如果形变过大，超过一定限度，即使撤去作用力，物体也不能完全恢复原来的形状，这个限度叫弹性限度本讲稿第四页，共四十七页 讨论讨论：我用力推墙或压桌面，我用力推墙或压桌面，那么墙和桌面也会发生那么墙和桌面也会发生形变吗？形变吗？本讲稿第五页，共四十七页本讲稿第六页，共四十七页总结：任何物体都可以发生形变放放大大的的思思想想本讲稿第七页，共四十七页 猜想猜想：物体发生弹性形变后要恢复原状，对：物体发生弹性形变后要恢复原状，对与它接触的物体会有什么作用呢？与它接触的物体会有什么作用呢？实例分析实例分析1 1 我们现在一起来进行下面的操作：用我们现在一起来进行下面的操作：用手扯住弹簧或橡皮筋的两端，在其的弹手扯住弹簧或橡皮筋的两端，在其的弹性限度范围内拉弹簧或橡皮筋，使其发性限度范围内拉弹簧或橡皮筋，使其发生形变。在操作的同时，用心体会一下生形变。在操作的同时，用心体会一下手与弹簧或橡皮筋之间的相互作用。手与弹簧或橡皮筋之间的相互作用。本讲稿第八页，共四十七页实例分析实例分析2 2 两手拇指根处相互挤两手拇指根处相互挤压，发生形变。用心体会压，发生形变。用心体会两手间的相互作用。两手间的相互作用。猜想猜想：物体发生弹性形变后要恢复原状，对：物体发生弹性形变后要恢复原状，对与它接触的物体会有什么作用呢？与它接触的物体会有什么作用呢？本讲稿第九页，共四十七页二、弹 力1 1、概念：、概念：发生弹性形变的物体发生弹性形变的物体，由于，由于要恢复原状，对跟它要恢复原状，对跟它接触的物体接触的物体产生力产生力的作用，这种力叫弹力。的作用，这种力叫弹力。2 2、弹力产生的条件：、弹力产生的条件：施力物体受力物体直接接触直接接触 +发生弹性形变发生弹性形变弹力产生在弹力产生在直接接触直接接触并并发生弹发生弹性形变性形变的物体之间。的物体之间。接触力接触力本讲稿第十页，共四十七页例例1 关于弹力的产生下列说法（关于弹力的产生下列说法（）A、只要两物体接触就一定产生弹力、只要两物体接触就一定产生弹力B、只要两物体相互吸引就一定产生弹力、只要两物体相互吸引就一定产生弹力C、只要两物体发生形变就一定产生弹力、只要两物体发生形变就一定产生弹力D、只有发生弹性形变的物体才会对与它接、只有发生弹性形变的物体才会对与它接触的物体产生弹力作用触的物体产生弹力作用D本讲稿第十一页，共四十七页ABF1F2 两个相互接触的物体间一定会产生弹两个相互接触的物体间一定会产生弹力吗？力吗？如何判断弹力的存在？如何判断弹力的存在？假设法假设法设想设想,如果如果右面墙壁撤右面墙壁撤去时去时,A物体物体会会“动动”,则有弹力则有弹力,否则没有否则没有.ATT本讲稿第十二页，共四十七页“弹力有无的判断”跟踪练习：判断球与斜面判断球与斜面间有无弹力间有无弹力GTN斜面球本讲稿第十三页，共四十七页弹力的方向弹力的方向 绳子（橡皮筋）绳子（橡皮筋）沿着绳而指向绳收缩的方沿着绳而指向绳收缩的方向向支持面上支持面上的支持力的支持力和压力和压力过接触点过接触点垂直接触面垂直接触面(平面或公切面平面或公切面)指向受力物体指向受力物体本讲稿第十四页，共四十七页要点二要点二要点二要点二弹弹弹弹力方向的确定力方向的确定力方向的确定力方向的确定弹弹弹弹力力力力的的的的方方方方向向向向与与与与施施施施力力力力物物物物体体体体形形形形变变变变方方方方向向向向相相相相反反反反，作作作作用用用用在在在在迫迫迫迫使使使使物物物物体体体体发发发发生形生形生形生形变变变变的那个物体上，几种常的那个物体上，几种常的那个物体上，几种常的那个物体上，几种常见见见见情况如下表：情况如下表：情况如下表：情况如下表：本讲稿第十五页，共四十七页本讲稿第十六页，共四十七页弹力的方向1 1、平、平面与平面接触面与平面接触总结：弹力垂直接触面总结：弹力垂直接触面例题例题1 1：分析：分析A A受到的弹力（受到的弹力（A A均处于静止均处于静止状态）状态）AFAA本讲稿第十七页，共四十七页OABF1F2A点处是半圆球壳（点）与棒（平面）相接触点处是半圆球壳（点）与棒（平面）相接触B点处是半圆（圆弧面）与棒（点）相接触点处是半圆（圆弧面）与棒（点）相接触过接触点过接触点垂直接触面垂直接触面(平面或公切面平面或公切面)指向受力物体指向受力物体本讲稿第十八页，共四十七页总结：弹力通过接触点垂直于平面或曲总结：弹力通过接触点垂直于平面或曲面的切面面的切面 2 2、点与面接触、点与面接触例题例题2：分析物体：分析物体A受到的弹力（受到的弹力（A均处均处 于静止状态）于静止状态）BA本讲稿第十九页，共四十七页3 3、曲面与曲面接触、曲面与曲面接触例例3：分析球：分析球A所受到的弹力所受到的弹力总结：弹力的方向总总结：弹力的方向总是垂直接触面或曲面是垂直接触面或曲面的切面，并指向被压的切面，并指向被压或被支撑的物体。或被支撑的物体。支持力与压力属于弹力支持力与压力属于弹力A本讲稿第二十页，共四十七页例例例例2 2在下在下在下在下图图图图所示所示所示所示图图图图中画出物体中画出物体中画出物体中画出物体P P受到的各接触点或面受到的各接触点或面受到的各接触点或面受到的各接触点或面对对对对它的它的它的它的弹弹弹弹力的示意力的示意力的示意力的示意图图图图，其中甲、乙、丙中物体，其中甲、乙、丙中物体，其中甲、乙、丙中物体，其中甲、乙、丙中物体P P处处处处于静止状于静止状于静止状于静止状态态态态，丁中物体丁中物体丁中物体丁中物体P P(即球即球即球即球)在水平面上匀速在水平面上匀速在水平面上匀速在水平面上匀速滚动滚动滚动滚动本讲稿第二十一页，共四十七页【答案答案答案答案】它它它它们们们们所受所受所受所受弹弹弹弹力的示意力的示意力的示意力的示意图图图图如如如如图图图图所示：所示：所示：所示：本讲稿第二十二页，共四十七页变变式式2请请在在图图中画出杆或球所受的中画出杆或球所受的弹弹力力(a)杆靠在杆靠在墙墙上上(b)球用球用球用球用细线悬细线悬细线悬细线悬挂在挂在挂在挂在竖竖竖竖直直直直墙墙墙墙上上上上(c)点点点点1、2、3 3都都可可能能是是球球的的重重心心位位置置，点点2是是是是球球球球心心心心，1、2、3 3点在同一点在同一竖竖直直线线上上本讲稿第二十三页，共四十七页【解解解解析析析析】本本本本题题题题考考考考查查查查对对对对弹弹弹弹力力力力方方方方向向向向的的的的判判判判定定定定，关关关关键键键键是是是是熟熟熟熟悉悉悉悉各各各各种种种种接触中的弹力方向接触中的弹力方向接触中的弹力方向接触中的弹力方向(a)(a)杆杆杆杆在在在在重重重重力力力力作作作作用用用用下下下下对对对对A A、B B两两两两处处处处都都都都产产产产生生生生挤挤挤挤压压压压作作作作用用用用，故故故故A A、B B两两两两处处处处对对对对杆杆杆杆都都都都有有有有弹弹弹弹力力力力，弹弹弹弹力力力力方方方方向向向向与与与与接接接接触触触触点点点点所所所所在在在在的的的的平平平平面面面面垂垂垂垂直直直直如如如如图图图图(a)(a)所示所示所示所示(b)(b)球球球球挤挤挤挤压压压压墙墙墙墙壁壁壁壁且且且且拉拉拉拉紧紧紧紧绳绳绳绳子子子子，所所所所以以以以墙墙墙墙对对对对球球球球的的的的弹弹弹弹力力力力与与与与墙墙墙墙面面面面垂垂垂垂直直直直；绳子对球的弹力沿绳子斜向上如图绳子对球的弹力沿绳子斜向上如图绳子对球的弹力沿绳子斜向上如图绳子对球的弹力沿绳子斜向上如图(b)(b)所示所示所示所示(c)(c)当当当当重重重重心心心心不不不不在在在在球球球球心心心心处处处处时时时时，弹弹弹弹力力力力作作作作用用用用也也也也必必必必通通通通过过过过球球球球心心心心点点点点2 2，如如如如图图图图(c)(c)所所所所示示示示应应应应注注注注意意意意不不不不要要要要错错错错误误误误地地地地认认认认为为为为弹弹弹弹力力力力作作作作用用用用线线线线必必必必定定定定通通通通过过过过球球球球的重心的重心的重心的重心本讲稿第二十四页，共四十七页弹弹力力的的大大小小弹力的大小跟形变的大小有关系，弹力的大小跟形变的大小有关系，在弹性限度内，形变越大，弹力在弹性限度内，形变越大，弹力也越大，形变消失，弹力也消失也越大，形变消失，弹力也消失.本讲稿第二十五页，共四十七页弹弹簧簧的的弹弹力力实验探究实验探究弹簧的伸长 （cm）钩码（个）本讲稿第二十六页，共四十七页推论：弹力的推论：弹力的大小跟形变的大大小跟形变的大小有关系，形变小有关系，形变越大，弹力也越越大，弹力也越大，形变消失，大，形变消失，弹力也消失弹力也消失.胡克定律：弹簧胡克定律：弹簧发生弹性形变时发生弹性形变时.弹力的大小与弹力的大小与弹簧伸长（或缩弹簧伸长（或缩短）的长度成短）的长度成正比正比 本讲稿第二十七页，共四十七页胡克定律胡克定律式中的式中的x x是弹簧的形变量，是弹簧的形变量，k k称称为弹簧的劲度系数为弹簧的劲度系数 单位是牛顿单位是牛顿每米，单位的符号是每米，单位的符号是N/mN/m本讲稿第二十八页，共四十七页图像的斜率代图像的斜率代表什么？表什么？图像弹簧的劲度系数弹簧的劲度系数本讲稿第二十九页，共四十七页 例：一根劲度系数为例：一根劲度系数为103N/m的弹簧的弹簧,在在受受500N的力作用时的力作用时,长度为长度为63cm,当不受外当不受外力作用时力作用时,弹簧的长度可能为弹簧的长度可能为:()A.83cm B.13cm C.113cm D.38cm 注注注注：对对对对于于于于弹弹弹弹簧簧簧簧，要要要要注注注注意意意意有有有有伸伸伸伸长长长长与与与与压压压压缩缩缩缩两两两两种状态。种状态。种状态。种状态。BC本讲稿第三十页，共四十七页v例例3一一根根轻轻质质弹弹簧簧，当当它它受受到到10 N的的拉拉力力时时长长度度为为12 cm，与与它它受受到到25 N的的拉拉力力时时长长度度为为15 cm，问问弹弹簧簧不不受受力力时时的的自自然然长长度度为为多多少？少？该弹该弹簧的簧的劲劲度系数度系数为为多少？多少？v【解解析析】同同一一弹弹簧簧劲劲度度系系数数k是是不不变变的的，作作用用力力不不同同，弹弹簧簧的的形形变变量量不不同同，但但都都遵遵从从胡胡克定律克定律v解解法法一一：设设弹弹簧簧的的自自然然长长度度为为l0，由由胡胡克克定定律律有：有：v当当F110 N，l112 cm时，时，F1k(l1l0)v当当F225 N，l215 cm时，时，F2k(l2l0)本讲稿第三十一页，共四十七页【答案】【答案】10 cm10 cm500 N/m500 N/m本讲稿第三十二页，共四十七页v变变式式3一一根根弹弹簧簧在在弹弹性性限限度度内内，对对其其施施加加30 N的的拉拉力力时时，其其长长度度为为20 cm，对对其其施施加加30 N压压力力时时，其其长长为为14 cm，试试求求该该弹弹簧簧的的自自然然长度和它的劲度系数长度和它的劲度系数v【解解析析】设设弹弹簧簧原原长长为为l0，劲劲度度系系数数为为k，对对其其施施加加拉拉力力时时，由由胡胡克克定定律律有有：F1k(l1l0)v对其施加压力时，有对其施加压力时，有F2k(l0l2)v解得：解得：l017 cm，k1000 N/m.v【答案答案】17 cm1000N/m本讲稿第三十三页，共四十七页v典典例例1一一辆辆汽汽车车停停在在水水平平地地面面上上，下下列列说说法法中正确的是中正确的是()vA地地面面受受到到了了向向下下的的弹弹力力，是是因因为为地地面面发发生生了了弹弹性性形形变变；汽汽车车没没有有发发生生形形变变，所所以以汽汽车车不受不受弹弹力力vB地地面面受受到到了了向向下下的的弹弹力力，是是因因为为地地面面发发生生了了弹弹性性形形变变；汽汽车车受受到到了了向向上上的的弹弹力力，是是因因为为汽汽车车也也发发生了形生了形变变vC汽汽车车受受到到向向上上的的弹弹力力，是是因因为为地地面面发发生生了了形形变变；地地面面受受到到向向下下的的弹弹力力，是是因因为为汽汽车车发发生了形生了形变变v易易错错点点1：对弹对弹力力产产生原因理解不到位生原因理解不到位vD以上以上说说法都不正确法都不正确本讲稿第三十四页，共四十七页v纠错补练纠错补练1下列关于下列关于弹弹力的力的说说法正确的是法正确的是()vA木木板板放放在在桌桌面面上上要要受受到到一一个个向向上上的的弹弹力力，这这是是由由于于木木块发块发生了形生了形变变而而产产生的生的vB拿拿一一根根细细竹竹竿竿拨拨动动水水中中的的木木头头，木木头头受受到到竹竹竿竿的的弹弹力，因力，因为为木木头发头发生了形生了形变变而而产产生的生的vC绳对绳对物体的拉力方向物体的拉力方向总总是沿着是沿着绳绳且指向且指向绳绳收收缩缩的方向的方向vD挂挂在在电电线线下下的的电电灯灯受受到到向向上上的的拉拉力力，是是因因为为电电线发线发生微小形生微小形变变而而产产生的生的【答案】【答案】CDCD本讲稿第三十五页，共四十七页v易易错错点点2：不能正确分析：不能正确分析轻轻杆的杆的弹弹力力v典典例例2如如下下图图所所示示，一一根根弹弹性性杆杆的的一一端端固固定定在在倾倾角角为为30的的斜斜面面上上，杆杆的的另另一一端端固固定定一一个个重重为为2 N的的小小球球，小小球球处处于于静静止止状状态态，则则弹弹性杆性杆对对小球的小球的弹弹力力()vA大小大小为为2 N，方向平行于斜面向上，方向平行于斜面向上vB大小大小为为1 N，方向平行于斜面向上，方向平行于斜面向上vC大小大小为为2 N，方向垂直于斜面向上，方向垂直于斜面向上vD大小大小为为2 N，方向，方向竖竖直向上直向上v【错因分析错因分析】误认为杆中的弹力一定沿杆而错选误认为杆中的弹力一定沿杆而错选v【解解析析】小小球球受受重重力力和和杆杆的的支支持持力力(弹弹力力)作作用用处处于于静静止止状状态态，由二力平衡知识可知，杆对小球的弹力与重力等大、反向由二力平衡知识可知，杆对小球的弹力与重力等大、反向v【正确答案正确答案】D本讲稿第三十六页，共四十七页v【题题后后反反思思】杆杆中中的的弹弹力力可可能能沿沿杆杆也也可可能能不不沿沿杆杆，而而轻轻绳绳的的弹弹力力一一定沿渑定沿渑v纠纠错错补补练练2如如图图所所示示，小小车车上上固固定定着着一一根根弯弯成成角角的的曲曲杆杆，杆杆的的另另一一端端固固定定一一个个质质量量为为m的的球球小小车车处处于于静静止止状状态态，分分析析杆杆对对球球的的弹弹力的大小和方向力的大小和方向v【解解析析】由由于于球球处处于于平平衡衡状状态态，根根据据二二力力平平衡衡的的条条件件知知，杆杆对对球球的的弹弹力力方方向向与与重重力力方方向向相相反反，竖竖直直向向上上，弹弹力力大大小小与与球球的的重重力力大小相等，为大小相等，为mg.v【答案答案】mg，竖竖直向上直向上本讲稿第三十七页，共四十七页v1关于关于弹弹力的方向，下列力的方向，下列说说法正确的是法正确的是()vA压压力的方向力的方向总总是垂直于接触面，并指向被是垂直于接触面，并指向被压压物体物体vB支持力的方向支持力的方向总总是垂直于支持面并指向被支持物体是垂直于支持面并指向被支持物体vC绳对绳对物体拉力的方向物体拉力的方向总总是沿着是沿着绳绳，并指向，并指向绳绳收收缩缩的方向的方向vD杆杆对对物体的物体的弹弹力力总总是沿着杆，并指向杆收是沿着杆，并指向杆收缩缩的方向的方向v【解解析析】本本题题主主要要考考查查了了弹弹力力的的方方向向问问题题，压压力力、支支持持力力总总是是垂垂直直于于接接触触面面，由由施施力力物物体体指指向向受受力力物物体体，绳绳子子类类软软物物体体产产生生的的弹弹力力一一定定沿沿绳绳子收缩的方向，而杆产生的弹力方向不一定，要具体情况具体分析子收缩的方向，而杆产生的弹力方向不一定，要具体情况具体分析v【答案答案】ABC本讲稿第三十八页，共四十七页v2将一本将一本书书放在水平桌面上静止，放在水平桌面上静止，则则下面下面说说法中正确的是法中正确的是v()vA书对书对桌面的桌面的压压力就是力就是书书受的重力，施力物体是地球受的重力，施力物体是地球vB书对书对桌面的桌面的压压力就是力就是书书受的重力，施力物体是桌子受的重力，施力物体是桌子vC书对书对桌面的桌面的压压力是力是弹弹力，在数力，在数值值上等于上等于书书受的重力受的重力 vD书书能静止，是由于能静止，是由于书书的重力大于桌面的重力大于桌面对书对书的支持力的支持力v【解解析析】书书对对桌桌面面的的压压力力属属弹弹力力，其其施施力力物物体体是是书书，A、B错错；由由于于书书处处于于静静止止状状态态，书书的的重重力力与与书书受受到到桌桌面面的的支支持持力力大大小小相相等等，而而书书对对桌桌面面的的压压力力和和桌桌面面对对书书的的弹弹力力大大小小相相等等，故故书书对对桌桌面面的的压压力力与与重力在数值上相等，重力在数值上相等，C对、对、D错错v【答案答案】C本讲稿第三十九页，共四十七页v3一一物物体体静静止止在在斜斜面面上上时时，正正确确表表示示斜斜面面对对物物体体的的弹弹力力F的方向的的方向的图图是是()v【解解析析】物物体体所所受受的的弹弹力力是是支支持持力力，要要先先找找接接触触面面，就就是是斜斜面面，支支持持力力应应该该垂垂直直于于斜斜面面，从从接接触触位位置置指指向向物物体体，所所以答案为以答案为A.本讲稿第四十页，共四十七页v4原原长为长为16 cm的的轻质弹轻质弹簧，当甲、乙两人同簧，当甲、乙两人同时时用用100 N的力由两端反的力由两端反v向拉向拉时时，弹弹簧簧长长度度变为变为18 cm；若将；若将弹弹簧一端固定在簧一端固定在墙墙上，另一端由甲上，另一端由甲v一人用一人用200 N的力拉，的力拉，这时弹这时弹簧簧长长度度变为变为_ cm，此，此弹弹簧的簧的劲劲度系数度系数为为v_ N/m.v【答案答案】20 cm5103 N/m本讲稿第四十一页，共四十七页课堂小结课堂小结、弹力的作用点：弹力的作用点：两物体接触处，在受力物体上两物体接触处，在受力物体上三、一、弹力产生条件：三、一、弹力产生条件：1 1、直接接触、直接接触 2 2、发生弹性形变、发生弹性形变二弹力的方向：二弹力的方向：与发生弹性形变的物体恢复原状的方向相同与发生弹性形变的物体恢复原状的方向相同1 1、绳的拉力沿着绳指向绳收缩的方向、绳的拉力沿着绳指向绳收缩的方向2 2、压力和支持力的方向都过接触点垂直接触、压力和支持力的方向都过接触点垂直接触 面面(平面或公切面平面或公切面)指向受力物体指向受力物体四、弹力大小：四、弹力大小：与弹性形变量的大小有关与弹性形变量的大小有关1 1、弹簧弹力：胡克定律、弹簧弹力：胡克定律 F F k x k x 2 2、其它弹力：由物体受其它力和运动状态求解、其它弹力：由物体受其它力和运动状态求解本讲稿第四十二页，共四十七页（二）弹力的三要素（二）弹力的三要素大小大小方向方向作用点作用点接触力接触力两物体接触处，在受力物体两物体接触处，在受力物体上上与发生弹性形变的物体恢复原与发生弹性形变的物体恢复原状的方向相同状的方向相同与弹性形变量的大小有关与弹性形变量的大小有关本讲稿第四十三页，共四十七页1.如图所示，两根相同的轻弹簧S1、S2，劲度系数皆为k=4102N/m，悬挂的重物的质量分别为m1=2 kg和m2=4 kg.若不计弹簧质量，取g=10 m/s2，则平衡时弹簧S1、S2的伸长量分别为()A.5 cm，10 cmB.10 cm，5 cmC.15 cm，10 cmD.10 cm，15 cmC C本讲稿第四十四页，共四十七页课堂小结课堂小结一、弹力产生条件：一、弹力产生条件：1 1、直接接触、直接接触 2 2、发生弹性形变、发生弹性形变二、弹力的作用点：二、弹力的作用点：两物体接触处，在受力物体上两物体接触处，在受力物体上三、弹力的方向：三、弹力的方向：与发生弹性形变的物体恢复原状的方向相同与发生弹性形变的物体恢复原状的方向相同1 1、绳的拉力沿着绳指向绳收缩的方向、绳的拉力沿着绳指向绳收缩的方向2 2、压力和支持力的方向都过接触点垂直接触、压力和支持力的方向都过接触点垂直接触 面面(平面或公切面平面或公切面)指向受力物体指向受力物体四、弹力大小：四、弹力大小：与弹性形变量的大小有关与弹性形变量的大小有关1 1、弹簧弹力：胡克定律、弹簧弹力：胡克定律 F F k x k x 2 2、其它弹力：由物体受其它力和运动状态求解、其它弹力：由物体受其它力和运动状态求解本讲稿第四十五页，共四十七页末受到拉力时末受到拉力时绳子形变方向绳子形变方向拉力拉力 绳的弹力绳的弹力:：是是由由于于绳绳被被拉拉长长而而对对所所拉拉物物体体产产生生的的弹弹力力，方方向向沿沿着着绳绳而而指指向绳收缩的方向向绳收缩的方向。本讲稿第四十六页，共四十七页FN三、弹力有无判断三、弹力有无判断方法：撤去支撑物法方法：撤去支撑物法 假设法假设法+共点力平衡法共点力平衡法F FFNFFNFNGFNFNG不平衡不平衡不平衡不平衡FNGF F不平衡不平衡本讲稿第四十七页，共四十七页