《弹力》ppt课件2.ppt

学案学案2 2 弹力弹力 蹦极时，人自身所受重力让蹦极时，人自身所受重力让其下落，被拉伸的蹦极绳又会产其下落，被拉伸的蹦极绳又会产生向上的力，把人拉上去。正是生向上的力，把人拉上去。正是在这上上下下的振荡中蹦极者才在这上上下下的振荡中蹦极者才体验到了前所未有的刺激。体验到了前所未有的刺激。当用手提拉弹簧时，手会感当用手提拉弹簧时，手会感到弹簧产生的向下到弹簧产生的向下“拉拉”的作用的作用力；在压缩弹簧时也会感受到弹力；在压缩弹簧时也会感受到弹簧产生的向上簧产生的向上“顶顶”的作用力。的作用力。吉他、古筝等弦乐器演奏者吉他、古筝等弦乐器演奏者在演奏时，手都要拨弄琴弦，才在演奏时，手都要拨弄琴弦，才能发出动听的乐音。能发出动听的乐音。上紧的钟表发条，束在头上上紧的钟表发条，束在头上的橡皮筋，凹陷的沙发的橡皮筋，凹陷的沙发形变形变和弹力在我们的生活中无处不在。和弹力在我们的生活中无处不在。学点学点1 1 弹性形变和弹力弹性形变和弹力 形变形变：物体在力的作用下形状或体积发生改变叫做形变。物体在力的作用下形状或体积发生改变叫做形变。弹性形变：弹性形变：有些物体在形变后能够恢复原状，如弹簧、橡皮筋等，有些物体在形变后能够恢复原状，如弹簧、橡皮筋等，这种形变叫做弹性形变。这种形变叫做弹性形变。形变的两个方面形变的两个方面:形状的改变：指受力时物体的外观发生变化，如橡皮条拉紧形状的改变：指受力时物体的外观发生变化，如橡皮条拉紧时，由短变长；跳水馆中的跳板本来是水平伸直的，当运动员在上时，由短变长；跳水馆中的跳板本来是水平伸直的，当运动员在上面跳时，平直的板变得弯曲；撑杆跳高时，运动员手中的撑杆由直面跳时，平直的板变得弯曲；撑杆跳高时，运动员手中的撑杆由直变曲。变曲。体积的改变：指受力物体的体积发生变化。如用力打排球，体积的改变：指受力物体的体积发生变化。如用力打排球，排球的体积变小；用力压海绵，海绵的体积变小。排球的体积变小；用力压海绵，海绵的体积变小。弹力弹力 弹力的概念：发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对与它弹力的概念：发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力。接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力。弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后，弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后，物体就不能完全恢复原来的形状，这个限度叫做弹性限度。物体就不能完全恢复原来的形状，这个限度叫做弹性限度。说明：说明：任何物体都能发生形变，不能发生形变的物体是不存在任何物体都能发生形变，不能发生形变的物体是不存在的，不过有的形变比较明显，可以直接看见；有的形变极其微小，的，不过有的形变比较明显，可以直接看见；有的形变极其微小，要用仪器才能显示出来。当一本书放到桌面上后，桌面一定被书压要用仪器才能显示出来。当一本书放到桌面上后，桌面一定被书压得凹了一些，由于书的重力较小，桌面的形变微小，肉眼几乎看不得凹了一些，由于书的重力较小，桌面的形变微小，肉眼几乎看不出来。可以设想一下，当在桌面上放一大铁球或人站在桌面上时，出来。可以设想一下，当在桌面上放一大铁球或人站在桌面上时，桌面的形变是容易被发现的。桌面的形变是容易被发现的。弹力产生的条件弹力产生的条件物体间直接接触。物体间直接接触。接触面处发生弹性形变。接触面处发生弹性形变。【例例1】关于弹力的产生，下列说法正确的是关于弹力的产生，下列说法正确的是()A.只要两物体相接触就一定产生弹力只要两物体相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.只要物体发生形变就一定有弹力产生只要物体发生形变就一定有弹力产生 D.只有发生弹性形变的物体才会对它接触的物只有发生弹性形变的物体才会对它接触的物 体产生弹力作用体产生弹力作用【解析】弹力的产生条件弹力的产生条件接触和弹接触和弹性形变。性形变。A A、C C都只有弹力产生条件的一都只有弹力产生条件的一个方面，而个方面，而B B只说只说“有相互吸引有相互吸引”，只，只能证明有力存在，不一定是弹力，故选能证明有力存在，不一定是弹力，故选D D。D 1一辆拖拉机停在水平地面上，下列说法中正确的是（一辆拖拉机停在水平地面上，下列说法中正确的是（）A.地面受到了向下的弹力，是因为地面发生了弹性形变；拖拉机没有发地面受到了向下的弹力，是因为地面发生了弹性形变；拖拉机没有发 生形变，所以拖拉机不受弹力生形变，所以拖拉机不受弹力B.地面受到了向下的弹力，是因为地面发生了弹性形变；拖拉机受到了地面受到了向下的弹力，是因为地面发生了弹性形变；拖拉机受到了 向上的弹力，是因为拖拉机也发生了形变向上的弹力，是因为拖拉机也发生了形变C.拖拉机受到向上的弹力，是因为地面发生了形变；地面受到向下的弹拖拉机受到向上的弹力，是因为地面发生了形变；地面受到向下的弹 力，是因为拖拉机发生了形变力，是因为拖拉机发生了形变D.以上说法都不正确以上说法都不正确C学点学点2 2 几种弹力几种弹力压力和支持力压力和支持力 产生：如图产生：如图3-2-1所示，由于书发生了形变，对与它接触的桌面产生所示，由于书发生了形变，对与它接触的桌面产生了弹力了弹力F1，这就是压力，方向是垂直于支持面指向被压的物体。，这就是压力，方向是垂直于支持面指向被压的物体。由于桌面发生形变，对与它接触的书产生弹力由于桌面发生形变，对与它接触的书产生弹力F2，这就是支持力，这就是支持力，方向是垂直于支持面，指向被支持的物体。方向是垂直于支持面，指向被支持的物体。综上，压力和支持力均为弹力，方向垂直于支持面指向受力物体。综上，压力和支持力均为弹力，方向垂直于支持面指向受力物体。注意注意：若接触面是曲面，则弹力的方向垂直过接触点的切线方向。若接触面是曲面，则弹力的方向垂直过接触点的切线方向。(2)常见弹力的方向常见弹力的方向【例例2】请在图请在图3-2-2中画出杆或球所受的弹中画出杆或球所受的弹力。力。杆靠在墙上。杆靠在墙上。杆放在半球形的糟中。杆放在半球形的糟中。球用细绳悬挂在竖直墙上。球用细绳悬挂在竖直墙上。图图3-2-2【答案】如图如图3-2-3所示所示【解析解析】杆在重力作用下对杆在重力作用下对、两处都有挤压作用，故两处都有挤压作用，故、两点处两点处对杆有弹力，弹力方向与接触点的平对杆有弹力，弹力方向与接触点的平面垂直，如图面垂直，如图3-2-33-2-3（甲）所示。（甲）所示。杆对杆对、两处有挤压作用，两处有挤压作用，因因处为曲面，处为曲面，处为支撑点，所以处为支撑点，所以处弹力垂直其切面指向球心，处处弹力垂直其切面指向球心，处弹力垂直杆斜向上，如图弹力垂直杆斜向上，如图3-2-33-2-3（乙）所示。（乙）所示。球挤压墙壁，拉伸绳子，所以墙对球的弹力与墙垂直；绳子产生的球挤压墙壁，拉伸绳子，所以墙对球的弹力与墙垂直；绳子产生的弹力沿绳斜向上，如图弹力沿绳斜向上，如图3-2-33-2-3（丙）所示。（丙）所示。图图3-2-3【评析评析】弹力方向总是与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反。弹力方向总是与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反。所以判断弹力方向时，可以先找出使物体发生形变的外力方向，再确定弹所以判断弹力方向时，可以先找出使物体发生形变的外力方向，再确定弹力方向。力方向。三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相同的光滑圆球三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相同的光滑圆球a、b、c，支点支点、在同一水平面上，在同一水平面上，a的重心的重心a位于球心，位于球心，b、c的重心的重心b、c分别位于球心的正上方和正下方，如图分别位于球心的正上方和正下方，如图3-2-4所示，三球皆所示，三球皆静止。试分析三种情况下支点静止。试分析三种情况下支点、对球的弹力的方向是怎样的。对球的弹力的方向是怎样的。2图图3-2-4【答案答案】相互作用的物体属于点与曲面接触，弹相互作用的物体属于点与曲面接触，弹力的方向垂直于曲面的过接触点的切面，且指向力的方向垂直于曲面的过接触点的切面，且指向球心，与重心位置无关，故三种情况下弹力方向球心，与重心位置无关，故三种情况下弹力方向是一致的，如图所示。是一致的，如图所示。(1)内容内容：在弹性限度内，弹簧的弹力和弹簧伸长（或缩短）的长度成正比。：在弹性限度内，弹簧的弹力和弹簧伸长（或缩短）的长度成正比。（2）公式）公式：kx。式中式中k称为弹簧的劲度系数，其单位为牛顿每米，符号为称为弹簧的劲度系数，其单位为牛顿每米，符号为N/m，比较而言，比较而言，k越大，越大，弹簧越弹簧越“硬硬”，k越小，弹簧越越小，弹簧越“软软”。（3）五个）五个注意点注意点透析胡克定律透析胡克定律 定律的成立是有条件的，这就是弹簧发生定律的成立是有条件的，这就是弹簧发生“弹性形变弹性形变”，且必须在弹性限度内。，且必须在弹性限度内。表达式中的表达式中的x是弹簧的形变量，是弹簧伸长（或缩短）的长度，而不是弹簧的是弹簧的形变量，是弹簧伸长（或缩短）的长度，而不是弹簧的原长，也不是弹簧形变后的实际长度，弹簧伸长或压缩相同长度，弹力大小相等，但原长，也不是弹簧形变后的实际长度，弹簧伸长或压缩相同长度，弹力大小相等，但方向不同。方向不同。表达式中的表达式中的k是弹簧的劲度系数，它反映了弹簧的是弹簧的劲度系数，它反映了弹簧的“软软”“硬硬”程度，是由弹程度，是由弹簧本身的性质决定的。在国际单位制中簧本身的性质决定的。在国际单位制中k的单位为的单位为“N/m”。由于弹簧的形变量由于弹簧的形变量x通常以通常以“cm”为单位，而劲度系数为单位，而劲度系数k又往又往往以往以“N/m”为单位，因而在应用上式时要注意将各物理量的单位为单位，因而在应用上式时要注意将各物理量的单位统一到国际单位制中。统一到国际单位制中。根据胡克定律，可作出弹力根据胡克定律，可作出弹力F与形变量与形变量x的图象，如图的图象，如图3-2-5所示，这是一条通过原点的倾斜直线，其斜率所示，这是一条通过原点的倾斜直线，其斜率(F/x=F/x)反映反映了了k的大小，故胡克定律还可写成：的大小，故胡克定律还可写成：F=kx，即弹力的变化量，即弹力的变化量F跟弹簧长度的变化量成正比。跟弹簧长度的变化量成正比。图图3-2-53-2-5学点学点3 3 胡克定律胡克定律【例例3】量得一只弹簧测力计量得一只弹簧测力计3和和5两刻度线之间的距离为两刻度线之间的距离为2.5cm。求：。求：此弹簧测力计此弹簧测力计3N、5刻度线与零刻度线之间的距离；刻度线与零刻度线之间的距离；此弹簧测力计所用弹簧的劲度系数。此弹簧测力计所用弹簧的劲度系数。【答案】3.75 cm 6.25 cm 80 N/m 3竖直悬挂的弹簧下端，挂一重为竖直悬挂的弹簧下端，挂一重为4的物体时，弹簧长的物体时，弹簧长度为度为12cm；挂重为；挂重为6的物体时，弹簧长度为的物体时，弹簧长度为13cm，则弹簧原长为则弹簧原长为_ cm，劲度系数为，劲度系数为_ N/m.10200 如何利用假设法判断弹力的有无？如何利用假设法判断弹力的有无？（1）假设无弹力：要判断物体在某一接触处是）假设无弹力：要判断物体在某一接触处是否受到弹力作用，可假设在该处将与物体接触的另否受到弹力作用，可假设在该处将与物体接触的另一物体去掉，即假设不存在弹力，看物体是否在该一物体去掉，即假设不存在弹力，看物体是否在该位置保持原来的状态，从而判断物体在该处是否受位置保持原来的状态，从而判断物体在该处是否受到弹力作用。例如，如图所示，一球放在光滑的水到弹力作用。例如，如图所示，一球放在光滑的水平面平面AC上，并和光滑面上，并和光滑面AB接触，球静止，分析球接触，球静止，分析球所受的弹力。假设去掉所受的弹力。假设去掉AB面，球仍保持原来的静止状态，可判断出在球面，球仍保持原来的静止状态，可判断出在球与与AB面的接触处没有弹力；假设去掉面的接触处没有弹力；假设去掉AC面，球将向下运动，故在与面，球将向下运动，故在与AC面的接触处受到弹力，其方向垂直于面的接触处受到弹力，其方向垂直于AC面竖直向上。面竖直向上。（2）假设有弹力：就是假设与研究对象接触的物体施加了弹力，画）假设有弹力：就是假设与研究对象接触的物体施加了弹力，画出假设状态下的受力图，判断受力情况与原来状态是否矛盾，若矛盾，出假设状态下的受力图，判断受力情况与原来状态是否矛盾，若矛盾，则不存在弹力，若不矛盾，则此弹力存在。则不存在弹力，若不矛盾，则此弹力存在。退出退出