高中物理粤教版必修一同步课堂配套课件 探究形变与弹力的关系.ppt

第一节理解教材新知把握热点考向应用创新演练第三章知识点一知识点二考向一考向二随堂基础巩固课时跟踪训练考向三知识点三返回返回返回1产产生形生形变变的物体由于要恢复的物体由于要恢复原状，会原状，会对对与它接触的物体与它接触的物体产产生力的作用，生力的作用，这这种力叫做种力叫做弹弹力。力。2弹弹力力产产生的条件：两物体相生的条件：两物体相互接触；接触面之互接触；接触面之间发间发生生弹弹性形性形变变。返回3压压力和支持力的方向都垂直于力和支持力的方向都垂直于物体的接触面；物体的接触面；绳绳的拉力沿着的拉力沿着绳绳而指向而指向绳绳收收缩缩的方向。的方向。4弹弹簧簧发发生生弹弹性形性形变时变时，弹弹力的力的大小大小F跟跟弹弹簧伸簧伸长长(或或缩缩短短)的的长长度度x成正比。成正比。返回返回返回1.认识认识形形变变(1)物体物体 发发生生变变化化简简称称为为形形变变。物体的形。物体的形变变可以可以分分为为 形形变变、拉伸形、拉伸形变变、形形变变和扭曲形和扭曲形变变等。等。(2)形形变产变产生的原因是物体受到了生的原因是物体受到了 的作用。的作用。(3)显显示微小形示微小形变变的方法有多种，常用的有：机械放的方法有多种，常用的有：机械放大法、光学放大法、大法、光学放大法、电电子放大法等。子放大法等。压缩压缩弯曲弯曲形状形状力力返回 2弹弹性与性与弹弹性限度性限度(1)弹弹簧具有簧具有 的性的性质质称称为弹为弹性。性。(2)任何物体受到任何物体受到 后都会后都会产产生形生形变变，撤去外，撤去外力后，物体能力后，物体能 的形的形变变，称，称为为 。(3)物体物体发发生生弹弹性形性形变变的最大形的最大形变变量叫做量叫做 。恢复原状恢复原状外力作用外力作用完全恢复原状完全恢复原状弹弹性形性形变变弹弹性限度性限度返回1关于关于弹弹性形性形变变的概念，下面理解正确的是的概念，下面理解正确的是 ()A物体形状的改物体形状的改变变叫做叫做弹弹性形性形变变B一根一根铁丝铁丝用力弯折后的形用力弯折后的形变变就是就是弹弹性形性形变变C物体在外力停止作用后，能物体在外力停止作用后，能够够恢复原状的形恢复原状的形变变叫叫做做弹弹性形性形变变D物体在外力的作用下物体在外力的作用下发发生的形生的形变变叫做叫做弹弹性形性形变变返回解析：解析：弹弹性形性形变变是撤去外力作用后物体能恢复原状的形是撤去外力作用后物体能恢复原状的形变变，并非所有的形并非所有的形变变都是都是弹弹性形性形变变，因而，因而选项选项A、D错误错误；铁丝铁丝用力弯折后，撤去外力，并不能恢复到原来的形状，因而用力弯折后，撤去外力，并不能恢复到原来的形状，因而不属于不属于弹弹性形性形变变，选项选项B错误错误，显显然然选项选项C正确。正确。答案：答案：C返回返回自学教材自学教材1弹弹力的概念力的概念产产生生 的物体由于要恢复原状，会的物体由于要恢复原状，会对对与它与它 的的物体物体产产生力的作用，生力的作用，这这种力称种力称为弹为弹力。力。2弹弹力的方向力的方向绳绳子子对对物体拉力物体拉力(即即绳绳子子产产生的生的弹弹力力)方向方向总总是指向是指向绳绳子子 的方向；的方向；压压力的方向垂直于接触面指向力的方向垂直于接触面指向 的受力的受力物体；支持力的方向垂直于接触面指向物体；支持力的方向垂直于接触面指向 的物体。的物体。形形变变接触接触被被压压收收缩缩被支持被支持返回3弹弹力的大小力的大小胡克定律胡克定律在在 内，内，弹弹簧簧弹弹力力F的大小与的大小与弹弹簧的伸簧的伸长长(或或缩缩短短)量量x成正比。其表达式成正比。其表达式为为：，比，比例系数例系数k叫做叫做弹弹簧的簧的 ，单单位位N/m；x为弹为弹簧簧的形的形变变量，量，单单位：位：m。Fkx弹弹性限度性限度劲劲度系数度系数返回重点重点诠释诠释1弹弹力是否存在的判断方法力是否存在的判断方法(1)根据根据弹弹力力产产生的条件来判断，生的条件来判断，弹弹力力产产生的条件生的条件有两个：物体有两个：物体间间相互接触并且相互接触并且发发生生弹弹性形性形变变，两个条，两个条件必件必须须同同时满时满足才有足才有弹弹力力产产生。生。返回(2)对对于形于形变变不明不明显显的情况，可用以下两种方法来判断：的情况，可用以下两种方法来判断：利用假利用假设设法判断。法判断。可假可假设设在在该处该处把与物体接触的另一物体去掉，看此物体把与物体接触的另一物体去掉，看此物体还还能否在原位置保持原来的状能否在原位置保持原来的状态态，若能保持原来的状，若能保持原来的状态则说态则说明物体明物体间间无无弹弹力作用；否力作用；否则则，有，有弹弹力作用。力作用。返回利用力的作用效果判断。利用力的作用效果判断。如果相互接触的物体如果相互接触的物体间间存在存在弹弹力，力，则则必有相必有相应应的作的作用效果，或使受力物体用效果，或使受力物体发发生形生形变变或改或改变变受力物体的运受力物体的运动动状状态态，看物体的受力是否与物体的运，看物体的受力是否与物体的运动动状状态态相符合，从相符合，从而确定物体所受而确定物体所受弹弹力的有无。力的有无。返回特特别别提醒提醒相互接触是相互接触是产产生生弹弹力的首要条件，但相互接触力的首要条件，但相互接触的物体的物体间间不一定存在不一定存在弹弹力，只有两个物体接触并力，只有两个物体接触并产产生生弹弹性形性形变时变时，两物体，两物体间间才有才有弹弹力力产产生。生。返回2弹弹力的方向力的方向(1)弹弹力的方向力的方向总总与引起物体形与引起物体形变变的外力方向相反。的外力方向相反。返回(2)常常见弹见弹力的方向：力的方向：类类型型方向方向图图示示接接触触方方式式面与面面与面垂直接触面指向垂直接触面指向被支持物体被支持物体点与面点与面过过接触点垂直于接触点垂直于接触面指向被支接触面指向被支持物体持物体点与点点与点垂直于公共切面垂直于公共切面指向受力物体指向受力物体返回类类型型方向方向图图示示轻绳轻绳沿沿绳绳收收缩缩方向方向轻轻杆杆可沿杆可沿杆可不沿杆可不沿杆返回类类型型方向方向图图示示轻弹轻弹簧簧沿沿弹弹簧形簧形变变的的反方向反方向返回(3)判断判断弹弹力方向力方向应应把握以下三种情况：把握以下三种情况：当与面当与面(或曲面或曲面)接触接触时时，弹弹力垂直于接触面或接力垂直于接触面或接触面的切面。触面的切面。绳绳上的上的弹弹力沿力沿绳绳并指向并指向绳绳收收缩缩的方向。的方向。与球面接触的与球面接触的弹弹力方向的延力方向的延长线长线或反向延或反向延长线长线过过球心。球心。返回3弹弹力的大小力的大小(1)弹弹簧的簧的弹弹力：力：应应用胡克定律用胡克定律Fkx求解。求解。其中其中x为弹为弹簧的形簧的形变变量量(可能可能为为伸伸长长量量ll0，也可能，也可能为缩为缩短量短量l0l)；k为弹为弹簧的簧的劲劲度系数。度系数。返回弹弹力与力与弹弹簧伸簧伸长长量的关系可用量的关系可用Fx图图像表示，如像表示，如图图311所示，所示，图线图线的斜率即的斜率即为弹为弹簧的簧的劲劲度系数。度系数。图图311返回(2)除除弹弹簧簧这样这样的的弹弹性体之外的性体之外的弹弹力大小的力大小的计计算，算，一般要借助物体的运一般要借助物体的运动动状状态态所遵循的物理所遵循的物理规规律求解。律求解。平衡平衡类问题类问题可用力的平衡方程求解。可用力的平衡方程求解。返回2(双双选选)关于关于弹弹力的方向，下列力的方向，下列说说法中正确的是法中正确的是()A放在水平桌面上的物体所受放在水平桌面上的物体所受弹弹力的方向是力的方向是竖竖直向直向上的上的B放在斜面上的物体所受斜面的放在斜面上的物体所受斜面的弹弹力的方向是力的方向是竖竖直直向上的向上的C将物体用将物体用绳绳吊在天花板上，吊在天花板上，绳绳所受物体的所受物体的弹弹力方力方向是向是竖竖直向上的直向上的D物体物体间间相互相互挤压时挤压时，弹弹力的方向垂直接触面指向力的方向垂直接触面指向受力物体受力物体返回解析：解析：放在水平桌面上的物体所受放在水平桌面上的物体所受弹弹力力为为支持力，支持力，其方向垂直于桌面向上，故其方向垂直于桌面向上，故A正确；放在斜面上的正确；放在斜面上的物体所受斜面的支持力方向垂直于斜面向上，故物体所受斜面的支持力方向垂直于斜面向上，故B错错，D正确；正确；绳绳子子对对物体的拉力物体的拉力总总是沿是沿绳绳子收子收缩缩的的方向，而物体方向，而物体对绳对绳子的子的弹弹力方向指向力方向指向绳绳子伸子伸长长的方的方向，故向，故C错错。答案：答案：AD返回返回自学教材自学教材1力的示意力的示意图图用一用一带带箭箭头头的的线线段表示力，段表示力，线线段的箭段的箭头头指向指向 ，箭尾箭尾(或箭或箭头头)表示力的表示力的 。2力的力的图图示示用用线线段的段的长长度表示力的度表示力的 ，线线段的箭段的箭头头指向力的方向，指向力的方向，箭尾箭尾(或箭或箭头头)表示力的作用点。表示力的作用点。力的方向力的方向作用点作用点大小大小返回重点重点诠释诠释(1)画力的画力的图图示示应应遵循以下步遵循以下步骤骤：选选定定标标度：画出某一度：画出某一长长度的度的线线段表示一定大小的力，段表示一定大小的力，并把并把该线该线段所表示的力的大小写在段所表示的力的大小写在该线该线段的上方。段的上方。画一个方画一个方块块或一个点表示受力物体，并确定力的作或一个点表示受力物体，并确定力的作用点。用点。从力的作用点开始，沿力的作用方向画一从力的作用点开始，沿力的作用方向画一线线段段(根根据所据所选标选标度和力的大小确定度和力的大小确定线线段的段的长长度度)，并在，并在线线段上加段上加上刻度上刻度(垂直于力垂直于力线线段的小短段的小短线线)。返回在表示力的在表示力的线线段的末端画上箭段的末端画上箭头头表示力的方向。表示力的方向。在箭在箭头头的旁的旁边标边标出表示出表示这这个力的字母或数个力的字母或数值值。(2)力的力的图图示体示体现现了力的三要素了力的三要素力的大小、方力的大小、方向和作用点。向和作用点。返回图图3123.如如图图312所示，物体所示，物体A对对物体物体B的的压压力是力是8 N，试试画出画出这这个力的个力的图图示，示，并并说说明施力物体和受力物体。明施力物体和受力物体。返回解析：解析：(1)选选定定标标度：此度：此题选题选5 mm长长的的线线段表示段表示2 N的力；的力；(2)从作用点向力的方向画一从作用点向力的方向画一线线段，段，线线段段长长短根据短根据选选定的定的标标度和力的大小画出，度和力的大小画出，线线段上加刻度，如段上加刻度，如图图所示，从所示，从O点点竖竖直向下画一段四倍于直向下画一段四倍于标标度的度的线线段段(20 mm)。(3)在在线线段末端加箭段末端加箭头头表示力的方向。表示力的方向。压压力的施力物体是力的施力物体是A，受力物体是受力物体是B。答案：答案：见见解析解析返回返回返回例例1如如图图313所示，用所示，用细绳悬细绳悬挂的小球与挂的小球与光滑斜面相接触，并保持静止，甲中光滑斜面相接触，并保持静止，甲中细绳倾细绳倾斜，乙中斜，乙中细绳细绳呈呈竖竖直方向。判断直方向。判断图图甲、乙中小球是否受到斜面甲、乙中小球是否受到斜面的的弹弹力作用？力作用？图图313返回审题审题指指导导解决此解决此题题的关的关键键有两点：有两点：(1)理解理解弹弹力力产产生的条件：接触、形生的条件：接触、形变变。(2)可根据假可根据假设设法或状法或状态态法分析。法分析。返回解析解析假假设设法：假法：假设设两两图图中的斜面不存在，中的斜面不存在，则则甲甲图图中中小球无法在原位置保持静止，乙小球无法在原位置保持静止，乙图图中小球仍静止，故甲中小球仍静止，故甲图图中小球受到斜面的中小球受到斜面的弹弹力，乙力，乙图图中小球不受斜面的中小球不受斜面的弹弹力。力。状状态态法：如两法：如两图图中斜面均中斜面均对对小球有小球有弹弹力作用，力作用，则则甲甲图图中小球将仍能保持静止状中小球将仍能保持静止状态态，乙，乙图图中小球中小球则则不能保持静止，不能保持静止，所以乙所以乙图图中小球不受斜面中小球不受斜面弹弹力作用，甲力作用，甲图图中小球受到中小球受到弹弹力力作用。作用。答案答案见见解析解析返回借借题发挥题发挥弹弹力是接触力，力是接触力，弹弹力与形力与形变变相生相伴，判断相生相伴，判断是否存在是否存在弹弹力要抓住力要抓住“接触接触”、“形形变变”，二者缺一，二者缺一不可。不可。返回图图3141.匀速前匀速前进进的的车厢顶车厢顶部用部用细线竖细线竖直直 悬悬挂一小球，如挂一小球，如图图314所示，所示，小球下方与一光滑斜面接触。关小球下方与一光滑斜面接触。关 于小球的受力，下列于小球的受力，下列说说法正确的法正确的 是是()返回A重力和重力和细线对细线对它的拉力它的拉力B重力、重力、细线对细线对它的拉力和斜面它的拉力和斜面对对它的它的弹弹力力C重力和斜面重力和斜面对对它的支持力它的支持力D细线对细线对它的拉力和斜面它的拉力和斜面对对它的支持力它的支持力解析：解析：如果斜面如果斜面对对小球小球产产生生弹弹力，小球不会力，小球不会处处于平衡状于平衡状态态，所以斜面，所以斜面对对小球不会小球不会产产生生弹弹力，力，A选项选项正确。正确。答案：答案：A返回返回 例例2在在图图315所示所示图图中画出物体中画出物体P受到的受到的各接触点或面各接触点或面对对它的它的弹弹力的示意力的示意图图，其中甲、乙、丙，其中甲、乙、丙中物体中物体P处处于静止状于静止状态态，丁中物体，丁中物体P(即球即球)在水平面上在水平面上匀速匀速滚动滚动。图图315返回 解析解析甲中属于甲中属于绳绳的拉力，的拉力，应应沿沿绳绳指向指向绳绳收收缩缩的方的方向，因此向，因此弹弹力方向沿力方向沿绳绳向上；乙中向上；乙中A点属于点与球面相接点属于点与球面相接触，触，弹弹力力应应垂直于球面的切面斜向上，必垂直于球面的切面斜向上，必过过球心球心O，B点点属于点与杆相接触，属于点与杆相接触，弹弹力力应应垂直于杆斜向上；丙中垂直于杆斜向上；丙中A、B两点都是球面与平面相接触，两点都是球面与平面相接触，弹弹力力应应垂直于平面，且必垂直于平面，且必过过球心，所以球心，所以A处弹处弹力方向水平向右，力方向水平向右，B处弹处弹力垂直于斜面力垂直于斜面向左上方，且都向左上方，且都过过球心；丁中小球球心；丁中小球P不管运不管运动动与否，都属与否，都属于平面与球面相接触，于平面与球面相接触，弹弹力力应应垂直于平面，且垂直于平面，且过过球心，即球心，即向上。它向上。它们们所受所受弹弹力的示意力的示意图图如如图图所示。所示。返回答案答案见见解析解析图图返回2画出画出图图316中物体中物体A受到的受到的弹弹力的示意力的示意图图。图图316返回解析：解析：分析此分析此类问题类问题的关的关键键是确定接触面，是确定接触面，弹弹力垂直于接力垂直于接触面指向受力物体，触面指向受力物体，绳绳子的子的弹弹力沿力沿绳绳子指向子指向绳绳子收子收缩缩的方的方向。向。答案：答案：如如图图所示所示返回返回例例3一根一根弹弹簧原簧原长为长为12 cm，在，在弹弹性限度内挂性限度内挂2 N的物体的物体时长时长16 cm，则则：(1)挂挂1 N的物体的物体时弹时弹簧多簧多长长？(2)弹弹簧的簧的长长度度为为22 cm时时，弹弹簧簧悬悬挂的物体重多少？挂的物体重多少？思路点思路点拨拨首先弄清首先弄清弹弹簧伸簧伸长长的的长长度与度与弹弹簧的簧的长长度、度、原原长长的关系；其次要先求出的关系；其次要先求出弹弹簧的簧的劲劲度系数，再求度系数，再求弹弹簧的簧的伸伸长长量和量和悬悬挂物的重力大小。挂物的重力大小。返回返回答案答案(1)14 cm(2)5 N返回借借题发挥题发挥应应用胡克定律解用胡克定律解题时题时，一定要弄清，一定要弄清Fkx中的中的x是是弹弹簧的形簧的形变变量。量。弹弹簧簧弹弹力的方向可以根据力的方向可以根据弹弹簧是簧是处处于于压压缩缩状状态还态还是是处处于伸于伸长长状状态态来确定。反之，如果知道来确定。反之，如果知道弹弹力力的方向，也可确定的方向，也可确定弹弹簧是簧是处处于于压缩压缩状状态还态还是伸是伸长长状状态态。返回上例中，当上例中，当弹弹簧受到的簧受到的弹弹力力为为4 N时时，弹弹簧簧为为多多长长？答案：答案：20 cm或或4 cm返回返回返回