高中物理必修一弹力(课堂PPT).ppt

第二节第二节弹力弹力1一、形变一、形变1、形变：物体形状和体积发生的改变、形变：物体形状和体积发生的改变拉伸拉伸压缩压缩弯曲弯曲扭转扭转2一、形变一、形变（拉伸、压缩、弯曲、扭转等等）（拉伸、压缩、弯曲、扭转等等）桌上子放着本书，书和桌面有没有桌上子放着本书，书和桌面有没有发生形变呢？发生形变呢？问题问题演示演示3 手挤压玻璃瓶，观察水柱的变化。（微小形变的演示）452、形变的分类、形变的分类 1）按形变程度分）按形变程度分 2）按可否恢复分）按可否恢复分明显形变明显形变微小形变微小形变非弹性形变非弹性形变(也叫范性形变也叫范性形变)弹性形变弹性形变发生形变的物体在停止发生形变的物体在停止受力后，能恢复原状的受力后，能恢复原状的形变称为形变称为弹性形变弹性形变弹性限度弹性限度如果形变过大，超如果形变过大，超过一定限度，即使过一定限度，即使撤去作用力，物体撤去作用力，物体也不能完全恢复原也不能完全恢复原来的形状，这个限来的形状，这个限度叫度叫弹性限度弹性限度6范性形变范性形变7二、弹力：二、弹力：v指发生指发生弹性形变弹性形变的物体由于要恢复原装，的物体由于要恢复原装，对与它对与它接触的物体接触的物体产生力的作用产生力的作用物体物体1受到物体受到物体2的作用的作用物体物体1发生了形变发生了形变物体物体1对物体对物体2产生了弹力产生了弹力v作用过程作用过程8二、弹力：二、弹力：施力物体：施力物体：发生形变的物体发生形变的物体受力物体：受力物体：与施力物体接触，使它发生形变，与施力物体接触，使它发生形变，并阻碍其恢复原状的物体并阻碍其恢复原状的物体产生的条件产生的条件（原因）（原因）1、物体间相互接触、物体间相互接触2、物体发生弹性形变、物体发生弹性形变接触力接触力9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、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接触的物体产生弹力作用ABC例例2 2、分析、分析A A对对C C有无弹力作用有无弹力作用D10三、弹力的方向：三、弹力的方向：v从施力物体指向受力物体，与施力物体形变从施力物体指向受力物体，与施力物体形变方向相反（施力物体恢复形变的方向）。方向相反（施力物体恢复形变的方向）。11受力分析只分析物体所受的力静止在地面上的篮球G GN N12例例 题题分析书放在桌面或倾斜木板上时分析书放在桌面或倾斜木板上时,书和木板所受的弹力书和木板所受的弹力书木板书板N1N1N2N213各种接触面间的弹力方向判断各种接触面间的弹力方向判断v点与平面接触NN点与平面间弹力方向：过接触点垂直平面指向受力物体光滑斜面ABNANB14各种接触面间的弹力方向判断各种接触面间的弹力方向判断v点与曲面接触点与曲面间弹力方向：与过接触点的切面垂直并指向受力物体N1N2半球形的碗ABNANB15各种接触面间的弹力方向判断各种接触面间的弹力方向判断v曲面与曲面接触曲面与曲面间弹力方向：与过接触点的公切面垂直并指向受力物体半球形的碗NABNNB对A16判断下列支持面对物体弹力的方向判断下列支持面对物体弹力的方向平面与平面接触，弹力垂直平面。平面与平面接触，弹力垂直平面。点与平面接触，弹力通过接触点而点与平面接触，弹力通过接触点而垂直平面。垂直平面。曲面和曲面接触，弹力通过接触点曲面和曲面接触，弹力通过接触点垂直于公切面。（相当于点与点）垂直于公切面。（相当于点与点）17判断下列支持面对物体弹力的方向判断下列支持面对物体弹力的方向点和曲面接触，弹力通过接点和曲面接触，弹力通过接触点垂直于切面触点垂直于切面点和线接触，弹力通过接触点和线接触，弹力通过接触点垂直于线点垂直于线18例例3：三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都：三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相等的光滑圆球相等的光滑圆球a，b，c，支点，支点P、Q在同一水平面上，在同一水平面上，a球的重心球的重心O，位于球心，位于球心，b球和球和c球的重心球的重心Ob和和Oc分分别位于球心的正上方和球心的正下方，如图所示，三别位于球心的正上方和球心的正下方，如图所示，三球均处于平衡状态，支点球均处于平衡状态，支点P对对a球的弹力为球的弹力为Na，对，对b球球和和c球的弹力分别为球的弹力分别为Nb和和Nc则下列说法正确的是（则下列说法正确的是（）A.弹力弹力Na、Nb、Nc的方向均由的方向均由P 点指向球心点指向球心B.弹力弹力Na、Nb、Nc的方向均由的方向均由P 点指向重心点指向重心C.弹力弹力Na、Nb、Nc的方向都竖直向上的方向都竖直向上AbOaObOcPPPQQQac19弹力弹力弹力弹力弹力方向弹力方向弹力方向弹力方向练习：画出各小球所受弹力练习：画出各小球所受弹力练习：画出各小球所受弹力练习：画出各小球所受弹力20弹力弹力弹力弹力弹力有无的判断弹力有无的判断弹力有无的判断弹力有无的判断（1 1）利用弹力产生的条件判断）利用弹力产生的条件判断）利用弹力产生的条件判断）利用弹力产生的条件判断（2 2）利用假设法判断）利用假设法判断）利用假设法判断）利用假设法判断:如果受力的话，则画出它们的受力图！如果受力的话，则画出它们的受力图！21总结总结：绳上弹力方向：绳上弹力方向总是沿着绳而指向绳子总是沿着绳而指向绳子收缩的方向收缩的方向绳子的拉力也是弹力，那么绳子的拉力的方向如何呢？绳子的拉力也是弹力，那么绳子的拉力的方向如何呢？v轻绳的受力特点：1、只能拉不能压、只能拉不能压；2、轻绳的拉力一定沿绳方向、轻绳的拉力一定沿绳方向；3、同一根绳子张力处处相等。、同一根绳子张力处处相等。轻绳受力特点轻绳受力特点22G GT Ta aT Tb bab例如AA 23分析下列物体所受的力ABBGTAGT2T11224例：画出下列物体所受到的所有弹力。例：画出下列物体所受到的所有弹力。25弹簧弹力方向又什么样的呢弹簧弹力方向又什么样的呢?弹簧两端的弹力方向，与弹簧中心弹簧两端的弹力方向，与弹簧中心轴线重合，指向弹簧恢复原状方向轴线重合，指向弹簧恢复原状方向.26轻杆受力特点轻杆受力特点v轻杆的含义：不计质量不发生形变的杆v轻杆受力特点：1、可拉可压；2、杆所受的力不一定沿杆的方向；可能沿任意方向27我们对弹力方向做一个总结我们对弹力方向做一个总结1、弹簧两端的弹力方向，与弹簧中心轴线重合，指向弹簧恢复原状方向2、轻绳（或橡皮条）对物体的弹力方向，沿绳指向绳收缩的方向3、点与面接触时的弹力方向，过接触点垂直于接触面（或接触面切线方向）而指向受力物体。4、平面与平面接触时弹力的方向，垂直于接触面而指向受力物体5、曲面与平面接触时弹力的方向，在接触点与球心的连线上而指向受力物体6、曲面与曲面相接触时弹力的方向，垂直过接触点的分切面，通过两球球心而指向受力物体28四、弹力的作用点和大小四、弹力的作用点和大小v1、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。v2、对于同一物体，、对于同一物体，弹力大小弹力大小同形变大小有关。同形变大小有关。利用力的平衡来计算利用力的平衡来计算利用牛顿第二定律利用牛顿第二定律弹簧弹力大小计算弹簧弹力大小计算 胡克定律胡克定律29两个物体两个物体A和和B，质量分别为，质量分别为M和和m，用跨过定，用跨过定滑轮的轻绳相连，滑轮的轻绳相连，A静止于水平地面上，如图静止于水平地面上，如图328所示不计摩擦，所示不计摩擦，A对绳的作用力的大小对绳的作用力的大小与地面对与地面对A的作用力的大小分别为多少？的作用力的大小分别为多少？30弹力弹力弹力弹力5 5、弹力大小、弹力大小、弹力大小、弹力大小（1 1）由受力分析得到。）由受力分析得到。）由受力分析得到。）由受力分析得到。（2 2）弹簧的弹力（弹性限度内）弹簧的弹力（弹性限度内）弹簧的弹力（弹性限度内）弹簧的弹力（弹性限度内）:胡克定律胡克定律胡克定律胡克定律弹力大小：弹力大小：弹力大小：弹力大小：弹力的大小跟形变的大小有关，形变越大，弹力也弹力的大小跟形变的大小有关，形变越大，弹力也弹力的大小跟形变的大小有关，形变越大，弹力也弹力的大小跟形变的大小有关，形变越大，弹力也越大，形变消失，弹力随着也消失。越大，形变消失，弹力随着也消失。越大，形变消失，弹力随着也消失。越大，形变消失，弹力随着也消失。弹力（限度内）弹力（限度内）弹力（限度内）弹力（限度内）劲度系数劲度系数劲度系数劲度系数：表示弹簧的一种属性，他的数值：表示弹簧的一种属性，他的数值：表示弹簧的一种属性，他的数值：表示弹簧的一种属性，他的数值与弹簧的材料，弹簧丝的粗细，弹簧圈的直径，单与弹簧的材料，弹簧丝的粗细，弹簧圈的直径，单与弹簧的材料，弹簧丝的粗细，弹簧圈的直径，单与弹簧的材料，弹簧丝的粗细，弹簧圈的直径，单位长度的匝数及弹簧的原长有关。位长度的匝数及弹簧的原长有关。位长度的匝数及弹簧的原长有关。位长度的匝数及弹簧的原长有关。单位：单位：单位：单位：牛牛牛牛/米（米（米（米（）变化量变化量变化量变化量 与原长比弹簧与原长比弹簧与原长比弹簧与原长比弹簧的伸长量或缩的伸长量或缩的伸长量或缩的伸长量或缩短量！短量！短量！短量！原长原长原长原长压缩量压缩量压缩量压缩量伸长量伸长量伸长量伸长量31弹力弹力弹力弹力5 5、弹力大小、弹力大小、弹力大小、弹力大小胡克定律的图像描述：胡克定律的图像描述：胡克定律的图像描述：胡克定律的图像描述：形变量形变量形变量形变量32弹力弹力弹力弹力5 5、弹力大小、弹力大小、弹力大小、弹力大小胡克定律的图像描述：胡克定律的图像描述：胡克定律的图像描述：胡克定律的图像描述：横截距：弹簧的原长横截距：弹簧的原长横截距：弹簧的原长横截距：弹簧的原长弹簧的长度弹簧的长度弹簧的长度弹簧的长度33弹力弹力弹力弹力5 5、弹力大小、弹力大小、弹力大小、弹力大小弹簧的传并联使用：弹簧的传并联使用：弹簧的传并联使用：弹簧的传并联使用：（1 1）弹簧的串联使用：）弹簧的串联使用：）弹簧的串联使用：）弹簧的串联使用：（2 2）弹簧的并联使用：）弹簧的并联使用：）弹簧的并联使用：）弹簧的并联使用：34弹力弹力弹力弹力5 5、弹力大小、弹力大小、弹力大小、弹力大小例例例例1 1：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：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4N4N的物体时，弹簧长度为的物体时，弹簧长度为的物体时，弹簧长度为的物体时，弹簧长度为12cm12cm；挂重为；挂重为；挂重为；挂重为6N6N的物体时，弹簧长度为的物体时，弹簧长度为的物体时，弹簧长度为的物体时，弹簧长度为13cm13cm，则弹簧的原长，则弹簧的原长，则弹簧的原长，则弹簧的原长为为为为_cm_cm，劲度系数为，劲度系数为，劲度系数为，劲度系数为_N/m_N/m。例例例例2 2：一弹簧的劲度系数为：一弹簧的劲度系数为：一弹簧的劲度系数为：一弹簧的劲度系数为500N/m,500N/m,它表示它表示它表示它表示_,_,若用若用若用若用200N200N的力拉弹簧，则弹簧伸长的力拉弹簧，则弹簧伸长的力拉弹簧，则弹簧伸长的力拉弹簧，则弹簧伸长_m_m。弹簧每伸长或缩短弹簧每伸长或缩短弹簧每伸长或缩短弹簧每伸长或缩短1m1m需需需需500N500N的拉力或压力，的拉力或压力，的拉力或压力，的拉力或压力，0.40.4例例例例3 3：一根轻质弹簧：一根轻质弹簧：一根轻质弹簧：一根轻质弹簧(自身的质量、重力不计自身的质量、重力不计自身的质量、重力不计自身的质量、重力不计)，原长，原长，原长，原长L L0 010cm10cm，在它的下端挂，在它的下端挂，在它的下端挂，在它的下端挂GG10N10N为砝码时，长度变为为砝码时，长度变为为砝码时，长度变为为砝码时，长度变为L L1 112cm12cm，则，则，则，则:（1 1）这根弹簧的劲度系数多大？）这根弹簧的劲度系数多大？）这根弹簧的劲度系数多大？）这根弹簧的劲度系数多大？（2 2）如果在它的下端挂上一个重物时，弹簧的长度）如果在它的下端挂上一个重物时，弹簧的长度）如果在它的下端挂上一个重物时，弹簧的长度）如果在它的下端挂上一个重物时，弹簧的长度L L2 215cm15cm，该物体多重？，该物体多重？，该物体多重？，该物体多重？353637GA=100N，GB40N，弹簧的劲度系数为500N/m，不计绳重和摩擦，求：物体A对支持面的压力和弹簧的伸长量。38小结小结一、弹力产生条件：一、弹力产生条件：直接接触直接接触 发生发生弹性形变弹性形变二、二、弹力方向弹力方向 1、压力和支持力：、压力和支持力：方向都方向都垂直垂直于于接触面接触面指向被压或被支持的物体。指向被压或被支持的物体。2、拉力：、拉力：绳的拉力绳的拉力沿着绳沿着绳指向绳指向绳 收缩收缩的方向的方向三、弹力大小：三、弹力大小：1、弹簧弹力：胡克定律、弹簧弹力：胡克定律F k x 2、其它弹力：由物体受、其它弹力：由物体受其它力其它力和和运动状态运动状态求解求解39弹力有无的判断弹力有无的判断v对于微小形变，用假设推理法A B光滑水平面并排放着静止的木块A、B假设A、B间有弹力以B为研究对象，B受力：GN地NABB不可能静止，所以A、B间没有弹力40弹力有无的判断弹力有无的判断判断球与斜面间有无弹力假设球与斜面间有弹力以球为研究对象，球受力：GTN斜面球球不可能静止，所以球与斜面间没有弹力41弹力有无的判断弹力有无的判断光滑球静止在水平地面假设球与木块间有弹力以球为研究对象，球受力：GNN木块球球不可能静止，所以球与斜面间没有弹力42例：画出下列物体所受到的所有弹力。例：画出下列物体所受到的所有弹力。43如如图图所所示示，A、B是是质质量量均均为为m的的两两条条磁磁铁铁，C为为木木块块，水水平平放放置置。静静止止时时B对对A的的弹弹力力为为F1，C对对B的弹力为的弹力为F2，则：（，则：（）A、F1mg，F2=2mgB、F1mg，F2=2mgC、F1mg，F2=2mg D、F1mg，F22mgNSNSABCB44两根长均为两根长均为20cm的弹簧，劲度系数分别为的弹簧，劲度系数分别为k1200N/m，k2100N/m，弹簧，弹簧k2固定在固定在A上，弹簧上，弹簧k1固定在固定在A、B上，上，B放在水平地面上，弹簧竖直，放在水平地面上，弹簧竖直，如图所示。已知如图所示。已知A、B所受的重力都是所受的重力都是4N，今在，今在k2的端点的端点P施加一个竖直向上的力，缓慢地向上拉，施加一个竖直向上的力，缓慢地向上拉，当当P点向上升距离为多少点向上升距离为多少 时，时，B和地面恰好接触而没和地面恰好接触而没有作用力。弹簧自重不计有作用力。弹簧自重不计。45如图如图325所示，为一轻质弹簧的长度所示，为一轻质弹簧的长度L和弹和弹力力F大小的关系，试由图线确定：大小的关系，试由图线确定：（1）弹簧的原长；）弹簧的原长；（2）弹簧的劲度系数；）弹簧的劲度系数；（3）弹簧长为）弹簧长为0.2m时弹力的大小时弹力的大小（1）10cm （2）200N/m （3）20N46