2022-2023学年新教材高中物理 第三章 相互作用 2 弹力 第1课时 形变与弹力学案 教科版必修第一册.docx

1、第1课时形变与弹力课标要求思维导图1.知道常见的形变，掌握“放大法”观察物体的弹性形变2知道弹力产生的条件、能判断常见弹力的方向，能判断弹力的有无3知道胡克定律，并能运用定律求解实际问题必备知识自主学习突出基础性素养夯基一、形变1形变(1)形变：物体在力的作用下_或_会发生变化，这种变化叫作形变(2)弹性形变：有些发生形变的物体在撤去外界的作用力后能够_的形变(3)塑性形变：当撤去外力后物体的形变不能完全_的形变2弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物体不能_原来的形状，这个限度叫作弹性限度二、认识弹力1弹力：发生形变的物体，由于要_，会对与它接触的物体产生_，这种力叫作弹力2

2、三种常见弹力的方向常见弹力弹力方向压力_于物体的接触面，指向被压或被支持的物体总是与物体发生的形变方向_支持力绳的拉力沿着绳子指向绳子_的方向三、胡克定律1在弹性限度内，弹力的大小跟形变的大小有关系：形变越大，弹力也越大；形变消失，弹力随之消失2胡克定律(1)内容：在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧伸长(或缩短)量x成_比(2)表达式：F_(3)劲度系数：其中k为弹簧的_，单位为_，符号是_，劲度系数是表示弹簧“软”“硬”程度的物理量，它取决于弹簧本身的结构图解1弹性形变与非弹性形变图解2弹力的方向图解3弹簧的弹力关键能力合作探究突出综合性素养形成探究点一弹力1弹力产生的条件(1)两物体要相

3、互接触(2)接触面要发生弹性形变二者必须同时满足2产生原因：由施力物体发生弹性形变引起的形变是成对的，弹力也是成对出现的3弹力的方向(1)压力、支持力的方向：垂直接触面，指向被压或被支持的物体(2)绳的拉力方向(3)弹力的方向：总是与物体发生形变的方向相反，也就是与作用在物体上使物体发生形变的外力的方向相反【典例示范】题型1弹性形变和弹力例1 (多选)玩具汽车停在模型桥面上，如图所示，下列说法正确的是()A.桥面受向下的弹力，是因为汽车发生了弹性形变B汽车发生了形变，所以对桥面产生了向下的弹力作用C汽车受向上的弹力，是因为汽车发生了弹性形变D桥面发生了弹性形变，所以对汽车产生了向上的弹力作用题

4、型2弹力有无的判断判断弹力有无的两种常见方法(1)直接判断：对于形变较明显的情况，可根据弹力的产生条件直接判断(2)“假设法”判断：对于形变不明显的情况，可用“假设法”进行判断可假设两个物体间不存在弹力，看物体能否保持原有的状态，若状态不变，则此处不存在弹力；若状态改变，则此处有弹力例2如图所示，下列四个图中，所有的球都是相同的，且形状规则质量分布均匀甲球放在光滑斜面和光滑水平面之间，乙球与其右侧的球相互接触并放在光滑的水平面上，丙球与其右侧的球放在另一个大的光滑球壳内部并相互接触，丁球用两根轻质细线吊在天花板上，且右侧的一根线是沿竖直方向的关于这四个球的受力情况，下列说法正确的是()A甲球受

5、到两个弹力的作用B乙球受到两个弹力的作用C丙球受到两个弹力的作用D丁球受到两个弹力的作用题型3弹力方向的判断(1)根据形变的方向判断具体判断步骤是：明确被分析的弹力确定施力物体分析施力物体形变的方向确定该弹力的方向(2)根据不同类型弹力的方向特点判断支持力和压力总是垂直于接触面指向被支持或被压的物体，绳的拉力总是沿绳指向绳收缩的方向例3请在下图中画出物体A所受弹力的示意图素养训练1某学校的室内课间操深受广大同学的喜爱和追捧，让同学们在教室里也可以动起来，其中有一个击掌的动作非常有意思，关于击掌这一动作，下列说法正确的是()A甲同学对乙同学的力是乙同学手掌形变产生的B乙同学对甲同学的力是乙同学手

6、掌形变产生的C甲同学手掌形变的方向是向右的D乙同学手掌形变恢复的方向是向右的素养训练2体育课上一学生将足球踢向斜台，如图所示，下列关于足球与斜台作用时斜台给足球的弹力方向的说法正确的是()A.沿v1的方向B沿v2的方向C先沿v1的方向后沿v2的方向D沿垂直于斜台斜向左上方的方向探究点二胡克定律的应用【导学探究】仔细观察下列图片，分析下列问题(1)如图甲所示的弹簧，在其下方施加一个较小的力，然后放开，会有什么现象？施加一个较大的力呢？施加一个特别大的力呢？(2)由(1)可知，在一定限度内，撤去作用力后弹簧能恢复原状为了研究弹簧在其弹性限度内，弹力大小与其伸长量的关系，设计了如图甲所示的实验，实验

7、得到弹簧弹力F与其伸长量x的关系图线如图乙所示，可得到什么结论？【归纳总结】1.对Fkx的理解(1)此式适用于弹性形变中弹力F的计算(2)式中x是形变量，是在原长度基础上拉伸或压缩的量(3)k是形变物体的劲度系数，由形变材料本身决定，与形变量无关2胡克定律的推论：Fkx根据胡克定律，可作出弹力F与形变量x的图像，如图所示，这是一条通过坐标原点的倾斜直线，其斜率Fx=Fx反映了劲度系数k的大小，故可得出Fkx.即弹力的变化量F与弹簧形变量的变化量x成正比【典例示范】题型1对胡克定律的理解例4 (多选)关于胡克定律，下列说法正确的是()A由Fkx可知，在弹性限度内弹力F的大小与弹簧形变量x成正比B

8、由k可知，劲度系数k与弹力F成正比，与弹簧的形变量成反比C弹簧的劲度系数k与弹力F的大小和弹簧形变量x的大小无关D弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的大小题型2胡克定律的应用(一题多变)例5如图所示，一根轻弹簧长度由原来的5.00cm伸长为6.00cm时，手受到的弹力为10.0N那么，当这根弹簧伸长到6.20cm时(在弹性限度内)，手受到的弹力有多大？迁移拓展在例5中，如果弹簧被压缩到4.30cm，那么弹簧受到的压力有多大？(在弹簧的弹性限度内)【思维方法】计算弹力大小的两种方法(1)公式法：利用公式Fkx计算适用于弹簧、橡皮筋等物体的弹力的计算(2)平衡法：利用二力平

9、衡的条件计算例如：悬挂在竖直细绳上的物体处于静止状态时，细绳对物体的拉力大小等于物体重力的大小素养训练3由实验测得某弹簧所受弹力F和弹簧的长度l的关系图像如图所示，求：(1)该弹簧的原长；(2)该弹簧的劲度系数随堂演练自主检测突出创新性素养达标1.关于形变，下列说法正确的是()A一切物体都能发生形变B弹簧的形变一定是弹性形变C没有力作用的物体也能发生形变D撤去外力后物体一定能恢复原状2下列关于弹力的说法中正确的是()A相互接触的物体间一定有弹力B发生形变的物体一定对与之接触的物体产生弹力作用C先有弹性形变，后有弹力D不接触的两物体之间不可能发生相互的弹力作用3如图所示，在用横截面为椭圆形的墨水

10、瓶做坚硬物体微小弹性形变的演示实验中，能观察到的现象是()A.沿椭圆长轴或短轴方向压瓶壁，管中水面均上升B沿椭圆长轴或短轴方向压瓶壁，管中水面均下降C沿椭圆长轴方向压瓶壁，管中水面上升；沿椭圆短轴方向压瓶壁，管中水面下降D沿椭圆长轴方向压瓶壁，管中水面下降；沿椭圆短轴方向压瓶壁，管中水面上升4(教材P65图观察思考改编)下列实验中体现出的物理思想方法是()A极限法B放大法C控制变量法D等效替代法5在下图所示的图中画出物体P受到的各接触点或面对它的弹力的示意图其中甲、乙中物体P处于静止状态，丙中物体P(即球)在水平面上匀速滚动6.如图，锻炼身体用的拉力器，并列装有五根相同的弹簧，每根弹簧的自然长

11、度都是40cm，某人用600N的力把它们拉长至160cm.探究：(1)每根弹簧产生的弹力大小为多少？(2)每根弹簧的劲度系数为多少？2弹力第1课时形变与弹力必备知识自主学习一、1(1)形状体积(2)恢复原状(3)恢复原状2完全恢复二、1恢复原状力的作用2垂直收缩相反三、2(1)正(2)kx(3)劲度系数牛顿每米N/m关键能力合作探究探究点一【典例示范】例1解析：桥面受向下的弹力，是因为汽车发生了弹性形变，选项A正确；汽车发生了形变，所以对桥面产生了向下的弹力作用，选项B正确；汽车受向上的弹力，是因为桥面发生了弹性形变，选项C错误；桥面发生了弹性形变，所以对汽车产生了向上的弹力作用，选项D正确；

12、故选ABD.答案：ABD例2解析：A错：甲球受重力和地面给它的竖直向上的弹力两个力，斜面没有给其弹力，如果有弹力，则甲球不会静止B错：乙球受重力和地面给它的竖直向上的弹力两个力，与乙球接触的球不会给乙球弹力，如果有弹力，则乙球不会静止C对：丙球受重力，大球壳内部给它的指向球心的斜向右上的弹力和与它接触的小球给它的沿它们球心连线向左的弹力，如果它接触的小球不给它沿它们球心连线向左的弹力，则丙球不能保持静止状态，故丙球受到两个弹力的作用D错：丁球受重力和绳子给它的竖直向上的拉力，倾斜的绳子不会给它弹力的作用，如果有弹力，则小球不能保持平衡状态，故丁球只受一个向上的弹力答案：C例3解析：轻绳的弹力沿

13、绳并指向绳收缩的方向；点与面接触或面与面接触的弹力则垂直于接触面；若接触面为曲面，则弹力与切面垂直图丙中，物体与曲面之间的弹力方向垂直于过接触点的切面图己中，弹力的方向垂直于过接触点的切面，弹力方向必通过球心，与重心位置无关答案：如图所示素养训练1解析：甲同学对乙同学的力是甲同学手掌形变产生的，选项A错误；乙同学对甲同学的力是乙同学手掌形变产生的，选项B正确；甲同学手掌形变的方向是向左的，产生的弹力向右，选项C错误；乙同学手掌形变的方向向右，形变恢复的方向是向左的，选项D错误答案：B素养训练2解析：足球与斜台的作用是球面与平面的相互作用，足球所受弹力方向垂直于斜台指向足球，即斜向左上方的方向，

14、故D正确答案：D探究点二【导学探究】提示：(1)弹簧恢复原状；弹簧伸长到较大的长度，放开后恢复原状；弹簧伸长到更大的长度，放开后不能恢复原状(2)在弹性限度内，弹簧弹力大小与其伸长量成正比【典例示范】例4解析：在弹性限度内，弹簧的弹力与形变量遵守胡克定律Fkx，A正确；弹簧的劲度系数是由弹簧本身的性质决定，与弹力F及形变量x无关，B错误，C正确；由胡克定律得kFx，可理解为弹簧伸长(或缩短)单位长度时受到的弹力的值与k相等，D正确答案：ACD例5解析：已知弹簧原长l05.00cm5.00102m图(a).伸长到l16.00cm6.00102m图(b)时，根据胡克定律F1kx1k(l1l0)，可

15、得kF1l1l010.06.005.00102N/m1.00103N/m.当弹力为F2时，弹簧伸长到l26.20cm6.20102m图(c).根据胡克定律得F2kx2k(l2l0)1.00103(6.205.00)102N12.0N，因此手受到的弹力为12.0N.答案：12.0N迁移拓展解析：已知弹簧的原长l05.00cm5.00102m，伸长到l16.00cm6.00102m，根据胡克定律F1kx1k(l1l0)，可得kF1l1l010.06.001025.00102N/m1.00103N/m当弹力为F2时，弹簧的长度l24.30cm4.30102m.根据胡克定律F2kx2k(l0l2)1.

16、00103(5.001024.30102) N7.0N因此，弹簧受到的压力为7.0N.答案：7.0N素养训练3解析：方法一(1)当弹簧的弹力F0时弹簧的长度等于原长，由题图可知该弹簧的原长为l015102m0.15m.(2)根据Fkx得劲度系数kFx，由题图可知，该弹簧伸长x(2515)102m10102m时，弹力F50N，所以kFx5010102N/m500N/m.方法二根据胡克定律得Fk(ll0)，代入题图中的两点(0.25m，50N)和(0.05m，50N)，可得50Nk(0.25ml0)，50Nk(0.05ml0)解得l00.15m，k500N/m.答案：(1)0.15m(2)500N

17、/m随堂演练自主检测1解析：任何物体都能发生形变，有的形变是明显的，有的是不明显的，选项A正确超过弹性限度的弹簧的形变是不能完全恢复的，这样的形变就不是弹性形变，选项B错误没有力作用的物体是不可能发生形变的，形变是在力作用下的一种效果，选项C错误发生弹性形变的物体撤去外力后能恢复原状，而发生塑性形变的物体不能恢复原状，选项D错误答案：A2解析：弹力是发生弹性形变的物体由于要恢复原状而对与之接触的物体产生的力，弹力是接触力，因此选项D正确两物体相互接触，在接触处不一定发生弹性形变，因此不一定产生弹力，选项A错误由于物体发生的形变不一定是弹性形变，故不一定对与之接触的物体产生弹力，选项B错误弹力随

18、形变的产生而产生，随形变的消失而消失，弹力和形变不存在先后关系，故选项C错误答案：D3解析：沿椭圆长轴方向压瓶壁，瓶子容积变大，管中水面下降；沿椭圆短轴方向压瓶壁，瓶子容积变小，管中水面上升，故D正确答案：D4解析：通过平面镜观察桌面的微小形变，所体现出的物理思想方法为放大法答案：B5解析：甲属于绳的拉力，应沿绳指向绳收缩的方向，因此弹力方向沿绳向上；乙中A、B两点都是球面与平面相接触，弹力应垂直于平面，且必过球心，所以A处弹力方向水平向右，B处弹力垂直于斜面向左上方，且都过球心；丙中小球P不管运动与否，都属于平面与球面相接触，弹力应垂直于平面，且过球心，即向上，它们所受弹力的示意图如图所示答案：见解析6解析：(1)每根弹簧的弹力大小为F600 N5120N.(2)根据胡克定律Fkx可得，kFx120 N1.6 m0.4 m100N/m.答案：(1)120N(2)100N/m