《新步步高》2016秋物理粤教版必修1学案：3.1 探究形变与弹力的关系 WORD版含答案.docx

1、学案1探究形变与弹力的关系学习目标定位1.知道常见形变和弹性形变.2.能记住弹力产生的原因和条件.3.知道压力、支持力和拉力都是弹力，会分析弹力的方向，能正确画出力的图示及示意图.4.记住胡克定律，会用Fkx分析、解决有关问题一、形变、弹性与弹性限度要点提炼1形变：物体在外力作用下形状或体积的变化(1)形变可分为压缩形变、拉伸形变、弯曲形变和扭曲形变(2)任何物体都能发生形变，不能发生形变的物体是不存在的，有的形变比较明显，有的形变非常微小，需要借助仪器才能观察到2弹性形变：能够完全恢复原状的形变3弹性限度：如果撤去外力后，物体形状不能完全恢复，称这种现象为超过了物体的弹性限度弹簧在使用过程中

2、不能超过其弹性限度，若超过弹性限度，弹簧的形变不能完全恢复二、弹力的产生条件及其方向问题设计将一铁块放在海绵上，铁块和海绵都发生了形变，从而在它们之间产生了弹力，如图1所示海绵对铁块的支持力是如何产生的？方向怎样？铁块对海绵的压力是怎样产生的？方向怎样？图1答案(1)海绵对铁块的支持力：海绵发生弹性形变，对与它接触的铁块产生力的作用，方向垂直于接触面向上(如图甲)甲乙(2)铁块对海绵的压力：铁块发生弹性形变，对与它接触的海绵产生力的作用，方向垂直于接触面向下(如图乙)要点提炼1弹力：产生形变的物体由于要恢复原状，会对与它接触的物体产生力的作用，这种力称为弹力2弹力产生的条件：(1)两物体相互接

3、触；(2)发生弹性形变3压力、支持力的方向：总是垂直于接触面，若接触面是曲面，则垂直于接触面的切线；若接触面是球面，弹力方向延长线或反向延长线过球心4绳的拉力方向：总是沿绳并指向绳收缩的方向三、探究弹簧弹力的大小胡克定律要点提炼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成正比2公式：Fkx.3说明：(1)应用条件：弹簧发生形变时必须在弹性限度内(2)x是弹簧的形变量，而不是弹簧形变后的长度(3)k为弹簧的劲度系数，反映弹簧本身的属性，由弹簧自身的长度、粗细、材料等因素决定，与弹力F的大小和伸长量x无关(4)Fx图象是一条过原点的倾斜直线(如图2所示)，直线的斜率表示弹簧的劲

4、度系数k.图2(5)弹簧弹力的变化量F与形变量的变化量x也成正比，即Fkx.四、力的图示问题设计如图3所示，叠放的物体A、B静止在水平地面上，物体A对物体B的压力是10 N，试画出这个力的图示和示意图图3答案(1)画力的图示：选定标度：此题用2 mm长的线段表示2 N的力从作用点沿力的方向画一线段，线段长短根据选定的标度和力的大小画出，线段上加刻度，如图甲所示；也可以从O点(用O点代替B物体)竖直向下画一段五倍于标度(即10 mm)的线段，如图乙所示在线段上加箭头表示力的方向(2)画力的示意图：从作用点或从B的中心处沿力的方向画一线段，并加上箭头，表示方向，然后标明FN10 N即可，如图丙所示

5、要点提炼力的表示方法1力的示意图：只用一带箭头的线段表示力的方向和作用点2力的图示：用一带箭头的线段(有向线段)来表示力的三要素(1)线段的长短(严格按标度画)表示力的大小；(2)箭头指向表示力的方向；(3)箭尾(或箭头)常画在力的作用点上(在有些问题中为了方便，常把一个物体用一个点表示)延伸思考在同一个图中要表示多个力，不同的力能否用不同的标度？答案不能一、弹力的产生例1下列关于弹力的几种说法，其中正确的是()A只要两物体接触就一定产生弹力B静止在水平地面上的物体所受重力就是它对水平面的压力C静止在水平面上的物体受到向上的弹力是因为地面发生了形变D只要物体发生形变就一定有弹力产生解析两物体接

6、触并发生弹性形变才会产生弹力，A、D错误静止在水平面上的物体所受重力的施力物体是地球，而压力的施力物体是该物体，受力物体是水平面，两力不同，B错误，C正确答案C二、力的图示和力的示意图例2在图4甲中木箱P点，用与水平方向成30角斜向右上的150 N的力拉木箱；在图乙中木块的Q点，用与竖直方向成60角斜向左上的20 N的力把木块抵在墙壁上，试作出甲、乙两图中所给力的图示，并作出图丙中电灯所受重力和拉力的示意图图4答案如图所示三、弹力的方向例3画出图5中静止物体A所受弹力的示意图图5解析支持力、压力的方向都要与接触面垂直并指向被支持或被压的物体，A物体所受弹力的示意图如图所示答案见解析图四、胡克定

7、律例4竖直悬挂的弹簧下端，挂一重为4 N的物体时弹簧长度为12 cm；挂一重为6 N的物体时弹簧长度为13 cm，弹簧始终处在弹性限度内，则弹簧原长为多少？劲度系数为多少？解析设弹簧的原长为L0，劲度系数为k，设挂G14 N的物体时弹簧的长度为L1，挂G26 N的物体时弹簧的长度为L2，则L112 cm，L213 cm，由胡克定律得：G1k(L1L0)G2k(L2L0)代入数据解得：L010 cm，k200 N/m即弹簧原长为10 cm，劲度系数为200 N/m.答案10 cm200 N/m探究形变与弹力的关系1(弹力的产生)下列有关物体所受的弹力及形变的说法正确的是()A有弹力作用在物体上，

8、物体一定发生形变，撤去此力后，形变完全消失B有弹力作用在物体上，物体不一定发生形变C弹力作用在硬物体上，物体不发生形变；弹力作用在软物体上，物体才发生形变D一切物体受到弹力都要发生形变，撤去弹力后，形变不一定完全消失答案D解析力是物体间的相互作用，弹力的施力物体和受力物体都会发生形变，B项错误；发生形变的物体，当撤去外力后，有些能完全恢复原状，有些不能完全恢复原状，A项错误，D项正确；不管是硬物体还是软物体，只要有弹力作用，都会发生形变，C项错误2(弹力的方向)三个相同的支座上分别放着三个质量和直径均相同的光滑圆球a、b、c，支点P、Q在同一水平面上a的重心位于球心，b、c的重心分别位于球心的

9、正上方和正下方，如图6所示，三球皆静止，试分析三种情况下支点P、Q对球的弹力方向是怎样的？图6答案见解析解析三种情况都是点与点接触，圆球所受弹力的方向都是垂直于接触面指向球心，即沿半径指向球心，如图所示，弹力的方向与重心的位置无关3(胡克定律)由实验测得某弹簧所受弹力F和弹簧的长度L的关系图象如图7所示，求：图7(1)该弹簧的原长为多少？(2)该弹簧的劲度系数为多少？答案(1)15 cm(2)500 N/m解析解法一(1)弹簧不产生弹力时的长度等于原长，由题图可知该弹簧的原长为L015 cm.(2)据Fkx得劲度系数：k，由图线可知，该弹簧伸长L(25 cm15 cm)10 cm时，弹力F50

10、 N所以k N/m500 N/m.解法二根据胡克定律得Fk(LL0)，代入图象中的两点(0.25,50)和(0.05，50)可得50k(0.25L0)50k(0.05L0)解得L00.15 m15 cm，k500 N/m.题组一形变及弹力的产生1下列各种情况中，属于弹性形变的有()A撑竿跳高运动员起跳中，撑竿的形变B当你坐在椅子上时，椅面发生的微小形变C细钢丝被绕制成弹簧D铝桶被砸扁答案AB解析“撑竿的形变”、“椅面发生的微小形变”均能恢复原状，是弹性形变；“细钢丝被绕制成弹簧”不能恢复原状，“铝桶被砸扁”不能恢复原状，是非弹性形变故选项A、B正确，C、D错误2关于弹性形变，下列说法正确的是(

11、)A物体形状的改变叫弹性形变B一根钢筋用力折弯后的形变就是弹性形变C物体在外力停止作用后，能够恢复原来形状的形变，叫弹性形变D物体在外力停止作用后的形变，叫弹性形变答案C解析弹性形变指物体在外力停止作用后，能够恢复原状的形变，C正确，A、D错误；钢筋用力折弯后，无法恢复到原来形状，不属于弹性形变，B错误3如图1所示，杂技演员有高超的技术，能轻松地顶接从高处落下的坛子关于他顶坛时头顶受到的压力，产生的直接原因是()图1A坛的形变 B头的形变C坛受到的重力 D人受到的重力答案A解析头顶受到的压力是由于坛的形变而产生的，间接原因是坛本身的重力，跟人的因素无关4在日常生活及各项体育运动中，有弹力出现的

12、情况比较普遍，如图2所示的跳水运动就是一个实例请判断下列说法正确的是()图2A跳板发生形变，运动员的脚没有发生形变B跳板和运动员的脚都发生了形变C运动员受到的支持力，是跳板发生形变而产生的D跳板受到的压力，是跳板发生形变而产生的答案BC解析发生形变的物体，为了恢复原状，会对与它接触的物体产生弹力的作用，发生形变的物体是施力物体B、C正确题组二弹力的方向的表示方法5一个重20 N的物体沿斜面下滑，关于该物体重力的图示，下列四个图中正确的是()答案A解析首先由重力的方向竖直向下，可判定B、C错误因重力为20 N，标度为5 N，所以线段应有4个标度长度，D错，A对6一杆搁在矮墙上，关于杆受到的弹力的

13、方向，图中画得正确的是()答案D解析弹力的方向总是垂直于接触面指向受力物体，D对7体育课上一学生将足球踢向斜台，如图3所示，下列关于足球和斜台作用时斜台给足球的弹力方向的说法正确的是()图3A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答案D解析足球与斜台的作用是球面与平面的相互作用，足球所受弹力的方向垂直于斜台指向足球，即斜向左上方，故D正确8一只松鼠站在倾斜的树枝上，则树枝对松鼠的弹力的方向为()A竖直向上B竖直向下C垂直树枝斜向上D沿树枝方向答案C解析支持力的方向总是垂直于接触面指向被支持的物体，选项C正确9在图4中画出物体A所受弹力的示意图图4

14、答案如图所示题组三胡克定律10关于弹簧的劲度系数k，下列说法中正确的是()A与弹簧所受的拉力大小有关，拉力越大，k值也越大B由弹簧本身决定，与弹簧所受的拉力大小及形变程度无关C与弹簧发生的形变的大小有关，形变越大，k值越小D与弹簧本身特性、所受拉力的大小、形变程度都无关答案B11一根轻质弹簧一端固定，用大小为F1的力压弹簧的另一端，平衡时长度为l1；改用大小为F2的力拉弹簧，平衡时长度为l2.弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，该弹簧的劲度系数为()A. B.C. D.答案C解析根据胡克定律有：F1k(l0l1)，F2k(l2l0)，由两式可解得：k，故C正确12一根轻弹簧的伸长量x跟所受的外力F

15、之间的关系图象如图5所示，图5(1)求弹簧的劲度系数k；(2)若弹簧原长l060 cm，当把弹簧压缩到40 cm长时，需要多大的压力？(3)如果用600 N的拉力拉弹簧(仍在弹性限度内，弹簧原长同上)，弹簧长度l是多少？答案(1)1 500 N/m(2)300 N(3)100 cm解析(1)由题图可知当弹簧受外力F19102 N时弹簧的伸长量x10.6 m故k1 500 N/m(2)当把弹簧压缩到40 cm长时，弹簧的形变量x2(0.60.4) m0.2 m弹力为F2kx21 500 N/m0.2 m300 N故需用300 N的压力(3)由F3kx3，得x30.4 m40 cm故弹簧的长度ll0x360 cm40 cm100 cm13如图6所示，一根轻质弹簧的原长为20 cm，竖直悬挂着，当用15 N的力向下拉弹簧时，量得弹簧长24 cm.图6(1)弹簧的劲度系数为多少？(2)若把它竖立在水平桌面上，用30 N的力竖直向下压时，弹簧长为多少？答案(1)375 N/m(2)12 cm解析(1)当弹簧受向下的15 N的拉力作用时，由胡克定律知F1k(L1L0)，代入数据解得劲度系数k N/m375 N/m(2)当用30 N的力竖直向下压时，设弹簧长为L2，由胡克定律知F2k(L0L2)整理得L2L00.2 m m0.12 m12 cm.