
一、形變1.形變(1)形變:物體在力的作用下________或________會(huì)發(fā)生變化,這種變化叫作形變.(2)彈性形變:有些發(fā)生形變的物體在撤去外界的作用力后能夠________的形變.(3)塑性形變:當(dāng)撤去外力后物體的形變不能完全________的形變.2.彈性限度:如果形變過大,超過一定的限度,撤去作用力后物體不能________原來的形狀,這個(gè)限度叫作彈性限度.
二、認(rèn)識(shí)彈力1.彈力:發(fā)生形變的物體,由于要________,會(huì)對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生________,這種力叫作彈力.2.三種常見彈力的方向
三、胡克定律1.在彈性限度內(nèi),彈力的大小跟形變的大小有關(guān)系:形變?cè)酱?,彈力也越大;形變消失,彈力隨之消失.2.胡克定律(1)內(nèi)容:在彈性限度內(nèi),彈簧彈力F的大小與彈簧伸長(或縮短)量x成______比.(2)表達(dá)式:F=________.(3)勁度系數(shù):其中k為彈簧的________,單位為________,符號(hào)是________,勁度系數(shù)是表示彈簧“軟”“硬”程度的物理量,它取決于彈簧本身的結(jié)構(gòu).
[圖解1] 彈性形變與非彈性形變
[圖解2] 彈力的方向
[圖解3] 彈簧的彈力
(2)繩的拉力方向(3)彈力的方向:總是與物體發(fā)生形變的方向相反,也就是與作用在物體上使物體發(fā)生形變的外力的方向相反.
【典例示范】題型1 彈性形變和彈力例1 (多選)玩具汽車停在模型橋面上,如圖所示,下列說法正確的是( )A.橋面受向下的彈力,是因?yàn)槠嚢l(fā)生了彈性形變B.汽車發(fā)生了形變,所以對(duì)橋面產(chǎn)生了向下的彈力作用C.汽車受向上的彈力,是因?yàn)槠嚢l(fā)生了彈性形變D.橋面發(fā)生了彈性形變,所以對(duì)汽車產(chǎn)生了向上的彈力作用
解析:橋面受向下的彈力,是因?yàn)槠嚢l(fā)生了彈性形變,選項(xiàng)A正確;汽車發(fā)生了形變,所以對(duì)橋面產(chǎn)生了向下的彈力作用,選項(xiàng)B正確;汽車受向上的彈力,是因?yàn)闃蛎姘l(fā)生了彈性形變,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;橋面發(fā)生了彈性形變,所以對(duì)汽車產(chǎn)生了向上的彈力作用,選項(xiàng)D正確;故選ABD.
題型2 彈力有無的判斷判斷彈力有無的兩種常見方法(1)直接判斷:對(duì)于形變較明顯的情況,可根據(jù)彈力的產(chǎn)生條件直接判斷.(2)“假設(shè)法”判斷:對(duì)于形變不明顯的情況,可用“假設(shè)法”進(jìn)行判斷.可假設(shè)兩個(gè)物體間不存在彈力,看物體能否保持原有的狀態(tài),若狀態(tài)不變,則此處不存在彈力;若狀態(tài)改變,則此處有彈力.
例2 如圖所示,下列四個(gè)圖中,所有的球都是相同的,且形狀規(guī)則質(zhì)量分布均勻.甲球放在光滑斜面和光滑水平面之間,乙球與其右側(cè)的球相互接觸并放在光滑的水平面上,丙球與其右側(cè)的球放在另一個(gè)大的光滑球殼內(nèi)部并相互接觸,丁球用兩根輕質(zhì)細(xì)線吊在天花板上,且右側(cè)的一根線是沿豎直方向的.關(guān)于這四個(gè)球的受力情況,下列說法正確的是( )A.甲球受到兩個(gè)彈力的作用 B.乙球受到兩個(gè)彈力的作用C.丙球受到兩個(gè)彈力的作用 D.丁球受到兩個(gè)彈力的作用
解析:A錯(cuò):甲球受重力和地面給它的豎直向上的彈力兩個(gè)力,斜面沒有給其彈力,如果有彈力,則甲球不會(huì)靜止.B錯(cuò):乙球受重力和地面給它的豎直向上的彈力兩個(gè)力,與乙球接觸的球不會(huì)給乙球彈力,如果有彈力,則乙球不會(huì)靜止.C對(duì):丙球受重力,大球殼內(nèi)部給它的指向球心的斜向右上的彈力和與它接觸的小球給它的沿它們球心連線向左的彈力,如果它接觸的小球不給它沿它們球心連線向左的彈力,則丙球不能保持靜止?fàn)顟B(tài),故丙球受到兩個(gè)彈力的作用.D錯(cuò):丁球受重力和繩子給它的豎直向上的拉力,傾斜的繩子不會(huì)給它彈力的作用,如果有彈力,則小球不能保持平衡狀態(tài),故丁球只受一個(gè)向上的彈力.
題型3 彈力方向的判斷(1)根據(jù)形變的方向判斷.具體判斷步驟是:明確被分析的彈力→確定施力物體→分析施力物體形變的方向→確定該彈力的方向.(2)根據(jù)不同類型彈力的方向特點(diǎn)判斷.支持力和壓力總是垂直于接觸面指向被支持或被壓的物體,繩的拉力總是沿繩指向繩收縮的方向.
例3 請(qǐng)?jiān)谙聢D中畫出物體A所受彈力的示意圖.
解析:輕繩的彈力沿繩并指向繩收縮的方向;點(diǎn)與面接觸或面與面接觸的彈力則垂直于接觸面;若接觸面為曲面,則彈力與切面垂直.圖丙中,物體與曲面之間的彈力方向垂直于過接觸點(diǎn)的切面.圖己中,彈力的方向垂直于過接觸點(diǎn)的切面,彈力方向必通過球心,與重心位置無關(guān).
素養(yǎng)訓(xùn)練1 某學(xué)校的室內(nèi)課間操深受廣大同學(xué)的喜愛和追捧,讓同學(xué)們?cè)诮淌依镆部梢詣?dòng)起來,其中有一個(gè)擊掌的動(dòng)作非常有意思,關(guān)于擊掌這一動(dòng)作,下列說法正確的是( )A.甲同學(xué)對(duì)乙同學(xué)的力是乙同學(xué)手掌形變產(chǎn)生的B.乙同學(xué)對(duì)甲同學(xué)的力是乙同學(xué)手掌形變產(chǎn)生的C.甲同學(xué)手掌形變的方向是向右的D.乙同學(xué)手掌形變恢復(fù)的方向是向右的
解析:甲同學(xué)對(duì)乙同學(xué)的力是甲同學(xué)手掌形變產(chǎn)生的,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;乙同學(xué)對(duì)甲同學(xué)的力是乙同學(xué)手掌形變產(chǎn)生的,選項(xiàng)B正確;甲同學(xué)手掌形變的方向是向左的,產(chǎn)生的彈力向右,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;乙同學(xué)手掌形變的方向向右,形變恢復(fù)的方向是向左的,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
素養(yǎng)訓(xùn)練2 體育課上一學(xué)生將足球踢向斜臺(tái),如圖所示,下列關(guān)于足球與斜臺(tái)作用時(shí)斜臺(tái)給足球的彈力方向的說法正確的是( )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.沿垂直于斜臺(tái)斜向左上方的方向
解析:足球與斜臺(tái)的作用是球面與平面的相互作用,足球所受彈力方向垂直于斜臺(tái)指向足球,即斜向左上方的方向,故D正確.
探究點(diǎn)二 胡克定律的應(yīng)用【導(dǎo)學(xué)探究】仔細(xì)觀察下列圖片,分析下列問題
(1)如圖甲所示的彈簧,在其下方施加一個(gè)較小的力,然后放開,會(huì)有什么現(xiàn)象?施加一個(gè)較大的力呢?施加一個(gè)特別大的力呢?(2)由(1)可知,在一定限度內(nèi),撤去作用力后彈簧能恢復(fù)原狀.為了研究彈簧在其彈性限度內(nèi),彈力大小與其伸長量的關(guān)系,設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)得到彈簧彈力F與其伸長量x的關(guān)系圖線如圖乙所示,可得到什么結(jié)論?
提示:(1)彈簧恢復(fù)原狀;彈簧伸長到較大的長度,放開后恢復(fù)原狀;彈簧伸長到更大的長度,放開后不能恢復(fù)原狀.(2)在彈性限度內(nèi),彈簧彈力大小與其伸長量成正比.
【歸納總結(jié)】1.對(duì)F=kx的理解(1)此式適用于彈性形變中彈力F的計(jì)算.(2)式中x是形變量,是在原長度基礎(chǔ)上拉伸或壓縮的量.(3)k是形變物體的勁度系數(shù),由形變材料本身決定,與形變量無關(guān).
題型2 胡克定律的應(yīng)用(一題多變)例5 如圖所示,一根輕彈簧長度由原來的5.00 cm伸長為6.00 cm時(shí),手受到的彈力為10.0 N.那么,當(dāng)這根彈簧伸長到6.20 cm時(shí)(在彈性限度內(nèi)),手受到的彈力有多大?
遷移拓展 在[例5]中,如果彈簧被壓縮到4.30 cm,那么彈簧受到的壓力有多大?(在彈簧的彈性限度內(nèi))
【思維方法】計(jì)算彈力大小的兩種方法(1)公式法:利用公式F=kx計(jì)算.適用于彈簧、橡皮筋等物體的彈力的計(jì)算.(2)平衡法:利用二力平衡的條件計(jì)算.例如:懸掛在豎直細(xì)繩上的物體處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),細(xì)繩對(duì)物體的拉力大小等于物體重力的大?。?br/>素養(yǎng)訓(xùn)練3 由實(shí)驗(yàn)測得某彈簧所受彈力F和彈簧的長度l的關(guān)系圖像如圖所示,求:(1)該彈簧的原長;(2)該彈簧的勁度系數(shù).
1.關(guān)于形變,下列說法正確的是( )A.一切物體都能發(fā)生形變B.彈簧的形變一定是彈性形變C.沒有力作用的物體也能發(fā)生形變D.撤去外力后物體一定能恢復(fù)原狀
解析:任何物體都能發(fā)生形變,有的形變是明顯的,有的是不明顯的,選項(xiàng)A正確.超過彈性限度的彈簧的形變是不能完全恢復(fù)的,這樣的形變就不是彈性形變,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.沒有力作用的物體是不可能發(fā)生形變的,形變是在力作用下的一種效果,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.發(fā)生彈性形變的物體撤去外力后能恢復(fù)原狀,而發(fā)生塑性形變的物體不能恢復(fù)原狀,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
2.下列關(guān)于彈力的說法中正確的是( )A.相互接觸的物體間一定有彈力B.發(fā)生形變的物體一定對(duì)與之接觸的物體產(chǎn)生彈力作用C.先有彈性形變,后有彈力D.不接觸的兩物體之間不可能發(fā)生相互的彈力作用
解析:彈力是發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復(fù)原狀而對(duì)與之接觸的物體產(chǎn)生的力,彈力是接觸力,因此選項(xiàng)D正確.兩物體相互接觸,在接觸處不一定發(fā)生彈性形變,因此不一定產(chǎn)生彈力,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.由于物體發(fā)生的形變不一定是彈性形變,故不一定對(duì)與之接觸的物體產(chǎn)生彈力,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.彈力隨形變的產(chǎn)生而產(chǎn)生,隨形變的消失而消失,彈力和形變不存在先后關(guān)系,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤.
3.如圖所示,在用橫截面為橢圓形的墨水瓶做堅(jiān)硬物體微小彈性形變的演示實(shí)驗(yàn)中,能觀察到的現(xiàn)象是( )A.沿橢圓長軸或短軸方向壓瓶壁,管中水面均上升B.沿橢圓長軸或短軸方向壓瓶壁,管中水面均下降C.沿橢圓長軸方向壓瓶壁,管中水面上升;沿橢圓短軸方向壓瓶壁,管中水面下降D.沿橢圓長軸方向壓瓶壁,管中水面下降;沿橢圓短軸方向壓瓶壁,管中水面上升
解析:沿橢圓長軸方向壓瓶壁,瓶子容積變大,管中水面下降;沿橢圓短軸方向壓瓶壁,瓶子容積變小,管中水面上升,故D正確.
4.(教材P65圖〈觀察思考〉改編)下列實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)出的物理思想方法是( )A.極限法 B.放大法C.控制變量法 D.等效替代法
解析:通過平面鏡觀察桌面的微小形變,所體現(xiàn)出的物理思想方法為放大法.
5.在下圖所示的圖中畫出物體P受到的各接觸點(diǎn)或面對(duì)它的彈力的示意圖.其中甲、乙中物體P處于靜止?fàn)顟B(tài),丙中物體P(即球)在水平面上勻速滾動(dòng).
解析:甲屬于繩的拉力,應(yīng)沿繩指向繩收縮的方向,因此彈力方向沿繩向上;乙中A、B兩點(diǎn)都是球面與平面相接觸,彈力應(yīng)垂直于平面,且必過球心,所以A處彈力方向水平向右,B處彈力垂直于斜面向左上方,且都過球心;丙中小球P不管運(yùn)動(dòng)與否,都屬于平面與球面相接觸,彈力應(yīng)垂直于平面,且過球心,即向上,它們所受彈力的示意圖如圖所示.
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