
一、形變與彈力1.形變和彈性形變(1)形變:物體在力的作用下發(fā)生 或 的改變。?(2)彈性形變:物體形變后能恢復(fù) 的形變是彈性形變,反之稱為范性形變。?(3)彈性限度:如果形變過大超過一定的 ,撤去作用力后物體就不能恢復(fù)原來的形狀,這個(gè)限度叫作彈性限度。?(4)閱讀課本P73演示,這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明了桌面發(fā)生了 。這個(gè)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了微小量放大法。?2.彈力(1)定義:相互接觸的物體發(fā)生彈性形變時(shí),由于物體要 ,對與它接觸的物體產(chǎn)生的力。?(2)產(chǎn)生條件:一是兩物體 ;二是發(fā)生 。?
3.幾種彈力(1)常見彈力:平時(shí)所說的 、 和 都是彈力。?(2)彈力的方向①壓力和支持力的方向: 于物體的接觸面。?②繩的拉力方向:沿著繩而指向繩 的方向,繩中的彈力常常叫作 。?
二、胡克定律1.內(nèi)容:彈簧發(fā)生彈性形變時(shí),彈力的大小F跟彈簧 的長度x成正比。?2.公式:F= ,其中k為彈簧的 ,單位是牛頓每米,單位的符號(hào)是 ,它的大小反映了彈簧的軟硬程度。?
1.正誤辨析(1)兩個(gè)接觸的物體間一定存在彈力。 ( )(2)若兩物體間存在彈力,則它們一定接觸。 ( )(3)彈簧的長度越長,彈力越大。 ( )(4)只有在一定條件下,胡克定律才成立。 ( )(5)勁度系數(shù)和彈簧的長度沒有關(guān)系。 ( )(6)硬度很大的物體受到較小的力,不會(huì)發(fā)生形變。 ( )
答案與解析: (1)× 兩個(gè)接觸的物體間,可能不存在彈力。(2)√ 由彈力的產(chǎn)生條件可知,物體接觸且發(fā)生彈性形變是產(chǎn)生彈力的前提,故物體間存在彈力,則它們一定接觸。(3)× 彈簧被拉長時(shí),它的長度越長,彈力越大;壓縮時(shí),彈簧越短彈力越大。(4)√ 胡克定律只適用于彈性限度以內(nèi)的情況。(5)× 勁度系數(shù)和彈簧的長短、粗細(xì)、材料有關(guān)。(6)×
2.(多選)下列各種情況中,屬于彈性形變的有( )A.撐竿跳高運(yùn)動(dòng)員起跳中,撐竿的形變B.當(dāng)你坐在椅子上時(shí),椅面發(fā)生的微小形變C.細(xì)鋼絲被繞制成彈簧D.鋁桶被砸扁
答案:AB解析:“撐竿的形變”“椅面發(fā)生的微小形變”均能恢復(fù)原狀,是彈性形變;“細(xì)鋼絲被繞制成彈簧”不能恢復(fù)原狀,“鋁桶被砸扁”不能恢復(fù)原狀,是非彈性形變。故選項(xiàng)A、B正確,C、D錯(cuò)誤。
3.下列兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)出的共同的物理思想方法是 ( )A.極限法 B.放大法C.控制變量法D.等效替代法
答案:B解析:圖甲是利用光的多次反射將微小形變放大,圖乙是利用細(xì)管中液面的變化觀察玻璃瓶的微小形變,故為放大法,B正確。
物體間彈力有無的判斷方法情境探究如圖所示,將一個(gè)鋼球分別放在量杯、口大底小的普通茶杯和三角燒杯中,鋼球在各容器的底部與側(cè)壁相接觸,處于靜止?fàn)顟B(tài)。若鋼球和各容器都是光滑的,各容器的底部均處于水平面內(nèi),各容器的側(cè)壁對鋼球有沒有彈力作用?
要點(diǎn)提示:在將容器的側(cè)壁去掉時(shí),鋼球仍處于靜止,故各容器的側(cè)壁對鋼球沒有彈力作用。
知識(shí)點(diǎn)撥1.彈力的產(chǎn)生
2.彈力有無的判斷方法
實(shí)例引導(dǎo)例1下圖中,A、B均處于靜止?fàn)顟B(tài),則A、B之間一定有彈力的是( )
答案:B解析:在具體判斷有沒有彈力時(shí),我們用假設(shè)法進(jìn)行判斷。在A圖中,若拿去A球,則B球仍靜止不動(dòng),故A、B間沒有擠壓,即A、B間沒有彈力。在B圖中,若拿去A球,則B球?qū)⑾蜃筮\(yùn)動(dòng),故A、B間存在相互擠壓,故A、B間存在彈力。在C圖中,若拿去A球,則B球仍靜止,即A、B間沒有擠壓,即A、B間沒有彈力。在D圖中若拿去A球,則B球可能靜止,即A、B間可能沒有擠壓,即A、B間可能沒有彈力。
規(guī)律方法 判斷彈力有無的兩大誤區(qū)(1)誤認(rèn)為只要有接觸就一定存在彈力作用,而忽略了彈力產(chǎn)生的另一個(gè)條件——發(fā)生彈性形變。(2)誤認(rèn)為有形變一定有彈力,忽略了彈性形變與非彈性形變(撤去外力后不能恢復(fù)原狀的形變)的區(qū)別。
變式訓(xùn)練1如圖所示,一個(gè)小球用兩根輕繩掛于天花板上,球靜止,繩1傾斜,繩2恰好豎直。則小球所受的作用力個(gè)數(shù)( )A.一定是兩個(gè) B.一定是三個(gè)C.可能是四個(gè)D.可能是兩個(gè),也可能是三個(gè)
答案:A解析:假設(shè)去掉繩1,小球仍處于原來的狀態(tài)靜止不動(dòng),所以繩1對小球不產(chǎn)生拉力作用;若去掉繩2,小球不會(huì)靜止于原來的位置,所以繩2對小球產(chǎn)生拉力。所以小球受到重力和繩2對其拉力兩個(gè)力的作用。
彈力方向的確定情境探究體育課上一同學(xué)將足球踢向斜臺(tái),如圖所示。足球與斜臺(tái)作用時(shí)斜臺(tái)給足球的彈力方向如何?
要點(diǎn)提示:足球與斜臺(tái)的作用是球面與斜面的相互作用,足球所受彈力方向垂直于斜臺(tái)指向足球,即斜向左上方。
知識(shí)點(diǎn)撥1.彈力的方向總與引起物體形變的外力方向相反,與施力物體恢復(fù)原狀的方向相同。2.常見彈力的方向
畫龍點(diǎn)睛 繩子只能產(chǎn)生沿繩的拉力作用,桿可以產(chǎn)生沿桿的拉力、支持力和不沿桿的“挑”的作用力。
實(shí)例引導(dǎo)例2請?jiān)趫D中畫出物體P受到的各接觸點(diǎn)或面對它的彈力的示意圖,其中甲、乙中的物體P處于靜止?fàn)顟B(tài),丙中物體P在水平面上勻速滾動(dòng)。
點(diǎn)撥彈力方向垂直于接觸面,與重心位置、物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān);輕繩的拉力沿著繩指向繩收縮的方向。
解析:物體P受到的各接觸點(diǎn)或面對它的彈力的示意圖如圖所示。
規(guī)律方法 判斷彈力方向的一般步驟(1)確定物體之間彈力作用的類型。(2)確定產(chǎn)生彈力的物體。(3)找出使物體發(fā)生形變的外力方向。(4)確定物體形變的方向。(5)確定物體產(chǎn)生的彈力方向。
變式訓(xùn)練2如圖所示,球A在斜面上,被豎直擋板擋住而處于靜止?fàn)顟B(tài)。關(guān)于球A所受的彈力,以下說法正確的是( )A.球A僅受一個(gè)彈力作用,彈力的方向垂直于斜面向上B.球A受兩個(gè)彈力作用,一個(gè)水平向左,一個(gè)垂直于斜面向下C.球A受兩個(gè)彈力作用,一個(gè)水平向右,一個(gè)垂直于斜面向上D.球A受三個(gè)彈力作用,一個(gè)水平向右,一個(gè)垂直于斜面向上,一個(gè)豎直向下
答案:C解析:球A所受重力豎直向下,與豎直擋板和斜面都有擠壓,斜面給它一個(gè)支持力,垂直斜面向上,擋板給它一個(gè)壓力,水平向右,C正確。
彈力的大小情境探究如圖所示,圖甲表示彈簧處于原長狀態(tài),圖乙表示彈簧處于拉伸狀態(tài),圖丙表示彈簧處于壓縮狀態(tài)。試討論:在公式F=kx中,x表示的是彈簧的長度嗎?若不是,它表示什么意思?圖甲中彈簧的原長為l0;圖乙中在拉力F的作用下彈簧的長度為l1;圖丙中在壓力F'的作用下,彈簧的長度為l2,則F和F'分別等于多少?
要點(diǎn)提示:x表示的是彈簧伸長的長度或縮短的長度,而不是彈簧的長度,圖乙中彈簧伸長量為(l1-l0),圖丙中彈簧壓縮量為(l0-l2),所以F=k(l1-l0),F'=k(l0-l2)。
知識(shí)點(diǎn)撥1.對胡克定律的理解
2.彈力大小的計(jì)算方法(1)彈簧的彈力應(yīng)用胡克定律F=kx求解。(2)非彈簧彈力:一般要借助物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)所遵循的物理規(guī)律求解。
實(shí)例引導(dǎo)例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)該彈簧的原長為多少?(2)該彈簧的勁度系數(shù)為多少?
解析:解法一:(1)彈簧不產(chǎn)生彈力時(shí)的長度等于原長,由題圖可知該彈簧的原長為l0=15 cm。
解法二:根據(jù)胡克定律得F=k(l-l0),代入圖像中的兩點(diǎn)(0.25,50)和(0.05,-50)。解得l0=0.15 m=15 cm,k=500 N/m。
答案:(1)15 cm (2)500 N/m
變式訓(xùn)練3探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系時(shí),在彈性限度內(nèi),懸掛15 N重物時(shí),彈簧長度為0.16 m;懸掛20 N重物時(shí),彈簧長度為0.18 m,則彈簧的原長l0和勁度系數(shù)k分別為( )A.l0=0.02 m k=500 N/mB.l0=0.10 m k=500 N/mC.l0=0.02 m k=250 N/mD.l0=0.10 m k=250 N/m
答案:D解析:由胡克定律可知15 N=k(0.16 m-l0),20 N=k(0.18 m-l0),解得k=250 N/m,l0=0.10 m,故選項(xiàng)D正確。
1.關(guān)于重力和重心,下列說法正確的是( )A.當(dāng)物體漂浮在水面上時(shí)重力會(huì)減小B.放置在水平面上的物體對水平面的壓力就是物體的重力C.物體的重心位置總是在物體的幾何中心上D.物體的重心位置可能隨物體形狀的變化而改變
答案:D解析:物體的重力與物體所處狀態(tài)無關(guān),和是否受其他力作用無關(guān),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;物體對水平面的壓力與物體的重力的施力物體及受力物體均不同,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;物體的重心位置與物體的形狀及質(zhì)量分布有關(guān),只有質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體,其重心才在其幾何的中心,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。
2.(多選)關(guān)于彈力的方向,下列說法正確的是( )A.彈力方向一定垂直于接觸面B.彈力方向不一定垂直于接觸面C.輕質(zhì)繩對物體的彈力方向一定沿著繩子且指向繩子收縮的方向,因?yàn)槔K子只會(huì)發(fā)生拉伸形變D.輕質(zhì)繩對物體產(chǎn)生的彈力一定垂直于與繩相連的接觸面
答案:BC解析:壓力或支持力的方向一定垂直于接觸面,但是繩的拉力方向一定沿繩而且指向繩收縮的方向,它不一定垂直于與繩相連的接觸面,選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤,B、C正確。
3.如圖所示,底端置于粗糙水平地面上的桿,其頂端被一根細(xì)線用手拉住,桿處于靜止?fàn)顟B(tài),細(xì)線水平。下列說法正確的是( )A.桿對細(xì)線的彈力方向?yàn)樗较蛴褺.細(xì)線對桿的彈力方向垂直桿向左C.桿受到地面的彈力是由桿的形變產(chǎn)生的D.地面受到桿的彈力沿桿向左下方
答案:A解析:細(xì)線中彈力方向沿細(xì)線且指向細(xì)線收縮的方向,故細(xì)線對桿的彈力方向水平向左,桿對細(xì)線的彈力方向水平向右,故A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;桿受到地面的彈力是由于地面發(fā)生形變產(chǎn)生的,C項(xiàng)錯(cuò)誤;桿對地面的彈力方向垂直于地面向下,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。
4.在圖中畫出物體A所受彈力的示意圖。
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