2021版第3章第1節(jié)探究形 變與彈力的關(guān)系第一節(jié)探究形變與彈力的關(guān)系知識(shí)脈絡(luò)學(xué)習(xí)目標(biāo)1了解常見(jiàn)的形變和彈性形變.2 知道彈力產(chǎn)生的原因和條件.3 知道壓力、支持力和拉力都是彈力，會(huì)分析彈力的方 向，能正確畫(huà)出力的圖示及示意圖.（重點(diǎn)）4理解胡克定律，會(huì)用F=kx分析、解決有關(guān)問(wèn)題.（難 點(diǎn)）嚴(yán)護(hù)性形變產(chǎn)生耐一*理性限度胡克定律產(chǎn)生條杵、方向的越度系數(shù)認(rèn)識(shí)形變、彈性與彈性限度先填空1認(rèn)識(shí)形變（1）形變：物體形狀發(fā)生變化.（2）形變的種類：壓縮形變、拉伸形變、彎曲形變和扭曲形變等.2.彈性與彈性限度彈性：彈簧具有恢復(fù)原狀的性質(zhì).彈性形變：撤去外力后，物體能完全恢復(fù)原狀的形變，稱為彈性形變.（3）彈性限度：如果外力過(guò)大，撤去外力后物體形狀不能完全恢復(fù)，我們稱 這種現(xiàn)象為超過(guò)了物體的彈性限度.再判斷1 所有形變?cè)诔啡ネ饬蠖寄芑謴?fù)原來(lái)的形狀.（X）錯(cuò)誤原因:發(fā)生彈性形變的物體可恢復(fù)原狀洱卿性形變不能恢復(fù)原狀.2根鐵絲用力彎折后的形變不是彈性形變.（V）3物體在外力停止作用后，能夠恢復(fù)原狀的形變叫彈性形變.（V）后思考彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量時(shí)，彈簧發(fā)生的是彈性形變嗎？面團(tuán)發(fā)生的形變是彈性 形變嗎？【提示】彈簧發(fā)生的是彈性形變，面團(tuán)發(fā)生的不是彈性形變.合作探討探討1:用手拉伸和壓縮彈簧，彈簧的形狀發(fā)生怎樣的變化?【提示】 彈簧會(huì)伸長(zhǎng)或縮短.探討2：有的形變很微小，很難觀察，可采用什么樣的方法?【提示】顯示微小形變的方法是：力學(xué)放大法.核心點(diǎn)擊1 形變：物體在外力作用下形狀或體積的變化叫做形變?nèi)绻饬Τ啡ズ?物體能夠完全恢復(fù)原狀，這種形變叫做彈性形變，不能完全恢復(fù)原狀的形變叫 做非彈性形變一般情況下，假設(shè)無(wú)特別說(shuō)明，形變通常指的是彈性形變.2產(chǎn)生彈力的條件：（1）兩個(gè)物體直接接觸；接觸面上發(fā)生彈性形變.1 如圖3-1 -1中兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中表達(dá)出的共同的物理思想方法是（）圖 3-1-1A極限法B.放大法C控制變量法D等效替代法【解析】圖甲是利用光的屢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.【答案】B2.（多項(xiàng)選擇）以下各種情況中，屬于彈性形變的有（）A. 撐竿跳高運(yùn)發(fā)動(dòng)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.鋁桶被砸扁解析】 通過(guò)下表對(duì)各項(xiàng)逐一分析選項(xiàng)透析過(guò)程結(jié)論A項(xiàng)當(dāng)運(yùn)發(fā)動(dòng)對(duì)竿的作用力消失后，竿仍能恢復(fù)原來(lái)的形狀VB項(xiàng)當(dāng)人站起時(shí)，椅面發(fā)生的微小形變會(huì)立即消失VC項(xiàng)細(xì)鋼絲被繞制成彈簧后，形狀無(wú)法恢復(fù)XD項(xiàng)鋁桶被砸扁后，形狀同樣無(wú)法恢復(fù)X【答案】AB觀測(cè)物體形變的方法1 形變明顯的，如彈簧伸長(zhǎng)或縮短，橡皮條被拉長(zhǎng)等，可以直接觀察和測(cè)量.2.有的形變非常少，我們很難觀察到，可以通過(guò)放大來(lái)觀察微小的形變探究彈力先填空1 彈力：產(chǎn)生形變的物體由于要恢復(fù)原狀，會(huì)對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生的力 的作用，這種力稱為彈力.2彈力的方向：(1)壓力方向垂直支持面指向被壓的物體;(2) 支持力的方向垂直于支持面指向被支持的物體；(3) 繩子對(duì)物體的拉力方向指向繩子收縮的方向.3 胡克定律(1)內(nèi)容：在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力F的大小與彈簧的伸長(zhǎng)(或縮短)量x成 正比.公式：F=kx,其中k為彈簧的勁度系數(shù),單位：N/m,讀作牛頓每米.不 同的彈簧，其勁度系數(shù)不同.再判斷1.兩個(gè)接觸的物體，假設(shè)它們間有彈性形變，那么一定有彈力的作用.3)2彈簧只有發(fā)生形變時(shí)，k數(shù)值才不為0.(X)3彈簧的勁度系數(shù)與彈力的大小無(wú)關(guān).(J)后思考對(duì)于同一根彈簧，被拉得越長(zhǎng)，彈簧的彈力就越大，那么彈簧的彈力大 小是否與其長(zhǎng)度成正比？【提示】不是,彈簧的彈力在其彈性限度內(nèi)與形變量成正比,不是與長(zhǎng)度第4頁(yè)成正比.合作探討探討1:彈力的方向是否與物體形變的方向相同?【提示】彈力的方向與物體形變方向相反.F探討2：據(jù)胡克定律F=k得k=F，能否說(shuō)勁度系數(shù)k與F成正比，與x成反比？【提示】不能，勁度系數(shù)k由彈簧本身決定，與Fx無(wú)關(guān).核心點(diǎn)擊1彈力方向確實(shí)定發(fā)生彈性形變的物體，由于要恢復(fù)原狀產(chǎn)生彈力，所以彈力的方向由施力 物體的形變的方向決定，彈力的方向總與施力物體形變的方向相反，作用在迫 使物體發(fā)生形變的物體上.幾種常見(jiàn)彈力的方向如下表:類型方向圖示平面產(chǎn)生的彈力垂直于平面指向受力物體點(diǎn)產(chǎn)生的彈力過(guò)點(diǎn)垂直于和點(diǎn)接觸的平面（或曲面的切面）777I£ hr曲面產(chǎn)生的彈力垂直于曲面的切面輕繩產(chǎn)生的彈力沿繩指向繩收縮的方向L ¥人輕彈簧產(chǎn)生的彈力沿彈簧與形變方向相反5L胡克定律成立的條件是：彈簧發(fā)生彈性形變，即必須在彈性限度內(nèi).(2) F=kx中的x是彈簧的形變量，是彈簧伸長(zhǎng)或縮短的長(zhǎng)度，而不是彈簧 的總長(zhǎng)度.(3) F=kx中的k為彈簧的勁度系數(shù)，反映彈簧本身的屬性，由彈簧自身的 長(zhǎng)度、粗細(xì)、材料等因素決定，與彈力F的大小和伸長(zhǎng)量x無(wú)關(guān).由F=kx可知，彈簧上彈力的變化量AF與形變量的變化量Ax也成正比 關(guān)系，即AF=kAx.3在如圖3-1-2所示的各圖中畫(huà)出物體P受到的各接觸點(diǎn)或接觸面對(duì)它的 彈力的示意圖，各圖中物體P均處于靜止?fàn)顟B(tài).甲乙丙丁圖 3-1-2【解析】 甲于繩的拉力"應(yīng)沿繩指向繩收縮的方向，因此彈力方向沿繩 向上；乙中P與斜面接觸面為平面，P受到的支持力垂直于斜面向上;丙中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(guò)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(guò)球心;丁中A點(diǎn)屬于點(diǎn)與球面相接觸，彈力應(yīng)垂直于球面的切面斜向上，且必過(guò) 球心 O,B點(diǎn)屬于點(diǎn)與桿相接觸，彈力應(yīng)垂直于桿向上；它們所受彈力的示意圖如下圖.甲乙丙丁【答案】見(jiàn)解析4 一輕質(zhì)彈簧原長(zhǎng)為8 cm,在4N的拉力作用下伸長(zhǎng)了 2 cm,彈簧未超 出彈性限度，那么該彈簧的勁度系數(shù)為()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：60042108】A. 40 m/NB 40 N/mC 200 m/ND 200 N/mF 4【解析】由F = k知，彈簧的勁度系數(shù)k = x =麗 N/m = 200 N/m ,選項(xiàng)D正確.叫上掃一相【答案】D彈簧的勁度系數(shù)為多大？(2)當(dāng)該彈簧長(zhǎng)度為4.20 cm時(shí)，彈簧的彈力有多大？【解析】由 F = k 得 F1=k(Z1-Z0)W k = £ = 光 N =1X103li - IqX10 2 mN/m.當(dāng)該彈簧長(zhǎng)度為4.20 cm時(shí)，彈簧處于壓縮狀態(tài)，此時(shí)彈簧的彈力F2 =k(l0 -l2) = 1X 103X(5.00 - 4.20)X10-2 N = 8 N.【答案】(1)1 X103 N/m 8 N彈力大小的計(jì)算1 公式法：利用公式F = kx計(jì)算(適用于彈簧這樣的彈性體彈力的計(jì)算).2.平衡法：如果懸掛在豎直細(xì)繩上的物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，求解細(xì)繩的拉力時(shí)，可用二力平衡得到拉力的大小等于物體重力的大小(目前主要分析二力平衡 的情況).識(shí)點(diǎn)1力的圖示先填空1力的示意圖：用二帶箭頭的線段表示力的方向和作用點(diǎn)的線段.2 力的圖示：線段按一定比例（標(biāo)度）畫(huà)出，線段的長(zhǎng)度表示力的大小，線 段的箭頭指向力的方向，箭尾（或箭頭）表示力的作用點(diǎn).再判斷1力的圖示只能表示力的大小和方向.（X）2力的圖示和力的示意圖沒(méi)有區(qū)別.（X）3力的作用點(diǎn)只能用箭尾表示.（X）后思考1要完整的表示某一力需要表示出哪些方面？【提示】 需表示出力的大小、方向、作用點(diǎn)這三個(gè)方面，這種表示方法叫力的圖示.2 要用作圖法準(zhǔn)確地表示一個(gè)力，是作力的圖示呢，還是作力的示意圖？【提示】 由于力的圖示可以同時(shí)表示岀力的三要素，而力的示意圖只能表 示出力的作用點(diǎn)和方向不能準(zhǔn)確表示出力的大小，故采用力的圖示法表示力較為準(zhǔn)確.合作探討探討1：影響力的作用效果有哪些?【提示】有三個(gè)：力的大小、方向、作用點(diǎn).探討2 個(gè)物體受多個(gè)力的作用，在作多個(gè)力的圖示時(shí)，選取的標(biāo)度是否 相同？【提示】一般為了解題方便，同一個(gè)圖中的標(biāo)度是相同的.核心點(diǎn)擊1 力的圖示：用一條帶箭頭的線段（有向線段）來(lái)表示力的三要素.（1）線段的長(zhǎng)短（嚴(yán)格按標(biāo)度畫(huà)）表示力的大?。?2) 箭頭指向表示力的方向；(3) 箭尾(或箭頭)常畫(huà)在力的作用點(diǎn)上(在有些問(wèn)題中為了方便，常把一個(gè)物 體用一個(gè)點(diǎn)表示).注意：標(biāo)度的選取應(yīng)根據(jù)力的大小合理設(shè)計(jì).一般情況下，線段應(yīng)取25個(gè)整數(shù)段標(biāo)度的長(zhǎng)度.(2)畫(huà)同一物體受到的不同力時(shí)要用同一標(biāo)度.2 力的示意圖：用一條帶箭頭的線段來(lái)表示力方向和作用點(diǎn).從作用點(diǎn)開(kāi)始沿力的方向畫(huà)一適當(dāng)長(zhǎng)度的線段；(2)在線段的末端標(biāo)出箭頭，表示力的方向.注意：對(duì)于幾何形狀規(guī)那么的物體，在畫(huà)力的圖示和示意圖的時(shí)候，有向 線段的起點(diǎn)可畫(huà)在幾何中心為簡(jiǎn)化，也可以把物體用質(zhì)點(diǎn)代替.6如圖3-1-3所示，一物體A受到一個(gè)大小為10 N的拉力作用，該拉力方 向與水平方向成30。角斜向上，畫(huà)出這個(gè)拉力的圖示.圖 3-1-3【解析】 題圖僅是拉力的示意圖，而不是拉力的圖示，畫(huà)力的圖示時(shí)，應(yīng)按以下步驟進(jìn)行：(1) 選定標(biāo)度，此題我們可以選取1 cm長(zhǎng)的線段表示5 N的力.(2) 沿力的方向并且從力的作用點(diǎn)開(kāi)始，按比例畫(huà)出一線段，圖中有向線段 的長(zhǎng)度為2 cm.(3) 在線段末端標(biāo)出箭頭，如圖甲所示，為了簡(jiǎn)便，還可以將受力物體用一 個(gè)點(diǎn)來(lái)代替，將力畫(huà)成如圖乙所示.甲乙【答案】見(jiàn)解析7如圖3-1-4所示，壓縮彈簧對(duì)拇指的彈力15 N,作出拇指受力的圖示.圖 3-1-4【解析】 當(dāng)拇指按壓彈簧時(shí)拇指會(huì)受到彈簧的彈力，由題意知其大小為F = 15 N ,方向水平向右；那么力的作用點(diǎn)可畫(huà)在拇指和彈簧的接觸處，過(guò)力的作用點(diǎn)向右畫(huà)一條線段，截取和標(biāo)度相等的三段；在線段的末端標(biāo)岀箭頭和力的 大小如圖【答案】見(jiàn)解析作力的圖示考前須知選標(biāo)度時(shí)應(yīng)根據(jù)力的大小合理設(shè)計(jì)，一般情況下線段分段應(yīng)在25段，不宜太多，也不宜太少.注意用箭尾到箭頭的總長(zhǎng)表示力的大小.