第一節(jié)探究形變與彈力的關系 1汽車A在紅綠燈前停住，綠燈轉亮時啟動，以0.4 m/s2的加速度做勻加速運動，經過3 0 s后以該時刻的速度做勻速直線運動設在綠燈轉亮的同時，汽車B以8 m/s的速度從A車旁邊駛過，且一直以相同的速度做勻速直線運動，運動方向與A車相同，則從綠燈轉亮時開始()精 彩 回 眸 AA車在加速過程中與B車相遇BA、B相遇時速度相同C相遇時A車做勻速運動D兩車不可能再次相遇【答案】C 2.甲、乙兩個質點同時、同地向同一方向做直線運動，它們的速度時間圖象如圖312所示，則由圖象可知()圖312 A甲質點比乙質點運動得快，故乙追不上甲B在2 s末時乙追上甲C在2 s末甲乙的位移相同D甲做勻速直線運動，乙做初速度為零的勻加速直線運動【答案】D 【解釋】此題考查了運動學圖象問題中學生的識圖能力甲做勻速直線運動，乙做初速度為零的勻加速直線運動，2 s末甲、乙的瞬時速度相同，2 s前甲的速度大于乙的速度，甲在前，乙在后，二者之間的距離越來越大；2 s后甲的速度小于乙的速度，甲在前，乙在后，二者之間的距離越來越小，4 s末，甲、乙位移相同，即乙追上甲 一、認識形變1形變：物體_發(fā)生變化2形變的類型：壓縮形變、_形變、彎曲形變、_形變3形變的觀察：物體形變很小時需借助_才能觀察到知 識 梳 理形狀 拉伸扭曲儀器 二、彈性與彈性限度1彈性：物體具有的_的性質2彈性形變：任何物體受到外力作用后都會發(fā)生形變，撤去外力后，物體能_原狀的形變3彈性限度：外力過大，撤去外力后，物體形狀不能_，我們稱這種現(xiàn)象為超過了物體的彈性限度恢復原狀 完全恢復 完全恢復 三、探究彈力1. 彈力：產生形變的物體由于要恢復原狀，會對與它接觸的物體產生的力2彈力的方向：(1)壓力的方向_支持面指向被壓的物體(2)支持力的方向_支持面指向被支持的物體(3)繩子對物體的拉力方向，沿繩子指向繩子_的方向垂直于 垂直于 收縮 3胡克定律：在彈性限度內，彈簧彈力F的大小與彈簧的伸長(或縮短)量x成正比表達式：Fkx.勁度系數(shù)：k的單位N/m.思考：彈簧的勁度系數(shù)k和什么因素有關？【答案】勁度系數(shù)k是由彈簧本身的因素來決定的，和彈力及形變的大小無關 四、力的圖示1力的圖示：為了更形象、直觀地表達力，可以用一條帶箭頭的_表示力的_、方向、作用點，這種表示力的方法叫做力的圖示具體步驟是：(1)選定標度，即確定用多長的_表示多少N的力若一個物體受多個力的作用，各力應取相同的標度標度應根據力的大小合理設計，以每個力分為25段為宜(2)從作用點沿力的方向畫一條線段，線段的長度由力的大小和所選的標度確定(3)標上刻度，并在線段的末端標出_，表示力的_線段大小線段 箭頭方向 2力的示意圖：力的示意圖是粗略地表示物體在某個_上受力情況的方法力的示意圖對線段的長度和力的大小關系并不要求嚴格對應，所以不需要標度，但_必須是準確的方向力的方向 1彈力的產生條件(1)物體直接接觸(2)接觸處發(fā)生彈性形變(相互擠壓或拉伸)兩者必須同時具備，缺一不可特別注意的是：兩物體接觸僅僅是產生彈力的必要條件之一，但接觸不是產生彈力的充分條件接觸后，若兩物體在接觸處發(fā)生相互擠壓或相互拉伸，使兩物體發(fā)生彈性形變，則物體間就產生彈力彈力的產生條件及方向的確定 兩物體間彈力的產生是相互的，也就是說彈力總是成對出現(xiàn)的每一個彈力的產生都是因為物體發(fā)生了彈性形變，換句話說彈力的施力物體是發(fā)生形變的物體，受力物體是與其接觸阻礙它恢復原狀的物體如物體與水平支持面間產生的一對彈力通常稱為壓力、支持力其中壓力產生的原因是物體發(fā)生了形變，從而對支持面產生了壓力支持力產生的原因是支持面發(fā)生了形變，從而對與其接觸的物體產生了支持力 2彈力有無的判斷(1)對于形變明顯的情況(如彈簧)可由是否發(fā)生形變直接判斷(2)對于形變不明顯的情況，通常采用以下三種方法判定假設法：可以假設把與物體接觸的另一物體撤去，看物體是否保持原來的狀態(tài)若能，則接觸處無彈力，若不能，則接觸處有彈力 替換法：可以將硬的、形變不明顯的施力物體換成軟的，易發(fā)生形變的物體來代替若替換后能發(fā)生形變，則表示原接觸處有彈力存在，若替換后仍不能發(fā)生形變，則表示原接觸處無彈力存在狀態(tài)法：因為物體的受力情況決定物體所處的運動狀態(tài)若存在彈力時與物體所處的運動狀態(tài)相吻合，說明接觸處有彈力存在，否則接觸處無彈力 3彈力方向的確定彈力的方向與施力物體形變方向相反，作用在迫使物體發(fā)生形變的那個物體上，幾種常見情況如下表：類型方向圖示接觸方式面與面垂直公共接觸面點與面過點垂直于面點與點垂直于切面 輕繩沿繩收縮方向輕桿可沿桿可不沿桿輕彈簧沿彈簧形變的反方向 特別提醒：判斷彈力方向的方法是：先明確兩物體之間作用的類型，再根據各種類型的特點來判斷彈力的方向 【例1】 在圖313所示圖中畫出物體P受到的各接觸點或面對它的彈力的示意圖，其中甲、乙、丙中物體P處于靜止狀態(tài)，丁中物體P(即球)在水平面上勻速滾動圖313 解析：甲屬于繩的拉力，應沿繩指向繩收縮的方向，因此彈力方向沿繩向上；乙中A點屬于點與球面相接觸，彈力應垂直于球面的切面斜向上，必過球心O，B點屬于點與面相接觸，彈力應垂直于面斜向上；丙中A、B兩點都是球面與平面相接觸，彈力應垂直于平面，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；丁中小球P不管運動與否，都是屬于平面與球面相接觸，彈力應垂直于平面，且過球心，即向上 答案：它們所受彈力的示意圖如下圖所示題后反思：(1)當面(或曲面)接觸，彈力垂直于面(2)繩上彈力沿繩并指向繩收縮方向(3)與球面接觸的彈力方向延長線或反向延長線過球心 作出下圖314中物塊、球等受到各接觸面作用的彈力示意圖【答案】見解析圖圖314 【解析】分析此類問題的關鍵是確定接觸面，對于點面接觸，面面接觸類問題容易確定，這里出現(xiàn)的面即為接觸面；對于點弧面接觸，過接觸點的弧面的切面即為接觸面各物體所受彈力如下圖所示 一、實驗目的探究彈力與彈簧伸長的定量關系，并學習所用的科學方法二、實驗原理彈簧受拉力會伸長，平衡時彈簧產生的彈力和外力大小相等這樣彈力的大小可以通過測定外力得出(可以用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力)多測幾組數(shù)據，用列表或作圖的方法可探索彈力與彈簧伸長的定量關系實驗：探究彈力和彈簧伸長的關系 圖315 三、實驗器材1固定彈簧所需的器材：彈簧，鐵架臺2使彈簧形變所需的器材：鉤碼3測量彈簧的長度所需的器材：刻度尺4作Fx圖象所需的器材：坐標紙 四、實驗步驟1將彈簧懸吊在鐵架臺上，讓彈簧自然下垂，用刻度尺測出彈簧不掛鉤碼時的原長l0.2將鉤碼掛在彈簧下端，平衡時測量彈簧的總長l和記錄鉤碼的質量m，并填入表格內3改變懸掛鉤碼的質量，重復上一步驟多次4根據實驗數(shù)據，在坐標紙上以彈簧的彈力為縱坐標，以彈簧的伸長量為橫坐標描點，作出一條平滑的曲線5以彈簧的伸長量xll 0為自變量，根據圖線寫出彈力Fmg與伸長量之間的關系式6解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義 五、實驗結論由圖象可得關系式Fkx，k就是彈簧的勁度系數(shù)，即在彈性限度內彈簧的彈力與彈簧的伸長量成正比六、注意事項1所掛的鉤碼不能過重，以免彈簧超出彈性限度2每次增減鉤碼測有關長度時，均需保證彈簧豎直懸掛及鉤碼不上下振動而處于靜止狀態(tài)，否則，彈簧彈力將可能與砝碼重力不相等3每次所掛的鉤碼的質量差盡量大些，從而使坐標上描的點盡可能稀，這樣作出的圖線更精確 【例2】 某同學在豎直懸掛的彈簧下加掛鉤碼，做實驗研究彈力與彈簧伸長量的關系下表是該同學的實驗數(shù)據實驗時彈力始終未超過彈性限度，彈簧很輕，自身質量可以不計.(1)根據實驗數(shù)據在坐標系中作出彈力F跟彈簧伸長量x關系的圖象(2)根據圖象計算彈簧的勁度系數(shù)(g取10 N/kg)砝碼質量m/g 0 30 60 90 120 150彈簧總長度l/cm 6.0 7.2 8.3 9.5 10.6 11.8 解析：未掛砝碼時，彈簧保持原長，則彈簧原長為6.0 cm0.06 m根據題目中的數(shù)據，可分別求出拉力不同時彈簧的伸長量(1)各物理量采用國際單位，數(shù)據見下表，再根據表中數(shù)據描點并連線，如下圖所示.彈簧伸長量x/m彈力F/N0 00.012 0.300.023 0.600.035 0.900.046 1.200.058 1.50 答案：(1)見解析(2)25 N/m 題后反思：在探究彈簧的彈力與彈簧長度變化量關系的實驗中，其Fx圖線是一條直線，圖線的斜率表示勁度系數(shù) 下表是某同學為探索彈簧彈力和彈簧伸長的關系所測的幾組數(shù)據：(1)請你在圖316中的坐標紙上作出Fx圖象；(2)寫出曲線所代表的函數(shù)(x用m作單位)；(3)解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義彈簧彈力F/N 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5彈簧的伸長x/cm 2.6 5.0 6.8 9.8 12.4 圖316 力的圖示和力的示意圖比較步驟力的圖示力的示意圖1選定標度(用某一長度表示多少N的力)無需選標度2從作用點開始沿力的方向畫一線段，根據選定的標度和力的大小按比例確定線段長度從作用點開始沿力的方向畫一適當長度線段即可3在線段的末端標出箭頭，表示方向在線段末端標出箭頭，表示方向 特別提醒：(1)一個力一定同時存在施力物體和受力物體(2)在同一物體上畫幾個力的圖示時，必須選取同一標度 【例3】 如圖317所示，物體A對物體B的壓力是10 N，試畫出這個力的圖示和示意圖圖317 解析：(1)畫力的圖示選定標度：此題選2 mm長的線段表示2 N的力 從作用點沿力的方向畫一線段，線段長短根據選定的標度和力的大小成正比，線段上加刻度，如圖甲所示，也可以如圖乙所示，從O點(用O點代替B物體)豎直向下畫一段五倍于標度(即10 mm)的線段；在線段上加箭頭表示力的方向(2)畫力的示意圖：從作用點或從B的中心處沿力的方向畫一線段，并加上箭頭，表示方向，然后標明FN10 N即可，如圖丙所示 答案：見解析題后反思：作力的圖示的一般步驟：選標度畫線段定刻度加箭頭 在例3中，若用一與水平方向成30角斜向上的15 N的力拉物體B，畫出這個力的圖示【答案】見解析圖【解析】選5 mm長的線段表示5 N，用長度為15 mm的線段表示力的大小15 N，箭頭表示力的方向 【例4】 如圖318所示，兩木塊質量分別為m1和m2，兩輕質彈簧的勁度系數(shù)分別為k1和k2，上面木塊壓在上面的彈簧上(但不拴接)，整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)試求兩彈簧的壓縮量x1和x2.綜 合拓 展提 高圖318 答案：見解析