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- 第3章 实验探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系 课件 课件 1 次下载
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鲁科版 (2019)必修 第一册第3章 相互作用第2节 科学探究：弹力精品课件ppt
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这是一份鲁科版 (2019)必修 第一册第3章 相互作用第2节 科学探究：弹力精品课件ppt，共36页。PPT课件主要包含了必备知识，自我检测，恢复原状，直接接触，弹性形变，支持力，伸长或缩短，劲度系数，问题一，问题二等内容，欢迎下载使用。
一、形变与弹力1.形变和弹性形变(1)形变:物体在力的作用下发生 或 的改变。 (2)弹性形变:物体形变后能恢复 的形变是弹性形变,反之称为范性形变。 (3)弹性限度:如果形变过大超过一定的 ,撤去作用力后物体就不能恢复原来的形状,这个限度叫作弹性限度。 (4)阅读课本P73演示,这个实验现象说明了桌面发生了 。这个实验应用了微小量放大法。 2.弹力(1)定义:相互接触的物体发生弹性形变时,由于物体要 ,对与它接触的物体产生的力。 (2)产生条件:一是两物体 ;二是发生 。
3.几种弹力(1)常见弹力:平时所说的 、 和 都是弹力。 (2)弹力的方向①压力和支持力的方向: 于物体的接触面。 ②绳的拉力方向:沿着绳而指向绳 的方向,绳中的弹力常常叫作 。
二、胡克定律1.内容:弹簧发生弹性形变时,弹力的大小F跟弹簧 的长度x成正比。 2.公式:F= ,其中k为弹簧的 ,单位是牛顿每米,单位的符号是 ,它的大小反映了弹簧的软硬程度。
1.正误辨析(1)两个接触的物体间一定存在弹力。 ( )(2)若两物体间存在弹力,则它们一定接触。 ( )(3)弹簧的长度越长,弹力越大。 ( )(4)只有在一定条件下,胡克定律才成立。 ( )(5)劲度系数和弹簧的长度没有关系。 ( )(6)硬度很大的物体受到较小的力,不会发生形变。 ( )
答案与解析: (1)× 两个接触的物体间,可能不存在弹力。(2)√ 由弹力的产生条件可知,物体接触且发生弹性形变是产生弹力的前提,故物体间存在弹力,则它们一定接触。(3)× 弹簧被拉长时,它的长度越长,弹力越大;压缩时,弹簧越短弹力越大。(4)√ 胡克定律只适用于弹性限度以内的情况。(5)× 劲度系数和弹簧的长短、粗细、材料有关。(6)×
2.(多选)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。
3.下列两个实验中体现出的共同的物理思想方法是 ( )A.极限法 B.放大法C.控制变量法D.等效替代法
答案:B解析:图甲是利用光的多次反射将微小形变放大,图乙是利用细管中液面的变化观察玻璃瓶的微小形变,故为放大法,B正确。
物体间弹力有无的判断方法情境探究如图所示,将一个钢球分别放在量杯、口大底小的普通茶杯和三角烧杯中,钢球在各容器的底部与侧壁相接触,处于静止状态。若钢球和各容器都是光滑的,各容器的底部均处于水平面内,各容器的侧壁对钢球有没有弹力作用?
要点提示:在将容器的侧壁去掉时,钢球仍处于静止,故各容器的侧壁对钢球没有弹力作用。
知识点拨1.弹力的产生
2.弹力有无的判断方法
实例引导例1下图中,A、B均处于静止状态,则A、B之间一定有弹力的是( )
答案:B解析:在具体判断有没有弹力时,我们用假设法进行判断。在A图中,若拿去A球,则B球仍静止不动,故A、B间没有挤压,即A、B间没有弹力。在B图中,若拿去A球,则B球将向左运动,故A、B间存在相互挤压,故A、B间存在弹力。在C图中,若拿去A球,则B球仍静止,即A、B间没有挤压,即A、B间没有弹力。在D图中若拿去A球,则B球可能静止,即A、B间可能没有挤压,即A、B间可能没有弹力。
规律方法 判断弹力有无的两大误区(1)误认为只要有接触就一定存在弹力作用,而忽略了弹力产生的另一个条件——发生弹性形变。(2)误认为有形变一定有弹力,忽略了弹性形变与非弹性形变(撤去外力后不能恢复原状的形变)的区别。
变式训练1如图所示,一个小球用两根轻绳挂于天花板上,球静止,绳1倾斜,绳2恰好竖直。则小球所受的作用力个数( )A.一定是两个 B.一定是三个C.可能是四个D.可能是两个,也可能是三个
答案:A解析:假设去掉绳1,小球仍处于原来的状态静止不动,所以绳1对小球不产生拉力作用;若去掉绳2,小球不会静止于原来的位置,所以绳2对小球产生拉力。所以小球受到重力和绳2对其拉力两个力的作用。
弹力方向的确定情境探究体育课上一同学将足球踢向斜台,如图所示。足球与斜台作用时斜台给足球的弹力方向如何?
要点提示:足球与斜台的作用是球面与斜面的相互作用,足球所受弹力方向垂直于斜台指向足球,即斜向左上方。
知识点拨1.弹力的方向总与引起物体形变的外力方向相反,与施力物体恢复原状的方向相同。2.常见弹力的方向
画龙点睛 绳子只能产生沿绳的拉力作用,杆可以产生沿杆的拉力、支持力和不沿杆的“挑”的作用力。
实例引导例2请在图中画出物体P受到的各接触点或面对它的弹力的示意图,其中甲、乙中的物体P处于静止状态,丙中物体P在水平面上匀速滚动。
点拨弹力方向垂直于接触面,与重心位置、物体的运动状态无关;轻绳的拉力沿着绳指向绳收缩的方向。
解析:物体P受到的各接触点或面对它的弹力的示意图如图所示。
规律方法 判断弹力方向的一般步骤(1)确定物体之间弹力作用的类型。(2)确定产生弹力的物体。(3)找出使物体发生形变的外力方向。(4)确定物体形变的方向。(5)确定物体产生的弹力方向。
变式训练2如图所示,球A在斜面上,被竖直挡板挡住而处于静止状态。关于球A所受的弹力,以下说法正确的是( )A.球A仅受一个弹力作用,弹力的方向垂直于斜面向上B.球A受两个弹力作用,一个水平向左,一个垂直于斜面向下C.球A受两个弹力作用,一个水平向右,一个垂直于斜面向上D.球A受三个弹力作用,一个水平向右,一个垂直于斜面向上,一个竖直向下
答案:C解析:球A所受重力竖直向下,与竖直挡板和斜面都有挤压,斜面给它一个支持力,垂直斜面向上,挡板给它一个压力,水平向右,C正确。
弹力的大小情境探究如图所示,图甲表示弹簧处于原长状态,图乙表示弹簧处于拉伸状态,图丙表示弹簧处于压缩状态。试讨论:在公式F=kx中,x表示的是弹簧的长度吗?若不是,它表示什么意思?图甲中弹簧的原长为l0;图乙中在拉力F的作用下弹簧的长度为l1;图丙中在压力F'的作用下,弹簧的长度为l2,则F和F'分别等于多少?
要点提示:x表示的是弹簧伸长的长度或缩短的长度,而不是弹簧的长度,图乙中弹簧伸长量为(l1-l0),图丙中弹簧压缩量为(l0-l2),所以F=k(l1-l0),F'=k(l0-l2)。
知识点拨1.对胡克定律的理解
2.弹力大小的计算方法(1)弹簧的弹力应用胡克定律F=kx求解。(2)非弹簧弹力:一般要借助物体的运动状态所遵循的物理规律求解。
实例引导例3由实验测得某弹簧所受弹力F和弹簧的长度l的关系图像如图所示,求:(1)该弹簧的原长为多少?(2)该弹簧的劲度系数为多少?
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l0=15 cm。
解法二:根据胡克定律得F=k(l-l0),代入图像中的两点(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
变式训练3探究弹力和弹簧伸长的关系时,在弹性限度内,悬挂15 N重物时,弹簧长度为0.16 m;悬挂20 N重物时,弹簧长度为0.18 m,则弹簧的原长l0和劲度系数k分别为( )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,故选项D正确。
1.关于重力和重心,下列说法正确的是( )A.当物体漂浮在水面上时重力会减小B.放置在水平面上的物体对水平面的压力就是物体的重力C.物体的重心位置总是在物体的几何中心上D.物体的重心位置可能随物体形状的变化而改变
答案:D解析:物体的重力与物体所处状态无关,和是否受其他力作用无关,选项A错误;物体对水平面的压力与物体的重力的施力物体及受力物体均不同,选项B错误;物体的重心位置与物体的形状及质量分布有关,只有质量分布均匀、形状规则的物体,其重心才在其几何的中心,选项C错误,D正确。
2.(多选)关于弹力的方向,下列说法正确的是( )A.弹力方向一定垂直于接触面B.弹力方向不一定垂直于接触面C.轻质绳对物体的弹力方向一定沿着绳子且指向绳子收缩的方向,因为绳子只会发生拉伸形变D.轻质绳对物体产生的弹力一定垂直于与绳相连的接触面
答案:BC解析:压力或支持力的方向一定垂直于接触面,但是绳的拉力方向一定沿绳而且指向绳收缩的方向,它不一定垂直于与绳相连的接触面,选项A、D错误,B、C正确。
3.如图所示,底端置于粗糙水平地面上的杆,其顶端被一根细线用手拉住,杆处于静止状态,细线水平。下列说法正确的是( )A.杆对细线的弹力方向为水平向右B.细线对杆的弹力方向垂直杆向左C.杆受到地面的弹力是由杆的形变产生的D.地面受到杆的弹力沿杆向左下方
答案:A解析:细线中弹力方向沿细线且指向细线收缩的方向,故细线对杆的弹力方向水平向左,杆对细线的弹力方向水平向右,故A项正确,B项错误;杆受到地面的弹力是由于地面发生形变产生的,C项错误;杆对地面的弹力方向垂直于地面向下,故D项错误。
4.在图中画出物体A所受弹力的示意图。
一、形变与弹力1.形变和弹性形变(1)形变:物体在力的作用下发生 或 的改变。 (2)弹性形变:物体形变后能恢复 的形变是弹性形变,反之称为范性形变。 (3)弹性限度:如果形变过大超过一定的 ,撤去作用力后物体就不能恢复原来的形状,这个限度叫作弹性限度。 (4)阅读课本P73演示,这个实验现象说明了桌面发生了 。这个实验应用了微小量放大法。 2.弹力(1)定义:相互接触的物体发生弹性形变时,由于物体要 ,对与它接触的物体产生的力。 (2)产生条件:一是两物体 ;二是发生 。
3.几种弹力(1)常见弹力:平时所说的 、 和 都是弹力。 (2)弹力的方向①压力和支持力的方向: 于物体的接触面。 ②绳的拉力方向:沿着绳而指向绳 的方向,绳中的弹力常常叫作 。
二、胡克定律1.内容:弹簧发生弹性形变时,弹力的大小F跟弹簧 的长度x成正比。 2.公式:F= ,其中k为弹簧的 ,单位是牛顿每米,单位的符号是 ,它的大小反映了弹簧的软硬程度。
1.正误辨析(1)两个接触的物体间一定存在弹力。 ( )(2)若两物体间存在弹力,则它们一定接触。 ( )(3)弹簧的长度越长,弹力越大。 ( )(4)只有在一定条件下,胡克定律才成立。 ( )(5)劲度系数和弹簧的长度没有关系。 ( )(6)硬度很大的物体受到较小的力,不会发生形变。 ( )
答案与解析: (1)× 两个接触的物体间,可能不存在弹力。(2)√ 由弹力的产生条件可知,物体接触且发生弹性形变是产生弹力的前提,故物体间存在弹力,则它们一定接触。(3)× 弹簧被拉长时,它的长度越长,弹力越大;压缩时,弹簧越短弹力越大。(4)√ 胡克定律只适用于弹性限度以内的情况。(5)× 劲度系数和弹簧的长短、粗细、材料有关。(6)×
2.(多选)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。
3.下列两个实验中体现出的共同的物理思想方法是 ( )A.极限法 B.放大法C.控制变量法D.等效替代法
答案:B解析:图甲是利用光的多次反射将微小形变放大,图乙是利用细管中液面的变化观察玻璃瓶的微小形变,故为放大法,B正确。
物体间弹力有无的判断方法情境探究如图所示,将一个钢球分别放在量杯、口大底小的普通茶杯和三角烧杯中,钢球在各容器的底部与侧壁相接触,处于静止状态。若钢球和各容器都是光滑的,各容器的底部均处于水平面内,各容器的侧壁对钢球有没有弹力作用?
要点提示:在将容器的侧壁去掉时,钢球仍处于静止,故各容器的侧壁对钢球没有弹力作用。
知识点拨1.弹力的产生
2.弹力有无的判断方法
实例引导例1下图中,A、B均处于静止状态,则A、B之间一定有弹力的是( )
答案:B解析:在具体判断有没有弹力时,我们用假设法进行判断。在A图中,若拿去A球,则B球仍静止不动,故A、B间没有挤压,即A、B间没有弹力。在B图中,若拿去A球,则B球将向左运动,故A、B间存在相互挤压,故A、B间存在弹力。在C图中,若拿去A球,则B球仍静止,即A、B间没有挤压,即A、B间没有弹力。在D图中若拿去A球,则B球可能静止,即A、B间可能没有挤压,即A、B间可能没有弹力。
规律方法 判断弹力有无的两大误区(1)误认为只要有接触就一定存在弹力作用,而忽略了弹力产生的另一个条件——发生弹性形变。(2)误认为有形变一定有弹力,忽略了弹性形变与非弹性形变(撤去外力后不能恢复原状的形变)的区别。
变式训练1如图所示,一个小球用两根轻绳挂于天花板上,球静止,绳1倾斜,绳2恰好竖直。则小球所受的作用力个数( )A.一定是两个 B.一定是三个C.可能是四个D.可能是两个,也可能是三个
答案:A解析:假设去掉绳1,小球仍处于原来的状态静止不动,所以绳1对小球不产生拉力作用;若去掉绳2,小球不会静止于原来的位置,所以绳2对小球产生拉力。所以小球受到重力和绳2对其拉力两个力的作用。
弹力方向的确定情境探究体育课上一同学将足球踢向斜台,如图所示。足球与斜台作用时斜台给足球的弹力方向如何?
要点提示:足球与斜台的作用是球面与斜面的相互作用,足球所受弹力方向垂直于斜台指向足球,即斜向左上方。
知识点拨1.弹力的方向总与引起物体形变的外力方向相反,与施力物体恢复原状的方向相同。2.常见弹力的方向
画龙点睛 绳子只能产生沿绳的拉力作用,杆可以产生沿杆的拉力、支持力和不沿杆的“挑”的作用力。
实例引导例2请在图中画出物体P受到的各接触点或面对它的弹力的示意图,其中甲、乙中的物体P处于静止状态,丙中物体P在水平面上匀速滚动。
点拨弹力方向垂直于接触面,与重心位置、物体的运动状态无关;轻绳的拉力沿着绳指向绳收缩的方向。
解析:物体P受到的各接触点或面对它的弹力的示意图如图所示。
规律方法 判断弹力方向的一般步骤(1)确定物体之间弹力作用的类型。(2)确定产生弹力的物体。(3)找出使物体发生形变的外力方向。(4)确定物体形变的方向。(5)确定物体产生的弹力方向。
变式训练2如图所示,球A在斜面上,被竖直挡板挡住而处于静止状态。关于球A所受的弹力,以下说法正确的是( )A.球A仅受一个弹力作用,弹力的方向垂直于斜面向上B.球A受两个弹力作用,一个水平向左,一个垂直于斜面向下C.球A受两个弹力作用,一个水平向右,一个垂直于斜面向上D.球A受三个弹力作用,一个水平向右,一个垂直于斜面向上,一个竖直向下
答案:C解析:球A所受重力竖直向下,与竖直挡板和斜面都有挤压,斜面给它一个支持力,垂直斜面向上,挡板给它一个压力,水平向右,C正确。
弹力的大小情境探究如图所示,图甲表示弹簧处于原长状态,图乙表示弹簧处于拉伸状态,图丙表示弹簧处于压缩状态。试讨论:在公式F=kx中,x表示的是弹簧的长度吗?若不是,它表示什么意思?图甲中弹簧的原长为l0;图乙中在拉力F的作用下弹簧的长度为l1;图丙中在压力F'的作用下,弹簧的长度为l2,则F和F'分别等于多少?
要点提示:x表示的是弹簧伸长的长度或缩短的长度,而不是弹簧的长度,图乙中弹簧伸长量为(l1-l0),图丙中弹簧压缩量为(l0-l2),所以F=k(l1-l0),F'=k(l0-l2)。
知识点拨1.对胡克定律的理解
2.弹力大小的计算方法(1)弹簧的弹力应用胡克定律F=kx求解。(2)非弹簧弹力:一般要借助物体的运动状态所遵循的物理规律求解。
实例引导例3由实验测得某弹簧所受弹力F和弹簧的长度l的关系图像如图所示,求:(1)该弹簧的原长为多少?(2)该弹簧的劲度系数为多少?
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l0=15 cm。
解法二:根据胡克定律得F=k(l-l0),代入图像中的两点(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
变式训练3探究弹力和弹簧伸长的关系时,在弹性限度内,悬挂15 N重物时,弹簧长度为0.16 m;悬挂20 N重物时,弹簧长度为0.18 m,则弹簧的原长l0和劲度系数k分别为( )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,故选项D正确。
1.关于重力和重心,下列说法正确的是( )A.当物体漂浮在水面上时重力会减小B.放置在水平面上的物体对水平面的压力就是物体的重力C.物体的重心位置总是在物体的几何中心上D.物体的重心位置可能随物体形状的变化而改变
答案:D解析:物体的重力与物体所处状态无关,和是否受其他力作用无关,选项A错误;物体对水平面的压力与物体的重力的施力物体及受力物体均不同,选项B错误;物体的重心位置与物体的形状及质量分布有关,只有质量分布均匀、形状规则的物体,其重心才在其几何的中心,选项C错误,D正确。
2.(多选)关于弹力的方向,下列说法正确的是( )A.弹力方向一定垂直于接触面B.弹力方向不一定垂直于接触面C.轻质绳对物体的弹力方向一定沿着绳子且指向绳子收缩的方向,因为绳子只会发生拉伸形变D.轻质绳对物体产生的弹力一定垂直于与绳相连的接触面
答案:BC解析:压力或支持力的方向一定垂直于接触面,但是绳的拉力方向一定沿绳而且指向绳收缩的方向,它不一定垂直于与绳相连的接触面,选项A、D错误,B、C正确。
3.如图所示,底端置于粗糙水平地面上的杆,其顶端被一根细线用手拉住,杆处于静止状态,细线水平。下列说法正确的是( )A.杆对细线的弹力方向为水平向右B.细线对杆的弹力方向垂直杆向左C.杆受到地面的弹力是由杆的形变产生的D.地面受到杆的弹力沿杆向左下方
答案:A解析:细线中弹力方向沿细线且指向细线收缩的方向,故细线对杆的弹力方向水平向左,杆对细线的弹力方向水平向右,故A项正确,B项错误;杆受到地面的弹力是由于地面发生形变产生的,C项错误;杆对地面的弹力方向垂直于地面向下,故D项错误。
4.在图中画出物体A所受弹力的示意图。
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