2019高中物理 第三章 研究物體間的相互作用 3.1 探究形變與彈力的關系課件 粵教版必修1.ppt

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第一節(jié)探究形變與彈力的關系 目標導航 預習導引 目標導航 預習導引 二 三 一 四 一 認識形變1 物體形狀發(fā)生變化稱為形變 形變可分為拉伸形變 壓縮形變 彎曲形變和扭曲形變等 2 顯示微小形變的方法有多種 常用的有機械放大法 光學放大法等 彈簧和橡皮筋發(fā)生形變時有什么區(qū)別 提示 橡皮筋只能發(fā)生拉伸形變 彈簧既能發(fā)生拉伸形變 也能發(fā)生壓縮形變 目標導航 二 三 一 四 預習導引 二 彈性與彈性限度1 彈簧具有恢復原狀的性質(zhì)稱為彈性 2 任何物體受到外力作用后都會產(chǎn)生形變 撤去外力后 物體能完全恢復原狀的形變 稱為彈性形變 3 物體發(fā)生彈性形變的最大形變量叫做彈性限度 奧運會上進行的蹦床項目比賽中 所用蹦床發(fā)生的是什么形變 提示 彈性形變 目標導航 二 三 一 四 預習導引 三 探究彈力1 彈力的概念 發(fā)生形變的物體由于要恢復原狀 就會對與它接觸的物體產(chǎn)生力的作用 這種力叫做彈力 2 彈力的方向 彈力的方向總是與施力物體形變的方向相反 與施力物體要恢復原狀的方向相同 繩子對物體的拉力 即繩子產(chǎn)生的彈力 方向總是指向繩子收縮的方向 壓力的方向垂直于接觸面指向被壓的物體 支持力的方向垂直于接觸面指向被支持的物體 3 彈力的大小 胡克定律 在彈性限度內(nèi) 彈簧彈力的大小與彈簧的形變量成正比 其表達式為F kx 比例系數(shù)k叫做彈簧的勁度系數(shù) 單位 N m x為彈簧的形變量 單位 m 目標導航 二 三 一 四 預習導引 若把兩個彈簧串接起來作為一個彈簧使用 其勁度系數(shù)會變大還是變小 提示 串接的彈簧在受到相同的拉力時 伸長量等于兩個彈簧伸長之和 因此勁度系數(shù)變小了 目標導航 二 一 三 四 預習導引 四 力的圖示1 力的示意圖 用一條帶箭頭的線段表示力 箭頭指向力的方向 箭尾 或箭頭 表示力的作用點 2 力的圖示 用線段的長度表示力的大小 箭頭指向力的方向 箭尾 或箭頭 表示力的作用點 知識精要 遷移應用 一 二 典題例解 一 如何判斷彈力的存在1 彈力產(chǎn)生的原因彈力產(chǎn)生的條件是物體接觸且有形變 我們分析和判斷物體所受的彈力 首先要看物體跟哪幾個物體有接觸 只有和這個物體直接接觸的物體才有可能給它以彈力的作用 然后看和這個物體接觸的那些物體有沒有發(fā)生形變 只有發(fā)生形變的物體才能產(chǎn)生彈力 三 知識精要 一 二 2 彈力有無的判斷方法 1 直接法 對于形變比較明顯的情況 可以根據(jù)彈力產(chǎn)生的條件判斷 物體間相互接觸 發(fā)生彈性形變 兩個條件必須同時滿足才有彈力產(chǎn)生 2 假設法 接觸的地方不一定有形變 也就不一定有彈力 由于有些形變不容易看出 可以用 假設法 來判斷彈力的有無 即假設凡是跟物體接觸的地方都有彈力 看物體能否在原位置保持原狀態(tài) 或假設去掉這些接觸物 看物體能否在原位置保持原狀態(tài) 三 遷移應用 典題例解 一 二 知識精要 遷移應用 典題例解 三 例1 多選 如圖所示的四個圖中球和接觸面間均存在彈力的是 思路分析 對此類問題可采用假設法 假設其他物體有彈力 看該物體是否保持原狀態(tài) 也可以假設不受彈力作用 看該物體是否能保持原狀態(tài) 一 二 知識精要 遷移應用 典題例解 三 解析 選項A中由于球受到重力 與a面一定有擠壓 但與b面不產(chǎn)生擠壓 如果與b面擠壓 則球不會靜止 A項錯誤 選項B中若撤去a面或b面 球均不能靜止 故球與a b面均產(chǎn)生擠壓 B項正確 選項C中球與面間不擠壓 如果擠壓 彈力方向垂直于斜面 則球不會處于圖中豎直位置 必使繩偏離豎直方向 故C項錯誤 D項正確 答案 BD 一 二 知識精要 三 遷移應用 典題例解 一 二 知識精要 遷移應用 典題例解 三 多選 如圖所示 a的質(zhì)量是2kg b的質(zhì)量是1kg 設接觸面是光滑的 a和b都靜止不動 其中a受兩個或兩個以上彈力的有 答案 CD解析 圖A B中物體a和b盡管接觸 但兩者并不擠壓 所以a和b之間不產(chǎn)生彈力 a受的彈力只有地面的支持力 圖C中a受到地面的支持力和b的壓力兩個彈力的作用 圖D中因為b的質(zhì)量小于a的質(zhì)量 因此a受到地面的支持力和繩子的拉力兩個彈力的作用 一 二 知識精要 二 彈力方向的判斷 彈力的方向一般總是跟引起物體形變的外力方向相反 跟物體形變的方向相反 常見的幾種彈力方向如下表所示 三 遷移應用 典題例解 一 二 知識精要 三 遷移應用 典題例解 一 二 知識精要 三 遷移應用 典題例解 例2 在半球形光滑碗內(nèi)斜放一根筷子 如圖所示 筷子與碗的接觸點分別為A B 則碗對筷子A B兩點處的作用力方向分別為 A 均豎直向上B 均指向球心OC A點處指向球心O B點處豎直向上D A點處指向球心O B點處垂直于筷子斜向上 一 二 知識精要 三 思路分析 分清彈力產(chǎn)生的類型 然后根據(jù)接觸方式判斷彈力的方向 解析 碗對筷子A B兩點處的作用力屬于彈力 而接觸處的彈力總是垂直于接觸面 因而尋找接觸面便成為確定彈力方向的關鍵 在A點處的接觸面是球面在該點的切面 此處的彈力與切面垂直 即指向球心O 在B點處的接觸面與筷子平行 此處的彈力垂直于筷子斜向上 正確選項為D 答案 D 遷移應用 典題例解 一 二 知識精要 三 遷移應用 典題例解 一 二 知識精要 如圖所示 一根彈性桿的一端固定在傾角為30 的斜面上 桿的另一端固定一個重力為2N的小球 小球處于靜止狀態(tài) 則彈性桿對小球的彈力 A 大小為2N 方向平行于斜面向上B 大小為1N 方向平行于斜面向上C 大小為2N 方向垂直于斜面向上D 大小為2N 方向豎直向上答案 D解析 小球受重力和桿的支持力 彈力 作用處于靜止狀態(tài) 由二力平衡知識可知 桿對小球的彈力與重力等大 反向 故選D 三 遷移應用 典題例解 一 三 知識精要 二 遷移應用 典題例解 三 彈力大小的計算1 彈簧的彈力 1 應用胡克定律F kx求解 其中x為彈簧的形變量 可能為伸長量l l0 也可能為縮短量l0 l k為彈簧的勁度系數(shù) 2 彈力與彈簧伸長量的關系可用F x圖象表示 如圖所示 圖線的斜率即為彈簧的勁度系數(shù) 2 除彈簧這樣的彈性體之外的彈力大小的計算 一般要借助分析物體受到的其他力及物體的運動狀態(tài)求解 一 三 知識精要 二 遷移應用 典題例解 例3 一根輕彈簧在彈性限度內(nèi) 由原長伸長到9 0cm時 產(chǎn)生的彈力為36N 若將該彈簧壓縮到4 0cm 產(chǎn)生的彈力為24N 求該彈簧的勁度系數(shù) 思路分析 形變量x l l0 由F kx求k解析 由F kx可得F1 k l1 l0 F2 k l0 l2 聯(lián)立兩式解得k 1 2 103N m 答案 1 2 103N m 一 三 知識精要 二 遷移應用 典題例解 一 三 知識精要 二 遷移應用 典題例解 原長為16cm的輕質(zhì)彈簧 當甲 乙兩人同時用100N的力在兩端反向拉時 彈簧長度變?yōu)?8cm 若將彈簧一端固定在墻上 另一端由甲一人用200N的力拉 這時彈簧的長度為多少 此彈簧的勁度系數(shù)為多少 答案 20cm5000N m解析 由胡克定律F kx可得F1 k l1 l0 F2 k l2 l0 解得l2 20cm k 5000N m