高中物理人教版必修第一册3.1 重力与弹力 课件PPT

高中物理·必修1·沪科版第3章力与相互作用3.2弹力(一) 312知道形变的概念，会区分某种形变是弹性形变还是非弹性形变知道弹力的定义及产生的条件，会判断两个物体间是否存在弹力，并会判断弹力的方向掌握胡克定律并能用此定律解决有关问题 一.弹性形变和弹力答案【问题设计】(1)如图所示，取一个圆玻璃瓶，里面盛满水，用穿有透明细管的橡皮塞封口，使水面位于细管中，用手捏玻璃瓶，会看到什么现象？说明什么？(1)手捏玻璃瓶，管中水面上升．说明:受压时玻璃瓶发生形变，体积变小了 (2)用手压橡皮泥，橡皮泥发生形变；脚踩在松软的土地上，留下了深深的脚印(形变)，这两种形变与玻璃瓶的形变有什么不同？(3)用手拉弹簧，弹簧会对手产生一个拉力(如图所示)，这个拉力是如何产生的？弹簧受到拉力后发生形变(伸长)，发生形变的弹簧要恢复原状，对手就产生了拉力．撤去外力后不能恢复原状(非弹性形变)撤去外力后能恢复原状(弹性形变) 【要点提炼】1．弹力的成因：当两个物体相互_________或__________产生弹性形变时，由于物体要__________，才在接触位置对与它接触的物体产生弹力，所以弹力产生的直接原因是由受力物体发生_________引起的．2．弹力产生的条件：(1)两物体_____________；(2)发生________________.挤压拉伸恢复原状形变相互接触弹性形变 答案 【要点提炼】1．内容：在___________内，弹簧弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成________.2．公式：F=_________.3．说明(1)应用条件：弹簧发生形变时必须在_____________内．(2)x是弹簧的形变量，而不是弹簧形变后的长度．(3)F-x图象是一条过原点的倾斜直线(如图所示)，直线的斜率表示弹簧的______________.(4)弹簧弹力的变化量ΔF与形变量的变化量Δx也成正比，即ΔF=kΔx.弹性限度正比kx弹性限度劲度系数k 三.弹力的方向答案【问题设计】1.一铁块放在海绵上，铁块和海绵都发生了形变，从而在它们之间产生了弹力，如图所示．海绵对铁块的支持力是如何产生的？方向怎样？铁块对海绵的压力是怎样产生的？方向怎样？(1)海绵对铁块的支持力：海绵发生弹性形变，对与它接触的铁块产生力的作用，方向垂直于接触面向上(2)铁块对海绵的压力：铁块发生弹性形变，对与它接触的海绵产生力的作用，方向垂直接触面向下NN’ 答案2.如图所示，用橡皮绳斜向右上拉放在水平面上的物块．橡皮绳对物块的拉力是怎样产生的？方向怎样？由于橡皮绳发生形变，对与它接触的物块产生力的作用方向:沿绳的收缩方向(沿绳斜向右上)． 【要点提炼】1．压力、支持力的方向：总是________于接触面，若接触面是曲面，则垂直于__________________；若接触面是球面，弹力方向延长线或反向延长线过_________.2．绳的拉力方向：总是__________并指向绳收缩的方向．垂直接触面的切线球心沿着绳 【延伸思考】如图所示，把一个球形物体A放在半球形容器B内，在图中画出A受到的弹力．答案A受到的弹力垂直于两接触面的切线(弹力方向的延长线过球心) 解析例1：下列关于弹力的几种说法，其中正确的是()A．只要两物体接触就一定产生弹力B．静止在水平面上的物体所受重力就是它对水平面的压力C．静止在水平面上的物体受到向上的弹力是因为地面发生了形变D．只要物体发生形变就一定有弹力产生C弹力的产生条件：接触和弹性形变地球对物体的吸引力物体对水平面的作用力施力物体、受力物体和力的性质均不一样地面对物体的支持力由于地面被挤压，发生形变而产生 例2：画出图中静止物体A所受弹力的示意图．解析支持力:与接触面垂直指向被支持物体压力:与接触面垂直指向被压的物体 分别画出图甲、乙中小球、丙中杆的受力示意图．(甲中小球用细绳挂在光滑的墙壁上，乙中小球用细绳拴着静止在桌角上，丙中杆一端放在光滑的半球形碗中，另一端靠在墙壁上)解析 例3：由实验测得某弹簧所受弹力F和弹簧的长度L的关系图象如图所示，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(1)弹簧不产生弹力时的长度等于原长该弹簧的原长:L0=15cm(2) 解析1.(弹力的产生)下列有关物体所受的弹力及形变的说法正确的是()A．有弹力作用在物体上，物体一定发生形变，撤去此力后，形变完全消失B．有弹力作用在物体上，物体不一定发生形变C．弹力作用在硬物体上，物体不发生形变；弹力作用在软物体上，物体才发生形变D．一切物体受到弹力都要发生形变，撤去弹力后，形变不一定完全消失D力是物体间的相互作用，施力物体和受力物体都会发生形变不管是硬物体还是软物体，只要有弹力作用，都会发生形变发生形变后的物体，撤去外力后，有些能完全恢复原状(弹性形变)，有些不能完全恢复原状(非弹性形变) 解析A 3．(弹力的方向)三个相同的支座上分别放着三个质量和直径均相同的光滑圆球a、b、c，支点P、Q在同一水平面上．a的重心位于球心，b、c的重心分别位于球心的正上方和正下方，如图所示，三球皆静止，试分析三种情况下支点P、Q对球的弹力方向是怎样的？解析三种情况都是点与点接触弹力的方向:垂直于接触面指向球心，即沿半径指向球心弹力的方向与重心的位置无关． 高中物理·必修1·沪科版第3章力与相互作用3.2弹力(二) 312探究弹力与弹簧伸长量之间的关系学会利用图像法处理实验数据能根据F-x、F-l图像求出弹簧的劲度系数 一.实验步骤1．将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0，即原长．2．如图所示，在弹簧下端挂质量为m1的钩码，测出此时弹簧的长度l1，记录m1和l1.3．改变所挂钩码的质量，测出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5、……和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5、……. 1234567F/N0l/cmx/cm04．计算出每次弹簧的伸长量x(x=l-l0)和弹簧受到的拉力F(F=mg)，并将数据填入表格. 二.数据处理1．建立直角坐标系，以F为纵轴，x为横轴，根据测量数据用描点法作图．连接各点得出F随弹簧伸长量x变化的图线．2．以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数．首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数．3．得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义．三、误差分析1.本实验误差的主要来源为读数和作图时的偶然误差．为了减小误差，要尽量多测几组数据．2.弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响会带来系统误差．为了减小该系统误差，实验中应使用轻质弹簧 四、注意事项1．实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免超出弹簧的弹性限度．2．测量长度时，应区别弹簧原长l0、实际长度l及伸长量x三者之间的不同，明确三者之间的关系．3．记录数据时要注意弹力及伸长量的对应关系及单位．4．描点作图时，应使尽量多的点落在画出的线上，可允许少数点分布于线两侧，描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线或直线．5．尽量选轻质弹簧以减小弹簧自身重力带来的影响． 例1：某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系．(1)将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧．弹簧轴线和刻度尺都应在________方向(填“水平”或“竖直”)．竖直保证弹簧的形变只由砝码和砝码盘的重力产生 (2)弹簧自然悬挂，待弹簧________时，长度记为L0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6.数据如下表.表中有一个数值记录不规范，代表符号为________．由表可知所用刻度尺的最小分度为________．代表符号L0LxL1L2L3L4L5L6数值(cm)25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30稳定L31mm与其他数据有效位数不同 (3)图是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与________的差值(填“L0”或“Lx”)．(4)由图可知弹簧的劲度系数为________N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为________g．(结果保留两位有效数字，重力加速度g取9.8N/kg)Lx4.910砝码质量为0，x为0x=L－Lx弹簧长度挂砝码盘后弹簧长度由胡克定律：砝码盘质量： 解析例2：(1)在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验中，以下说法正确的是()A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态C．用刻度尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等AB弹簧拉长后的长度与原长的差弹簧不同，劲度系数不同，所受拉力与伸长量之比是不同 (2)某同学做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把L-L0作为弹簧的伸长量x.这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是()当不挂钩码时(F=0)，弹簧的伸长量x>0C 解析1.在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验中，某实验小组将不同数量的钩码分别挂在竖直弹簧下端，进行测量，根据实验所测数据，利用描点法作出了所挂钩码的重力G与弹簧总长L的关系图像，如图所示，根据图像回答以下问题：(1)弹簧的原长为__________．(2)弹簧的劲度系数为________．(3)分析图像，总结出弹簧弹力F与弹簧总长L之间的关系式为________________________10cm1000N/mF=1000(L-0.10)N(1)G=0时，弹簧的长度为原长(2)图线的斜率表示弹簧劲度系数(3)图线可表示为：G=1000(L-0.10)N大小等于重力G 2.某同学用如图所示装置做“探究弹力和弹簧伸长关系”的实验．他先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，测出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：(g取9.8m/s2)钩码质量m/102g01.002.003.004.005.006.007.00标尺刻度x/10－2m15.0018.9422.8226.7830.6634.6042.0054.50(1)根据所测数据，在图所示的坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺的刻度x与钩码质量m的关系曲线． 钩码质量m/102g01.002.003.004.005.006.007.00标尺刻度x/10－2m15.0018.9422.8226.7830.6634.6042.0054.50(1)根据所测数据，在图所示的坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺的刻度x与钩码质量m的关系曲线．(1)根据题目中所测量的数据进行描点；(2)用平滑的曲线(或直线)连接各点；(3)在连接时，应让尽量多的点落在线上；(4)不在线上的点尽量均匀分布在线的两侧；(5)偏差比较大的点舍去.解析 (2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在________N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律，这种规格的弹簧的劲度系数为________N/m．当m≤5.00×102g＝0.5kg时，标尺刻度x与钩码质量m成一次函数关系，m＝0.5kg，F=4.9N图线斜率与弹簧的劲度系数k有何关系？25.000～4.9解析 谢谢大家！敬请各位老师提出宝贵意见！