第2节弹力1
知识识记2一､接触力1.定义:相接触的物体间产生的相互作用力.如:拉力､压力､支持力､摩擦力等.2.分类:按性质可分为弹力和摩擦力两类.
二､弹性形变和弹力1.形变和弹性形变(1)形变:物体在力的作用下形状或体积发生改变,叫做形变.(2)弹性形变:有些物体在形变后能够恢复原状的形变.2.弹力的定义､产生条件及弹性限度(1)定义:发生弹性形变的物体由于要恢复原状,对与它接触的物体产生的作用力.(2)产生条件:物体间直接接触和接触处发生形变.(3)弹性限度:能够完全恢复原来形状的物体的形变量的最大限度.3
三､几种弹力由于绳子被拉长而对被拉物体产生的弹力,通常叫拉力.方向:沿绳而指向绳收缩的方向.2.支撑面间的弹力(1)支持力:由于支撑面发生形变,对被支撑的物体产生的弹力.方向:垂直于支撑面,指向被支撑的物体.(2)压力:由于被支撑的物体发生形变,对支撑物产生的弹力.方向:垂直于支撑面,指向被压的物体.4
3.杆的弹力杆既可以对物体施加拉力,也可以对物体施加支持力,而且所施加的弹力的方向不一定沿杆的方向.4.弹簧的弹力(1)产生:弹簧伸长时,产生对物体的拉力;弹簧压缩时,产生对物体的压力.(2)方向:拉力和压力均指向弹簧恢复形变的方向.5
四､胡克定律1.内容:弹簧发生弹性形变时,弹力F的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比.2.公式:F=kx,其中k称为弹簧的劲度系数,单位是牛顿/米,符号是N/m.3.弹力F与弹簧的伸长(或缩短)量x的关系如图3-2-1所示,图线的斜率表示弹簧的劲度系数.6
15分钟随堂验收7
1.关于形变,下列说法正确的是()A.物体形状的改变叫弹性形变B.物体受到外力作用后发生的形状改变叫弹性形变C.物体在外力去掉后能恢复原状的形变叫弹性形变D.任何物体在外力的作用下都能发生形变,不发生形变的物体是不存在的答案:CD解析:弹性形变必须在撤去外力后能恢复原8
2.关于弹力的产生,下列说法正确的是()A.只要两物体相接触就一定产生弹力B.只要两物体相互吸引就一定产生弹力C.只要物体发生形变就一定有弹力D.只有发生弹性形变的物体才会对跟它接触的物体产生弹力答案:D解析:弹力产生的条件是:直接接触并发生弹性形变,二者缺一不可,A､C只满足一个方面,故A､C错误,而B只说相互吸引,只能说明有力存在,但不一定是弹力.9
3.一辆拖拉机停在水平地面上,下列关于拖拉机和地面受力的叙述中正确的是()A.地面受到了向下的弹力,这是因为地面发生了弹性形变;拖拉机没有发生形变,所以拖拉机不受弹力B.地面受到了向下的弹力,是因为地面发生了弹性形变;拖拉机受到了向上的弹力,是因为拖拉机也发生了形变C.拖拉机受到向上的弹力,是因为地面发生了形变;地面受到向下的弹力,是因为拖拉机发生了形变D.地面所受压力的方向与地面的形变方向相同;拖拉机所施压力的方向与拖拉机的形变方向相反答案:CD10
解析:此题主要考查弹力的产生问题.根据弹力的定义——发生弹性形变的物体,由于要恢复原来的形状,会对跟它接触的物体产生一个力的作用,这个力就叫做弹力.实际上,具有弹力作用的两个物体都发生了弹性形变,也都给对方一个弹力的作用.一些学生容易将弹力的施力物体和受力物体搞混,本题正是为了防止这种错误而设置的.关于题目中的拖拉机和地面的受力,正确的理解是:由于地面发生了向下的形变,所以地面在想要恢复原状的同时,就给了拖拉机一个向上的弹力作用;由于拖拉机的车轮发生了向上的形变,所以拖拉机就给与之接触的地面一个向下的弹力.11
4.关于胡克定律的下列说法,正确的是()A.拉力相同､伸长也相同的弹簧,它们的劲度系数相同B.劲度系数相同的弹簧,弹簧的伸长相同C.知道弹簧的劲度系数,就可以算出任何拉力下的弹簧伸长D.劲度系数和拉力､伸长没有关系,它只决定于弹簧的材料､长短､弹簧丝的粗细答案:AD12
解析:根据胡克定律可知A正确;劲度系数相同,如果弹力不同,当然其伸长量不同,B错误;如果超出了弹性限度,胡克定律不成立,这时就无法求出伸长量.弹簧的劲度系数由弹簧本身的材料､长短､弹簧丝的粗细来决定,与外界因素无关.13
5.请在图3-2-2中画出杆或球所受的弹力(图中O为球心,O′为重心).答案:见图3-2-314
解析:题图(a)杆在重力作用下A､B两处都产生挤压作用,故A､B两点处对杆有弹力,弹力方向与接触点的平面垂直,如上图(a)所示.题图(b)球挤压墙壁且拉紧绳子,所以墙对球的弹力与墙面垂直;绳子对球的弹力沿绳斜向上,如上图(b)所示.题图(c)当重心不在球心处时,弹力作用线也必通过球心O,应注意不要错误地认为弹力作用线必定通过球的重心,如上图(c)所示.15
45分钟课时作业16
一､选择题1.关于物体对水平支持面的压力F,下列说法中正确的是()A.F就是物体的重力B.F是由于支持面发生微小形变产生的C.F的作用点在物体上D.F的作用点在支持面上答案:D17
解析:压力是支持面受到的力,不是重力,故A错.压力F属于弹力,是由物体的弹性形变引起的,故B错.F是物体对支持面的力,作用点在支持面上,故C错､D对.18
2.下列叙述中错误的是()A.压力､支持力和拉力都是弹力B.压力和支持力的方向总是垂直接触面C.轻绳､轻杆上产生的弹力方向总是在沿着绳､杆的直线上D.轻杆不同于轻绳,弹力的方向可以不在沿杆的直线上答案:C解析:杆不同于绳,杆可以发生拉伸形变､压缩形变和弯曲形变,所以杆的弹力方向不一定在沿杆的直线上,要具体情况具体分析.19
3.如图3-2-4所示,有一个光滑的小球用细线悬吊着,小球的下面与斜面接触,细线保持竖直状态,关于小球受力的个数,下列说法正确的是()A.1个B.2个C.3个D.2个或3个答案:B20
解析:斜面与球已经接触,是否有弹力就看接触处是否有微小形变,微小形变是看不出来的,只能借助于假设法判断.21
假设撤去斜面,即假设球不受斜面的弹力,看球是否还能保持题设的“静止”状态,若能,说明球不受斜面的弹力作用;若不能,则说明球受斜面的弹力作用.本题中撤去斜面,小球仍静止,说明小球与斜面间没有弹力.若细线不是竖直的,如图3-2-5所示,小球靠在光滑斜面上,斜面对球肯定有弹力作用.因为假设撤去斜面,小球将向右方摆动,不会再保持原来的静止状态,此情景中小球受斜面的弹力作用.22
4.关于弹簧的劲度系数,下列说法中正确的是()A.与弹簧受的拉力有关B.与弹簧发生的形变有关C.由弹簧本身决定,与弹簧所受的拉力大小及形变程度无关D.与弹簧本身特征､所受拉力大小､形变的大小都有关答案:C23
5.如图3-2-6所示,一根弹簧其自由端B在未悬挂重物时指针正对刻度“0”,在弹性限度内,当挂上100N重物时指针正对刻度50.若要指针正对刻度25,应挂的重物是()A.30NB.40NC.50ND.由于劲度系数k不知道无法计算答案:C24
解析:设刻度盘上每小格表示弹力大小为F0,则:100N=50F0,F0=2N;若要指针对应刻度线25,应挂的重物的重力为25F0=25×2N=50N,所以C项正确.25
6.如图3-2-7(a)､(b)所示,是探究某根弹簧的伸长量x与所受拉力F之间的关系图,下列说法中正确的是()26
A.弹簧的劲度系数是2N/mB.弹簧的劲度系数是2×103N/mC.当弹簧受F2=800N的拉力作用时,弹簧伸长量为x2=40cmD.当弹簧伸长量为x1=20cm时,弹簧产生的拉力是F1=200N答案:BC27
解析:在弹簧的F-x图象中,斜率表示劲度系数k,即故选项A错B对;当F2=800N时,由F=kx得所以选项C对;当x1=20cm时,F1=kx1=2×103×20×10-2N=400N,故选项D错.28
7.如图3-2-8所示,下列各图中的物体A均处于静止状态,受到弹力作用的说法正确的是()29
A.图甲中地面是光滑水平的,A与B间存在弹力B.图乙中两斜面与水平地面的夹角分别为α､β,A对两斜面均有压力的作用C.图丙中地面光滑且水平,A与竖直墙壁有力的作用D.图丁中A受到斜面B对它的支持力的作用答案:BCD解析:图甲中对B进行受力分析,B球受重力和弹力的作用,二力平衡B球静止,不可能再受到A对B的弹力的作用;B选项中采用假设法,若除去左侧的斜面,A将运动,去掉右侧的斜面,A也将运动,所以两斜面对球A均有力的作用;C选项由物体的平衡条件知外力F与竖直墙壁对它的作用力平衡,墙对物体A有力的作用;D选项由弹力产生的条件,A与B接触且挤压,二者之间有弹力的作用.30
8.如图3-2-9所示,弹簧秤和细线的重力不计,一切摩擦不计,重物的重力G=10N,则弹簧秤A和B的读数分别是()31
A.10N,20NB.10N,10NC.10N,0D.0,0答案:B解析:以弹簧秤A作为研究对象,弹簧秤是静止的,左右两边的细线对弹簧秤的拉力大小均等于物体的重力10N;同理,以弹簧秤B作为研究对象,弹簧秤是静止的,左右两边的细线对弹簧秤的拉力大小均等于物体的重力10N,弹簧的形变是受10N拉力而产生的,所以读数均为10N.32
9.如图3-2-10所示,一劲度系数为k的弹簧,下端悬挂一重物,重物质量为m,平衡时物体在a位置.现用力将物体向下拉长x至b位置,则此时弹簧的弹力为()A.kxB.mg+kxC.mg-kxD.以上说法都不正确答案:B33
解析:解法1本题中给出的x并非在原长基础上的形变量,因此,弹力F≠kx.开始时,物体在位置a静止,此时弹力与重力平衡,即F1=mg,由F=kx知,弹簧伸长量又因为拉力使弹簧又伸长了x,则弹簧总的形变量为,故弹簧弹力为解法2由于F=kx,则ΔF=kΔx.物体在外力作用下又伸长x时,拉力的大小增加了kx.考虑到弹簧原来的弹力为mg,故后来弹簧弹力为mg+kx.34
10.如图3-2-11所示,a､b为两根相连的轻质弹簧,它们的劲度系数分别为ka=1×103N/m､kb=2×103N/m,原长分别为la=6cm､lb=4cm.在下端挂一物体G,物体受到的重力为10N,平衡时()35
A.弹簧a下端受的拉力为4N,b下端受的拉力为6NB.弹簧a下端受的拉力为10N,b下端受的拉力为10NC.弹簧a的长度变为7cm,b的长度变为4.5cmD.弹簧a的长度变为6.4cm,b的长度变为4.3cm答案:BC解析:两根弹簧串联时所受拉力处处相等,而整个系统处于平衡状态,所受的拉力为10N,由胡克定律可以求得:xa=1cm,xb=0.5cm.所以l′a=7cm,l′b=4.5cm.36
二､非选择题11.一根长为6cm的橡皮条,上端固定,下端悬挂0.5N的物体时,长度变为8cm,要使橡皮条长度再增加1cm,需要再挂多重的物体?(不超出橡皮条的弹性限度)答案:0.25N37
解析:橡皮条在拉伸形变时,可利用胡克定律来计算.当悬挂0.5N的物体时,由胡克定律得:F1=kx.又因为x=L-L0=2cm,F1=G,所以设橡皮条再伸长ΔL=1cm时,需要再挂物体ΔG,则有:F2=k[(L+ΔL)-L0]=G+ΔG,ΔG=ΔF=kΔL=0.25N.38
2.如图3-2-12为一轻质弹簧的弹力F大小和长度L的关系,试由图线确定:(1)弹簧的原长;(2)弹簧的劲度系数;(3)弹簧伸长0.10m时,弹力的大小.答案:(1)10cm(2)200N/m(3)20N39
解析:(1)由图象可知,当弹簧的弹力F=0时,弹簧的长度L=10cm,这就是弹簧的原长.(2)由图象可知,当弹簧的长度为L1=15cm,即伸长x1=L1-L=5cm时,弹簧的弹力F1=10N,由胡克定律知:F1=kx1,则(3)当弹簧伸长0.10m时,F2=kx2=200N/m×0.10m=20N.40
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