人教版高中物理必修第一册3.1 重力与弹力 课件PPT

成才之路·物理路漫漫其修远兮吾将上下而求索人教版·必修1 相互作用第三章 2 弹力第三章 课堂情景切入2知识自主梳理3重点难点突破4考点题型设计5易错案例剖析6课时作业7学习目标定位1 学习目标定位 ※知道常见形变和弹性形变※理解弹力的概念及产生条件※※掌握胡克定律，会用公式F＝kx计算弹簧的弹力※※知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力，会判断它们的方向 课堂情景切入 如图所示：被拉弯的弓把箭射出去；挂上篮子的扁担会弯曲；跳水运动员起跳时，跳板会下弯；上述实例中的“弓”“扁担”及“跳板”有什么共同特征？弯弓为什么能够把箭射出去？ 知识自主梳理 1．形变与弹性形变(1)形变：物体在力的作用下_______________发生改变，叫做形变。(2)弹性形变：有些物体在形变后能够___________，这种形变叫做弹性形变。2．弹力(1)概念：发生__________的物体，由于要恢复________，对与它________物体产生力的作用，这种力叫做弹力。弹性形变与弹力形状或体积恢复原状弹性形变原状接触的 (2)弹性限度：当形变超过一定限度时，撤去作用力后，物体__________________________，这个限度叫弹性限度。(3)弹力产生的条件：①两物体________。②有________形变(接触处有挤压或拉伸)。不能完全恢复原来的形状接触弹性 1．常见弹力：平时所说的压力、支持力和拉力都是弹力。绳中的弹力通常称为________。2．弹力的方向(1)压力和支持力的方向________于物体的接触面，指向被压或被________的物体。(2)绳的拉力沿着绳而指向绳________的方向。常见的几种弹力张力垂直支持收缩 1．内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟_______________________成正比。2．表达式：F＝________，其中k为弹簧的___________，单位：牛顿每米，符号________，它的大小反映了弹簧的软硬程度。胡克定律弹簧伸长(或缩短)的长度xkx劲度系数N/m 重点难点突破 一、弹力有无的判断1．产生弹力必备的两个条件：(1)两物体间相互接触；(2)发生弹性形变。2．判断弹力有无的常见方法：(1)直接判定：对于发生明显形变的物体(如弹簧、橡皮条等)，可根据弹力产生的条件由形变直接判断。 (2)对于形变不明显的情况，通常用以下方法来判定：a．假设法：假设将与研究对象接触的物体撤去，判断研究对象的运动状态是否发生改变，若运动状态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此处一定存在弹力。b．替换法：可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换，看能不能维持原来的力学状态。如将侧壁、斜面用海绵来替换，将硬杆用轻弹簧(橡皮条)或细绳来替换。c．状态法：因为物体的受力必须与物体的运动状态相吻合，所以可以依据物体的运动状态由相应的规律(如二力平衡知识等)来判断物体间的弹力。 特别提醒：接触的物体间不一定存在弹力，但两物体间若有弹力，则它们一定接触。 二、弹力方向的判定1．常见的三种接触方式 2.常见三类弹力的方向 特别提醒：(1)压力、支持力的方向都垂直于接触面，确定它们方向的关键是找准它们的接触面或接触点的切面。(2)轻杆的弹力方向具有不确定性，一般要根据物体的运动状态结合平衡条件确定轻杆的弹力方向。 答案：D解析：足球与斜台的作用是球面与平面的相互作用，足球所受弹力方向垂直于斜台指向足球，即斜向左上方的方向，故D正确。 三、弹力大小的计算1．弹簧的弹力(1)应用胡克定律F＝kx求解。其中x为弹簧的形变量(可能为伸长量l－l0，也可能为缩短量l0－l)；k为弹簧的劲度系数，k只与弹簧本身有关，由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定。它反映了弹簧的软硬程度，k越大，弹簧越硬，其长度越难改变。 (2)弹力与弹簧伸长量的关系可用F－x图象表示，如图，图线的斜率即为弹簧的劲度系数。(3)由于F1＝kx1，F2＝kx2，故ΔF＝F2－F1＝kx2－kx1＝k(x2－x1)＝kΔx，因此，弹簧上弹力的变化量ΔF与形变量的变化量也成正比关系，即ΔF＝kΔx。 2．非弹簧的弹力大小的计算弹力的大小与物体的形变程度有关，一般要借助物体的运动状态所遵循的物理规律求解。比如悬挂在竖直细绳上的物体处于静止状态时，物体受绳向上的拉力和重力作用。根据二力平衡，可知绳的拉力大小等于物体重力的大小。 特别提醒：(1)无论是应用胡克定律计算弹簧弹力大小还是判断弹簧弹力方向，都要注意弹簧是被拉伸，还是被压缩。(2)物体不处于平衡状态时，物体所受的拉力或支持力不等于物体所受的重力。 A．F1＝F2＝F3B．F1＝F2F2D．F3>F1>F2答案：A解析：弹簧拉伸或压缩必然两端同时受力才可，只有一端有力时弹簧不会被拉伸或压缩，因弹簧均是拉住一相同质量小球，则弹力一样大，A正确。 四、实验：探究弹力和弹簧伸长的关系1．实验原理(1)弹簧受力会发生形变，形变的大小与受到的外力有关。沿着弹簧的方向拉弹簧，当形变稳定时，弹簧的弹力与使它发生形变的拉力在数值上是相等的。用悬挂法测量弹簧的弹力，利用的是弹簧静止时弹簧的弹力与挂在弹簧下面的钩码的重力相等。(2)弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可由弹簧拉长后的长度减去弹簧的原长来计算。 (3)建立坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组(x、F)对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探究弹力大小与伸长量间的关系。2．实验器材轻弹簧、钩码(一盒)、刻度尺、铁架台、三角板、重垂线、坐标纸。 1234567F/N0l/cmx/cm0 5．注意事项(1)所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度。(2)每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点尽可能稀一些，这样作出的图线更精确。(3)测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大误差。(4)描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧。(5)记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位。 考点题型设计 对弹力的理解及判断 解析：汽车与桥面相互挤压都发生了形变，B错；由于桥面发生弹性形变，所以对汽车有向上的弹力，C对D错；由于汽车发生了形变，所以对桥面产生向下的压力，A错。答案：C A．甲图中，静止在草地上的足球受到的弹力就是它的重力B．乙图中，静止在光滑水平地面上的两个足球由于接触而受到相互作用的弹力C．丙图中，被竖直踩在脚下且静止在水平草地上的足球可能受到4个力的作用D．丁图中，落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变答案：D 解析：甲图中足球受到的弹力是地面的支持力，A错误；静止在光滑水平地面上的两个足球由于接触，但是没有弹力，B错误；被竖直踩在脚下且静止在水平草地上的足球受到3个力的作用，即重力，地面的支持力，脚对球的压力，C错误；落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变，D正确。 弹力方向的判断 解析：甲属于绳的拉力，应沿绳指向绳收缩的方向，因此弹力方向沿绳向上；乙中A点属于点与球面相接触，弹力应垂直于球面的切面斜向上，必过球心O，B点属于点与杆相接触，弹力应垂直于杆斜向上；丙中A、B两点都是球面与平面相接触，弹力应垂直于平面，且必过球心，所以A处弹力方向水平向右，B处弹力垂直于斜面向左上方，且都过球心；丁中小球P不管运动与否，都是属于平面与球面相接触，弹力应垂直于平面，且过球心，即向上。 点评：判断弹力方向应把握以下三种情况：(1)当面(或曲面)接触，弹力垂直于面。(2)绳上弹力沿绳并指向绳收缩方向。(3)与球面接触的弹力方向延长线或反向延长线过球心。 解析：甲图中杆在重力作用下对A、B两处都产生挤压作用，故A、B两处对杆都有弹力，弹力方向与接触点的平面垂直。如图甲所示。乙图中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子向上。如图丙所示。丙图中当重心不在球心处时，弹力作用线也必通过球心，如图丙所示。应注意不要错误地认为弹力作用线必定通过球的重心。 探究弹力和弹簧伸长的关系 钩码质量(g)0306090120150弹簧总长度(cm)6.007.008.009.0010.0011.00(1)写出该图线的数学表达式F＝_______N；(2)图线与横轴的交点的物理意义是_______；(3)该弹簧的劲度系数k＝_______N/m；(4)图线延长后与纵轴的交点的物理意义是______。 (3)图线的斜率即为弹簧的劲度系数k＝30N/m；(4)图线延长后与纵轴的交点表示弹簧长度为5cm时的弹力，此时弹簧被压缩了1cm，即表示弹簧被压缩1cm时的弹力为0.3N。答案：(1)(30L－1.8)(2)弹簧原长(3)30(4)弹簧被压缩1cm时的弹力为0.3N ①为完成实验，还需要的实验器材有：______________。②实验中需要测量的物理量有：______________。③图(2)是弹簧所受弹力F与弹簧伸长长度x的F－x图线，由此可求出弹簧的劲度系数为_______N/m，图线不过原点的原因是由于_______。答案：①刻度尺②弹簧的原长、弹簧所受外力与对应的伸长量③200；弹簧有自重 易错案例剖析 易错点：对胡克定律理解不深刻导致错误 易错分析：此题稍不留神，不仔细分析题意，就会错选A。出错原因是没理解胡克定律F＝kx中弹簧的形变量x的含义。要知道本题中所给的“x”是F力作用下的伸长量。而弹簧在挂物体达到平衡时就已经有一个x0的伸长量了。正确解答：由题意可知，挂物平衡时：mg＝kx0F作用时，弹簧再伸长x，则总的形变量应为x0＋x再由胡克定律得F弹＝k(x0＋x)＝kx0＋kx＝mg＋kx因此选项B是正确的。正确答案：B 课时作业