人教版2022年高中物理必修第一册3.1 重力与弹力 导学案

2 弹力学习目标知识脉络1.了解形变、弹性形变、弹性限度等概念．2．知道弹力产生的原因和条件．(重点)3．知道压力、支持力和绳的拉力都是弹力，会分析弹力的方向．(重点、难点)4．理解胡克定律，并能解决有关问题．(重点)弹性形变和弹力1．形变(1)形变：物体在力的作用下形状或体积的变化．(2)弹性形变：物体形变后撤去作用力时能够恢复原状的形变．(3)弹性限度当形变超过一定限度时，撤去作用力后物体不能完全恢复原来的形状，这个限度叫弹性限度．2．弹力(1)定义：发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的力．(2)方向①压力和支持力的方向垂直于物体的接触面．②绳的拉力沿着绳而指向绳收缩的方向．1．书本放在桌子上，书本和桌子都发生了形变．(√)2．用泥坯捏泥人时，泥坯发生了弹性形变．(×)3．只要物体接触，物体间就存在弹力．(×)4．平常我们说的物体间的压力和支持力都是弹力，绳中的张力叫绳的弹力．(√)1．小朋友在蹦床上玩耍，若站在蹦床上不动是否受弹力作用？若跳起离开蹦床是否受弹力作用？【提示】  站在蹦床上不动时，蹦床发生了形变，对小朋友有向上的弹力作用；跳离蹦床后，与蹦床不接触，没有弹力作用．2．如图321所示的情景中，运动员、箭、小车的运动状态为什么能发生变化？    图321【提示】 运动员、箭、小车的运动状态发生变化是因为受到了跳板、弓弦、弹簧对它弹力的作用．探讨1：如图322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？图322【提示】 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．探讨2：如图323所示：物体A、B并排静止在光滑水平面上，A、B之间有弹力吗？图323【提示】 A、B间无弹力，因为A、B两物体并排接触，物体没有发生弹性形变，不满足产生弹力的条件．1．弹力有无的判断方法(1)方法一：对于形变比较明显的情况，可以根据弹力产生的条件判断：①物体间相互接触；②发生弹性形变．两个条件必须同时满足才有弹力产生．(2)方法二：对于形变不明显的情况，通常采用假设法判断． 2．几种常见弹力的方向类型方向图示接触方式面与面垂直公共接触面指向被支持物体点与面过点垂直于面指向被支持物体点与点垂直于公共切面指向受力物体且力的作用线一定过球(圆)心轻绳沿绳收缩方向轻杆可沿杆伸长方向 收缩方向可不沿杆轻弹簧沿弹簧形变的反方向收缩方向 伸长方向1．下列说法中正确的是(  )【导学号：57632048】A．物块放在桌面上要受到一个向上的弹力，这是由于木块发生微小的形变而产生的B．拿一根细竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿弹力，这是由于木头发生形变而产生的 C．绳对物体的拉力方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向D．挂在电线下面的电灯受到向上的拉力，是因为电灯发生微小的形变而产生的【解析】 弹力是施力物体形变引起的，木块放在桌面上要受到一个向上的弹力，是桌面形变引起的，故A错误；拿一根细竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿的弹力，这是由于细竹竿发生形变而产生的，故B错误；弹力的方向总是与施力物体恢复形变的方向相反，比如：轻绳对物体的拉力是由轻绳的形变产生的，其方向指向轻绳收缩的方向，C正确，D错误．【答案】 C2．下列各图中P、Q两球之间不存在弹力的是(所有接触面都是光滑的)(  )【导学号：57632049】【解析】 因为接触面光滑，所以B图中两球间没有挤压，不存在弹力．而选项A、C、D中两球之间均发生挤压，由此知选项B正确，A、C、D错误．【答案】 B3．如图324所示，长方体木块搁在光滑方形槽中，则长方体木块除重力外还受到弹力的个数是(  )图324A．1个B．2个C．3个D．4个【解析】 长方体木块搁在光滑方形槽中，与槽接触的地方三处，并且都有相互作用，故长方体木块除重力外还受到弹力的个数是3个，故C正确．【答案】 C胡克定律1．胡克定律的内容弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比． 2．公式F＝kx，其中k为弹簧的劲度系数，单位为牛顿每米，符号N/m，它的大小反映了弹簧的软硬程度．3．适用条件：在弹簧的弹性限度内．1．弹簧的弹力总是与其形变量成正比．(×)2．对某一只弹簧，把它拉的越长，其劲度系数k越大．(×)3．弹簧的劲度系数与弹力大小无关．(√)由F＝kx，得k＝，总结出“k与弹力F成正比，与弹簧的形变量x成反比”对吗？为什么？【提示】 不对．k的大小只与弹簧本身组成有关，与F和x的大小无关．对同一个弹簧，F增大，x就增大，F与x的比值不变．探讨1：当你用力拉一个弹簧时，所用的拉力越大则弹簧越长，因此弹力的大小与弹簧的长度有关，这种说法对吗？【提示】 不对，决定弹簧弹力大小的是弹簧的劲度系数和形变量，而不是弹簧的长度．探讨2：弹簧的形变量是指弹簧后来状态的长度与开始状态的长度之差吗？【提示】 不是，弹簧的形变量是指弹簧后来状态的长度与弹簧原长的差值大小．1．对胡克定律的理解(1)弹簧发生形变时必须在弹性限度内．(2)x是弹簧的形变量，不是弹簧形变后的实际长度．(3)Fx图象为一条经过原点的倾斜直线，如图325所示，图象斜率表示弹簧的劲度系数，对于同一根弹簧来说，劲度系数是不变的．图325(4)由于F1＝kx1，F2＝kx2，故ΔF＝F2－F1＝kx2－kx1＝kΔx .因此，弹簧弹力的变化量ΔF与形变量的变化量也成正比关系．2．弹力大小的计算(1)公式法：利用公式F＝kx计算(适用于弹簧这样的弹性体弹力的计算)．(2)平衡法：如果悬挂在竖直细绳上的物体处于静止状态，求解细绳的拉力时，可用二力平衡得到拉力的大小等于物体重力的大小(目前主要分析二力平衡的情况)．4．如图326所示，轻弹簧的两端各受100N拉力F作用，弹簧平衡时伸长了10cm(在弹性限度内)，那么下列说法中正确的是(  )【导学号：57632050】图326A．该弹簧的劲度系数k＝10N/mB．该弹簧的劲度系数k＝1000N/mC．该弹簧的劲度系数k＝2000N/mD．根据公式k＝，弹簧的劲度系数k会随弹簧弹力F的增大而增大【解析】 根据胡克定律F＝kx得，弹簧的劲度系数：k＝＝＝1000N/m，故A错误，B正确，C错误；弹簧的伸长与受到的拉力成正比，弹簧的劲度系数k与弹簧弹力F的变化无关，与弹簧本身有关．故D错误．【答案】 B5．如图327所示，质量分别为m1、m2、m3的小物块A、B、C用两根相同的自然长度为l、劲度系数为k的轻弹簧连接起来，在竖直向上的外力F的作用下静止．小物块A、B、C可视为质点，重力加速度为g，则A、C之间的距离是(  )【导学号：57632051】图327A．l＋B．2l＋ C．2l＋D．2l＋【解析】 对B、C整体受力分析，A、B之间弹簧弹力F1＝k·Δx1＝(m2＋m3)g，伸长量Δx1＝.对C受力分析，B、C之间弹簧弹力F2＝k·Δx2＝m3g，伸长量Δx2＝，则A、C之间的距离x＝2l＋Δx1＋Δx2＝2l＋，故B正确，A、C、D错误．【答案】 B