第三章
相互作用
学案
2
弹 力
目标定位
1.
知道形变的概念，会区分弹性形变和非弹性形变
.
2.
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，会判断弹力的方向
.
3.
掌握胡克定律并能用此定律解决有关问题．
知识探究
自我检测
一、弹性形变和弹力
问题设计
(1)
如图
1
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？
知识探究
图
1
答案
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？
答案
橡皮泥、泥土受力后发生形变，在撤去外力后不能恢复原状
(
非弹性形变
)
，玻璃瓶的形变在撤去外力后能恢复原状
(
弹性形变
)
．
(3)
用手拉弹簧，弹簧会对手产生一个拉力
(
如图
2
所示
)
，这个拉力是如何产生的？
图
2
答案
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．
要点提炼
1
.
弹性形变和弹力
(1)
形变：物体在力的作用下
或
发生的变化
.
①
弹性形变：物体在形变后撤去作用力时能够
的形变
.
②
非弹性形变：外力撤去后不能完全恢复原状的形变
.
(2)
弹性限度：当形变超过一定的限度，撤去作用力后物体
(
填
“
能
”
或
“
不能
”
)
完全恢复原来的形状，这个限度叫做弹性限度
.
形状
体积
恢复原状
不能
(3)
弹力：发生
的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的力
.
2
.
弹力产生的条件：
(1)
两物体
；
(2)
发生
.
形变
相互接触
弹性
形变
二、几种弹力
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
3
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？
图
3
答案
(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
(
如图甲
).
甲
乙
(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
(
如图乙
).
2.
如图
4
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？
图
4
答案
由于橡皮绳发生形变，对与它接触的物块产生力的作用，方向沿绳指向绳收缩的方向
(
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
的方向
.
垂直
接触面的切线
球心
沿着绳
收缩
延伸思考
如图
5
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
.
图
5
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
)
，如图所示
.
三、胡克定律
问题设计
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
.
弹性限度
正比
kx
弹性限度
(3)
k
为弹簧的劲度系数，反映弹簧本身的属性，由弹簧自身的长度、粗细、材料等因素决定，与弹力
F
的大小和伸长量
x
无关
.
(4)
F
－
x
图象是一条过原点的倾斜直线
(
如图
6
所示
)
，直线的斜率表示弹簧的
.
(5)
弹簧弹力的变化量
Δ
F
与形变量的变化量
Δ
x
也成正比，即
Δ
F
＝
k
Δ
x
.
图
6
劲度系数
k
典
例精析
一、弹力的产生
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
解析
两物体接触并发生弹性形变才会产生弹力，
A
、
D
错误
.
静止在水平面上的物体所受重力的施力物体是地球，而压力的施力物体是该物体，受力物体是水平面，两力不同，
B
错误，
C
正确
.
答案
C
二、弹力的方向
例
2
画出图
7
中静止物体
A
所受弹力的示意图
.
图
7
解析
支持力、压力的方向都要与接触面垂直并指向被支持或被压的物体，
A
物体所受弹力的示意图如图所示
.
答案
见解析图
针对训练
分别画出图
8
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
)
图
8
答案
受力示意图如图所示
三、胡克定律
例
3
竖直悬挂的弹簧下端，挂一重为
4 N
的物体时弹簧长度为
12 cm
；挂一重为
6 N
的物体时弹簧长度为
13 cm
，则弹簧原长为多少？劲度系数为多少？
解析
弹簧下端悬挂物体时弹簧要伸长，由胡克定律知：弹簧的拉力与弹簧伸长量成正比，即
F
＝
kx
，其中
k
为劲度系数，
x
为弹簧伸长量，
x
在数值上等于弹簧伸长后总长度
L
减去弹簧原长
L
0
，即
x
＝
L
－
L
0
.
改变悬挂重物的重力，
伸长量变化，这样可以列出两个方程，通过方程组可求出弹簧原长和劲度系数
.
设弹簧的原长为
L
0
，劲度系数为
k
，设挂
G
1
＝
4 N
的重物时弹簧的长度为
L
1
，挂
G
2
＝
6 N
的重物时弹簧的长度为
L
2
，则
L
1
＝
12 cm
，
L
2
＝
13 cm
，由胡克定律得：
G
1
＝
k
(
L
1
－
L
0
)
G
2
＝
k
(
L
2
－
L
0
)
代入数据解得：
L
0
＝
10 cm
，
k
＝
200 N/m
即弹簧原长为
10 cm
，劲度系数为
200 N/m.
答案
10 cm
200 N/m
课堂要点小结
1
2
3
4
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
自我检测
1
2
3
4
解析
力是物体间的相互作用，弹力的施力物体和受力物体都会发生形变，故
B
项错误；
发生形变后的物体，当撤去外力后，有些能完全恢复原状，有些不能完全恢复原状，
A
项错误，
D
项正确；
不管是硬物体还是软物体，只要有弹力作用，都会发生形变，
C
项错误
.
答案
D
1
2
3
4
2
.
(
弹力的产生
)
杂技演员有高超的技术，能轻松地顶住从高处落下的坛子
.
如图
9
所示，关于他顶坛时头顶受到的压力，产生的直接原因是
(
)
A
.
坛的形变
B
.
头的形变
C
.
坛子受到的重力
D
.
人受到的重力
图
9
1
2
3
4
解析
头顶受到的压力是由于坛子形变而产生的，间接原因是坛子本身的重力，跟人的因素无关
.
答案
A
1
2
3
4
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
10
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？
图
10
1
2
3
4
解析
三种情况都是点与点接触，圆球所受弹力的方向都是垂直于接触面指向球心，即沿半径指向球心，如图所示，弹力的方向与重心的位置无关
.
答案
见解析
1
2
3
4
4
.
(
胡克定律
)
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
11
所示，求：
图
11
(1)
该弹簧的原长为多少？
(2)
该弹簧的劲度系数为多少？
1
2
3
4
解析
解法一：
(1)
弹簧不产生弹力时的长度等于原长，由题图可知该弹簧的原长为
L
0
＝
15 cm.
1
2
3
4
解法二：根据胡克定律得
F
＝
k
(
L
－
L
0
)
，代入图象中的两点
(0.25,50)
和
(0.05
，－
50)
.
可得
50
＝
k
(0.25
－
L
0
)
－
50
＝
k
(0.05
－
L
0
)
解得
L
0
＝
0.15 m
＝
15 cm
，
k
＝
500 N/m.
答案
(1)15 cm
(2)500 N/m
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