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第二节 形变与弹力 学案
一. 教学内容:
形变与弹力
二. 知识重点:
1、知道弹力产生的条件
2、知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力,能在力的示意图中画出它们的方向
3、会用二力平衡判断各力间的大小关系
三. 知识难点:
1、弹力有无的判断及弹力方向的判断
2、知道在弹性限度内,形变越大弹力越大,知道弹簧的弹力跟弹簧的形变量成正比,即胡克定律,会用胡克定律解决有关问题
(一)形变:
1、定义:物体的形状或体积的改变叫形变
2、形式:伸缩、弯曲、扭曲
3、分类:
1)弹性形变:能恢复原状的形变
2)范性形变:不能恢复原状的形变,也称非弹性形变
4、弹性限度:物体的形变达到某一限度后就不能恢复原状,这个限度叫弹性限度
(二)弹力:
1、弹力定义:发生形变的物体,由于要恢复原状,对跟它接触的物体产生的作用力,这种力叫弹力。
2、产生条件:
1)直接接触
2)发生弹性形变
3、弹力的方向:
1)面面接触(或点面接触)物体间的弹力垂直于切面并指向受力物体。如压力和支持力。
2)轻绳(线)的弹力方向沿绳(线)收伸缩方向。
例1. 在光滑的水平面上有一个物体靠墙静止着,如图所示。
问:(1)物体与墙壁之间有没有弹力作用?
(2)给物体一个水平向左的力F,物体与墙壁间是否有弹力作用?
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解析:判断一个物体是否受到弹力作用,必须要弄清产生弹力的物体一定同时满足两个条件:
首先,两个物体互相接触,这是产生弹力的前提。没有物体、只有一个物体或两个物体不互相接触都无法产生弹力;
其次,两个互相接触的物体间还必须互相挤压,即发生弹性形变。
例2. 一铁块放在桌面上,下列关于铁块和桌面受力的论述中,正确的是( )
A. 铁块和桌面之间有弹力作用,其原因是桌面发生了形变,铁块并未发生形变
B. 桌面受到向下的弹力,是由于铁块发生了形变
C. 桌面受到向下的弹力,是由于桌面发生了形变
D. 铁块受到向上的弹力,是由于铁块发生了形变
解析:B因为:弹力产生时两个物体同时发生形变,形变物体是施力物体,而与形变物体接触的另一物体是受力物体。
例3. 小木块放在桌子上,下列说法正确的是 ( )
A. 在接触处只有桌子有弹力产生
B. 在接触处桌面和小木块都有弹力产生
C. 木块对桌面的压力是木块形变后要恢复原状而对桌面施加的力
D. 木块对桌子的压力是木块的重力
答案:BC
例4. 如图所示,一个重600N的人,用200N的力通过绳子和光滑定滑轮拉一个静止在地面上重400N的物体M,则地面对M的弹力(支持力)有多大?
解析:对M力分析如图所示。
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人通过定滑轮和绳子对M施加力的作用。M受绳的拉力。由平衡力关系知。即地面对M的弹力是200N。
例5. 画出图中物块A或匀质球B所受的重力和弹力。
解析:示意图如图所示。
此题不是全面的受力分析,只分析了重力和弹力。由于物体为刚体(形变可忽略不计),故可用一个质点来表示物体受力的作用点。
(三)胡克定律:在弹性限度内,弹性体的弹力和弹性体伸长(或缩短)的长度成正比,
即: F=k x
其中k是劲度系数,单位N/m
说明:弹簧的劲度系数与弹簧的材料、粗细、匝数有关
例6. 测力计的刻度是均匀的,这是因为 ( )
A. 这样制作容易 B. 为了便于读数
C. 为了提高精确度,减小误差 D. 弹簧的伸长与所受拉力成正比
答案:D
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例7. 一根轻弹簧,原长20cm,竖直悬挂着,当用15N的力向下拉弹簧时,量得弹簧长24cm。若把它竖立在水平桌面上,用30N的力竖直向下压时,弹簧长多少?
答案:12cm
例8. 用5N的力可以使一轻弹簧伸长5m,现在把两个这样的弹簧串联起来,在两端各用10N的力来拉它们,这时弹簧的总伸长应是多少?
答案:20cm
【模拟试题】(答题时间:30分钟)
1. 一个球形物体O静止放在水平地面上,并与竖直墙相接触,A、B两点是球与墙和地面的接触点,则下列说法正确的是( )
A. 物体受三个力,重力、B点的支持力、A点的弹力
B. 物体受二个力,重力、B点的支持力
C. 物体受三个力,重力、B点的支持力、地面的弹力
D. 物体受三个力,重力、B点的支持力、物体对地面的压力
2. 如图,A、B叠放在水平地面上,则地面受到的压力是( )
A. A和B对地面的压力之和 B. 只有B对地面的压力
C. B的重力 D. A和B的重力
3. 关于弹力的方向,以下说法正确的是( )
A. 压力的方向总是垂直于接触面,并指向被压物
B. 支持力的方向总是垂直于支持面,并指向被支持物
C. 绳对物体拉力的方向总是沿着绳,并指向绳收缩的方向
D. 杆对物体的弹力总是沿着杆,并指向杆收缩的方向
4. 、表示劲度系数分别为、的两根弹簧,;a和b表示质量分别为和的两个小物块,,将弹簧与物块按图所示的方式悬挂起来,现要求两根弹簧的总长度最短,则应使( )
A. 在上,a在上 B. 在上,b在上
C. 在上,a在上 D. 在上,b在上
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5. 用5N的力可以使一轻弹簧伸长8mm,现在把两个这样的弹簧串联起来,在两端各用10N的力来拉它们,这时弹簧的总伸长应是 ( )
A. 4mm B.8mm C.16mm D.32mm
6. 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、长度、弹簧丝的粗细
7. 把一根劲度系数k=1000N/m的弹簧截成等长的两段,每一段弹簧的劲度系数为 ( )
A. 500N/m B. 1000N/m C. 1500N/m D. 2000N/m
8. 用绳提一物体,绳对物体的拉力的方向是______的;对人的手,拉力的方向是______的。
9. 如图所示,小球重为G,放在两光滑平面间,其中一个平面水平,另一平面倾斜,与水平方向夹角为60°,则球对斜面的压力为______。
10. 在劲度系数为k的一根弹簧下端与中点各固定一个等质量的小球,弹簧上端固定于天花板上,静止时,上下两段弹簧的伸长量之和是_______。(小球质量为m)。
11. 两根原长相同的轻质弹簧,将它们两端平齐地套在一起后,下端挂一重物,平衡时两弹簧的弹力比为2:1,若将它们串接后再挂上原重物,平衡时,两弹簧的伸长量之比为多少?
【试题答案】
1. B
2. B
3. ABC
4. A
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5. D
6. AD
7. D
8. 向上,向下
9. 0
10. 3mg/2k
11. 1∶2
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