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2 弹力
[学习目标] 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)
一、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:物体在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.
二、胡克定律
1.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.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)发生形变的物体一定产生弹力. (×)
(2)若两物体间存在弹力,则它们一定接触. (√)
(3)弹簧的长度越长,弹力越大. (×)
(4)弹力的方向总与相应的形变的方向相反. (√)
(5)只有在一定条件下,胡克定律才成立. (√)
2.关于弹性形变,下列说法正确的是( )
A.物体形状的改变叫弹性形变
B.一根钢筋用力弯折后的形变就是弹性形变
C.物体在外力停止作用后,能够恢复原来形状的形变,叫弹性形变
D.物体在外力停止作用后的形变,叫弹性形变
C [弹性形变指物体在外力停止作用后,能够恢复原状的形变,C正确,A、D错误;钢筋用力弯折后,无法恢复到原来形状,不属于弹性形变,B错误.]
3.一轻质弹簧原长为8 cm,在4 N的拉力作用下伸长了2 cm,弹簧未超出弹性限度.则该弹簧的劲度系数为( )
A.40 m/N B.40 N/m
C.200 m/N D.200 N/m
D [由胡克定律可知,弹簧的劲度系数为k=eq \f(F,x)=eq \f(4,0.02) N/m=200 N/m,D项正确.]
弹力的有无及方向判断
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.判断弹力有无的三种常见方法
(1)直接判断:对于形变较明显的情况,可根据弹力产生条件直接判断.
(2)间接判断
①分析物体所受其他力的情况.
②根据物体的运动状态分析物体应具有的受力特点.
③结合前两点推断物体是否还需受弹力作用.
(3)“假设法”判断:常见以下三种情形.
①假设与研究对象接触的物体解除接触,判断研究对象的状态是否变化,若状态不变,则此处不存在弹力,若状态变化,则此处存在弹力.
②假设有弹力,看看研究对象还能否保持平衡或原来的运动状态.若能保持,则说明有弹力;若不能保持,则说明没有弹力.
③假设没有弹力,看看研究对象还能否保持平衡或原来的运动状态.若能保持,则说明没有弹力;若不能保持,则说明有弹力.
3.几种常见弹力的方向
类型
方向
图示
接触方式
面与面
垂直于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
【例1】 如图所示,球A在斜面上,被竖直挡板挡住而处于静止状态.关于球A所受的弹力,以下说法正确的是( )
A.球A仅受一个弹力作用,弹力的方向垂直于斜面向上
B.球A受两个弹力作用,一个水平向左,一个垂直于斜面向下
C.球A受两个弹力作用,一个水平向右,一个垂直于斜面向上
D.球A受三个弹力作用,一个水平向右,一个垂直于斜面向上,一个竖直向下
C [球A所受重力竖直向下,与竖直挡板和斜面都有挤压,斜面给它一个支持力,垂直斜面向上,挡板给它一个压力,水平向右,选项C正确.]
三种情况下弹力的方向
(1)平面与平面接触时,弹力的方向与接触平面垂直.
(2)点与平面接触时,弹力的方向与接触平面垂直.
(3)点与曲面接触时,弹力与曲面的切平面垂直.
1.下列各图中,A、B两球间一定有弹力作用的是(都静止)( )
A B C D
B [利用“假设法”进行判断,在A图中,若拿去A球,则B球静止不动,故A、B间没有挤压,即A、B间没有弹力.在B图中,若拿去A球,则B球将向左运动,故A、B间存在相互挤压,即A、B间存在弹力.在C图中,若拿去A球,则B球静止,故A、B间没有挤压,即A、B间没有弹力.在D图中,不能判断A、B间是否有弹力.故应选B.]
弹力的大小
1.应用胡
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