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学而优教有方
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3.2科学探究:弹力
考点精讲
考点1:形变
1.形变的两种情况
(1)形状的改变:指受力时物体的外观发生变化,如橡皮条拉伸时由短变长;撑竿跳高时,运动员手中的撑竿由直变曲等.
(2)体积的改变:指受力时物体的体积发生变化,如用力压排球,排球的体积变小;用力压海绵,海绵的体积变小.
2.显示微小形变的方法
(1)光学放大法:如图所示,在一张大桌子上放两个平面镜M和N,让一束光依次被两面镜子反射,最后射到墙上,形成一个光点P.用力压桌面时,桌面发生了形变,虽然形变量很小,但镜子要向桌面中间倾斜,由于两个镜子间距较大,光点在墙上有明显移动,把桌面的形变显示出来.
(2)力学放大法:如图所示,把一个圆玻璃瓶瓶口用中间插有细管的瓶塞堵上,用手轻压玻璃瓶,玻璃瓶发生形变,容积减小,水受挤压上升,松开手后,形变恢复,水面落回原处.
【技巧与方法】
物体的形变
一切物体都可以发生形变,只不过有的明显,有的不明显.
显示微小形变的方法:光学放大法、力学放大法等.
【针对训练】
1.(多选)下列各种情况中,属于弹性形变的有()
A.撑竿跳高运动员起跳中,撑竿的形变
B.当你坐在椅子上时,椅面发生的微小形变
C.细钢丝被绕制成弹簧
D.铝桶被砸扁
【解析】AB“撑竿的形变”“椅面发生的微小形变”均能恢复原状,是弹性形变;“细钢丝被绕制成弹簧”不能恢复成“钢丝”,“铝桶被砸扁”不能恢复成“桶”,是非弹性形变,故选项A、B正确,C、D错误.
2.如图所示,在一张大桌子上放两个平面镜M和N,让一束光依次被两面镜子反射,最后射到墙上,形成一个光点P.用力压桌面,观察墙上光点位置的变化.下列说法中正确的是()
A.F增大,P不动
B.F增大,P上移
C.F减小,P下移
D.F减小,P上移
【解析】D当力F增大时,两镜面均向里倾斜,使入射角减小,经两次累积,使反射光线的反射角更小,光点P下移;反之,若力F减小,光点P上移.所以,选项D正确.
考点2:弹力
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有以下两种方法①假设法:假设与研究对象接触的物体对研究对象施加了弹力,看研究对象在假设条件下能否保持原状态,若能,说明假设成立,则弹力存在;否则弹力不存在.
如图所示,光滑水平面上的球靠在竖直面上静止,竖直面是否对球产生力的作用?假设竖直面对球产生了力的作用,由力的作用效果可知,球不会静止,故可判定没有水平弹力产生.
②状态法(根据物体的运动状态判断)在如图所示的情况中,若AC面和AB面对球都有弹力,这两个弹力方向分别垂直于AC和AB面,则球所受的力如图所示,由于AB面对球的弹力F2使球不能静止在原来位置,与球处于静止状态的实际情况不相符,因此AB面对球的弹力F2不存在.
(3)方法三: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
可不沿杆
轻弹簧
沿弹簧形变的反方向
3.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,目前主要适用于二力平衡的情况.
【例1】在下列各图中,A、B两球间一定有弹力作用的是()
ABCD
【分析】解答本题可按以下思路进行分析:
【解析】B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球静止不动,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间有没有弹力.故应选B.
【技巧与方法】
弹力的产生条件中接触是前提,挤压是关键,相互接触的物体是否发生弹性形变是弹力存在与否的标志.但是,实际上除弹簧、橡皮条等物体产生弹力时形变较明显外,大部分物体产生弹力时形变是微小的,肉眼很难观察出来.因此,弹力有无的判断主要有以下两种方法:?1?条件法;?2?假设法.
【例2】分别对下列A、B图中小球、C图中杆画出受力示意图.(A中小球用细绳挂在光滑的墙上,B中小球用细绳拴着搁在角上,C中杆放在光滑的墙和半
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