第第三三章章相相互互作作用用理解教材新知理解教材新知把握热点考向把握热点考向应用创新演练应用创新演练考向一考向一考向二考向二随堂基础巩固随堂基础巩固课时跟踪训练课时跟踪训练第第2 2节节弹弹力力知识点一知识点一知识点二知识点二知识点三知识点三考向三考向三1物体形状或体积的变化叫形变，发生物体形状或体积的变化叫形变，发生形变的物体由于要恢复原状，对与它形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力。叫做弹力。2弹力产生的条件：弹力产生的条件：(1)两物体相互接触；两物体相互接触；(2)接触面之间发生弹性形变。接触面之间发生弹性形变。3压力和支持力的方向都垂直于物体的接触面；绳的拉力沿着压力和支持力的方向都垂直于物体的接触面；绳的拉力沿着绳而指向绳收缩的方向。绳而指向绳收缩的方向。4弹簧发生弹性形变时，弹力的大小弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长跟弹簧伸长(或缩短或缩短)的长的长度度x成正比。成正比。 1形变形变 物体在力的作用下物体在力的作用下 或或 发生改变。发生改变。 2弹性形变弹性形变 有些物体在形变后撤去作用力时能够有些物体在形变后撤去作用力时能够 ，这，这种形变叫做弹性形变。种形变叫做弹性形变。 3弹力弹力 发生形变的物体由于要发生形变的物体由于要 ，对与它接触的物，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力。体会产生力的作用，这种力叫做弹力。 自学教材自学教材 形状形状体积体积恢复原状恢复原状恢复原状恢复原状 4弹性限度弹性限度 如果物体的形变过大，超过一定限度，撤去作用力后如果物体的形变过大，超过一定限度，撤去作用力后物体不能完全物体不能完全 ，这个限度叫做弹性限度。，这个限度叫做弹性限度。 5弹力产生的两个条件弹力产生的两个条件 (1)物体间相互物体间相互 ； (2)在接触面上发生在接触面上发生 。恢复原状恢复原状接触接触形变形变 重点诠释重点诠释 1弹力的成因弹力的成因 相互接触的物体间不一定存在弹力，只有当两个物体相互接触的物体间不一定存在弹力，只有当两个物体相互挤压或拉伸产生弹性形变时，由于物体要恢复原状，相互挤压或拉伸产生弹性形变时，由于物体要恢复原状，才在接触位置对与它接触的物体产生弹力。所以弹力产生才在接触位置对与它接触的物体产生弹力。所以弹力产生的直接原因是由施力物体发生形变引起的。的直接原因是由施力物体发生形变引起的。 2弹力产生的过程弹力产生的过程 3弹力有无的判断方法弹力有无的判断方法 (1)直接法：对于形变比较明显的情况，可以根据弹力直接法：对于形变比较明显的情况，可以根据弹力产生的条件判断：产生的条件判断：物体间相互接触；物体间相互接触；发生弹性形变。发生弹性形变。两个条件必须同时满足才有弹力产生。两个条件必须同时满足才有弹力产生。 (2)利用假设法判断：要判断物体在某一接触位置是否利用假设法判断：要判断物体在某一接触位置是否受弹力作用，可假设将在此处与物体接触的物体去掉，看受弹力作用，可假设将在此处与物体接触的物体去掉，看物体是否在该位置保持原来的状态，若能保持原来的状态，物体是否在该位置保持原来的状态，若能保持原来的状态，则说明物体间无弹力作用；否则有弹力作用。则说明物体间无弹力作用；否则有弹力作用。 (3)根据物体的运动状态判断：看除了要研究的弹力外，根据物体的运动状态判断：看除了要研究的弹力外，物体所受的其他作用力与物体的运动状态是否满足相应的规物体所受的其他作用力与物体的运动状态是否满足相应的规律律(目前主要应用二力平衡的规律目前主要应用二力平衡的规律)，若满足，则无弹力存在；，若满足，则无弹力存在；若不满足，则有弹力存在。若不满足，则有弹力存在。 (4)利用力的作用效果分析：如果相互接触的物体间存在利用力的作用效果分析：如果相互接触的物体间存在弹力，则必有相应的作用效果，或平衡其他作用力或改变受弹力，则必有相应的作用效果，或平衡其他作用力或改变受力物体的运动状态，可利用作用效果确定弹力的有无。力物体的运动状态，可利用作用效果确定弹力的有无。1关于弹力产生的条件，下列说法正确的是关于弹力产生的条件，下列说法正确的是()A相互接触的物体间一定有弹力相互接触的物体间一定有弹力B发生形变的物体一定对与之接触的物体产生弹力作用发生形变的物体一定对与之接触的物体产生弹力作用C先有弹性形变，后有弹力先有弹性形变，后有弹力D不接触的两物体之间不可能发生相互的弹力作用不接触的两物体之间不可能发生相互的弹力作用解析：解析：相互接触是产生弹力的首要条件，但相互接触的物相互接触是产生弹力的首要条件，但相互接触的物体间不一定存在弹力，只有两个物体接触并产生弹性形变体间不一定存在弹力，只有两个物体接触并产生弹性形变时，两物体间才有弹力产生。综上所述，只有时，两物体间才有弹力产生。综上所述，只有D项正确。项正确。答案：答案：D1常见弹力常见弹力平时所说的平时所说的 、 和拉力等都是弹力。和拉力等都是弹力。2弹力的方向弹力的方向(1)压力和支持力的方向压力和支持力的方向 于物体的接触面。于物体的接触面。(2)绳的拉力沿着绳而指向绳绳的拉力沿着绳而指向绳 的方向。的方向。 自学教材自学教材 压力压力支持力支持力垂直垂直收缩收缩 重点诠释重点诠释 发生弹性形变的物体，由于恢复原状产生弹力，所以弹发生弹性形变的物体，由于恢复原状产生弹力，所以弹力的方向由施力物体的形变的方向决定，弹力的方向总与施力的方向由施力物体的形变的方向决定，弹力的方向总与施力物体形变的方向相反。力物体形变的方向相反。几种常见弹力的方向如下表：几种常见弹力的方向如下表：类类型型方向方向图图示示接接触触方方式式面与面面与面垂直公共接触面垂直公共接触面指向被支持物体指向被支持物体点与面点与面过过点垂直于面指点垂直于面指向被支持物体向被支持物体类类型型方向方向图图示示接接触触方方式式点与点点与点垂直于公共切面垂直于公共切面指向受力物体指向受力物体轻绳轻绳沿沿绳绳收收缩缩方向方向轻轻杆杆可沿杆可沿杆类类型型方向方向图图示示轻轻杆杆可不沿杆可不沿杆轻弹轻弹簧簧沿沿弹弹簧形簧形变变的反方向的反方向 特别提醒特别提醒 (1)一个物体对另一物体的作用力不一定垂直于接触面，一个物体对另一物体的作用力不一定垂直于接触面，但一个物体对另一物体的支持力一定垂直于接触面。但一个物体对另一物体的支持力一定垂直于接触面。 (2)轻杆的弹力方向较为复杂，一般根据物体的运动状轻杆的弹力方向较为复杂，一般根据物体的运动状态结合平衡条件确定轻杆的弹力方向。态结合平衡条件确定轻杆的弹力方向。2关于弹力的方向，下列说法中不正确的是关于弹力的方向，下列说法中不正确的是 ()A放在水平桌面上的物体所受弹力的方向是竖直向放在水平桌面上的物体所受弹力的方向是竖直向 上的上的B放在斜面上的物体所受斜面的弹力的方向是垂直斜放在斜面上的物体所受斜面的弹力的方向是垂直斜面向上的面向上的C将物体用绳吊在天花板上，绳所受物体的弹力方将物体用绳吊在天花板上，绳所受物体的弹力方向是竖直向上的向是竖直向上的D物体间相互挤压时，弹力的方向垂直接触面指向物体间相互挤压时，弹力的方向垂直接触面指向受力物体受力物体解析：解析：物体间相互挤压时，物体受到的弹力方向垂直于物体间相互挤压时，物体受到的弹力方向垂直于接触面而指向受力物体，接触面而指向受力物体，D对；放在水平桌面上的物体受对；放在水平桌面上的物体受到弹力方向竖直向上，到弹力方向竖直向上，A对；放在斜面上的物体受到弹力对；放在斜面上的物体受到弹力方向垂直于斜面向上，方向垂直于斜面向上，B对；吊在天花板上的物体受到绳对；吊在天花板上的物体受到绳竖直向上的拉力，而绳受到拉力是竖直向下的，故竖直向上的拉力，而绳受到拉力是竖直向下的，故C错。错。答案：答案：C 1内容内容 弹簧发生弹性形变时，弹力的大小弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长跟弹簧伸长(或缩短或缩短)的长度的长度x成成 。 2公式公式 F ，其中，其中k为弹簧的为弹簧的 ，单位：牛顿每米，单位：牛顿每米，符号符号N/m。 自学教材自学教材 正比正比kx劲度系数劲度系数 重点诠释重点诠释 1弹簧的弹力弹簧的弹力 (1)应用胡克定律应用胡克定律Fkx求解。求解。 其中其中x为弹簧的形变量为弹簧的形变量(可能为伸长量可能为伸长量ll0，也可能为缩，也可能为缩短量短量l0l)；k为弹簧的劲度系数，为弹簧的劲度系数，k只与弹簧本身有关，由弹只与弹簧本身有关，由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定。它反映了弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定。它反映了弹簧的软硬程度，簧的软硬程度，k越大，弹簧越硬，其长度越难改变。越大，弹簧越硬，其长度越难改变。 (2)弹力与弹簧伸长量的关系可用弹力与弹簧伸长量的关系可用Fx图像表示，如图图像表示，如图321所示，图线的所示，图线的斜率即为弹簧的劲度系数。斜率即为弹簧的劲度系数。 (3)由于由于F1kx1，F2kx2，故，故FF2F1kx2kx1k(x2x1)kx，因此，弹簧上弹力的变化量因此，弹簧上弹力的变化量F与形变量的变化量也成正比关与形变量的变化量也成正比关系，即系，即Fkx。图图321 2弹力的计算弹力的计算 除弹簧这样的弹性体之外的弹力大小的计算，一般要除弹簧这样的弹性体之外的弹力大小的计算，一般要借助物体的运动状态所遵循的物理规律求解。比如悬挂在借助物体的运动状态所遵循的物理规律求解。比如悬挂在竖直细绳上的物体处于静止状态时，物体受绳向上的拉力竖直细绳上的物体处于静止状态时，物体受绳向上的拉力和重力作用。根据二力平衡，可知绳的拉力大小等于物体和重力作用。根据二力平衡，可知绳的拉力大小等于物体重力的大小。重力的大小。3如图如图322所示，两只同样的弹簧秤所示，两只同样的弹簧秤每只自重每只自重0.1 N，下端的挂钩重力忽略不，下端的挂钩重力忽略不计，甲计，甲“正挂正挂”、乙、乙“倒挂倒挂”，在乙的下方，在乙的下方挂上重挂上重0.2 N的砝码，则甲、乙弹簧秤的砝码，则甲、乙弹簧秤的读数分别为的读数分别为 ()A0.2 N,0.3 NB0.3 N,0.2 NC0.3 N,0.3 N D0.4 N,0.3 N图图322解析：解析：甲弹簧秤的读数应等于乙的重力和砝码的重力之甲弹簧秤的读数应等于乙的重力和砝码的重力之和。乙弹簧秤的读数等于它自身的重力和砝码的重力之和。乙弹簧秤的读数等于它自身的重力和砝码的重力之和，二者读数相等，都为和，二者读数相等，都为0.3 N。答案：答案：C 例例1试分析如图试分析如图323中球是否受弹力作用，中球是否受弹力作用，若受弹力，试指出其施力物体。若受弹力，试指出其施力物体。图图323 思路点拨思路点拨判断弹力的有无可采用假设法：假设把判断弹力的有无可采用假设法：假设把与物体接触的面或点去掉，看物体还能否在原位置上保持与物体接触的面或点去掉，看物体还能否在原位置上保持原来的状态，从而判断该物体是否受弹力作用。原来的状态，从而判断该物体是否受弹力作用。 解析解析采用假设法可判定：采用假设法可判定：(1)图中球受到绳的拉图中球受到绳的拉力、竖直墙壁的弹力；力、竖直墙壁的弹力；(2)图中球受到绳的拉力；图中球受到绳的拉力；(3)图中图中球受到绳的拉力；球受到绳的拉力；(4)图中球受到绳的拉力、斜面的支持图中球受到绳的拉力、斜面的支持力；力；(5)图中球受到水平面的支持力；图中球受到水平面的支持力；(6)图中球受到斜面图中球受到斜面的支持力、竖直挡板的弹力。的支持力、竖直挡板的弹力。 答案答案见解析见解析 相互接触是产生弹力的首要条件，但相互接触的物体相互接触是产生弹力的首要条件，但相互接触的物体间不一定存在弹力，只有两个物体接触并产生弹性形变时，间不一定存在弹力，只有两个物体接触并产生弹性形变时，两物体间才有弹力产生。两物体间才有弹力产生。 借题发挥借题发挥1如图如图324所示，一小球用两根轻所示，一小球用两根轻绳挂于天花板上，球静止，绳绳挂于天花板上，球静止，绳1倾斜，倾斜，绳绳2恰好竖直，则小球所受的作用恰好竖直，则小球所受的作用力有力有()A1个个B2个个C3个个 D4个个图图324解析：解析：假设绳假设绳1对球有作用力，该作用力的方向斜向左上对球有作用力，该作用力的方向斜向左上方，另外，球在竖直方向上受重力和绳方，另外，球在竖直方向上受重力和绳2的拉力，在这三的拉力，在这三个力的作用下球不可能保持平衡而静止，所以绳个力的作用下球不可能保持平衡而静止，所以绳1不可能不可能对球施加拉力，则选项对球施加拉力，则选项B正确。正确。答案：答案：B 例例2在半球形光滑容器内，放置一细杆，在半球形光滑容器内，放置一细杆，如图如图325所示，细杆与容器的接触点分所示，细杆与容器的接触点分别为别为A、B两点，则容器上两点，则容器上A、B两点对细杆两点对细杆m的作用力的方向分别为的作用力的方向分别为 () A均竖直向上均竖直向上 B均指向球心均指向球心 CA点处的弹力指向球心点处的弹力指向球心O，B点处的弹力竖直向上点处的弹力竖直向上 DA点处的弹力指向球心点处的弹力指向球心O，B点处的弹力垂直于细杆点处的弹力垂直于细杆向上向上图图325 思路点拨思路点拨判断弹力方向的方法是：先明确两物体判断弹力方向的方法是：先明确两物体之间弹力的作用类型，再根据各种类型的特点来判断弹力之间弹力的作用类型，再根据各种类型的特点来判断弹力的方向。的方向。 解析解析支持力、压力的方向垂直于接触面或其切面。支持力、压力的方向垂直于接触面或其切面。在在A点，杆的端点跟球面接触，弹力的方向垂直于该处球面点，杆的端点跟球面接触，弹力的方向垂直于该处球面的切面，指向球心，而在的切面，指向球心，而在B点，容器的边缘跟杆的侧面接触，点，容器的边缘跟杆的侧面接触，该处的支持力应垂直于杆向上，选项该处的支持力应垂直于杆向上，选项D正确。正确。 答案答案D判断弹力方向的步骤判断弹力方向的步骤(1)确定物体之间弹力作用的类型；确定物体之间弹力作用的类型；(2)确定产生弹力的物体；确定产生弹力的物体；(3)找出使物体发生形变的外力方向；找出使物体发生形变的外力方向；(4)确定物体形变的方向；确定物体形变的方向；(5)确定物体产生的弹力方向。确定物体产生的弹力方向。 借题发挥借题发挥2画出图画出图326中物体所受弹力的示意图，题图中各接中物体所受弹力的示意图，题图中各接触面均光滑，各物体均静止。触面均光滑，各物体均静止。图图326解析：解析：绳的弹力沿着绳指向绳收缩的方向，图甲中物块绳的弹力沿着绳指向绳收缩的方向，图甲中物块与斜面之间是平面与平面接触，支持力垂直于接触面指与斜面之间是平面与平面接触，支持力垂直于接触面指向被支持的物体；图乙中球面与球面接触，支持力的方向被支持的物体；图乙中球面与球面接触，支持力的方向沿两球心的连线指向小球。向沿两球心的连线指向小球。答案：答案：见解析见解析 例例3一根轻弹簧在一根轻弹簧在10.0 N的拉力作用下，长度由原来的拉力作用下，长度由原来的的5.00 cm伸长为伸长为6.00 cm。那么。那么 (1)当这根弹簧长度为当这根弹簧长度为4.20 cm时，受到的压力有多大？时，受到的压力有多大？弹簧的劲度系数为多大？弹簧的劲度系数为多大？ (2)当弹簧受到当弹簧受到15 N的拉力时，弹簧的长度是多少？的拉力时，弹簧的长度是多少？ 审题指导审题指导解答此题应注意以下三点：解答此题应注意以下三点： (1)弹簧的形变量是指弹簧相对原长的变化量。弹簧的形变量是指弹簧相对原长的变化量。 (2)当弹簧相对原长伸长时有当弹簧相对原长伸长时有xl1l0。 (3)当弹簧相对原长缩短时有当弹簧相对原长缩短时有xl0l2。答案答案(1)8.0 N1.00103 N/m(2)6.5 cm 在应用胡克定律时一定要分清弹簧的长度在应用胡克定律时一定要分清弹簧的长度l，弹簧的，弹簧的原长原长l0以及弹簧的形变量以及弹簧的形变量x三个量之间的关系，正确地应三个量之间的关系，正确地应用定律公式。用定律公式。 借题发挥借题发挥3在水平桌面上一根弹簧在弹性限度内，对其施加在水平桌面上一根弹簧在弹性限度内，对其施加30 N的拉力时，其长度为的拉力时，其长度为20 cm，对其施加，对其施加30 N压力时，其压力时，其长为长为14 cm，试求该弹簧的自然长度和它的劲度系数。，试求该弹簧的自然长度和它的劲度系数。解析：解析：设弹簧的自然长度为设弹簧的自然长度为l0，劲度系数为，劲度系数为k。根据根据Fkx，x为弹簧伸长为弹簧伸长(或缩短或缩短)的长度，由此得：的长度，由此得：30k(0.2l0)30k(l00.14)由由得：得：l017 cm，k1000 N/m答案：答案：17 cm1000 N/m同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全