资源简介

重力与弹力
预习案
预习目标
1.知道弹力的概念。
2.知道弹性形变的概念。
3.知道胡克定律。
预习内容
预习教材56~58页，思考下列问题：
1.什么是弹力？
2.弹力的产生需要哪些条件？
预习检测
1.关于弹力，以下说法正确的是（　　）
A．弹力产生的原因是由于受力物体发生弹性形变
B．在弹性限度内，弹簧弹力的大小与弹簧的伸长量成正比
C．绳子的弹力方向不一定沿着绳子方向
D．两个物体只要有接触就一定有弹力
2.如图所示，一铅球静止在蹦床上面。下列受力分析说法正确的是（　　）
A．蹦床受到的压力，就是铅球的重力
B．铅球没有发生形变，所以铅球不受弹力
C．蹦床受到向下的压力，是因为蹦床发生了弹性形变
D．铅球受到向上的支持力，是因为蹦床发生了弹性形变
3.在铁架台的上端竖直悬挂劲度系数是1N/cm的轻质弹簧，不挂钩码时，弹簧的长度为4cm。当挂上5N的钩码时，弹簧的长度是（　　）
A．4.2cm B．5cm C．6cm D．9cm
4.将一弹性绳对折，相当于将此弹性绳剪成相同长度的两段绳，每段绳在相同的外力作用下，其伸长量为原来的一半。现有一根原长20cm的弹性细绳，其外力F与伸长量x的关系如图所示，将此细绳对折，其两端点固定于天花板同一位置，并在对折点处竖直悬系一物体，然后再缓慢放手，平衡后发现物体下降了2cm，则该物体所受重力约为（　　）
A．0.8N B．1.6N C．3.2N D．6.4N
探究案
学习目标
1.掌握形变及弹力的概念。
2.能够正确区分弹性形变与塑性形变。
3.掌握弹力产生的条件。
4.掌握胡克定律。
课堂探究
考点一：弹力
日常生活中的很多相互作用
接触力：物体与物体接触时发生的力。
形变：物体在力的作用下的形状或体积会发生改变。
我用力推墙或压桌面，墙和桌面也会发生形变吗
也是会发生形变的，因为有力的作用在该物体上了，满足形变的发生条件。只不过有时物体的形变很小，不易被觉察。
结论：任何物体受力时都会产生形变。
需要通过仪器才能观察到
一块剖面为三角形的有机玻璃压在另一块有机玻璃上，发生的形变肉眼不能看出。
但是形变后，当特殊的光通过有机玻璃不同部位时，产生的花纹会发生变化，利用仪器可以看到这种差异。
演示：通过平面镜观察桌面的微小形变
在一张大桌子上放两个平面镜M和N，让一束光依次被这两面镜子反射，最后射到墙上，形成一个光点。按压两镜之间的桌面，观察墙上光点位置的变化。这个现象说明了什么？
弹力：发生形变的物体，要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用。
压力（支持力）
放在地板上的物体，它对地板的压力以及地板对它的支持力，都是弹力，其方向是跟接触面垂直的；
拉力
绳子的拉力，也是弹力，其方向是沿着绳子而指向绳子收缩的方向。
典例精析
如图所示，老师用一块吸铁石将一张白纸吸在竖直固定的磁性黑板上处于静止状态，下列说法正确的是（　　）
A．吸铁石受到3个力的作用
B．白纸受到5个力的作用
C．吸铁石对白纸的压力一定等于白纸的重力
D．黑板对白纸产生弹力的原因是由于白纸产生了形变
变式训练
磁力棒是可拆卸类拼搭玩具。如图所示为一磁力棒吸着一颗钢球，下列说法正确的是（　　）
A．磁力棒对钢球弹力是由于钢球发生形变产生的
B．钢球受到磁力棒的磁力等于钢球的重力
C．钢球受到磁力棒的作用力方向竖直向上
D．钢球和磁力棒整体一起自由下落，则磁力棒对钢球弹力等于零
考点二：胡克定律
这个花瓶，太不经敲，碎了。问：还有弹力吗？
物体在发生形变后，如果撤去作用力能够恢复原状，这种形变叫作弹性形变。不能够回复原状的叫作塑性形变。
如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物体不能完全恢复原来的形状，这个限度叫作弹性限度。
弹力产生的条件：①直接接触挤压，②发生弹性形变。
胡克定律
弹簧在形变时产生的弹力与弹簧的伸长量是有关系的。那么，弹簧在弹性限度内，弹力大小与其伸长量有什么关呢？
（实验）探究弹簧弹力与形变量的关系
实验思路
探究弹簧弹力与形变量的关系，需要测量多组弹簧弹力和形变量的数据，如何测量？说出你的想法。
进行实验
要完成这个实验探究，我们可以通过如图所示的装置进行实验。把弹簧上堆固定在铁架台的横杆上，观察弹簧自由下垂时下端在刻度尺的位置。
在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，记录弹簧在不同弹力下伸长的长度(弹簧弹力等于钩码的重力）。
数据处理
为了找出弹簧弹力与形变量的关系，我们以弹簧的弹力F为纵轴、弹簧伸长的长度x为横轴建立直角坐标系。根据表格中的实验数据，在坐标纸上描点，作出F-x图像。
由F-x图像，你得出了什么结论？
在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小 跟弹簧伸长（或缩短）的长度x 成正比，即：
F = k x
① k 称为劲度系数，单位 N/m，由弹簧的材料，粗细，长度等自身性质决定。
②既适用于弹簧拉伸，也适用于弹簧压缩， x 是弹簧的形变量（压缩或伸长）。
生活中说有的弹簧“硬”，有的的弹簧“软”,指的就是它们的劲度系数不同。
典例精析：
东汉时期《考工记 弓人》中记载“假令弓力胜三石，引之中三尺，弛其弦，以绳缓擐之，每加物一石，则张一尺。”这表明，在弹性限度内（　　）
A．弓的弹力与弓的形变量成正比
B．弓的弹力与弓的形变量成反比
C．弓的弹力与弓的形变量的平方成正比
D．弓的弹力与弓的形变量的平方成反比
变式训练：
一轻弹簧挂20N的重物时，轻弹簧的总长为12cm，挂50N的重物时轻弹簧的总长为15cm（轻弹簧始终在弹性限度内），则轻弹簧的原长是（　　）
A．8cm B．10cm C．12cm D．14cm
随堂检测
1.下列说法正确的是（　　）
A．两个相互接触的物体一定存在弹力
B．将物体竖直向上抛出，物体在上升阶段所受的重力比落向地面时小
C．力可以使物体形变，但不能改变物体的运动状态
D．实心球体的重心不一定在球心处
2.关于弹性形变，下列说法正确的是（　　）
A．物体形状或体积的改变叫弹性形变
B．一根钢筋用力折弯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
3.在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验中，以下说法正确的是 （　　）
A．用直尺测量弹簧的长度即为弹簧的伸长量
B．用悬挂砝码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态
C．如果没有测出弹簧原长，用弹簧长度L代替x，F-L图线也是过原点的一条直线
D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等
4.对胡克定律F=kx理解正确的是（　　）
A．“x”是指弹簧的长度
B．“x”是指弹簧的形变量
C．“k”是弹簧的劲度系数，所有弹簧的k值都相同
D．弹簧超过弹性限度后定律仍成立
5.如图所示，轻弹簧的劲度系数为100N/m，当弹簧两端各受25N的拉力时，弹簧仍在弹性限度内，下列说法正确的是（　　）
A．弹簧伸长25cm
B．弹簧所受的合力为50N
C．弹簧的劲度系数随弹簧弹力的增大而增大
D．若将该弹簧的左端固定，只在右端施加25N的拉力，则稳定后弹簧伸长12.5cm
本课小结
参考答案
预习检测
B
D
D
B
课堂探究
考点一
典例精析
【答案】B
【解析】A、吸铁石受到重力、支持力、磁场力和摩擦力4个力的作用，故A错误；
B、白纸受到重力、黑板的支持力、磁铁的压力，黑板的摩擦力和磁铁的摩擦力5 个力的作用，故B正确；
C、吸铁石对白纸的压力与白纸的重力没有关系，大小不一定相等，故C错误；
D、根据弹力产生原理，那么黑板对白纸产生弹力的原因是由于黑板产生了形变，不是白纸产生了形变，故D错误。
变式训练
【答案】C
【解析】A、依据弹力产生的原理，则磁力棒对钢球弹力是由于磁力棒发生形变产生的，故A错误；
B、对钢球受力分析，钢球受到磁力棒向上的磁力等于钢球的重力与钢球竖直向下的弹力之和，故B错误；
C、由B选项分析，可知，钢球受到磁力棒的作用力方向竖直向上，故C正确；
D、钢球和磁力棒整体一起自由下落，则磁力棒对钢球弹力等于磁力棒对钢球磁力，因而重力即为合力，从而产生加速度，故D错误。
考点二
典例精析
【答案】A
【解析】根据题意可知，“假令弓力胜三石，引之中三尺，每加物一石，则张一尺。”明显地揭示了弓的弹力和弹性形变成正比关系，即满足胡可定律，故BCD错误，A正确。
变式训练
【答案】B
【解析】12cm=0.12m，15cm=0.15m
设弹簧的原长为l0，劲度系数为k，根据题意由胡克定律可得：
F1=k（0.12-l0） ①
F2=k（0.15-l0） ②
联立解得：l=0.10m=10cm，故ACD错误，B正确
随堂检测
1．D
【解析】A、接触不一定产生弹力，只有接触后发生弹性形变，才能产生弹力，故A错误；
B、重力是万有引力而产生，同一地点物体的重力不变，与运动状态无关，故B错误；
C、力的两个作用效果，力可以使物体形变或改变物体的运动状态，故C错误；
D、物体的重心与质量分布、几何形状有关，故D正确；
2．C
【解析】AD．物体形变后能恢复原状的形状叫弹性形变，当用手捏橡皮泥，橡皮泥由于外力作用发生形变后不能恢复，是塑形形变，故AD错误。
B．钢筋折弯后不能恢复原状，不是弹性形变，故B错误。
C．物体形变后，能够恢复原状，则称为弹性形变，故C正确。
3． B
【解析】A、弹簧的长度不等于弹簧的伸长量，伸长量等于弹簧的长度减去原长，故A错误；
B、用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，要保证弹簧位于竖直位置，使钩码的重力等于弹簧的弹力，要待钩码平衡时再读读数，故B正确．
C、如果没有测出弹簧原长，用弹簧长度L代替x，则根据胡克定律有：F=k（L-L0），故得出的图象不过原点，故C错误；
D、拉力与伸长量之比是劲度系数，由弹簧决定，同一弹簧的劲度系数是不变的，不同的弹簧的劲度系数不同，所以拉力与伸长量之比不相等，故D错误。
4．B
【解析】A、“x”是指弹簧的伸长量或压缩量，不是弹簧的长度，故A错误；
B、“x”是指弹簧的形变量，故B正确；
C、“k”是弹簧的劲度系数，由弹簧本身决定，不同的弹簧k可以不同，故C错误；
D、胡克定律只在弹簧弹性限度内成立，故D错误。
5．A
【解析】A、根据胡克定律F=kx得弹簧的伸长量：x=F/x=25/100m=0.25m=25cm，故A正确。
B、轻弹簧的两端各受25N拉力F的作用，两个F的方向相反，所以弹簧所受的合力为0，故B错误。
C、弹簧的劲度系数由弹簧的材料决定，与弹簧的弹力大小无关，故C错误。
D、若将该弹簧的左端固定，只在右端施加25N的拉力，则弹簧的弹力仍为25N，稳定后弹簧伸长25cm，故D错误。

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