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第三章 相互作用——力
第1节 课时2 胡克定律
1．形变：
（1）定义：物体在力的作用下形状或体积会发生改变，
这种变化叫作形变。
（2）分类：弹性形变和塑性形变。
2.弹力的定义：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，这种力叫作弹力。
4.弹力方向：指向形变的恢复方向。
3.弹力产生条件：两个物体直接接触，并且在接触处产生弹性形变。
知识回顾
1.能定性判断弹力的大小与形变量之间的关系。
2.能通过实验探究弹力的大小与形变量的关系。
知识一：弹力的大小
1.弹力的大小：
弹弓的橡皮筋
汽车的减震弹簧
蹦极运动的橡胶绳
资料
资料
资料
质量大的胖子和质量小的瘦子站在同一弹簧上
弹力的大小：弹力的大小与形变的程度有关，对同一个物
体来讲，形变程度越大，弹力越大。
F
·
G
FN
·
G
FN
·
F压
弹簧秤
托盘秤
握力计
F ＝ G
FN＝ G
F压＝FN
2．弹力的应用
应用弹力大小与形变量的关系制成各种测力计。
如图所示是一种弹簧测力计,它的下端和一个钩子连在一起,钩子又与弹簧的下端相连,弹簧的上端固定在壳顶的环上。
(1)当所挂物体的重力越大时,弹簧拉伸越长,弹簧测力计的示数越大,这一现象说明了什么
(2)弹簧测力计的刻度是均匀的,说明弹簧的弹力和弹簧形变量之间有怎样的定量关系
(1)这一现象说明弹簧的弹力大小与弹簧的形变量有关,而且形变量越大,弹力越大;
(2)弹簧测力计的刻度是均匀的,说明弹簧的弹力和弹簧形变量成比例关系。
练一练
1.实验：探究弹簧弹力与形变量的关系
猜想：弹簧的弹力与形变量之间满足正比例关系？
反比例关系？一次函数关系？还是二次函数关系？……
思考：
如何测量弹簧的形变量？
如何测量弹簧弹力的大小？
实验操作步骤有哪些？
如何设计表格记录实验数据？
如何处理实验数据？
知识点二：胡克定律
(1)实验目的：
②学会用到列表法、图像法、函数法处理实验数据。
①探究弹簧弹力与形变量的关系。
用悬挂法测量弹簧的弹力,当弹簧下端悬挂的钩码静止时，弹力大小与挂在弹簧下面的钩码的重力相等；弹簧的原长与挂上钩码后弹簧的长度可以用刻度尺测出,其伸长量可以用弹簧的长度减去原长来求得，这样就可以定量研究弹力与弹簧伸长量之间的关系了。
(2)实验原理：
(3)实验器材：
(4)实验步骤：
带横杆的铁架台、弹簧、刻度尺、钩码若干、坐标纸。
实验装置
①将弹簧的一端挂在铁架台的铁夹横杆上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的l0,即原长。
②如图，将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时测出弹簧的总长并计算钩码的重力，记录在表格里。
③改变所挂钩码的个数，重复上步的实验过程多次。
视频：实验操作
（5）数据处理——填写表格
钩码质量 m/g
钩码重力 G/N
弹簧总长度 l/cm
弹簧形变量 x/cm
用公式 x＝l- l0 计算出弹簧各次的形变量，填入表格。
0
50
100
150
200
250
①以弹力F为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，建立坐标系。
(6)数据处理——做出F-x图像
②参照表格中数据在坐标系中描出对应的点。
0.0250
0.0500
0.0750
0.1000
F/ N
x/cm
0.49
0.98
1.47
1.96
2.45
2.94
F-x 图像
5.00
7.50
10.00
2.50
0
③连接各点，得出弹力F 随弹簧伸长量x变化的图线。
实验结论：
在弹性限度内，弹簧产生的弹力与其形变量成正比。
F ∝ x
(7)注意事项：
①在测量弹簧的原长时，应将其竖直悬挂进行测量。
②所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度。
③每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使描的点尽可能稀疏一些，这样做出的图线精确。
④描点画线时，应使图线通过尽可能多的点，未落在图线上的点应均匀分布在图线的两侧，其个数基本相同。
(8)误差分析：
①测量弹簧原长及伸长量时会产生测量误差；
②画图时，所有数据点并不一定共线，因此画出的图线会不准确，产生误差。
2.胡克定律
(1)内容：
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，这个规律叫作胡克定律。
弹性限度：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。
(2)公式：
(3)适用条件：
F=kx
弹簧发生弹性形变且在弹性限度内
k 叫作弹簧的劲度系数，单位是牛顿每米，符号是N/m; k 是表示弹簧特性的物理量，由弹簧自身决定。
1.如图所示为一轻质弹簧的弹力大小F和长度L的关系图像,试由图像确定:
(1)弹簧的原长;
(2)弹簧的劲度系数;
(3)弹簧伸长15 cm时,弹力的大小(在弹性限度内)。
解:(1)由题图知,当弹力F=0时,弹簧处于原长,所以L0=10 cm;
(2)由F-L图像知,当弹力F=10 N且弹簧处于拉伸状态时,弹簧长度为L=15 cm,弹簧的伸长量x=L-L0=5 cm=0.05 m由F=kx得k==200 N/m;
(3)当x=15 cm=0.15 m时,由F=kx得F=200×0.15 N=30 N。
答:弹簧的原长为10 cm，劲度系数为200 N/m，弹力的大小为30 N
练一练
2.某同学探究弹簧弹力与形变量的关系。弹簧自然悬挂，待弹簧静止时，长度记为l0；在弹簧下端每次增加10g 砝码，弹簧长度依次记为l1至l6，数据如表：
代表符号 l0 l1 l2 l3 l4 l5 l6
数值（cm） 27.35 29.35 31.30 33.4 35.35 37.40 39.30
(1)表中有一个数值记录不规范，代表符号为　 　。
(2)如图是该同学根据表中数据作的图，纵轴是弹簧的弹力F，横轴是弹簧的形变量x。由图可知弹簧的劲度系数为　 　N/m（结果保留两位有效数字，重力加速度取10 m/s2）．
l3
5.0
在弹性限度内，物体的形变程度越大，产生的弹力越大。
一、弹力的大小
2.胡克定律
（1）定义：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，这个规律叫作胡克定律。
二、胡克定律
1.实验：探究弹簧弹力与形变量的关系
（2）公式：
（3）适用条件：
F=kx
弹簧发生弹性形变且在弹性限度内

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