資源簡介

彈力
深入理解
理解1 彈力是一個什么力？
產生形變的物體由于要恢復原狀，會對跟它接觸的物體產生力的作用，這種力稱為彈力，通常所說的拉力、壓力、支持力都是彈力．由定義知彈力產生的條件：兩物體接觸；發(fā)生彈性形變．彈力隨形變產生而產生，隨形變消失而消失，兩者無先后關系．
1. 彈力的方向
物體產生彈力的方向總是與物體形變方向相反，彈力的作用線總是通過兩物體接觸點公共切面的垂線方向．
2. 彈力的大小
與物體的彈性和形變程度有關．彈性相同情況下，形變量越大，產生的彈力越大；形變量越小，產生的彈力越?。?br/>小貼士
質量分布不均勻的物體，重心位置除了跟物體的形狀有關外，還與物體的質量分布情況有關．例如載重汽車的重心，隨所裝貨物的多少和裝載位置的變化而變化．
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若物體形變過大，超過一定限度，撤去作用力后，物體不能完全恢復原來的形狀．
理解2 什么是微小形變？如何觀察微小形變？
任何物體都會發(fā)生形變，許多形變量很小，用眼睛直接觀察不易發(fā)現的形變一般叫微小形變．我們如何能觀察到微小形變呢？
光學放大法：如圖所示，在一張大桌子上放兩個平面鏡M和N，讓一束光依次被這兩面鏡子反射，最后射到墻上，形成一個光點．按壓兩鏡子之間的桌面，會看到光點會有明顯移動，這樣就可以用反射光線的角度的改變來研究桌面的形變．
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力學放大法：取一個玻璃瓶裝滿水，瓶口用中間插有細管的瓶塞塞上，使水面位于細管中，按壓玻璃瓶，玻璃瓶發(fā)生形變，容積減小，細管中的水被擠壓上升：松開手，即撤去外力，玻璃瓶恢復原狀，細管中水面又降回原處．
理解3 如何理解胡克定律？
1. 公式：F=kx，其中k為彈簧的勁度系數，單位為N/m．通常說，k越大，彈簧越“硬”；k越小，彈簧越“軟”．
2.胡克定律的成立條件：在彈簧的彈性限度內．
3.表達式中的x是彈簧的形變量，即彈簧伸長（或縮短）的長度，不是彈簧的原長，也不是彈簧形變后的實際長度，同一彈簧的伸長量和壓縮量相同時，彈力大小相等，方向相反．
4.彈簧彈力的方向可以根據彈簧是處于壓縮狀態(tài)還是伸長狀態(tài)來確定．反之，如果知道彈力的方向，也可確定彈簧是處于壓縮狀態(tài)還是伸長狀態(tài)．
拓展提升
拓展1 彈力方向的判斷
物體產生彈力的方向總是與物體形變的方向相反，彈力的作用線總是通過兩物體接觸點公共切面的垂線方向．可以分為以下幾種情況：
1. 有明顯形變的情況下，根據物體的形變方向來判斷：彈力的方向與物體形變的方向相反．如彈簧伸長時與伸長的方向相反，壓縮時與壓縮的方向相反．
2. 發(fā)生微小形變時，形變方向不易觀察，應根據物體間接觸面特點進行分析，分為三種情形：
①面與面接觸，彈力垂直于公共接觸面，如圖1所示；②點與面接觸，彈力過點垂直于接觸面，如圖2、圖3所示；③點與點接觸，彈力垂直于公切面，如圖4所示．
3. 根據物體的受力情況，利用平衡條件或動力學規(guī)律判斷．
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球體所受支持力過球心O點，與O點是否是球的重心無關．
拓展2 涉及禪力的三種模型
類型 彈力方向 彈力的大小 圖示 特點
輕繩 沿繩指向繩收縮的方向 根據平衡條件或牛頓運動定律（后面學習）求解 ①通常忽略繩子的質量，繩子上各點的張力都相同； ②一般輕繩的形變量可以忽略不計，因此繩子上的力能夠發(fā)生突然變化
輕桿 可沿桿 根據平衡條件或牛頓運動定律（后面學習）求解 ①輕桿是質量可以忽略的桿； ②輕桿上的力可以沿著桿，也可以不沿著桿，桿上的力可以是拉力也可以是支持力
可不沿桿
輕彈簧 沿彈簧形變的反方向 ①應用胡克定律F=kx求解； ②根據平衡條件或牛頓運動定律（后面學習）求解 ①輕彈簧是質量可以忽略不計的彈簧，因此輕彈簧上各點的力都是相同的；②彈簧對物體的力可以是拉力，也可以是支持力，即彈簧可以處于伸長狀態(tài)或壓縮狀態(tài)； ③彈簧上有作用力時，彈簧要發(fā)生較大的形變，因此彈簧上的彈力不能發(fā)生突然變化
拓展3 判斷兩個物體之間是否存在彈力
1. 根據彈力產生的條件直接判斷：明顯形變產生的彈力可根據物體是否直接接觸并發(fā)生彈性形變來判斷是否存在．
2. 利用假設法判斷：微小形變產生的彈力可利用假設法來判斷是否存在，即假設兩個物體間存在（或不存在）彈力，看物體能否保持原有的運動狀態(tài)，若運動狀態(tài)不變，則說明假設成立；若運動狀態(tài)改變，則說明假設不成立．
如圖所示，球處于靜止狀態(tài)，若AC面和AB面對球都有彈力，這兩個彈力方向分別垂直于AC面和AB面，則球所受的力如圖所示．由于AB面對球的彈力F2使球不能靜止在原來位置，與球處于靜止狀態(tài)的實際情況不相符，故AB面對球的彈力F2不存在．
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網球發(fā)生了彈性形變，對球拍有彈力作用；球拍上的球網也發(fā)生了彈性形變，也對網球有彈力作用．
拓展4 胡克定律的拓展公式
在胡克定律計算公式F=kx中，k為彈簧的勁度系數，x為彈簧的形變量（伸長量或壓縮量）．所以，根據數學知識可得，即△F=k△x，在彈性限度內，彈簧彈力的變化量△F與形變量的變化量△x成正比．在對胡克定律的考查中，常通過設計從壓縮彈簧過渡到拉伸彈簧的情境，掌握△F=k△x，以減少中間分析環(huán)節(jié)，能簡便快捷解題．
例 一根輕質彈簧一端固定，用大小為F1的力壓彈簧的另一端，平衡時長度為l1；改用大小為F2的力拉彈簧，平衡時長度為l2．彈簧的拉伸或壓縮均在彈性限度內，求該彈簧的勁度系數．
【解析】當對彈簧的力由壓力F1變?yōu)槔2時，彈簧長度由l1變?yōu)閘2，變化的力△F=F1+ F2，變化的長度是△l=l2-l1．．根據△F=k△x，可得．
【答案】
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彈簧的自然長度為l0，彈力為F1時，彈簧長度為l1，彈力為F2時，彈簧長度為l2，則F1=k1 (l1-l0)，F2=k（l2-l0），|F2-F1|=k|l2-l1|，即△F=k△x.
拓展5 探究彈簧彈力與伸長量的關系
實驗原理
彈簧受力發(fā)生形變，當形變穩(wěn)定時，彈簧的彈力與使它發(fā)生形變的外力在數值上是相等的，如圖是用懸掛法測量彈簧勁度系數的實驗裝置，將彈簧掛在支架上，測量彈簧的原長l0．在彈簧下端掛上鉤碼，待鉤碼靜止時測出彈簧的長度l，求出彈簧的伸長量x和所受的外力F（等于所掛鉤碼的重力）．
數據處理
1. 以彈力F（大小等于所掛鉤碼的重力）為縱坐標，以彈簧的伸長量x為橫坐標，用描點法作圖．連接各點，得到彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線為一次函數圖線．
在彈性限度內，彈簧彈力的大小與彈簧的伸長量（或縮短量）x成正比．圖中直線的斜率，即彈簧的勁度系數．
小貼士
若圖線上端發(fā)生彎曲，說明彈簧彈力與伸長量不再成正比，原因是受力太大超出彈簧的彈性限度．
2. 若作出的圖像為F-l圖像，l為彈簧的長度，例如根據某次實驗獲得的數據作出的F-l圖像如圖所示，則：
①圖線與橫軸的交點坐標c表示彈簧所受彈力F=0時彈簧的長度，即彈簧的原長；
②圖線的斜率仍為勁度系數k.
注意事項
1. 所掛鉤碼不要過重，以免彈簧被過分拉伸，超出它的彈性限度．
2. 每次所掛鉤碼的質量差別盡量大一些，從而使在坐標紙上描的點盡可能稀疏，這樣作出的圖線更精確．
3. 測量彈簧的原長時要讓它自然下垂．測彈簧長度時，一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時測量，以減小誤差．
4. 測量有關長度時，應區(qū)別彈簧原長l0、實際總長l及形變量x三者之間的不同，明確三者之間的關系．
5. 建立平面直角坐標系時，兩坐標軸上單位長度所代表的量值要適當，不可過大，也不可過小．描點畫線時，所描的點不一定要落在一條直線上，但應注意一定要使各點均勻分布在直線的兩側．
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對于外殼的重力不能忽略的彈簧測力計，提環(huán)的拉力一般與示數不相同，測力計顯示的是作用在掛鉤上的力．
疑難突破
突破 彈簧彈力的雙解問題
我們在分析涉及彈簧彈力的問題時，若彈簧形變情況未知，我們需要對彈簧伸長或縮短情況作出判斷．
例 如圖所示，A、B兩物體所受重力分別是GA=3 N，GB=4 N,A用懸繩掛在天花板上，B放在水平面上，A、B間的輕彈簧的彈力F=2 N，繩中張力FT和B對地面的壓力F的可能值分別為 ( )
A．7N和0 B．5N和2N C．1N和6N D．2N和5N
【解析】彈簧可能被壓縮，也可能被拉伸，判斷彈簧的狀態(tài)是關鍵，然后再根據二力平衡來解決問題．中間的彈簧如果處于被拉伸的狀態(tài)，會對A有向下的彈力，對B有向上的彈力，則選B；彈簧如果處于被壓縮的狀態(tài)，會對A有向上的彈力，對B有向下的彈力，則選C．
【答案】BC
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彈簧彈力增大時，要根據實際情況判斷是伸長量增大了，還是壓縮量增大了，還是兩種情況都有可能．

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