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第三章 相互作用
第二節 彈力
目錄
CONTENTS
01
學習目標
02
情景導入
03
新課講解
04
小試牛刀
05
課堂小結
學習目標
01
學習目標
1.通過實驗觀察，理解和概括彈力的定義和產生條件
2.知道壓力、支持力和拉力都是彈力，明確彈力的方向，理解彈力在生產和生活中的應用
3.理解胡克定律并能正確應用
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
情境導入
02
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
該實驗運用了什么物理方法呢？
用力擠壓玻璃瓶時，手又有什么感覺呢？
新課講解
03
用手捏玻璃瓶，細管中的水柱高度在上下變化。說明受壓時玻璃瓶發生形變。
玻璃瓶發生了微小形變，擠壓瓶內的水上升
力學放大法
光學放大法
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
人受重力作用下落，拉伸的“蹦極”繩又會產生向上的力，把人拉上去
弓弦和“蹦極”繩都產生了明顯的形變，
這其中蘊含著怎樣的物理知識呢？
用力拉弓，撒手時繃緊的弓弦可以把箭射出去
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
在外力的作用下，橡皮泥和彈簧的形狀都發生了明顯的變化，其中橡皮泥形狀變化后無法自己恢復原狀
捏橡皮泥
手壓彈簧
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
一　形變
1 形變的定義
物體在力的作用下形狀或體積會發生變化，這種變化叫作形變。
說明：①力是物體產生形變的原因；
②一切物體受力后都會發生形變，只是有的形變明顯，有的形變不明顯，需要借助儀器才能觀測到。
2 形變按形式分類：拉伸形變、壓縮形變、彎曲形變、扭轉形變、剪切形變等；
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
3 形變按效果分類：彈性形變、非彈性形變。
①彈性形變：有些發生形變的物體在撤去外界的作用力后能夠恢復原狀，這種形變叫作彈性形變，如彈簧、橡皮條、鋼板、玻璃瓶等，如圖甲所示。
②塑性形變：當撤去外力后物體的形變不能完全恢復原狀，這種形變叫作塑性形變，如鉛絲、橡皮泥等，如圖乙所示。
4 彈性限度：如果形變過大，超過一定的限度，撤去作用力后物體不能完全恢復原來的形狀，這個限度叫彈性限度。
甲　　　　　　　　　　乙
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
人在彈簧床上跳躍時，彈簧床的表面發生形變后由于要恢復原狀，對人產生力的作用，這種力就是彈力。
質量不同的人站在彈簧床上，彈簧床的形變不同，彈力的大小也不同。
二　彈力
人在空中時，還會受到彈簧床施加的彈力嘛？
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
（1）定義：發生形變的物體，由于要恢復原狀，對與它接觸的物體產生力的作用，這種力叫作彈力。
（2）彈力的產生過程：外力→發生形變→要恢復原狀→對接觸物體產生彈力的作用。
（3）產生條件：①兩物體直接接觸；②兩物體之間發生形變并有恢復原狀的趨勢。
說明：只有兩物體在接觸部位產生形變時，兩物體間才有彈力產生。例如兩塊磁鐵間隔一段距離相互吸引，但沒有接觸，兩磁極間產生的是磁（場）力而不是彈力。 彈力和形變是同時發生的。
彈力的定義及產生條件
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
（4）彈力有無的判斷
利用彈力的產生條件可以判斷物體間是否存在彈力，不能判斷時，可以考慮假設法。
假設法的思路：假設撤去與研究對象接觸的物體，判斷研究對象的運動狀態是否發生改變：①若運動狀態不變，則此處不存在彈力；②若運動狀態改變，則此處一定存在彈力。
點撥：運動狀態的改變，是指速度的變化，由靜止到運動是其中的一種情形。
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
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輕繩、輕彈簧的彈力突變問題
剪斷輕繩，突變
剪斷輕繩
剪斷彈簧，突變
突變
不突變
學習目標
情境導入
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小試牛刀
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由彈力的定義知，發生形變的物體（彈簧）由于要恢復原狀，對與之接觸的物體（小球）有彈力作用，所以彈力方向總是和施力物體發生形變的方向相反。
“形變的物體”與“受彈力作用的物體”是兩個不同的物體（一個物體形變后不能對自身產生力的作用），且形變的方向與彈力的方向相反。
彈力的方向
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
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：
①面面接觸，彈力垂直于公共接觸面
②點面接觸，彈力過點垂直于接觸面
③點點接觸，彈力垂直于公切面
彈力方向的判斷
面面接觸
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
F1
F2
F
F
F
點面接觸
點點接觸
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
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繩的拉力方向是繩對所拉物體的彈力方向，總是沿著繩指向繩收縮的方向。如圖為吊起的電燈，由于電燈的重力作用，使電線和電燈發生微小形變（電線被拉伸），則電線有沿電線向上收縮的趨勢，對電燈產生向上的彈力F1，即電線對電燈有沿電線向上的拉力；同時電燈也發生微小形變，對與它接觸的電線產生彈力F2，電燈對電線的拉力方向沿電線向下。
繩的拉力方向
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
輕桿可以拉伸、壓縮、彎曲，所以輕桿產生的彈力方向比輕繩復雜，如圖所示為幾種不同情形下，桿對小球的彈力方向。
輕桿的拉力方向
學習目標
情境導入
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小試牛刀
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三 實驗：探究彈簧彈力與形變的關系
彈力的大小與形變量有什么關系呢？
彈簧的伸長量或縮短量越大，彈簧的彈力越大
彈簧彈力的大小與彈簧的形變量成正比
提出問題
大膽猜想
設計實驗
學習目標
情境導入
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間接測量量


直接測量量

3.圖像法處理實驗數據：作出彈簧彈力F 與彈簧伸長量x的關系圖像，根據圖像分析彈簧彈力與彈簧伸長量的關系。

平衡

1.實驗原理
2.物理量測量
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
鐵夾
鐵架臺
刻度尺
彈簧
鉤碼
鉛筆
坐標紙
3.實驗器材
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
（1）按圖所示安裝實驗裝置，記下彈簧下端不掛鉤碼時彈簧的長度。
（2）在彈簧下端懸掛一個鉤碼，平衡時記下彈簧的總長度，并記下鉤碼的重力。
（3）增加鉤碼的個數，重復上述實驗過程，將數據填入表格中。以 F 表示彈力，表示彈簧的長度，表示彈簧的伸長量。
4.實驗步驟
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
鉤碼個數 0 1 2 3 4 5 6
彈力F/N 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
總長度 l/cm 25.35 27.35 29.35 31.30 33.40 35.35 37.30
伸長量 x/cm 0 2.00 4.00 5.95 8.05 10.00 11.95
數據記錄入表格
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
（1）以彈力 F 為縱軸、以彈簧的伸長量 x 為橫軸建立坐標系，如圖所示，用描點法作圖，連接各點，得出彈力 F 隨彈簧伸長量 x 變化的圖線。
（2）得出彈力和彈簧伸長量的函數關系，研究圖像斜率的物理意義。
注意：描點作圖時，要讓盡可能多的點落在直線上，不能落到直線上的點均勻分布在直線的兩側。
5.數據處理
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
在彈性限度內，彈力 F 的大小跟彈簧伸長（或縮短）的長度 x 成正比，即 F = kx，其中 k 是比例系數，單位是N/m。
（1）系統誤差：彈簧豎直懸掛，自身重力使彈簧伸長，故實驗時盡量選用質量好、重力小的彈簧。
（2）偶然誤差：原因很多，如讀數不準確、作圖不規范、鉤碼不標準等。
6.實驗結論
7.誤差分析
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
1　胡克定律
（1）內容：在彈性限度內，彈簧彈力 F 的大小與彈簧的伸長（或縮短）量 x 成正比。
（2）公式：，式中 為彈簧的勁度系數，單位是牛頓每米，符號是N/m。
（3）彈力與彈簧伸長量的關系可用 F-x 圖像表示，如圖所示，其中圖線的斜率表示彈簧的勁度系數k，即k=。
四 胡克定律
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
說明：①胡克定律適用于彈簧拉伸、壓縮及橡皮條拉伸等情形；
②中的 是彈簧的形變量，是彈簧伸長（或縮短）的長度，而不是彈簧的總長度，這一點在解答題目時出錯率較高；
③ 中的 k 是彈簧的勁度系數，它反映了
彈簧的“軟”“硬”程度，其值由彈簧自身決定，與彈力大小
無關，“硬”彈簧的 k 值大；
④在應用 時，各物理量的單位通常
用N、N/m、m表示。
胡克定律
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
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
胡克定律的推論
學習目標
情境導入
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課堂小結
小試牛刀
04
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
1.在豎直懸掛的輕質彈簧下端掛一個20N鉤碼，平衡時彈簧伸長了2cm，如果在該彈簧下端掛兩個這樣的鉤碼（彈簧始終發生彈性形變），則下列說法正確的是( )
A.彈簧伸長了4cm B.彈簧產生的彈力仍為20N
C.彈簧的原長為2cm D.彈簧的勁度系數為10N/m
A
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
答案：A
解析：當彈簧下端掛一個鉤碼時,根據胡克定律有 ，可得彈簧的勁度系數為 ，故D錯誤;如果在該彈簧下端掛兩個20N的鉤碼，根據平衡條件可知 ，解得
，故A正確，B錯誤;根據題意無法求出彈簧的原長，故C錯誤。故選A。
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
2.如圖甲所示，一輕彈上端固定，下端連接質量為 的物體，平衡時彈簧長度為 ；如圖乙所示，同一輕彈簧下端固定，上端連接質量為 的物體，平衡時彈簧長度為 。 ，彈簧始終豎直且在彈性限度內，重力加速度為g，則該彈簧的勁度系數為( )
A. B.
C. D.
A
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
答案：A
解析：假設彈簧的原長為 ，當質量為 物體掛于下端時有：
；當質量為 物體置于上端時有： 。聯立解得： 。故A正確。
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
3.（多選）下列各圖中靜止的P、Q兩球之間不存在彈力的是（所有接觸面部是光滑的）( )
A. B.
C. D.
AB
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
答案：AB
解析：A.圖中兩球間若有彈力則小球Q將向右運動，所以P、Q間無彈力，A正確；
B.圖中兩球間若有彈力則兩球將向兩邊運動，所以P、Q間無彈力，B正確；
C.圖中兩球間若無彈力則小球P將向下運動，所以P、Q間有彈力，C錯誤；D.圖中兩球間若無彈力則小球P將向右下運動，所以P、Q間有彈力，D錯誤。
課堂小結
05
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
① 彈力
（1）形變的分類：①彈性形變；②非彈性形變.
（2）彈力產生的條件：①接觸；②物體發生形變.
（3）彈力的方向：垂直于接觸面，并指向恢復形變的方向.
（4）彈力的大小：與形變物體的材料、形變量大小有關.
（5）彈簧彈力的大小：利用胡可定律 F = kx 計算，其中 k 是勁度系數，單位是牛頓每米，符號是 N/m.
1
可以完全恢復原狀
不能完全恢復原狀
彈力屬于接觸力，這一點與重力不同
作用線總是與兩物體接觸點的切面垂直
k 的大小反映彈簧的“硬”與“軟”
感謝觀看
Thank you

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