物理：32《弹力》精品学案（人教版必修1）.doc

第2节弹力
“蹦床”比赛是北京奥运会的比赛项目之一，在“蹦床”上我们会看到运动员跳得越来越高．用手拉弹簧会感觉手也受到拉力的作用，蹦床和弹簧有什么共同特征呢？

要点一、对形变的理解
形变有两个方面：
1．形状的改变：指受力时物体的外观发生变化，如橡皮条拉紧时，由短变长；跳水馆中的跳板本来是水平伸直的，当运动员在上面起跳时，平直的板变得弯曲；撑杆跳高时，运动员手中的撑杆由直变曲．
2．体积的改变：指受力时物体的体积发生变化，如用力压排球，排球的体积变小；用力压海绵，海绵的体积变小．[来源:学*科*网]
任何物体都能发生形变，不能发生形变的物体是不存在的，不过有的形变比较明显，可以直接看见；有的形变极其微小，要用仪器才能显示出来．
3．观察微小形变的方法：
(1)物理放大法

图3－2－3
如图3－2－3所示，为用圆柱形水瓶演示固体形变的实验．
双手用力紧捏瓶时，难以观察出瓶体本身的形变．先将水瓶中装满水，用橡皮塞盖严，再在橡皮塞上钻一小孔，插上一根细玻璃管．当在水瓶上施加一个力时，水瓶发生微小形变，但用肉眼难以直接观察到这个形变．这时，插在瓶中的细玻璃管中液面的变化将这个形变明显地显现出来，其显著程度取决于细管直径的大小．要使实验现象更明显些，可以让玻璃管细些，但当玻璃管太细时，由于毛细现象，液面的阻力将变大，水柱上升后，将不再下降，所以细玻璃管并非越细越好，应该粗细适当．细管液面升降放大法是通过透明细管中的有色液面的上升或下降来反映某种物理量(如体积、温度、压强、热量、内能等)的微小变化[来源:学科网]
(2)光学放大法
光点反射放大法是使光的反射角的微小变化通过反射线投射到远处光屏上的光点的移位来显示，其变化的显著程度取决于反射镜至光的投射点之间的距离．光学放大法是一种非常重要的物理方法，根据光学放大法，物理学家测出了很多难以直接测量的物理常数，如卡文迪许巧妙地运用光点反射放大法解决了测量石英丝微小扭转角的难题，进而算出了万有引力常数．

图3－2－4
如图3－2－4为演示桌面微小形变的实验装置．一束光线依次被平面镜M和N反射，最后射到标有刻度的面镜L上，形成一个光点．当用力压桌面时，镜子就要向箭头所示的方向倾斜，由于两面镜子之间的距离较大，光点就会在刻度尺上有明显的移动，从而把桌面的微小形变通过光程放大显示出来．

图3－2－5
(3)间接观察法
直接观察作用在水平桌面或者水平木板上的力产生的微小形变，观察效果不明显，我们可以借助其他手段来间接观察，如图3－2－5所示，当观察水平桌面受力发生的形变时，可以在水平桌面上放置一个水平仪，当有力作用在水平桌面上时，桌面将向下凹，这时水平仪中的小气泡将发生移动，从而表明桌面发生了形变．
要点二、弹力有无的判断
1．对于形变明显的情况(如弹簧)可由形变直接判断．
2．对于形变不明显的情况通常有以下三种方法．
(1)假设法：可以假设将与物体接触的物体撤去．看物体还能否保持原来的状态，若能则无弹力，若不能，则存在弹力．
(2)状态法：因为物体的受力必须与物体的运动状态相吻合，所以可以依据物体的运动状态由相应的规律(如二力平衡等)来判断物体间的弹力．
(3)替换法：可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换．如将侧壁、斜面用海绵来替换、将硬杆用轻弹簧来替换．
判断弹力时，不仅要看物体间是否接触，更需要考察接触处是否发生形变，有些难以直接判断的情况，可以采用以上三种方法来分析．
要点三、弹力方向的判定
1．弹力是接触力，不同的物体接触，弹力方向的判断方法不同：
类型方向图示接[来源:学_科_网]
触[来源:Z#xx#k.Com]
方
式[来源:学*科*网Z*X*X*K]面与面[来源:学。科。网Z。X。X。K][来源:学§科§网Z§X§X§K]垂直公共接触面[来源:学。科。网Z。X。X。K][来源:Zxxk.Com][来源:学科网]点与面过点垂直于面点与点垂直于切面
轻绳沿绳收缩方向轻杆可沿杆可不沿杆2.弹力方向的判定步骤
找出使该物体发生形变的外力的方向→找出使该物体发生形变的外力的方向→确定该物体产生弹力的方向．
3．注意：根据力作用的特点，一个物体受到的力，一定是另一个物体施于的，故一个物体受到的弹力作用，一定是另一个物体的形变引起的．
要点四、胡克定律
1．胡克定律的内容
在弹性限度内，弹簧的弹力大小跟弹簧的形变量成正比，即F＝kx.
其中x是弹簧的伸长量或压缩量；k称为弹簧的劲度系数，简称劲度，单位是N/m.
2．胡克定律的成立是有条件的，就是弹簧发生“弹性形变”，即必须在弹性限度内．
3．F＝kx中的x是弹簧的形变量，是弹簧伸长(或缩短)的长度，而不是弹簧的长度．
4．弹簧的劲度系数k，它表示了弹簧固有的力学性质，大小由弹簧本身的物理条件决定