8、一根弹簧原长8cm,上端固定,下端挂重10N重物时,弹簧长度为10cm,弹簧的劲度系数为___________,若下端悬挂的重物再增加5N,静止时弹簧的长度是_________。
随堂闯关:1.C 2. 越长;弹簧秤;弹簧秤 3.(1)
(2) 画力的图示时要画在受力物体上,要定标度,画出力的方向。
施力物体:悬线 施力物体是人
7、如图10所示,物块重G=50N,弹簧A伸长量,弹簧B的压缩量为,已知弹簧A的劲度系数,不计两弹簧的质量,则弹簧B的劲度系数__________
自主探究题
6.关于弹力的方向,以下说法正确的是( )
A.弹力的方向一定与两个接触面都垂直
B.弹力的方向一定与一个接触面垂直,与另一个接触面可以不垂直
C.绳子对物体的弹力方向一定沿着绳子离开物体,因为绳子只会发生拉伸形变
D.轻杆对物体的弹力可以沿杆离开或指向物体,也可以与杆垂直,因为杆可以产生拉伸、压缩和弯曲等形变
5.关于弹性形变的概念,下列说法正确的是( )
A.物体形状的改变叫弹性形变
B.物体在外力停止作用后的形变,叫弹性形变
C.一根铁杆用力弯折后的形变就是弹性形变
D.物体在外力停止作用后,能够恢复原来形状的形变
思维拓展题
4.画出物体A,受力的示意图。
A沿斜面向上运动光滑球静止
光滑球静止A、B都静止
3. 画出从下各力的图示,并指出施力物体。
(1) 竖直悬线对物体的拉力150N
(2) 与水平方向成角,人对箱子斜向下的推力
2.弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长就 .用这个原理制成的测力计,也叫 .在物理实验室中经常使用的测力工具是 .
1.、一本书放在水面桌上静止,则( )
A. 书对桌面的压力就是书受的重力
B. 书对桌面的压力,施力物是地球
C. 书对桌面的压力在数值上等于它受的重力
D. 因为桌面对书的支持力与书对桌面的压力大小相等,所以书才处于平衡状态
3.胡克定律
弹力的大小跟物体形变的大小有关,形变越大,弹力也越大,形变消失,弹力随着消失。弹簧发生弹性形变时,弹力的大小F跟弹簧 的长度x成 ,即F= 。式中的 称为弹簧的劲度系数,单位是 ,单位的符号用 表示。劲度决定于弹簧本身的结构(材料、匝数、直径等)。这个规律叫做胡克定律。
本章中,一般根据二力平衡求弹力的大小。
典型例题精讲
例1 如右图所示,A、B两物体并排放在光滑的水平面上,C物体叠放在A、B上,D物体悬挂在竖直线下端,且与斜面接触,若所有的接触面均光滑且都处于静止状态,下列说法中正确的是( )
A. B对A的弹力方向水平向左.
B. D与斜面接触时,斜面未发生形变.
C. B对地面的压力大小等于B的重力.
D. C受到竖直向上的弹力是由C发生微小形变而产生的.
解析:(1)相互接触是存在弹力的必要条件,但物体间是否有弹性形变是判断有无弹力的关键因素,如本例中A与B之间,D与斜面之间,虽有接触,但不存在弹力,A、B之间在不计所有摩擦的条件下,如有弹力将不可能使A、B在水平方向保持静止,D与斜面之间如有弹力必垂直于斜面向上,那么该弹力与拉力的合力不一定竖直向上,可见悬线保持竖直是不可能的,故不可能存在弹力.
(2)C与A、B之间相互挤压各自都发生了微小的弹性形变,A、B发生形变之后,企图恢复原状,就对C产生一种作用,这种作用就是A、B对C的支持力,至于B对地面的作用,因C对B有压力存在,故B对地面的压力大于它本身的重力.
本例正确选项为B.
例2 如果甲物体只受到乙物体的作用,且为弹力,该弹力的方向( )
A.就是乙物体企图恢复原状的方向.
B.总是与甲物体形变的方向相反.
C.若弹力为支持力,总是垂直于支持面指向被支持的物体.
D.若弹力为绳的拉力,方向总是沿着绳指向绳收缩的方向.
解析:(1)弹力的有无,与物体间的形变有关,弹力的方向也可从形变的角度来考虑,弹力的方向总是与受力体的形变方向一致,与施力体的形变方向相反,或者说就是施力物体企图恢复原状的方向,故A、B选项中A正确.
(2)从具体实例来看,物体间的弹力常有以下几种情况,①挤压型弹力(如支持力、压力)其方向总是垂直于挤压面指向被支持的物体.②拉伸型弹力,其方向总是指向施力体企图收缩的方向,需要注意的是杆与物体间的弹力不一定是沿杆的方向.
例3 一个弹簧秤,由于更换弹簧,不能直接在原来的均匀刻度上读数,经测试,不挂重物时,示数为2N,挂100N的重物时,示数为92N(仍在弹性限度内),那么当读数为20N时,所挂物体实际重 N.
解析:由题意,挂100N重物时,在弹簧秤原刻度上示数的变化为(92-2)N=90N,表明该弹簧每挂1N的物体的刻度数为90/100=0.9N.
所挂物体的实际重力为 G=18/0.9=20N
考题回放
例1(2001年理综试卷中第18题)
如图3-5所示,在一粗糙水平面上有两个质量分别为m1和m2的木块1和2,中间用一原长为l、劲度系数为k的轻弹簧连结起来,木块与地面间的滑动摩擦因数为μ.现用一水平力向右拉木块2,当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是( )
A.l+m1g B.l+(m1+m2)g
C.l+m2g D.l+()g
分析 两木块之间的距离是弹簧的原长和其伸长量之和,据m1的平衡
kx=μm1g
x= 故S=L+x=L+m1g
弹力的考查常渗透在物体的受力分析中,并常和物体的平衡和牛顿运动定律结合起来解决问题。
例2(1997年全国高考试题)
如图3-6所示,重物的质量为m,轻细线AO和BO的A、B端是固定的,平衡时,AO是水平的,BO与水平面的夹角为θ,AO的拉力F1和BO的拉力F2的大小是( )
A.F1=mgcosθ B.F1=mgctgθ
C.F2=mgsinθ D.F2=mg/sinθ
分析 将重物对竖直绳的拉力按效果分解为对A绳的拉力F1和对BO绳的拉力F2,由三角形三边关系可知 F1=mgctgθ F2=mg/sinθ,故选B、D.
探究延伸
例1 书放在水平桌面上,桌面会受到弹力的作用,产生这个弹力的直接原因是( )
A.书的形变 B.桌面的形变
C.书和桌面的形变 D.书受到的重力
解析:书放在水平桌面上,书受到桌面的支持力,桌面受到书的压力,桌面受到的弹力来自于书,桌面是受力物体,书是施力物体,这个弹力一定是施力物体书的形变产生的作用于受力物体桌面上。因此,本题答案是A。
例2 确定如图3-2和图3-3所示的棒和球所受的弹力的方向.
图3-2 图3-3
解析:弹力是一种接触力,产生的条件是物体要相互接触并发生弹性形变.接触处可能是面、点或线,弹力垂直于接触处的切面,方向跟施力物体恢复原来形状的趋一致,指向受力物体,也即指向形变消失的方向.
如图3-2中弹力N1、N2均垂直于接触面,指向被研究的物体--棒,在图3-3中弹力N1、N2均垂直于接触点的切面(虚线是切面),沿着半径方向指向被研究对象--球体,棒和球所受的弹力方向如图所示.
例3 如图3-4所示,弹簧的劲度系数为k,球重为G,平衡时球在A位置。今用力将小球向下拉长x至B位置,则此时弹簧的弹力为( )
A.kx B.kx+G C.G-kx D.以上都不对
分析和解 小球在A位置受重力和弹力f1相平衡,当在力的作用下移到B位置时,弹簧的总弹力为f=f1+f2=G+kx。故B选项正确。
随堂闯关
基础巩固题
2.弹力
物体 叫做形变。物体在形变后
的形变叫弹性形变。课本中提到的形变,一般指弹性形变。
思考 弹簧与橡皮泥的形变有什么不同?
发生 的物体由于要恢复原状,对与它接触的物体产生力的作用,这种力叫做弹力。如果形变过大,超过一定的 ,撤去作用力后,物体就不能 ,这个限度叫做弹性限度。
压力、支持力、拉力都是由于物体发生弹性形变而产生的,所以它们都是弹力。例如,书放在桌面上,书对桌面的压力是由于书的形变产生的,反过来,桌子对书也产生了支持力,它是由于桌子的形变而产生的。所以,发生形变的物体是施力物体,与之接触的物体是受力物体,即每一个弹力都是由于施力物体发生形变产生的。
弹力的产生条件为物体 并且发生 。
压力和支持力的方向总是 于物体的接触面而 被压或被支持的物体;绳的拉力的方向总是沿着 而指向绳 的方向。
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